DE102011075804B4

DE102011075804B4 - Error identification in a computer tomograph

Info

Publication number: DE102011075804B4
Application number: DE201110075804
Authority: DE
Inventors: Rainer Raupach; Dr. Sembritzki Otto; Dr. Rusca Nicolae
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2031-05-14
Also published as: BR102012011433A2; DE102011075804A1; CN102772218B; CN102772218A

Abstract

Verfahren zur Fehleridentifikation bei einem Computertomographen (1), der eine Röntgenröhre (2) mit Drehanode (10) sowie einen mindestens einzeiligen Detektor (3) umfasst, bei welchem mittels des Computertomographen (1) eine Testmessung durchgeführt wird, im Zuge derer die Belichtungsintensität (B) in mindestens einer Detektorzeile (13a, 13b) zeitaufgelöst erfasst wird, bei welchem mindestens eine spektralselektive Fluktuation (FF) der erfassten Belichtungsintensität (B) bei der Drehanodenfrequenz (fA) und/oder einem ganzen Vielfachen dieser Frequenz (fA) ermittelt wird und bei welchem aus der spektralselektiven Fluktuation ein Maß für die Stärke des Tellerschlags der Röntgenröhre (2) abgeleitet wird.Method for fault identification in a computer tomograph (1) comprising an x-ray tube (2) with rotary anode (10) and an at least one-line detector (3) in which a test measurement is carried out by means of the computed tomograph (1) in the course of which the exposure intensity ( B) is detected time-resolved in at least one detector line (13a, 13b), wherein at least one spectrally selective fluctuation (FF) of the detected exposure intensity (B) at the rotary anode frequency (fA) and / or a whole multiple of this frequency (fA) is determined, and in which a measure of the thickness of the disk impact of the X-ray tube (2) is derived from the spectrally selective fluctuation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fehleridentifikation bei einem Computertomographen, insbesondere zur Erkennung einer defekten Röntgenröhre des Computertomographen. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf einen zur automatischen Fehleridentifikation ausgerüsteten Computertomographen.The invention relates to a method for error identification in a computer tomograph, in particular for the detection of a defective X-ray tube of the computer tomograph. The invention further relates to a computer tomograph equipped for automatic fault identification.

Ein Computertomograph ist üblicherweise mit einer leistungsstarken Röntgenröhre ausgestattet. Zum Vermeidung einer Überhitzung des Anodenmaterials umfasst eine solche Röntgenröhre üblicherweise eine sogenannte Drehanode, bei der das Anodenmaterial relativ zu dem strahlungserzeugenden Elektronenstrahl rotiert wird. Ein bei einer solchen Röntgenröhre häufig auftretender Störeffekt ist der sogenannte „Tellerschlag”. Hierunter wird allgemein eine durch die Anodendrehung verursachte, periodische Verschiebung des Röntgenstrahlenfokus gegenüber dem feststehenden Gehäuse der Röntgenröhre bezeichnet. Der Tellerschlag kann insbesondere durch eine Unwucht und eine hierdurch bedingte Taumelbewegung der Drehanode verursacht sein. Weitere Ursachen für Tellerschlag können in einer Axialbewegung der Drehanode sowie Unregelmäßigkeiten der Anodenoberfläche liegen. Tellerschlag ist eine typische Alterserscheinung von Röntgenröhren. Er tritt somit gewöhnlich mit zunehmender Nutzungsdauer einer Röntgenröhre in steigendem Maße auf.A computer tomograph is usually equipped with a powerful x-ray tube. To avoid overheating of the anode material, such an X-ray tube usually comprises a so-called rotary anode, in which the anode material is rotated relative to the radiation-generating electron beam. An often occurring in such an X-ray tube disruptive effect is the so-called "plate impact". This is generally referred to as a periodic shift of the X-ray focus caused by the anode rotation with respect to the fixed housing of the X-ray tube. The disc impact can be caused in particular by an imbalance and a tumbling motion of the rotary anode caused thereby. Other causes of disc impact may be axial movement of the rotary anode as well as irregularities of the anode surface. Tellerschlag is a typical aging phenomenon of x-ray tubes. Thus, it usually occurs with increasing use of an X-ray tube on an increasing scale.

Unabhängig von der jeweiligen technischen Ursache führt der Tellerschlag einer in einem Computertomographen eingesetzten Röntgenröhre regelmäßig zu einer Beeinträchtigung der CT-Bildqualität, zumal aufgrund des Tellerschlags die zur Rekonstruktion des Computertomogramms aufgenommenen Projektionsbilder aus (relativ zu der Bildachse) unterschiedlich verschobenem Fokus aufgenommen werden.Irrespective of the particular technical cause, the disc impact of an X-ray tube used in a computer tomograph regularly leads to an impairment of the CT image quality, especially since due to the disc impact the projection images taken for the reconstruction of the computed tomogram are recorded (relative to the image axis) differently shifted focus.

