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EP1173750A2 - Computer tomography (ct) device - Google Patents

Computer tomography (ct) device

Info

Publication number
EP1173750A2
EP1173750A2 EP00931027A EP00931027A EP1173750A2 EP 1173750 A2 EP1173750 A2 EP 1173750A2 EP 00931027 A EP00931027 A EP 00931027A EP 00931027 A EP00931027 A EP 00931027A EP 1173750 A2 EP1173750 A2 EP 1173750A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
operating parameters
control unit
combination
operating
examination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00931027A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Von Der Haar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1173750A2 publication Critical patent/EP1173750A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/542—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving control of exposure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting
    • H05G1/30—Controlling
    • H05G1/46—Combined control of different quantities, e.g. exposure time as well as voltage or current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/419—Imaging computed tomograph
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/612—Specific applications or type of materials biological material

Definitions

  • the invention relates to a CT device with adjustable operating parameters, which has a control unit, means for preselecting a combination of operating parameters are provided for an examination to be carried out.
  • the thermal load-bearing capacity of the X-ray source of the CT device which is usually designed as an X-ray tube, has a limiting effect on certain operating parameters (for example, scan time, ie the time period during which an examination object is irradiated with X-radiation to carry out an examination, scan length) ie the extent of the examination object in the direction of the system axis, via which an examination object is scanned with X-radiation to carry out an examination (tube current, tube voltage, etc.).
  • the invention is based on the object of designing a CT device of the type mentioned at the outset in such a way that for those examinations for which a user has set a combination of operating parameters which is not at least within the technical limits with respect to the individual operating parameters, the User help is available.
  • this object is achieved by a CT device with the features of patent claim 1.
  • the CT device according to the invention thus offers a possibility of conflict resolution for such combinations of operating parameters that are not within the technical limits of the CT device and / or not within user-defined limit values (claim 8), with the result that the corresponding investigation itself could not be executed.
  • a value changed in such a way is determined for at least one operating parameter of the preselected combination that, on the one hand, the image quality, in particular the image noise, is preserved as far as possible in comparison to the initially set combination of operating parameters and, on the other hand, the CT Device is operated within the permissible technical or user-defined limits.
  • the respective user is thus enabled by an operating aid to be able to carry out an examination which, as a result, at least essentially corresponds to the examination originally intended by him, but can be carried out without the technical limits of the CT device and / or user-defined limit values are exceeded, with excess being understood here not in the literal sense, but to the effect that a limit value is violated, that is to say an upper limit value is exceeded or a lower limit value is undershot.
  • Technical limits can include be: maximum and minimum adjustable tube flow, maximum and minimum possible scan time, maximum and minimum adjustable pitch, i.e. the feed in the direction of the system axis per revolution of the radiation source based on the collimated width of a row of detector elements of the detector (collimated layer thickness), etc.
  • the Control unit change one or more operating parameters of the selected combination of operating parameters.
  • the changes in the operating parameters specified by the control unit can either be set automatically (with or without corresponding information from the user) or made to the user as a suggestion, in the latter case the actual setting of a different operating parameter only after the user has released it accordingly he follows.
  • the first-mentioned variant, whether with or without information from the user is advantageous if marginal changes to one or more operating parameters are sufficient. If, on the other hand, major changes are required, in particular those which have the effect of a deterioration in the image quality to be expected, the last-mentioned variant, which provides for approval by the user, is advantageous. It can be provided that the CT device has means which, for example, depend on the operating parameter concerned and the extent of the change required
  • the CT device for performing spiral scans in which an X-ray source rotates around an examination object and at the same time there is a translational relative movement between the examination object on the one hand and the X-ray source and a detector on the other, the spiral scan is carried out during a scanning time during which the X-ray source is operated with a tube current, and the control unit in the event of an impermissible preselected combination of operating parameters to avoid an impermissible operating state for the at least one operating parameter.
  • meter indicates a value such that in the case of the combination of operating parameters resulting from the value specified for the at least one operating parameter, the product of tube current and scanning time is not significantly reduced compared to the preselected combination of operating parameters.
  • the mAs product used to carry out the intended examination is not significantly reduced by the change in the operating parameters. Since the mAs product, which contributes to a reconstructed sectional image (CT image), is decisive for the image noise and thus the image quality (with decreasing mAs product, the image noise increases), it is ensured that, despite the changed operating parameters, no significant change the image quality occurs.
  • CT image reconstructed sectional image
  • an embodiment of the invention provides that an electronic computing device is provided for the reconstruction of sectional images, which reconstructs the sectional images in such a way that the layer sensitivity profile of a reconstructed sectional image is at least substantially independent of the pitch, while that for obtaining the mAs product that is based on a sectional image depends on the pitch.
  • the mAs product that contributes to a reconstructed slice image is proportional to the product of tube current and scan time, with the result that the image noise only depends on the product of tube current and scan time, unless other operating parameters are changed.
  • the requirement that due to the changes in operating parameters given no reduction the image quality should occur, can then be maintained according to a variant of the invention in that the product of tube current and scan time in the case of the operating parameters specified by the control unit is equal to the product of tube flow and scan time in the case of the desired combination of operating parameters.
  • a maximum permissible scan time can be defined to carry out a scan, i.e. an examination, e.g. to be able to perform in a respite.
  • a maximum permissible pitch can also be defined, e.g. limit the strength of the artifacts in the reconstructed sectional images.
  • a minimum pitch can also be defined, for example, to prevent a certain temporal resolution from being undershot.
  • the changing of operating parameters can take place taking into account an optimization target, whereby if there are several optimization targets there is the possibility of specifying a ranking of the optimization targets.
  • Minimum scan times, maximum spatial resolution, maximum temporal resolution and maximum scan length can be provided as optimization goals, for example. If, based on the preselected combination of operating parameters and compliance with the limit values, it is not possible to determine a combination of operating parameters that represents a permissible operating state, it is essential to exceed at least one limit value.
  • the control unit offers at least one combination of operating parameters for selection which, when at least one limit value is not met, approximates the respectively selected combination of operating parameters without an impermissible operating state.
  • control unit offers several combinations of operating parameters, which are based on different optimization goals, so that the user can choose a permissible combination of operating parameters in which the exceeding of one or more limit values in the sense of the respective examination case corresponding optimization goal.
  • control unit automatically sets a value of the corresponding operating parameter that exceeds a limit value, possibly with information from the user, and carries out the intended examination, or informs the user of a value of the corresponding operating parameter that exceeds a limit value and that only carries out the intended examination if the user releases the execution of the intended examination.
  • the latter is particularly expedient in cases in which non-compliance with the limit value could lead to a reduction in the image quality compared to the image quality that would be achieved in the case of the preselected combination of operating parameters.
  • control unit offers combinations of operating parameters for successive examinations of the same examination object, taking into account different optimization objectives. It is then possible, for example, to consecutively next carry out an examination with maximum spatial resolution and then an examination with maximum temporal resolution.
  • a further variant of the invention provides that means are provided for entering a ranking of operating parameters and the control unit, when changing operating parameters to values deviating from values of a preselected combination of operating parameters, complies with the ranking of the operating parameters, ie an admissible combination of Operating parameters are first attempted to be realized by changing the operating parameter which is in the first position in the order of priority. If this does not lead to success, the control unit seeks to bring about a permissible combination of operating parameters, etc. by changing the second-order operating parameter.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a CT device according to the invention
  • FIG. 3 shows a flow chart illustrating the function of the CT device according to FIG. 1.
  • a CT device is shown roughly schematically, which an X-ray source 1, for example a X-ray tube, having a focus 2, from which a fan-shaped x-ray beam 3 faded in through a diaphragm (not shown) emerges, which passes through an examination object 4, for example a patient, and strikes an arcuate detector 5.
  • This consists of a detector line formed by a series of detector elements.
  • the X-ray emitter 1 and the detector 5 form a measuring system which can be rotated about a system axis 6 which is perpendicular to the drawing plane of FIG. 1, so that the examination object 4 is irradiated with ⁇ at different projection angles.
  • a data acquisition system 7, hereinafter referred to as measured projections forms measured values from the output signals of the detector elements of the detector 5 which are fed to a computer 8.
  • a larger volume of the examination object 4 can be scanned by the measuring system 1, 5 performing a spiral scan of the desired volume.
  • a keyboard 12 is connected to the computer 8, which in the case of the exemplary embodiment described also controls the CT device as a control unit (it is also possible to provide a separate computer as a control unit), which enables the operation of the CT device.
  • the computer 8 also serves to set the tube current, and thus the output power, of the X-ray source 1 supplied by a generator circuit 11.
  • the radiation at different projection angles ⁇ takes place with the aim of obtaining measured ones.
  • the x-ray source 1 irradiates the examination object 4 with the x-ray beam 3 emanating from successive positions of the focus 2 lying on the spiral path described by the focus 2, with each position of the focus 2 being a projection angle and a z position on a z corresponding to the system axis 6 -Axis is assigned.
  • the computer 8 reconstructs a sectional image from the projections belonging to a desired image plane in accordance with known reconstruction algorithms and displays them on a display unit 9, e.g. a monitor.
  • the keyboard 12 it is possible to set operating parameters of the CT device, for example scan time, mAs product per sectional image, ie the product of the time in which the data on which the sectional image was based and the tube current I effective layer thickness set during this time , also referred to as the reconstructed layer thickness, ie in the direction of System axis measured extent of the area of the examination object contributing to the reconstructed image.
  • the half-width of the so-called layer sensitivity profile serves as a measure.
  • collimated layer thickness ie the extension of an x-ray beam striking a line of detector elements, adjusted in the direction of the system axis by means of appropriate radiation diaphragms, rotation time, ie the time elapsing during a complete revolution (360 °) of the x-ray source,
  • computer 8 takes into account the technical limits of the CT device, on the other hand, it takes user-defined limits for individual operating parameters into account, which can also be entered using keyboard 12. Values relating to the technical limits of the CT device are stored in a memory belonging to the computer 8.
  • the computer 8 determines that a combination of operating parameters preselected via the keyboard 12 could lead to an impermissible operating state, it determines a value for at least one operating parameter that deviates from the preselected combination of operating parameters the planned examination can be carried out while avoiding an impermissible operating state without significantly reducing the image quality compared to the preselected combination of operating parameters.
  • the keyboard 12 and the display unit 9 communicate between the user and the CT device, during which a combination of operating parameters is defined with which the CT device finally carries out the planned examination.
  • An additional display unit may possibly also be provided for the purposes of communication, with the result that the display unit 9 is then reserved solely for displaying the reconstructed sectional images.
