DE19613663A1 - Röntgen-Computertomograph - Google Patents

Description

Bei heute in der Medizintechnik verwendeten Computertomo­ graphen werden die für ein Schnittbild notwendigen Projek­ tionsdaten aufgenommen, indem ein dünner Fächerstrahl aus dem Strahlenbündel des Röntgenstrahlers ausgeblendet wird und die durch das Objekt transmittierte Strahlung mit einer einzelnen Detektorzeile nachgewiesen wird. Die Länge der einzelnen De­ tektorelemente in z-Richtung (Richtung der Systemachse) ist dabei so dimensioniert,d aß diese die Strahlung für die größ­ te einstellbare Schichtdicke (üblicherweise 10 mm Schicht) aufnehmen können.

Verschiedene Schichtdicken werden durch entsprechende Ein­ stellungen der röhrennahen und einer detektorseitigen Blende erzeugt. Da mit einer derartigen Anordnung nur jeweils Daten für eine Schicht aufgenommen werden können, wird die vom Röntgenstrahler emittierte Röntgenstrahlung nur sehr ineffi­ zient genutzt. Für dreidimensionale Aufnahmetechniken ist das erfaßbare Volumen daher in aller Regel durch die verfügbare Dauerleistung des Röntgenstrahlers beschränkt. Entsprechend lange sind die erforderlichen Aufnahme- bzw. Untersuchungs­ zeiten.

Derartige Beschränkungen des Meßsystems werden weitgehend überwunden, wenn gemäß US-PS 5 291 402 ein Flächendetektor verwendet wird. Ein derartiger Flächendetektor ist ein zwei­ dimensionales Array von Detektorelementen (Mosaik), d. h. er ist von mehreren parallelen Detektorzeilen gebildet, so daß anstelle eines dünnen Fächerstrahles ein auch in z-Richtung ausgedehnt es Röntgenstrahlbündel zur Abbildung verwendet wer­ den kann. Im Gegensatz zu einem konventionellen Einzeilen­ detektor besteht ein Flächendetektor aus auch in z-Richtung separierten Detektorelementen. Bei einer Drehung des Meß­ systems können dann je nach Ausdehnung des Flächendetektors in z-Richtung viele Schichten simultan aufgenommen werden. Benachbarte Zeilen des Flächendetektors erfassen dabei be­ nachbarte Schichten. Die Länge der Detektorelemente in z-Richtung wird daher so gewählt, daß eine Detektorzeile die kleinste, gewünschte Schicht (üblicherweise 1 mm Schicht) er­ faßt.

Ein Flächendetektor besteht also aus einer Anordnung von N-Zeilen in z-Richtung, wobei in einer Zeile z. B. M-Detektor­ elemente in der Richtung senkrecht zur z-Achse angeordnet sein können, also aus N × M Detektorelementen. Die Anordnung der Detektorelemente senkrecht zur z-Achse wird vorzugsweise auf einem Kreisbogen ausgeführt, dessen Mittelpunkt der Rönt­ genfokus bildet.

Ein flächenhafter Detektor, bestehend aus einem Mosaik von N × M Detektorelementen, hat also den großen Vorteil einer sehr effizienten Nutzung der Röntgenleistung durch simultane Aufnahme eines Volumens oder eines Teilvolumens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgencom­ putertomographen der geschilderten Art so auszubilden, daß unter Beibehaltung der flächenhaften Detektorausbildung eine variable Schichtdicke ermöglicht wird, so daß der gesamte durch die röhrennahe (zwischen Fokus und Untersuchungsobjekt befindliche) Blende bestimmte Fächer signalwirksam genutzt werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs. Bei der Erfindung sind die Detektorzei­ len individuell in Richtung der Systemachse, um die das Rönt­ genstrahlenbündel zur Abtastung des Untersuchungsobjektes ge­ dreht wird, verstellbar. Sie überlappen einander, so daß un­ ter Beibehaltung von mehreren parallelen Detektorzeilen un­ terschiedliche Dicken der durchstrahlten Schicht ermöglicht werden. Die näher am Fokus befindlichen Detektorzeilen dienen dabei als Blenden für die entfernteren Detektorzeilen. Es ist vermieden,daß Strahlung auf spezielle Blenden fällt und deshalb kein Signal erzeugt, welches zur Berechnung des Bildes genutzt wird.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 die wesentlichen Teile eines Röntgencomputertomo­ graphen zur Erläuterung des Erfindungsgedankens, und

Fig. 2 eine Detektorausbildung für den Computertomographen gemäß Fig. 1 nach der Erfindung.