  • the thermal load capacity of the X-ray source 1 can be described by the two operating parameters tube current J and scan time T. Depending on the thermal preload and, if applicable, the focus size and tube voltage of the X-ray source 1 selected via the keyboard, the current thermal load capacity, which the computer 8 or a special load computer assigned to the X-ray source and communicating with the computer 8 determines, taking into account the thermal preload.
  • the current thermal load capacity is depicted qualitatively as a function of the tube current J and the scan time T as a dashed curve 1 in FIG. 2 on the basis of a specific preload on the X-ray source 1.
  • the image quality i.e. The image noise of the generated sectional images is essentially determined by the mAs product, which contributes to a reconstructed sectional image.
  • the noise in the sectional image is changed, while the same mAs product delivers at least essentially the same noise and thus approximately the same image quality.
  • the computer 8 of the CT device calculates sectional images by means of an image reconstruction algorithm, in which the slice sensitivity profile of a reconstructed sectional image does not significantly depend on the pitch which results in
  • the sectional mAs product contributing depends on the pitch.
  • the procedure is such that, with respect to each projection angle, all measurement values belonging to this projection angle and within a maximum distance from the image plane are weighted according to their spatial distance in the direction of the longitudinal axis of the spiral scan from the image plane according to a weighting function, and that the weighting function is selected such that the layer thickness is at least substantially independent of the pitch.
  • FIG. 2 also shows a continuous curve of constant image quality, designated curve 2, for which
  • Part of the curve 2 is generally above the permissible thermal load on the X-ray source 1 according to curve 1, another part below.
  • this scan would not be permitted due to an excessive thermal load on the X-ray source 1.
  • the properties of the above-mentioned reconstruction algorithm now make it possible to change the combination of the operating parameters I and T without losing the image quality in such a way that the permissible thermal load according to curve 1 is no longer exceeded.
  • the corresponding combination of the operating parameters J and T is designated Scan 2.
  • the tube current J is reduced and at the same time the scan time T is lengthened, the operating parameters for scan 2, taking into account curve 1, are selected such that they are as close as possible to the originally selected operating parameters according to scan 1.
  • the reduction in the pitch p associated with the extended scanning time T does not lead to a significant change in the layer sensitivity profile due to the reconstruction algorithm used.
  • the change in the operating parameters in such a way that the load capacity of the CT system is no longer exceeded without this being associated with a loss in image quality can either be done automatically by the computer 8 (with or without corresponding information displayed on the display unit 9 by the computer 8 to the user) or submitted by the computer 8 as a suggestion to the user, the computer 8 displaying a possible message or a suggestion in the case of the exemplary embodiment described on the display unit 9 and a suggestion by the user by correspondingly pressing the Keyboard 12 can be accepted as a release means.
  • a maximum permissible scan time can be defined to e.g. to be able to perform in a respite.
  • a maximum permissible pitch can also be defined, e.g. limit the artifact strength.
  • a minimum pitch can be defined to e.g. not to fall below a certain temporal resolution.
  • the computer 8 can also make a change other than the above-mentioned operating parameters (J, T) in order to enable a desired scan.
  • J, T operating parameters
  • the mAs product contributing to the reconstructed sectional image, the effective layer thickness, the focus size, the rotation time or the waiting time before the scan influencing the thermal resilience and thus the maximum permissible scan time can be changed.
  • Such changes can in turn take place automatically or are only carried out by the computer 8 after confirmation of a relevant note that the computer has display unit 9 displays, made by corresponding actuation of the keyboard 12.
  • Computer 8 for example in the memory for the technical limit values of the CT device already mentioned, stores diagrams in which order the individual operating parameters are to be changed. This sequence can alternatively be influenced or determined by the user using the keyboard 12.
  • the computer 8 first lowers the tube current I while the scan time is extended if the load is too high. If the scan time in this case reaches a maximum permissible scan time before the thermal load on the X-ray source 1 is undershot, then the computer 8 switches to enable the scan e.g. to a larger focus of the x-ray source 1 um. If this is still not sufficient to bring about a permissible operating state, the computer 8 can additionally e.g. reduce the mAs product.
  • 3 schematically shows the described mode of operation of a CT device according to the invention in the form of a flow chart, specifically in the event that changes in operating parameters require approval by the user.
  • 3 stands for operating parameter B. parameter.
  • permismissible limit encompasses both technical limits of the CT device and limit values defined by the user within these limits.
  • the invention is not limited to the fact that, as in the case of the exemplary embodiment described, spiral scans based on a reconstruction algorithm are used, in which the layer sensitivity profile of a reconstructed cut biide is not significantly dependent on the pitch, that is, the sectional image contributing mAs product, however, depends on the pitch.
  • the invention can also be used in conjunction with any other types of scans that are not spiral scans, for example individual planar ones
  • CT device with a detector which has a single row of detector elements.
  • the invention is not limited to CT devices with such detectors, but also encompasses CT devices with detectors having multiple rows of detector elements (multi-row detectors) and CT device with detectors with a multiplicity of detector elements arranged in a matrix (matrix array detector). .
  • the invention was explained above using the example of a third-generation CT device. However, it can also be used in fourth-generation CT devices that have a fixed ring of detector elements instead of an arc-shaped detector that can be adjusted about the system axis with the X-ray source.
  • the invention can be used both in the medical field and in the non-medical field.

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Abstract

The invention relates to a computer tomography (CT) device, whose operational parameters (I, T) can be adjusted. Said device has a control unit and elements for pre-selecting a combination of operational parameters (I, T) for a medical examination which is to be performed. If a combination of operational parameters (I, T) has been preselected for a medical examination which is to be performed that may lead to an unacceptable operational state, a control unit determines a value for at least one operational parameter (I, T) which deviates from the pre-selected operational parameters (I, T). The scheduled examination can then be performed for this value whilst avoiding the unacceptable operational state, without any significant reduction in image quality, in relation to the pre-selected combination of operational parameters (I, T).

Description

Beschreibung description
Computertomographie (CT) -GerätComputer tomography (CT) device
Die Erfindung betrifft ein CT-Gerät mit einstellbaren Betriebsparametern, welches eine Steuereinheit aufweist, wobei Mittel zum Vorwählen eine Kombination von Betriebsparametern für eine durchzuführende Untersuchung vorgesehen sind.The invention relates to a CT device with adjustable operating parameters, which has a control unit, means for preselecting a combination of operating parameters are provided for an examination to be carried out.
Bei Untersuchungen mit Computertomographen kann es vorkommen, daß Untersuchungen aufgrund technischer oder benutzerdefinierter Begrenzungen der zulässigen Werte der Betriebsparameter des CT-Geräts nicht mit einer vom Benutzer gewünschten Kombination von Betriebsparametern durchgeführt werden kön- nen. Insbesondere wirkt sich die thermische Belastbarkeit der in der Regel als Röntgenröhre ausgeführten Röntgenstrahlen- quelle des CT-Geräts begrenzend auf bestimmte Betriebsparameter aus (z.B. Scanzeit, d.h. diejenige Zeitdauer, während der ein Untersuchungsobjekt zur Durchführung einer Unter- suchung mit Röntgenstrahlung durchstrahlt wird, Scanlänge, d.h. diejenige Erstreckung des Untersuchungsobjekts in Richtung der Systemach.se, über die ein Untersuchungsobjekt zur Durchführung einer Untersuchung mit Röntgenstrahlung abgetastet wird, Röhrenstrom, Röhrenspannung u.a.).In the case of examinations with computer tomographs, it can happen that examinations cannot be carried out with a combination of operating parameters desired by the user due to technical or user-defined limitations of the permissible values of the operating parameters of the CT device. In particular, the thermal load-bearing capacity of the X-ray source of the CT device, which is usually designed as an X-ray tube, has a limiting effect on certain operating parameters (for example, scan time, ie the time period during which an examination object is irradiated with X-radiation to carry out an examination, scan length) ie the extent of the examination object in the direction of the system axis, via which an examination object is scanned with X-radiation to carry out an examination (tube current, tube voltage, etc.).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein CT-Gerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß für solche Untersuchungen, für die ein Benutzer eine Kombination von Betriebsparametern eingestellt hat, die nicht wenigstens inner- halb der technischen Grenzen bezüglich der einzelnen Betriebsparameter liegt, dem Benutzer eine Bedienhilfe zur Verfügung steht.The invention is based on the object of designing a CT device of the type mentioned at the outset in such a way that for those examinations for which a user has set a combination of operating parameters which is not at least within the technical limits with respect to the individual operating parameters, the User help is available.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein CT-Ge- rät mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Das erfindungsgemäße CT-Gerät bietet also eine Möglichkeit der Konfliktlösung für solche Kombinationen von Betriebsparametern, die nicht innerhalb der technischen Grenzen des CT-Gerätes und/oder nicht innerhalb benutzerdefinierter Grenzwerte (Patentanspruch 8) liegen, mit der Folge, daß die entsprechende Untersuchung an sich nicht ausgeführt werden könnte. Im Falle des erfindungsgemäßen CT-Geräts wird nämlich für wenigstens einen Betriebsparameter der vorgewählten Kombination ein derart geänderter Wert ermittelt, daß einerseits die Bildqualität, insbesondere das Bildrauschen, im Vergleich zu der zunächst eingestellten Kombination von Betriebsparametern so weit wie möglich erhalten bleibt und andererseits das CT-Gerät in den zulässigen technischen bzw. benutzerdefinierten Grenzen betrieben wird. Der jeweilige Be- nutzer wird also durch eine Bedienhilfe in die die Lage versetzt eine Untersuchung durchführen zu können, die im Ergebnis der von ihm ursprünglich beabsichtigten Untersuchung zumindest im wesentlichen entspricht, jedoch durchführbar ist, ohne daß technische Grenzen des CT-Gerätes und/oder benutzer- definierten Grenzwerte überschritten werden, wobei Überschreitung hier nicht im wörtliche Sinne verstanden werden soll, sondern dahingehend, daß ein Grenzwert verletzt wird, also ein oberer Grenzwert über- oder ein unterer Grenzwert unterschritten wird.According to the invention, this object is achieved by a CT device with the features of patent claim 1. The CT device according to the invention thus offers a possibility of conflict resolution for such combinations of operating parameters that are not within the technical limits of the CT device and / or not within user-defined limit values (claim 8), with the result that the corresponding investigation itself could not be executed. In the case of the CT device according to the invention, a value changed in such a way is determined for at least one operating parameter of the preselected combination that, on the one hand, the image quality, in particular the image noise, is preserved as far as possible in comparison to the initially set combination of operating parameters and, on the other hand, the CT Device is operated within the permissible technical or user-defined limits. The respective user is thus enabled by an operating aid to be able to carry out an examination which, as a result, at least essentially corresponds to the examination originally intended by him, but can be carried out without the technical limits of the CT device and / or user-defined limit values are exceeded, with excess being understood here not in the literal sense, but to the effect that a limit value is violated, that is to say an upper limit value is exceeded or a lower limit value is undershot.
Es versteht sich, daß die von der Steuereinheit angegebenen Änderungen der Betriebsparameter nur innerhalb der technischen Grenzen des CT-Geräts möglich sind. Technische Grenzen können u.a. sein: maximal und minimal einstellbarer Röhren- ström, maximal und minimal mögliche Scanzeit, maximal und minimal einstellbarer Pitch, d.h. der Vorschub in Richtung der Systemachse pro Umdrehung der Strahlungsquelle bezogen auf die kollimierte Breite einer Zeile von Detektorelementen des Detektors (kollimierte Schichtdicke), etc..It goes without saying that the changes in the operating parameters specified by the control unit are only possible within the technical limits of the CT device. Technical limits can include be: maximum and minimum adjustable tube flow, maximum and minimum possible scan time, maximum and minimum adjustable pitch, i.e. the feed in the direction of the system axis per revolution of the radiation source based on the collimated width of a row of detector elements of the detector (collimated layer thickness), etc.
Um eine Kombination von Betriebsparametern herbeizuführen, die keinen unzulässigen Betriebszustand darstellt, kann die Steuereinheit einen oder mehrere Betriebsparameter der gewählten Kombination von Betriebsparametern verändern.To bring about a combination of operating parameters that does not represent an impermissible operating state, the Control unit change one or more operating parameters of the selected combination of operating parameters.
Die von der Steuereinheit angegebenen Änderungen der Be- triebsparameter können entweder automatisch (mit oder ohne entsprechender Information des Benutzers) eingestellt werden oder dem Benutzer als Vorschlag unterbreitet werden, wobei in letzterem Fall die tatsächliche Einstellung eines abweichenden Betriebsparameters erst auf eine entsprechende Freigabe des Benutzers hin erfolgt. Die zuerst genannte Variante, sei es mit oder ohne Information des Benutzers, ist dann von Vorteil, wenn marginale Änderungen eines oder mehrerer Betriebsparameter ausreichend sind. Sind dagegen größere Änderungen erforderlich, insbesondere solche, die sich im Sinne einer Verschlechterung der zu erwartenden Bildqualität auswirken, so ist die zuletzt genannte Variante, die eine Freigabe durch den Benutzer vorsieht, von Vorteil. Dabei kann vorgesehen sein, daß das CT-Gerät Mittel aufweist, die in Abhängigkeit von dem jeweils betroffenen Betriebsparameter und dem Ausmaß der erforderlichen Änderung, beispielsweise aufThe changes in the operating parameters specified by the control unit can either be set automatically (with or without corresponding information from the user) or made to the user as a suggestion, in the latter case the actual setting of a different operating parameter only after the user has released it accordingly he follows. The first-mentioned variant, whether with or without information from the user, is advantageous if marginal changes to one or more operating parameters are sufficient. If, on the other hand, major changes are required, in particular those which have the effect of a deterioration in the image quality to be expected, the last-mentioned variant, which provides for approval by the user, is advantageous. It can be provided that the CT device has means which, for example, depend on the operating parameter concerned and the extent of the change required
Grundlage einer die entsprechende Information enthaltenden, in dem CT-Gerät gespeicherten Tabelle, entscheiden, ob eine automatische Änderung erfolgen kann oder eine Freigabe durch den Benutzer erforderlich ist.On the basis of a table containing the corresponding information and stored in the CT device, decide whether an automatic change can take place or whether approval by the user is required.
Gemäß einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung ist das erfindungsgemäße CT-Gerät zur Durchführung von Spiralscans vorgesehen, bei denen eine Röntgenstrahlenquelle um ein Untersuchungsobjekt rotiert und gleichzeitig eine translato- rische Relativbewegung zwischen dem Untersuchungsobjekt einerseits und der Röntgenstrahlenquelle sowie einem Detektor andererseits erfolgt, wobei der Spiralscan während einer Scanzeit durchgeführt wird, während der die Röntgenstrahlenquelle mit einem Röhrenstrom betrieben wird, und wobei die Steuereinheit im Falle einer unzulässigen vorgewählten Kombination von Betriebsparametern zur Vermeidung eines unzulässigen Betriebszustandes für den wenigstens einen Betriebspara- meter einen Wert derart angibt, daß im Falle der sich unter Verwendung des für den wenigstens einen Betriebsparameter angegebenen Wertes ergebende Kombination von Betriebsparametern das Produkt aus Röhrenstrom und Scanzeit gegenüber der vorge- wählten Kombination von Betriebsparametern nicht signifikant vermindert ist.According to a particularly preferred variant of the invention, the CT device according to the invention is provided for performing spiral scans in which an X-ray source rotates around an examination object and at the same time there is a translational relative movement between the examination object on the one hand and the X-ray source and a detector on the other, the spiral scan is carried out during a scanning time during which the X-ray source is operated with a tube current, and the control unit in the event of an impermissible preselected combination of operating parameters to avoid an impermissible operating state for the at least one operating parameter. meter indicates a value such that in the case of the combination of operating parameters resulting from the value specified for the at least one operating parameter, the product of tube current and scanning time is not significantly reduced compared to the preselected combination of operating parameters.
Auf diese Weise ist gewährleistet, daß das zur Durchführung der vorgesehenen Untersuchung verwendete mAs-Produkt durch die Änderung der Betriebsparameter nicht wesentlich verringert wird. Da das mAs-Produkt , das zu einem rekonstruierten Schnittbild (CT-Bild) beiträgt, für das Bildrauschen und damit die Bildqualität maßgeblich ist (mit abnehmendem mAs-Produkt nimmt das Bildrauschen zu) , ist gewährleistet, daß trotz der geänderten Betriebsparameter keine erhebliche Änderung der Bildqualität auftritt.In this way it is ensured that the mAs product used to carry out the intended examination is not significantly reduced by the change in the operating parameters. Since the mAs product, which contributes to a reconstructed sectional image (CT image), is decisive for the image noise and thus the image quality (with decreasing mAs product, the image noise increases), it is ensured that, despite the changed operating parameters, no significant change the image quality occurs.
Da es für die bei der Rekonstruktion von Schnittbildern aus Spiralscans typischerweise eingesetzte und in der Literatur beschriebenen 180LI- bzw. 360LI-Interpolation schwierig ist, diese Bedingung einzuhalten, - das Schichtempfindlichkeitsprofil ist bei diesen Arten der Interpolation vom Pitch abhängig, während das mAs-Produkt vom Pitch unabhängig ist - sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß eine elek- tronische Recheneinrichtung zur Rekonstruktion von Schnittbildern vorgesehen ist, welche die Schnittbilder derart rekonstruiert, daß das Schichtempfindlichkeitsprofil eines rekonstruierten Schnittbildes vom Pitch wenigstens im wesentlichen unabhängig ist, während das zur Gewinnung der einem Schnittbild jeweils zugrundeliegenden Daten dienende mAs-Produkt vom Pitch abhängt. In diesem Falle ist das mAs-Produkt, das zu einem rekonstruierten Schnittbild beiträgt, proportional zum Produkt aus Röhrenstrom und Scanzeit, mit der Folge, daß das Bildrauschen nur von dem Produkt aus Röhren- ström und Scanzeit abhängt, sofern keine anderen Betriebsparameter geändert werden. Die Forderung, daß durch die angegebenen Änderungen von Betriebsparametern keine Verminderung der Bildqualität auftreten soll, läßt sich dann gemäß einer Variante der Erfindung dadurch einhalten, daß das Produkt aus Röhrenstrom und Scanzeit im Falle der von der Steuereinheit vorgegebenen Betriebsparameter gleich dem Produkt aus Röhren- ström und Scanzeit im Falle der gewünschten Kombination von Betriebsparametern ist. Diese Vorgehensweise stößt allerdings bei großen Pitchwerten p (Richtwert p > 1,5 * n, wobei im Falle eines CT-Geräts mit einem eine einzige Zeile von Detektorelementen aufweisenden Detektorsystem n=l gilt und im Falle eines CT-Geräts mit einem mehrere Zeilen von Detektorelementen aufweisenden Detektorsystem der Anzahl der gleichzeitig aufgenommenen Schichten entspricht) an ihre Grenzen, da dann Bildartefakte merklich zunehmen.Since it is difficult for the 180LI or 360LI interpolation typically used in the reconstruction of sectional images from spiral scans and described in the literature to comply with this condition, the layer sensitivity profile in these types of interpolation depends on the pitch, while the mAs product is independent of the pitch - an embodiment of the invention provides that an electronic computing device is provided for the reconstruction of sectional images, which reconstructs the sectional images in such a way that the layer sensitivity profile of a reconstructed sectional image is at least substantially independent of the pitch, while that for obtaining the mAs product that is based on a sectional image depends on the pitch. In this case, the mAs product that contributes to a reconstructed slice image is proportional to the product of tube current and scan time, with the result that the image noise only depends on the product of tube current and scan time, unless other operating parameters are changed. The requirement that due to the changes in operating parameters given no reduction the image quality should occur, can then be maintained according to a variant of the invention in that the product of tube current and scan time in the case of the operating parameters specified by the control unit is equal to the product of tube flow and scan time in the case of the desired combination of operating parameters. However, this procedure is encountered with large pitch values p (guide value p> 1.5 * n, where n = 1 in the case of a CT device with a detector system having a single row of detector elements and in the case of a CT device with several rows of Detector system comprising detector elements corresponds to the number of layers recorded simultaneously) to their limits, since image artifacts then increase noticeably.