In der Fig. 1 ist der Fokus 1 eines Röntgenstrahlers gezeigt, von dem ein durch eine nicht dargestellte Blende eingeblende­ tes fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel 2 ausgeht, das ein Objekt 3 durchsetzt und auf einem Detektor 4 auftrifft, der aus mehreren parallelen Detektorzeilen besteht, von denen je­ de von einer Reihe von Detektorelementen gebildet ist. Das Meßsystem 1, 4 ist um eine Systemachse 6 drehbar, so daß das Objekt 3 unter verschiedenen Projektionen durchstrahlt wird. Aus den dabei gebildeten Detektorsignalen berechnet ein Rech­ ner 7 ein Bild des Objektes 3, welches auf einem Monitor 8 wiedergegeben wird.

In der Fig. 1 ist der Aufbau des Detektors 4 aus fünf paral­ lelen Detektorzeilen dargestellt, von denen jede aus einer Reihe-von Detektorelementen besteht. Die Darstellung ist da­ bei nur schematisch. Die Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Detektorausbildung aus drei parallelen Detektorzeilen 10 bis 12, wobei vor den Detektorelementen der Detektorzeilen Kolli­ matoren 13, 14, 15 liegen, die auf den Fokus 1 ausgerichtet sind. Die Fig. 2 zeigt vor den Detektorzeilen 10, 11, 12 zwei detektorseitige Blendenplatten 16, 17 zur Einblendung der Schichtdicke, die in Richtung des Doppelpfeiles 18 verstell­ bar sind. Der Pfeil 19 gibt die Richtung, aus der die Rönt­ genstrahlung einfällt, an.

Wesentlich ist, daß die Detektorzeilen 10, 12 einen geringe­ ren Abstand vom Fokus 1 als Detektorzeile 11 haben, so daß sie bei ihrer Verstellung in Richtung des Doppelpfeils 20 überlappend zur Detektorzeile 11 eingestellt werden können und die auf die Detektorzeile 11 auftreffende Röntgenstrah­ lung einblenden.

Wesentlich ist also, daß das Einstellen der Schichtdicke durch Verstellung der Detektorzeilen 10, 11, 12 sowie der Blendenplatten 16, 17 in Richtung der Systemachse 6, d. h. in z-Richtung, erfolgt. Dadurch ist erzielt, daß auch bei unter­ schiedlichen Schichtdicken immer drei Detektorzeilen aktiv sind. Die Erfassung der Detektorsignale erfolgt dabei durch den Multiplexer 9.

Natürlich können auch mehr als drei Detektorzeilen vorgesehen sein, z. B. fünf Detektorzeilen gemäß Fig. 1, die ebenfalls überlappend verstellbar angeordnet sind. Anstelle einer zen­ tralen Detektorzeile 11 in Fig. 2 können auch mehrere paral­ lele zentrale Detektorzeilen vorgesehen sein.

Claims (1)

1. Röntgen-Computertomograph mit einem ein pyramidenförmiges Röntgenstrahlenbündel (2) aussendenden Röntgenstrahler (1) und einem davon getroffenen Detektor (4), welcher aus mehre­ ren parallelen Detektorzeilen (10, 11, 12) besteht, von denen jede von einer Reihe von Detektorelementen gebildet ist, wo­ bei das Röntgenstrahlenbündel (2) um eine Systemachse (6) drehbar ist und die bei den verschiedenen Projektionen gebil­ deten Detektorsignale einem Rechner (7) zugeführt werden, welcher daraus ein Bild des untersuchten Objektes (3) berech­ net und wobei die Detektorzeilen (10, 11, 12) unterschiedli­ che Abstände vom Röntgenstrahler (1) haben und in Richtung der Systemachse (6) verstellbar gelagert sind, so daß sie in überlappende Positionen gebracht werden können, in denen fo­ kusnähere Detektorzeilen (10, 12), die auf mindest einer fo­ kusferneren Detektorzeile (11) auf treffende Röntgenstrahlung (2) einblenden.