Wie schon erwähnt, können innerhalb der technischen Grenzen des Gerätes gemäß Patentanspruch 8 vom Benutzer zusätzlich obere oder untere Grenzwerte für Betriebsparameter gesetzt werden, innerhalb derer sich die von der Steuereinheit angegebenen Änderungen der Betriebsparameter bewegen müssen. So kann z.B. eine maximal zulässige Scanzeit definiert werden, um einen Scan, d.h. eine Untersuchung, z.B. in einer Atempause durchführen zu können. Ebenso kann ein maximal zulässiger Pitch definiert werden, um z.B. die Stärke der Artefakte in den rekonstruierten Schnittbildern zu begrenzen. Weiter kann ein minimaler Pitch definiert werden, um beispielsweise die Unterschreitung einer bestimmten zeitlichen Auflösung zu unterbinden .As already mentioned, the user can set additional upper or lower limit values for operating parameters within the technical limits of the device according to claim 8, within which the changes in the operating parameters specified by the control unit must be. For example, a maximum permissible scan time can be defined to carry out a scan, i.e. an examination, e.g. to be able to perform in a respite. A maximum permissible pitch can also be defined, e.g. limit the strength of the artifacts in the reconstructed sectional images. A minimum pitch can also be defined, for example, to prevent a certain temporal resolution from being undershot.
Die Veränderung von Betriebsparametern kann gemäß einer Vari- ante der Erfindung unter Berücksichtigung eines Optimierungszieles erfolgen, wobei bei Vorhandensein mehrerer Optimierungsziele die Möglichkeit besteht, eine Rangfolge der Optimierungsziele vorzugeben. Als Optimierungsziele können beispielsweise minimale Scanzeit, maximale räumliche Auflösung, maximale zeitliche Auflösung, maximale Scanlänge vorgesehen sein . Sollte sich auf Grundlage der vorgewählten Kombination von Betriebsparametern unter Einhaltung der Grenzwerte keine Kombination von Betriebsparametern ermitteln lassen, die einen zulässigen Betriebszustand darstellt, ist die Überschreitung wenigstens eines Grenzwertes unumgänglich. Eine Variante der Erfindung sieht für diesen Fall vor, daß die Steuereinheit wenigstens eine Kombination von Betriebsparametern zur Auswahl anbietet, die unter Nichteinhaltung wenigstens eines Grenzwertes der jeweils vorgewählten Kombination von Be- triebsparametern angenähert ist, ohne daß ein unzulässiger Betriebszustand vorliegt. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß die Steuereinheit mehrere Kombinationen von Betriebsparametern anbietet, denen unterschiedliche Optimierungsziele zugrunde liegen, so daß der Benutzer eine zuläs- sige Kombination von Betriebsparametern wählen kann, bei der die Überschreitung eines oder mehrerer Grenzwerte im Sinne eines dem jeweiligen Untersuchungsfall entsprechenden Optimierungsziels erfolgt. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Steuereinheit einen einen Grenzwert überschreitenden Wert des entsprechenden Betriebsparameters, ggf. unter Information des Benutzers, automatisch einstellt und die vorgesehene Untersuchung durchführt, oder den Benutzer über einen einen Grenzwert überschreitenden Wert des entsprechenden Betriebsparameters informiert und die vor- gesehene Untersuchung nur dann durchführt, wenn der Benutzer die Durchführung der vorgesehenen Untersuchung freigibt. Letzteres ist vor allem in solchen Fällen zweckmäßig, bei denen die Nichteinhaltung des Grenzwertes zu einer Verminderung der Bildqualität im Vergleich zu der Bildqualität führen könnte, die im Falle der vorgewählten Kombination von Betriebsparametern erreicht würde.According to a variant of the invention, the changing of operating parameters can take place taking into account an optimization target, whereby if there are several optimization targets there is the possibility of specifying a ranking of the optimization targets. Minimum scan times, maximum spatial resolution, maximum temporal resolution and maximum scan length can be provided as optimization goals, for example. If, based on the preselected combination of operating parameters and compliance with the limit values, it is not possible to determine a combination of operating parameters that represents a permissible operating state, it is essential to exceed at least one limit value. In this case, a variant of the invention provides that the control unit offers at least one combination of operating parameters for selection which, when at least one limit value is not met, approximates the respectively selected combination of operating parameters without an impermissible operating state. In this context, it can be provided that the control unit offers several combinations of operating parameters, which are based on different optimization goals, so that the user can choose a permissible combination of operating parameters in which the exceeding of one or more limit values in the sense of the respective examination case corresponding optimization goal. According to embodiments of the invention, it can be provided that the control unit automatically sets a value of the corresponding operating parameter that exceeds a limit value, possibly with information from the user, and carries out the intended examination, or informs the user of a value of the corresponding operating parameter that exceeds a limit value and that only carries out the intended examination if the user releases the execution of the intended examination. The latter is particularly expedient in cases in which non-compliance with the limit value could lead to a reduction in the image quality compared to the image quality that would be achieved in the case of the preselected combination of operating parameters.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß die Steuereinheit Kombinationen von Betriebsparametern für aufeinanderfolgende Untersuchungen des gleichen Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung unterschiedlicher Opti ierungsziele anbietet. Es ist dann beispielsweise möglich, aufeinanderfolgend zu- nächst eine Untersuchung mit maximaler räumlicher und anschließend eine Untersuchung mit maximaler zeitlicher Auflösung durchzuführen.A variant of the invention provides that the control unit offers combinations of operating parameters for successive examinations of the same examination object, taking into account different optimization objectives. It is then possible, for example, to consecutively next carry out an examination with maximum spatial resolution and then an examination with maximum temporal resolution.
Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, daß Mittel zur Eingabe einer Rangfolge von Betriebsparametern vorgesehen sind und die Steuereinheit bei der Änderung von Betriebsparametern auf von Werten einer vorgewählten Kombination von Betriebsparametern abweichende Werte die Rangfolge der Be- triebsparameter einhält, d.h., eine zulässige Kombination von Betriebsparametern wird zuerst durch Verändern des an erster Stelle der Rangfolge stehenden Betriebsparameters zu realisieren versucht. Sollte dies nicht zum Erfolg führen, so sucht die Steuereinheit durch Ändern des an zweiter Stelle der Rangfolge stehenden Betriebsparameters eine zulässige Kombination von Betriebsparametern herbeizuführen usw.. Es ist somit möglich, eine Rangfolge vorzugeben, die sicherstellt, daß die Werte bestimmter Betriebsparameter, die ein Benutzer für die jeweils durchzuführende Untersuchung für be- sonders wesentlich hält, nur dann verändert werden, wenn dies unumgänglich ist, indem die entsprechenden Betriebsparameter möglichst weit unten auf der Rangliste plaziert werden.A further variant of the invention provides that means are provided for entering a ranking of operating parameters and the control unit, when changing operating parameters to values deviating from values of a preselected combination of operating parameters, complies with the ranking of the operating parameters, ie an admissible combination of Operating parameters are first attempted to be realized by changing the operating parameter which is in the first position in the order of priority. If this does not lead to success, the control unit seeks to bring about a permissible combination of operating parameters, etc. by changing the second-order operating parameter. It is thus possible to specify a ranking that ensures that the values of certain operating parameters that a Considers users to be particularly important for the respective examination to be carried out, only to be changed if this is unavoidable by placing the corresponding operating parameters as low as possible on the ranking list.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeich- nungen beispielhaft erläutert. Es zeigen:The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes CT-Gerät,1 is a schematic representation of a CT device according to the invention,
Fig. 2 ein den Zusammenhang zwischen Röhrenstrom und Scanzeit veranschaulichendes Diagramm, und2 shows a diagram illustrating the relationship between tube current and scan time, and
Fig. 3 ein die Funktion des CT-Geräts gemäß Fig. 1 veranschaulichendes Flußdiagramm.FIG. 3 shows a flow chart illustrating the function of the CT device according to FIG. 1.
In Fig. 1 ist grob schematisch ein erfindungsgemäßes CT-Gerät dargestellt, das eine Röntgenstrahlenquelle 1, z.B. eine Röntgenröhre, mit einem Fokus 2 aufweist, von dem ein durch eine nicht dargestellte Blende eingeblendetes fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel 3 ausgeht, das ein Untersuchungsob ekt 4, beispielsweise einen Patienten, durchsetzt und auf einen bogenförmigen Detektor 5 auftrifft. Dieser besteht aus einer durch eine Reihe von Detektorelementen gebildeten Detektorzeile. Der Röntgenstrahier 1 und der Detektor 5 bilden ein Meßsystem, das um eine rechtwinklig zur Zeichenebene der Fig. 1 stehende Systemachse 6 drehbar ist, so daß das Unter- suchungsobjekt 4 unter verschiedenen Projektionswinkeln α durchstrahlt wird. Aus den dabei auftretenden AusgangsSignalen der Detektorelemente des Detektors 5 bildet ein Datenerfassungssystem 7 im weiteren als gemessene Projektionen bezeichnete Meßwerte, die einem Rechner 8 zugeführt sind.In Fig. 1, a CT device according to the invention is shown roughly schematically, which an X-ray source 1, for example a X-ray tube, having a focus 2, from which a fan-shaped x-ray beam 3 faded in through a diaphragm (not shown) emerges, which passes through an examination object 4, for example a patient, and strikes an arcuate detector 5. This consists of a detector line formed by a series of detector elements. The X-ray emitter 1 and the detector 5 form a measuring system which can be rotated about a system axis 6 which is perpendicular to the drawing plane of FIG. 1, so that the examination object 4 is irradiated with α at different projection angles. A data acquisition system 7, hereinafter referred to as measured projections, forms measured values from the output signals of the detector elements of the detector 5 which are fed to a computer 8.
Eine Abtastung größerer Volumen des Untersuchungsobjektes 4 ist möglich, indem das Meßsystem 1, 5 einen Spiralscan des gewünschten Volumens vornimmt . Es erfolgt dabei eine Relativbewegung zwischen der Meßanordnung aus Röntgenstrahier 1 und Detektor 5 einerseits und dem Untersuchungsobjekt 4 andererseits in Richtung der Systemachse 6, die somit zugleich die Längsachse des Spiralscans darstellt, vorzugsweise durch verschieben einer zur Aufnahme des Untersuchungsobjektes 4 vorgesehenen Lagerungseinrichtung 10 in Richtung der Systemachse 6.A larger volume of the examination object 4 can be scanned by the measuring system 1, 5 performing a spiral scan of the desired volume. There is a relative movement between the measuring arrangement comprising the X-ray source 1 and detector 5 on the one hand and the examination object 4 on the other hand in the direction of the system axis 6, which thus also represents the longitudinal axis of the spiral scan, preferably by moving a storage device 10 provided for receiving the examination object 4 in the direction of the System axis 6.
An den Rechner 8, der im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels zugleich als Steuereinheit die Steuerung des CT-Gerätes übernimmt (es ist auch möglich, als Steuereinheit einen separaten Rechner vorzusehen) , ist eine Tastatur 12 angeschlossen, die die Bedienung des CT-Gerätes ermöglicht.A keyboard 12 is connected to the computer 8, which in the case of the exemplary embodiment described also controls the CT device as a control unit (it is also possible to provide a separate computer as a control unit), which enables the operation of the CT device.
Der Rechner 8 dient insbesondere auch dazu, den Röhrenstrom, und damit die Ausgangsleistung, der von einer Generatorschal- tung 11 versorgten Röntgenstrahlenquelle 1 einzustellen. Die Durchstrahlung unter unterschiedlichen Projektionswinkeln α geschieht mit dem Ziel der Gewinnung von gemessener. Projektionen. Dazu durchstrahlt die Röntgenstrahlenquelle 1 das Untersuchungsobjekt 4 mit dem von aufeinanderfolgenden, auf der von dem Fokus 2 beschriebenen Spiralbahn liegenden Positionen des Fokus 2 ausgehenden Röntgenstrahlenbündel 3 , wobei jede Position des Fokus 2 einem Projektionswinkel und einer z-Position auf einer der Systemachse 6 entsprechenden z-Achse zugeordnet ist.In particular, the computer 8 also serves to set the tube current, and thus the output power, of the X-ray source 1 supplied by a generator circuit 11. The radiation at different projection angles α takes place with the aim of obtaining measured ones. Projections. For this purpose, the x-ray source 1 irradiates the examination object 4 with the x-ray beam 3 emanating from successive positions of the focus 2 lying on the spiral path described by the focus 2, with each position of the focus 2 being a projection angle and a z position on a z corresponding to the system axis 6 -Axis is assigned.
Infolge des Spiralscans kann bezüglich einer rechtwinklig zu der Systemachse 6 verlaufenden Bildebene höchstens eine gemessene Projektion existieren, die mit einer in dieser Bildebene liegenden Position des Fokus 2 aufgenommen wurde. Um dennoch ein Schnittbild der zu der jeweiligen Bildebene gehörigen Schicht des Untersuchungsobjekts 4 berechnen zu können, müssen also aus in der Nähe der Bildebene aufgenommenen gemessenen Projektionen durch geeignete Interpolationsverfahren in der Bildebene liegende berechnete Projektionen gewon- nen werden, wobei wie im Falle von gemessenen Projektionen jede berechnete Projektion einem Projektionswinkel α und einer z-Position bezüglich der Systemachse 6 zugeordnet ist.As a result of the spiral scan, with respect to an image plane running at right angles to the system axis 6, at most one measured projection can exist that was recorded with a position of the focus 2 lying in this image plane. In order nevertheless to be able to calculate a sectional image of the slice of the examination object 4 belonging to the respective image plane, calculated projections lying in the image plane must be obtained from measured projections recorded in the vicinity of the image plane, as in the case of measured projections each calculated projection is assigned a projection angle α and a z position with respect to the system axis 6.
Aus den zu einer jeweils gewünschten Bildebene gehörigen Pro- jektionen rekonstruiert der Rechner 8 nach an sich bekannten Rekonstruktionsalgorithmen ein Schnittbild und stellt diese auf einer Anzeigeeinheit 9, z.B. einem Monitor, dar.The computer 8 reconstructs a sectional image from the projections belonging to a desired image plane in accordance with known reconstruction algorithms and displays them on a display unit 9, e.g. a monitor.
Über die Tastatur 12 ist es möglich, Betriebsparameter des CT-Geräts einzustellen, z.B. Scanzeit, mAs-Produkt pro Schnittbild, d.h. das Produkt aus derjenigen Zeit, in der die dem Schnittbild zugrundeliegenden Daten gewonnen wurden und dem während dieser Zeit eingestellten Röhrenstrom I effektive Schichtdicke, auch als rekonstruierte Schichtdicke bezeichnet, d.h. die in Richtung der Systemachse gemessene Erstreckung des zu dem rekonstruierten Bild beitragenden Bereichs des Untersuchungsobjektes. Als Maß dient z.B. die Halbwerts- breite des sog. Schichtempfindlichkeitsprofils. - kollimierte Schichtdicke, d.h. die mittels entsprechender Strahlenblenden eingestellte, in Richtung der Systemachse gemessene Erstreckung eines auf eine Zeile von Detektorelementen auftreffenden Röntgenstrahlenbündels , - Rotationszeit, d.h. die während eines vollständigen Umlaufs (360°) der Röntgenstrahlenquelle verstreichende Zeit,Using the keyboard 12, it is possible to set operating parameters of the CT device, for example scan time, mAs product per sectional image, ie the product of the time in which the data on which the sectional image was based and the tube current I effective layer thickness set during this time , also referred to as the reconstructed layer thickness, ie in the direction of System axis measured extent of the area of the examination object contributing to the reconstructed image. The half-width of the so-called layer sensitivity profile serves as a measure. collimated layer thickness, ie the extension of an x-ray beam striking a line of detector elements, adjusted in the direction of the system axis by means of appropriate radiation diaphragms, rotation time, ie the time elapsing during a complete revolution (360 °) of the x-ray source,
Pitch (nur für Spiralscans), Scanlänge, - Fokusgröße, d.h. Abmessungen des Brennfleck derPitch (only for spiral scans), scan length, - focus size, i.e. Dimensions of the focal spot
Röntgenstrahlenquelle, von dem die Röntgenstrahlung ausgeht .X-ray source from which the X-rays emanate.
Gibt ein Benutzer mittels der Tastatur 12 eine Kombination von Betriebsparametern ein, die der Durchführung einer Untersuchung zugrunde liegen soll, so stellt dies zunächst nur eine Vorwahl dar, denn der Rechner 8 überprüft diese Kombination von Betriebsparametern vor der Durchführung der Untersuchung daraufhin, ob diese Kombination zu einem unzulässigen Betriebszustand des CT-Geräts führen könnte. Dazu zieht derIf a user uses the keyboard 12 to enter a combination of operating parameters which is to be the basis for the execution of an examination, this initially represents only a preselection, because the computer 8 checks this combination of operating parameters before the examination is carried out to determine whether this combination could lead to an impermissible operating state of the CT device. To do this, the
Rechner 8 einerseits die technischen Grenzen des CT-Geräts in Betracht, andererseits zieht er benutzerdefinierte Grenzen für einzelne Betriebsparameter, die ebenfalls mittels der Tastatur 12 eingegeben werden können, in Betracht. Werte be- züglich der technischen Grenzen des CT-Gerätes sind in einem zu dem Rechner 8 gehörigen Speicher gespeichert.On the one hand, computer 8 takes into account the technical limits of the CT device, on the other hand, it takes user-defined limits for individual operating parameters into account, which can also be entered using keyboard 12. Values relating to the technical limits of the CT device are stored in a memory belonging to the computer 8.
Stellt der Rechner 8 fest, daß eine über die Tastatur 12 vorgewählte Kombination von Betriebsparametern zu einem unzuläs- sigen Betriebszustand führen könnte, so ermittelt er für wenigstens einen Betriebsparameter einen von der vorgewählten Kombination von Betriebsparametern abweichenden Wert, für den die geplante Untersuchung unter Vermeidung eines unzulässigen Betriebszustandes ohne signifikante Verminderung der Bildqualität gegenüber der vorgewählten Kombination von Betriebsparametern durchführbar ist.If the computer 8 determines that a combination of operating parameters preselected via the keyboard 12 could lead to an impermissible operating state, it determines a value for at least one operating parameter that deviates from the preselected combination of operating parameters the planned examination can be carried out while avoiding an impermissible operating state without significantly reducing the image quality compared to the preselected combination of operating parameters.
In diesem Zusammenhang findet mittels der Tastatur 12 und der Anzeigeeinheit 9 zwischen dem Benutzer und dem CT-Gerät eine Kommunikation statt, während welcher eine Kombination von Betriebsparametern festgelegt wird, mit der das CT-Gerät die geplante Untersuchung schließlich ausführt. Eventuell kann für die Zwecke der Kommunikation auch eine zusätzliche Anzeigeeinheit vorgesehen sein, mit der Folge, daß dann die Anzeigeeinheit 9 allein der Anzeige der rekonstruierten Schnittbilder vorbehalten ist.In this context, the keyboard 12 and the display unit 9 communicate between the user and the CT device, during which a combination of operating parameters is defined with which the CT device finally carries out the planned examination. An additional display unit may possibly also be provided for the purposes of communication, with the result that the display unit 9 is then reserved solely for displaying the reconstructed sectional images.
Wie diese Kommunikation vonstatten geht, wird nachfolgend am Beispiel der beiden Betriebsparameter Röhrenstrom I und Scanzeit T erläutert.How this communication takes place is explained below using the example of the two operating parameters tube current I and scan time T.
Die thermische Belastbarkeit der Röntgenstrahlenquelle 1 kann durch die beiden Betriebsparameter Röhrenstrom J und Scanzeit T beschrieben werden. Je nach thermischer Vorbelastung und ggf. je nach über die Tastatur angewählter Fokusgröße und Röhrenspannung der Röntgenstrahlenquelle 1 variiert die aktuelle thermische Belastbarkeit, die der Rechner 8 oder ein besonderer, der Röntgenstrahlenquelle zugeordneter, mit dem Rechner 8 kommunizierender Lastrechner unter Berücksichtigung der thermischen Vorbelastung ermittelt. Die aktuelle thermische Belastbarkeit ist in Abhängigkeit vom Röhrenstrom J und der Scanzeit T als strichlierte Kurve 1 in Fig. 2 qualitativ unter Zugrundelegung einer bestimmten Vorbelastung der Röntgenstrahlenquelle 1 dargestellt. Alle Scans mit Kombinationen der Betriebsparameter I und T, die unterhalb der Kurve 1 liegen, können durchgeführt werden, Scans mit Kombinationen der Betriebsparameter I und T oberhalb der Kurve 1 würden dagegen die thermische Belastbarkeit der Röntgenstrahlenquelle 1 überschreiten. Sie führen somit zu unzulässigen Betriebszu- ständen, weshalb sie deshalb nicht ausgeführt werden können und durch den Rechner 8 blockiert werden.The thermal load capacity of the X-ray source 1 can be described by the two operating parameters tube current J and scan time T. Depending on the thermal preload and, if applicable, the focus size and tube voltage of the X-ray source 1 selected via the keyboard, the current thermal load capacity, which the computer 8 or a special load computer assigned to the X-ray source and communicating with the computer 8 determines, taking into account the thermal preload. The current thermal load capacity is depicted qualitatively as a function of the tube current J and the scan time T as a dashed curve 1 in FIG. 2 on the basis of a specific preload on the X-ray source 1. All scans with combinations of the operating parameters I and T that are below curve 1 can be carried out, scans with combinations of the operating parameters I and T above curve 1, on the other hand, would exceed the thermal load capacity of the X-ray source 1. They therefore lead to inadmissible operating stand, which is why they can not be executed and are blocked by the computer 8.
Im allgemeinen Fall liegt kein mathematisch einfacher Zusam- menhang zwischen den Betriebsparametem J und T bei gegebener Belastbarkeit vor, insbesondere gilt i.a. nicht I ■ T = const. Wird also z.B. bei einer bestimmten thermischen Belastbarkeit die Scanzeit verdoppelt, so muß der Röhrenstrom i.a. nicht halbiert, sondern nur um z.B. 20% redu- ziert werden.In the general case not mathematically easier together is menhang ago at a given load between the operating parameters J and T, in particular ia does not I ■ T = const. If, for example, the scanning time is doubled for a certain thermal load capacity, the tube current generally does not have to be halved, but only reduced by, for example, 20%.
Die Bildqualität, d.h. das Bildrauschen, der erzeugten Schnittbilder wird wesentlich bestimmt durch das mAs-Produkt, das zu einem rekonstruierten Schnittbild beiträgt. Durch Änderung des mAs-Produktes wird, bei sonst unveränderten Betriebsparametern und Parametern des Bildrekonstruktionsalgorithmus, das Rauschen im Schnittbild verändert, während gleiches mAs-Produkt wenigstens im wesentlichen gleiches Rauschen und somit annähernd gleiche Bildqualität liefert.The image quality, i.e. The image noise of the generated sectional images is essentially determined by the mAs product, which contributes to a reconstructed sectional image. By changing the mAs product, with otherwise unchanged operating parameters and parameters of the image reconstruction algorithm, the noise in the sectional image is changed, while the same mAs product delivers at least essentially the same noise and thus approximately the same image quality.
Der Rechner 8 des erfindungsgemäßen CT-Geräts berechnet auf Basis der bei einem Spiralscan gewonnen Daten Schnittbilder mittels eines Bildrekonstruktionsalgorithmus , bei dem das Schichtempfindlichkeitsprofil eines rekonstruierten Schnittbildes nicht signifikant vom Pitch abhängt, das zumOn the basis of the data obtained in a spiral scan, the computer 8 of the CT device according to the invention calculates sectional images by means of an image reconstruction algorithm, in which the slice sensitivity profile of a reconstructed sectional image does not significantly depend on the pitch which results in
Schnittbild beitragende mAs-Produkt dagegen vom Pitch abhängig ist. Bei einem solchen Bildrekonstruktionsalgorithmus wird so vorgegangen, daß bezüglich jedes Projektionswinkels alle zu diesem Projektionswinkel gehörigen, innerhalb einer maximalen Entfernung von der Bildebene liegende Meßwerte entsprechend ihres räumlichen Abstandes in Richtung der Längsachse der Spiralabtastung von der Bildebene gemäß einer Gewichtungsfunktion gewichtet in die Rekonstruktion einbezogen werden, und daß die Gewichtungsfunktion derart gewählt wird, daß die Schichtdicke vom Pitch wenigstens im wesentlichen unabhängig ist. Es gilt somit folgender Zusammenhang:In contrast, the sectional mAs product contributing depends on the pitch. In such an image reconstruction algorithm, the procedure is such that, with respect to each projection angle, all measurement values belonging to this projection angle and within a maximum distance from the image plane are weighted according to their spatial distance in the direction of the longitudinal axis of the spiral scan from the image plane according to a weighting function, and that the weighting function is selected such that the layer thickness is at least substantially independent of the pitch. The following relationship therefore applies:
J (Gleichung 1) J (equation 1)
Dabei sind:Here are:
T: RöhrenstromT: tube current
P: pitchP: pitch
L: ScanlängeL: scan length
ROT: Rotationszei coll : kollimierte Schichtdicke T: ScanzeitRED: rotation time coll: collimated layer thickness T: scan time
Aus Gleichung 1 wird deutlich, daß das zu einem rekonstru- ierten Schnittbild beitragende mAs-Produkt proportional ist zum Produkt I ■ T aus Röhrenstrom und Scanzeit. Die Bildqualität hängt somit bei dem zur Anwendung kommenden Rekonstruktionsalgorithmus nur vom Produkt I ■ T ab, sofern die anderen Parameter (kollimierte coll und rekonstruierte Schichtdicke, Scanlänge und Rotationszeit ROT) nicht geändert werden. Bei großen Werten des Pitch p können allerdings Bildartefakte merklich zunehmen.From equation 1 it is clear that the mAs product contributing to a reconstructed sectional image is proportional to the product I ■ T from tube current and scan time. With the reconstruction algorithm used, the image quality thus only depends on the product I ■ T, provided the other parameters (collimated coll and reconstructed layer thickness, scan length and rotation time RED) are not changed. With large values of the pitch p, however, image artifacts can increase noticeably.
In Fig. 2 ist außerdem eine mit Kurve 2 bezeichnete durchge- zogene Kurve konstanter Bildqualität dargestellt, für dieFIG. 2 also shows a continuous curve of constant image quality, designated curve 2, for which
I ■ T - const. gilt, mit der Folge, daß für ein mit einem Punkt der Kurve 2 entsprechenden Werten für erzeugtes Schnittbild ein von der Lage des Punktes auf der Kurve 2 unabhängiges konstantes mAs-Produkt aufgewendet wird, wodurch konstantes Bildrauschen und damit konstante Bildqualität erreicht wird.I ■ T - const. applies, with the result that a constant mAs product which is independent of the position of the point on curve 2 is used for a cut image corresponding to a point of curve 2, whereby constant image noise and thus constant image quality is achieved.
Ein Teil der Kurve 2 liegt i.a. oberhalb der zulässigen thermischen Belastung der Röntgenstrahlenquelle 1 gemäß Kurve 1, ein anderer Teil unterhalb. Betrachtet man beispielsweise einen mit Scan 1 bezeichneten Scan mit einer Kombination der Betriebsparameter I und T oberhalb von Kurve 1, so wäre dieser Scan aufgrund einer zu hohen thermischen Belastung der Röntgenstrahlenquelle 1 nicht zulässig. Die Eigenschaften des o.g. Rekonstruktionsalgorithmus ermöglichen es nun, die Kombination der Betriebsparameter I und T ohne Einbußen in der Bildqualität dahingehend zu ändern, daß die zulässige thermische Belastung gemäß Kurve 1 nicht mehr überschritten wird. Die entsprechenden Kombination der Betriebsparameter J und T ist mit Scan 2 bezeichnet. Im dargestellten Fall wird der Röhrenstrom J reduziert und gleichzeitig die Scanzeit T verlängert, wobei die Betriebsparameter für Scan 2 unter Beachtung der Kurve 1 so gewählt sind, daß sie möglichst dicht bei den ursprünglich vorgewählten Betriebsparametern gemäß Scan 1 liegen. Die mit der verlängerten Scanzeit T einher- gehende Reduktion des Pitch p führt infolge des verwendeten Rekonstruktionsalgorithmus zu keiner signifikanten Veränderung des Schichtempfindlichkeitsprofils.Part of the curve 2 is generally above the permissible thermal load on the X-ray source 1 according to curve 1, another part below. For example, consider a scan labeled Scan 1 with a combination of the Operating parameters I and T above curve 1, this scan would not be permitted due to an excessive thermal load on the X-ray source 1. The properties of the above-mentioned reconstruction algorithm now make it possible to change the combination of the operating parameters I and T without losing the image quality in such a way that the permissible thermal load according to curve 1 is no longer exceeded. The corresponding combination of the operating parameters J and T is designated Scan 2. In the case shown, the tube current J is reduced and at the same time the scan time T is lengthened, the operating parameters for scan 2, taking into account curve 1, are selected such that they are as close as possible to the originally selected operating parameters according to scan 1. The reduction in the pitch p associated with the extended scanning time T does not lead to a significant change in the layer sensitivity profile due to the reconstruction algorithm used.
Die Veränderung der Betriebsparameter dahingehend, daß die Belastbarkeit des CT-Systems nicht mehr überschritten wird, ohne daß dies mit Einbußen an Bildqualität verbunden ist, kann entweder automatisch durch den Rechner 8 (mit oder ohne entsprechenden von dem Rechner 8 auf der Anzeigeeinheit 9 angezeigten Hinweis an den Benutzer) durchgeführt oder von dem Rechner 8 als Vorschlag dem Benutzer unterbreitet werden, wobei der Rechner 8 die Anzeige einen eventuellen Hinweis bzw. einen Vorschlag im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels auf der Anzeigeeinheit 9 bewirkt und ein Vorschlag durch den Benutzer durch entsprechende Betätigung der Tasta- tur 12 als Freigabemittel angenommen werden kann.The change in the operating parameters in such a way that the load capacity of the CT system is no longer exceeded without this being associated with a loss in image quality, can either be done automatically by the computer 8 (with or without corresponding information displayed on the display unit 9 by the computer 8 to the user) or submitted by the computer 8 as a suggestion to the user, the computer 8 displaying a possible message or a suggestion in the case of the exemplary embodiment described on the display unit 9 and a suggestion by the user by correspondingly pressing the Keyboard 12 can be accepted as a release means.
Änderungen der Betriebsparameter sind nur innerhalb der technischen Grenzen des Gerätes möglich. Technische Grenzen können außer der thermischen Belastbarkeit der Röntgenstrahlen- quelle u.a. sein: maximal und minimal einstellbarer Röhrenstrom, maximal und minimal einstellbarer Pitch, maximal und minimal einstellbare Scanzeit. Bei den als 180°LI- bzw. 360°LI-Interpolationsalgorithmus bekannten Rekonstruktionsalgorithmen ist die beschriebene Vorgehensweise bezüglich der Einstellung des Röhrenstroms I und der Scanzeit T nicht möglich, da im Falle dieser Algorithmen das Schichtempfindlichkeitsprofil vom Pitch p abhängig, das mAs-Produkt dagegen vom Pitch p unabhängig ist.Changes to the operating parameters are only possible within the technical limits of the device. In addition to the thermal load capacity of the X-ray source, technical limits can include: maximum and minimum adjustable tube current, maximum and minimum adjustable pitch, maximum and minimum adjustable scan time. In the case of the reconstruction algorithms known as 180 ° LI or 360 ° LI interpolation algorithms, the described procedure with regard to setting the tube current I and the scan time T is not possible, since in the case of these algorithms the layer sensitivity profile depends on the pitch p, the mAs product on the other hand is independent of the pitch p.
Innerhalb der technischen Grenzen des CT-Gerätes können vom Benutzer mittels der Tastatur 12 zusätzlich benutzerdefinierten Grenzwerte bezüglich der Betriebsparameter gesetzt werden, innerhalb derer eine Veränderung des jeweiligen Betriebsparameters dann nur möglich ist: so kann z.B. eine maximal zulässige Scanzeit definiert werden, um den Scan z.B. in einer Atempause durchführen zu können. Ebenso kann ein maximal zulässiger Pitch definiert werden, um z.B. die Artefaktstärke zu begrenzen. Schließlich kann ein minimaler Pitch definiert werden, um z.B. eine bestimmte zeitliche Auflösung nicht zu unterschreiten.Within the technical limits of the CT device, the user can also use the keyboard 12 to set user-defined limit values with regard to the operating parameters, within which a change in the respective operating parameter is then only possible: a maximum permissible scan time can be defined to e.g. to be able to perform in a respite. A maximum permissible pitch can also be defined, e.g. limit the artifact strength. Finally, a minimum pitch can be defined to e.g. not to fall below a certain temporal resolution.
Eine Überschreitung dieser benutzerdefinierten Grenzen ist entweder gar nicht oder erst nach Bestätigung eines diesbezüglichen Hinweises, den der Rechner auf dem Anzeigeeinheit 9 anzeigt, durch entsprechende Betätigung der Tatstatur 12 mög- lieh.Exceeding these user-defined limits is either not possible at all, or only after confirmation of a reference to this, which the computer displays on the display unit 9, by appropriate actuation of the keyboard 12.
Statt einer Überschreitung der technischen oder benutzerdefinierten Grenzen kann der Rechner 8 auch eine Änderung anderer als der o.g. Betriebsparameter (J, T) vornehmen, um einen gewünschten Scan zu ermöglichen. So können z.B. das zum rekonstruierten Schnittbild beitragende mAs-Produkt, die effektive Schichtdicke, die Fokusgröße, die Rotationszeit oder die die thermische Belastbarkeit und damit die maximal zulässige Scanzeit beeinflussende Wartezeit vor dem Scan ver- ändert werden. Solche Änderungen können wiederum automatisch erfolgen oder werden von dem Rechner 8 erst nach Bestätigung eines diesbezüglichen Hinweises, den der Rechner auf dem An- zeigeeinheit 9 anzeigt, durch entsprechende Betätigung der Tatstatur 12 vorgenommen.Instead of exceeding the technical or user-defined limits, the computer 8 can also make a change other than the above-mentioned operating parameters (J, T) in order to enable a desired scan. For example, the mAs product contributing to the reconstructed sectional image, the effective layer thickness, the focus size, the rotation time or the waiting time before the scan influencing the thermal resilience and thus the maximum permissible scan time can be changed. Such changes can in turn take place automatically or are only carried out by the computer 8 after confirmation of a relevant note that the computer has display unit 9 displays, made by corresponding actuation of the keyboard 12.
Es können auch mehrere Betriebsparameter verändert werden, um einen gewünschten Scan zu ermöglichen. Dabei sind in demSeveral operating parameters can also be changed to enable a desired scan. Here are in the
Rechner 8, beispielsweise in dem bereits erwähnten, für die technischen Grenzwerte des CT-Geräts vorgesehenen Speicher, Schemata abgespeichert, in welcher Reihenfolge die einzelnen Betriebsparameter zu verändern sind. Diese Reihenfolge kann alternativ vom Benutzer mittels der Tastatur 12 beeinflußt oder bestimmt werden.Computer 8, for example in the memory for the technical limit values of the CT device already mentioned, stores diagrams in which order the individual operating parameters are to be changed. This sequence can alternatively be influenced or determined by the user using the keyboard 12.
So kann es z.B. sinnvoll sein, daß der Rechner 8 bei einer zu hohen Belastung zunächst den Röhrenstrom I bei gleichzeitiger Verlängerung der Scanzeit senkt. Erreicht die Scanzeit hierbei eine maximal zulässige Scanzeit, bevor die zulässige thermische Belastung der Röntgenstrahlenquelle 1 unterschritten wird, so schaltet der Rechner 8 zur Ermöglichung des Scans z.B. auf einen größeren Fokus der Röntgenstrahlenquelle 1 um. Falls dies immer noch nicht ausreicht um einen zulässigen Betriebszustand herbeizuführen, kann der Rechner 8 zusätzlich z.B. das mAs-Produkt verringern.For example, it makes sense that the computer 8 first lowers the tube current I while the scan time is extended if the load is too high. If the scan time in this case reaches a maximum permissible scan time before the thermal load on the X-ray source 1 is undershot, then the computer 8 switches to enable the scan e.g. to a larger focus of the x-ray source 1 um. If this is still not sufficient to bring about a permissible operating state, the computer 8 can additionally e.g. reduce the mAs product.
In Fig. 3 ist die beschriebene Funktionsweise eines erfin- dungsgemäßen CT-Geräts in Form eines Flußdiagramms schematisch dargestellt, und zwar für den Fall, daß Änderungen von Betriebsparametern einer Freigabe durch den Benutzer bedürfen. Dabei steht in Fig. 3 für Betriebsparameter B. -Parameter. Der Begriff "zulässige Grenze" umfaßt sowohl techni- sehe Grenzen des CT-Geräts als auch innerhalb dieser Grenzen vom Benutzer definierte Grenzwerte.3 schematically shows the described mode of operation of a CT device according to the invention in the form of a flow chart, specifically in the event that changes in operating parameters require approval by the user. 3 stands for operating parameter B. parameter. The term "permissible limit" encompasses both technical limits of the CT device and limit values defined by the user within these limits.
Es wird das bereits zuvor beschriebene stufenweise Vorgehen beschrieben, wonach im Falle der Überschreitung einer Grenze zunächst eine Veränderung der Betriebsparameter Röhrenstrom I und Scanzeit T unter der Bedingung mAs = const. vorgenommen wird, und falls diese Veränderung nicht ausreicht, eine Opti- mierung anderer Betriebsparameter unter Beachtung der Grenzen erfolgt. Sollte auf diesem Wege keine brauchbare Kombination von Betriebsparametern realisiert werden können, so wird anhand der Fig. 3 deutlich, daß es dann dem Benutzer obliegt, durch eine manuelle Anpassung von Betriebsparametern eine Situation herbeizuführen, die es ermöglicht, einen Scan durchzuführen .The step-by-step procedure described above is described, according to which, if a limit is exceeded, the tube current I and scan time T operating parameters are first changed under the condition mAs = const. is made, and if this change is insufficient, an opti- other operating parameters taking into account the limits. If it is not possible to implement a usable combination of operating parameters in this way, it becomes clear from FIG. 3 that it is then up to the user to bring about a situation by manually adapting operating parameters which enables a scan to be carried out.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen CT-Gerätes wurde vorstehend für den Fall beschrieben, daß eine einziger Scan erfolgen soll. Sie gilt aber gleichermaßen für Fälle, in denen eine Folge von Scans auszuführen ist, sei es, daß die Scans unmittelbar aufeinander folgen, oder sei es, daß die Scan durch Zeitintervalle voneinander getrennt sind.The operation of the CT device according to the invention was described above for the case that a single scan is to be carried out. However, it applies equally to cases in which a sequence of scans has to be carried out, be it that the scans follow one another directly or be it that the scans are separated from one another by time intervals.
Die Erfindung ist, obwohl dies besonders vorteilhaft ist, nicht darauf beschränkt, daß wie im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels bei Spiralscans auf der Basis eines Rekonstruktionsalgorithmus zur Anwendung kommt, bei dem das Schichtempfindlichkeitsprofil eines rekonstruierten Schnitt- biides nicht signifikant vom Pitch abhängt, das zum Schnittbild beitragende mAs-Produkt dagegen vom Pitch abhängig ist. Die Erfindung kann auch in Verbindung mit beliebigen anderen Scanarten, bei denen es sich nicht um Spiralscans handelt, zur Anwendung kommen, also beispielsweise einzelnen planarenAlthough this is particularly advantageous, the invention is not limited to the fact that, as in the case of the exemplary embodiment described, spiral scans based on a reconstruction algorithm are used, in which the layer sensitivity profile of a reconstructed cut biide is not significantly dependent on the pitch, that is, the sectional image contributing mAs product, however, depends on the pitch. The invention can also be used in conjunction with any other types of scans that are not spiral scans, for example individual planar ones
Scans oder Folgen von planaren Scans (Sequenzscan) .Scans or sequences of planar scans (sequence scan).
Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels handelt es sich um ein CT-Gerät mit einem Detektor der eine einzige Zeile von Detektorelementen aufweist. Die Erfindung ist aber nicht auf CT-Geräte mit solchen Detektoren beschränkt, sondern umfaßt auch CT-Geräte mit mehrere Zeilen von Detektorelementen aufweisenden Detektoren (Mehrzeilendetektoren) sowie CT-Gerät mit Detektoren mit einer Vielzahl von matrix- artig angeordneten Detektorelementen (Matrix-Arraydetektor) . Die Erfindung wurde vorstehend am Beispiel eines CT-Geräts der dritten Generation erläutert. Es kann jedoch auch bei CT- Geräten der vierten Generation, die statt eines mit der Röntgenstrahlenquelle um die Systemachse verstellbaren bogenförmigen Detektors einen feststehenden Ring von Detektorelementen aufweisen, zur Anwendung kommen.In the case of the exemplary embodiment described, it is a CT device with a detector which has a single row of detector elements. However, the invention is not limited to CT devices with such detectors, but also encompasses CT devices with detectors having multiple rows of detector elements (multi-row detectors) and CT device with detectors with a multiplicity of detector elements arranged in a matrix (matrix array detector). . The invention was explained above using the example of a third-generation CT device. However, it can also be used in fourth-generation CT devices that have a fixed ring of detector elements instead of an arc-shaped detector that can be adjusted about the system axis with the X-ray source.
Die Erfindung kann sowohl im medizinischen Bereich als auch im nichtmedizinischen Bereich angewendet werden. The invention can be used both in the medical field and in the non-medical field.

Claims

Patentansprüche claims
1. Computertomographie (CT) -Gerät mit einstellbaren Betriebsparametern, welches eine Steuereinheit und Mittel zum Vorwäh- len eine Kombination von Betriebsparametern für eine durchzuführende Untersuchung aufweist, wobei eine Steuereinheit für den Fall, daß für eine durchzuführende Untersuchung eine Kombination von Betriebsparametern vorgewählt ist, die zu einem unzulässigen Betriebszustand führen könnte, für wenigstens einen Betriebsparameter einen von der vorgewählten Kombination von Betriebsparametern abweichenden Wert ermittelt, für den die vorgesehene Untersuchung unter Vermeidung des unzulässigen Betriebszustandes ohne signifikante Verminderung der Bildqualität gegenüber der vorgewählten Kombination von Be- triebsparametern durchführbar ist.1. Computer tomography (CT) device with adjustable operating parameters, which has a control unit and means for preselecting a combination of operating parameters for an examination to be carried out, a control unit in the event that a combination of operating parameters is selected for an examination to be carried out, which could lead to an impermissible operating state, determines a value deviating from the preselected combination of operating parameters for at least one operating parameter, for which the intended examination can be carried out while avoiding the impermissible operating state without significantly reducing the image quality compared to the preselected combination of operating parameters.
2. CT-Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit den zur Vermeidung eines unzulässigen Betriebszustandes erforderlichen Wert des wenigstens einen Betriebsparameters automa- tisch einstellt und die vorgesehene Untersuchung durchführt.2. CT device according to claim 1, in which the control unit automatically sets the value of the at least one operating parameter required to avoid an impermissible operating state and carries out the intended examination.
3. CT-Gerät nach Anspruch 2, bei dem die Steuereinheit ein Benutzer über jeden abweichend von der vorgewählten Kombination von Betriebsparametern automatisch eingestellten Wert eines Betriebsparameters informiert.3. CT device according to claim 2, wherein the control unit informs a user of any value of an operating parameter that is automatically set differently from the preselected combination of operating parameters.
4. CT-Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit einen Benutzer über den zur Vermeidung eines unzulässigen Betriebszustandes erforderlichen Wert informiert und die vorgesehene Untersuchung mit diesem Wert durchführt, wenn der Benutzer die Durchführung der vorgesehene Untersuchung über Freigabemittel freigibt.4. CT device according to claim 1, in which the control unit informs a user of the value required to avoid an impermissible operating state and carries out the intended examination with this value when the user releases the execution of the intended examination via release means.
5. CT-Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches zur Durchführung von Spiralscans vorgesehen ist, bei denen eine5. CT device according to one of claims 1 to 4, which is provided for performing spiral scans, in which one
Röntgenstrahlenquelle um ein Untersuchungsobjekt rotiert und gleichzeitig eine translatorische Relativbewegung zwischen dem Untersuchungsobjekt einerseits und der Röntgenstrahlenquelle sowie einem Detektor andererseits erfolgt, wobei der Spiralscan mit einer definierten effektiven Schichtdicke während einer Scanzeit durchgeführt wird, während der die Rönt- genstrahlenquelle mit einem Röhrenstrom betrieben wird, und wobei die Steuereinheit im Falle einer unzulässigen vorgewählten Kombination von Betriebsparametern zur Vermeidung eines unzulässigen Betriebszustandes für den wenigstens einen Betriebsparameter einen Wert derart angibt, daß im Falle der sich unter Verwendung des für den wenigstens einen Betriebsparameter angegebenen Wertes ergebende Kombination von Betriebsparametern das zu einem Schnittbild der definierten effektiven Schichtdicke beitragende mAs-Produkt gegenüber der vorgewählten Kombination von Betriebsparametern nicht signi- fikant vermindert ist.X-ray source rotates around an examination object and at the same time a translational relative movement between the examination object on the one hand and the X-ray source and a detector on the other hand, the spiral scan being carried out with a defined effective layer thickness during a scanning time during which the X-ray source is operated with a tube current, and the control unit in the event of an impermissible preselected combination of operating parameters To avoid an impermissible operating state for the at least one operating parameter, a value is given such that in the case of the combination of operating parameters resulting from the use of the value for the at least one operating parameter, the mAs product contributing to a sectional view of the defined effective layer thickness compared to the preselected combination is not significantly reduced by operating parameters.
6. CT-Gerät nach Anspruch 5, welches eine elektronische Recheneinrichtung zur Rekonstruktion von Schnittbildern aufweist, welche die Schnittbilder derart rekonstruiert, daß das Schichtempfindlichkeitsprofil eines rekonstruierten Schnittbildes vom Pitch wenigstens im wesentlichen unabhängig ist, während das zur Gewinnung der einem Schnittbild jeweils zugrundeliegenden Daten dienende mAs-Produkt vom Pitch abhängt.6. CT device according to claim 5, which has an electronic computing device for the reconstruction of sectional images, which reconstructs the sectional images in such a way that the slice sensitivity profile of a reconstructed sectional image is at least substantially independent of the pitch, while the data used to obtain the respective sectional image is used mAs product depends on the pitch.
7. CT-Gerät nach Anspruch 6, bei dem das Produkt aus Röhrenstrom und Scanzeit im Falle der von der Steuereinheit vorgegebenen Betriebsparameter gleich dem Produkt aus Röhrenstrom und Scanzeit im Falle der gewünschten Kombination von Betriebsparametern ist .7. CT device according to claim 6, wherein the product of tube current and scan time in the case of the operating parameters specified by the control unit is equal to the product of tube current and scan time in the case of the desired combination of operating parameters.
8. CT-Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem Mittel zur Eingabe zulässiger oberer und/oder unterer Grenzwerte für wenigstens einen Betriebsparameter der folgenden Gruppe von Betriebsparametern vorgesehen sind: - maximal zulässige Scanzeit minimales und maximales mAs-Produkt pro Schnittbild minimale und maximale effektive Schichtdicke minimale und maximale kollimierte Schichtdicke minimale und maximale Rotationszeit minimaler und maximaler Pitch (nur für Spiralscans) minimale und maximale Scanlänge - minimale und maximale Wartezeit vor dem Scan Fokusgröße .8. CT device according to one of claims 1 to 7, in which means for entering permissible upper and / or lower limit values are provided for at least one operating parameter of the following group of operating parameters: - maximum permissible scanning time minimum and maximum mAs product per slice image minimum and maximum effective layer thickness minimum and maximum collimated layer thickness minimum and maximum rotation time minimum and maximum pitch (only for spiral scans) minimum and maximum scan length - minimum and maximum waiting time before the scan focus size.
9. CT-Gerät nach Anspruch 8, bei dem die Steuereinheit die Betriebsparameter einer vorgewählten Kombination von Be- triebsparametern unter Berücksichtigung eines eventuellen oberen und/oder unteren Grenzwertes im Sinne eines Optimierungszieles optimiert.9. CT device according to claim 8, in which the control unit optimizes the operating parameters of a preselected combination of operating parameters, taking into account a possible upper and / or lower limit value in the sense of an optimization goal.
10. CT-Gerät nach Anspruch 9, das als Optimierungsziel wenig- stens ein Optimierungsziel der folgenden Gruppe aufweist: minimale Scanzeit, maximale räumliche Auflösung, maximale zeitliche Auflösung, maximale Scanlänge .10. CT device according to claim 9, which has at least one optimization target from the following group as the optimization target: minimum scan time, maximum spatial resolution, maximum temporal resolution, maximum scan length.
11. CT-Gerät nach Anspruch 9 oder 10, bei dem Mittel zur Eingabe einer Rangfolge der Optimierungsziele vorgesehen sind.11. CT device according to claim 9 or 10, in which means are provided for entering a ranking of the optimization goals.
12. CT-Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem die Steuereinheit für den Fall, daß die Nichteinhaltung eines12. CT device according to one of claims 8 to 11, wherein the control unit in the event that the non-compliance with a
Grenzwertes unumgänglich ist, wenigstens eine Kombination von Betriebsparametern zur Auswahl anbietet, die der jeweils vorgewählten Kombination von Betriebsparametern angenähert ist, ohne daß ein unzulässiger Betriebszustand vorliegt.Limit value is unavoidable, offers at least one combination of operating parameters to choose from, which approximates the respectively selected combination of operating parameters, without an impermissible operating state being present.
13. CT-Gerät nach Anspruch 12 , bei dem die Steuereinheit mehrere Kombinationen von Betriebsparametern anbietet, denen unterschiedlicher Optimierungsziele zugrunde liegen.13. CT device according to claim 12, wherein the control unit offers several combinations of operating parameters, which are based on different optimization goals.
14. CT-Gerät nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Steuereinheit einen einen Grenzwert nicht einhaltenden Wert des ent- sprechenden Betriebsparameters automatisch einstellt und die vorgesehene Untersuchung durchführt .14. CT device according to claim 12 or 13, in which the control unit does not comply with a limit value of the ent- automatically sets the appropriate operating parameters and carries out the intended examination.
15. CT-Gerät nach Anspruch 14, bei dem die Steuereinheit ein Benutzer über jeden automatisch eingestellten, einen Grenzwert nicht einhaltenden Wert eines Betriebsparameters informiert .15. CT device according to claim 14, wherein the control unit informs a user of each automatically set value of an operating parameter that does not comply with a limit value.
16. CT-Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Steuereinheit ein Benutzer über einen einen Grenzwert nicht einhaltenden Wert des entsprechenden Betriebsparameters informiert und die vorgesehene Untersuchung mit diesem Wert durchführt, wenn der Benutzer die Durchführung der vorgesehenen Untersuchung über Freigabemittel freigibt.16. CT device according to one of claims 11 to 13, in which the control unit informs a user of a value of the corresponding operating parameter which does not comply with a limit value and carries out the intended examination with this value when the user releases the execution of the intended examination via release means .
17. CT-Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 16, bei dem die Steuereinheit Kombinationen von Betriebsparametern für aufeinanderfolgende Untersuchungen des gleichen Untersuchungs- objektes unter Berücksichtigung unterschiedlicher Optimie- rungsziele anbietet.17. CT device according to one of claims 9 to 16, in which the control unit offers combinations of operating parameters for successive examinations of the same examination object, taking into account different optimization goals.
18. CT-Gerät nach Anspruch 1 oder 17, bei dem Mittel zur Eingabe einer Rangfolge der Betriebsparametern vorgesehen sind und die Steuereinheit bei der Änderung von Betriebsparametern auf von Werten einer vorgewählten Kombination von Betriebs- Parametern abweichende Werte die Rangfolge der Betriebsparameter einhält. 18. CT device according to claim 1 or 17, in which means are provided for entering a ranking of the operating parameters and the control unit complies with the ranking of the operating parameters when changing operating parameters to values deviating from values of a preselected combination of operating parameters.
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