Neben dem Tellerschlag kommen aber noch weitere Fehlerursachen für eine festgestellte Beeinträchtigung der Bildqualität in Frage. Es ist daher nicht ohne Weiteres festzustellen, ob eine verschlechterte Bildqualität auf Tellerschlag oder auf eine andere Ursache zurückzuführen ist.In addition to the plate impact but still more causes of error for a noted impairment of image quality come into question. It is therefore not easy to determine whether a deteriorated image quality is due to Tellerschlag or to another cause.

Herkömmlicherweise erfolgt in einem solchen Fall die Fehleridentifikation nach einem „Try-And-Error-Verfahren”, indem die Röntgenröhre verschlechterter Bildqualität „auf Verdacht” ausgetauscht wird.Conventionally, in such a case, the error identification is carried out according to a "try-and-error method" by exchanging the X-ray tube of deteriorated picture quality "on suspicion".

Sofern die Bildqualität durch den Austausch der Röntgenröhre verbessert wird, kann im Nachhinein ein Tellerschlag der Röntgenröhre als Fehlerursache identifiziert werden. Falls sich die Bildqualität allerdings durch den Austausch der Röntgenröhre nicht verbessert, muss nach weiteren Fehlerursachen gesucht werden. Der Austausch der Röntgenröhre war in diesem Fall vergebens und unnötig. Durch den vorzeitigen Austausch von Röntgenröhren können unter Umständen nicht unerhebliche Mehrkosten im Betrieb eines Computertomographen entstehen.If the image quality is improved by exchanging the X-ray tube, it is possible in retrospect to identify a disc impact of the X-ray tube as the cause of the error. If, however, the image quality does not improve due to the replacement of the X-ray tube, it is necessary to search for further causes of the error. The replacement of the X-ray tube was in this case in vain and unnecessary. The premature replacement of x-ray tubes may, under certain circumstances, result in considerable additional costs in the operation of a computer tomograph.

Aus der DE 200 22 840 U1 ist ein Röntgencomputertomograph mit einem ein fächerförmiges Röntgenstrahlbündel aussendenden Röntgenstrahler und einem gegenüberliegenden Detektor mit mindestens einer aus einer Reihe von Detektorelementen gebildeten Detektorzeile bekannt. Jedes Detektorelement weist ein Szintillatorelement mit einer strahleneingangsseitig in z-Richtung langgestreckten rechteckigen Fläche auf. Der Röntgencomputertomograph umfasst zur Herstellung fehlerfreier Bilder eine Einrichtung zur Justierung der durch das fächerförmige Röntgenstrahlbündel beaufschlagten Gesamtfläche des Detektors in z-Richtung, wobei in z-Richtung eine Hälfte der Fläche eines ersten Szintillatorelementes und eine der einen Hälfte in z-Richtung folgende andere Hälfte der Fläche eines daneben angeordneten zweiten Szintillatorelementes jeweils mit einer für Röntgenstrahlen undurchlässigen Abdeckung versehen sind.From the DE 200 22 840 U1 An x-ray computer tomograph is known having an x-ray emitter emitting a fan-shaped x-ray beam and an opposite detector having at least one detector row formed from a row of detector elements. Each detector element has a scintillator element with a rectangular input surface in the z-direction elongated rectangular surface. The X-ray computer tomograph comprises for generating error-free images means for adjusting the acted upon by the fan-shaped X-ray beam total area of the detector in the z-direction, wherein in the z direction, one half of the surface of a first Szintillatorelementes and one half in the z-direction following another half of the Surface of a second scintillator arranged adjacent thereto are each provided with a covering impermeable to X-rays.

In der DE 197 55 566 A1 ist ein Verfahren zum präzisen Fertigen von Röntgenanoden, insbesondere zum dynamischen Auswuchten derartiger Anoden um ihre Drehachse beschrieben.In the DE 197 55 566 A1 A method for the precise production of X-ray anodes, in particular for the dynamic balancing of such anodes around their axis of rotation is described.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Fehleridentifikation bei einem Computertomographen anzugeben. Insbesondere soll dabei ein unnötiger Austausch der Röntgenröhre vermieden werden.The invention has for its object to provide an improved method for fault identification in a computed tomography. In particular, an unnecessary replacement of the X-ray tube should be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, bei einem Computertomographen, der eine Röntgenröhre mit einer Drehanode sowie einen mindestens einzeiligen, bevorzugt aber mehrzeiligen Detektor umfasst, eine Testmessung durchzuführen, wobei im Zuge der Testmessung die Belichtungsintensität in der Detektorzeile bzw. mindestens einer von ggf. mehreren Detektorzeilen zeitaufgelöst erfasst wird. Bei der Testmessung handelt es sich insbesondere um eine Leermessung, bei der der Detektor des Computertomographen mittels der Röntgenröhre unmittelbar, d. h. ohne ein im Strahlengang des Computertomographen angeordnetes durchstrahltes Objekt, bestrahlt wird. Allerdings könnte die Testmessung grundsätzlich – unter Inkaufnahme einer geringeren Messgenauigkeit – auch in Anwesenheit eines durchstrahlten Objekts, insbesondere eines Testphantoms mit homogenem Strahlungsquerschnitt, durchgeführt werden.This object is achieved by the features of claim 1. Thereafter, it is provided in a computed tomography, which includes an X-ray tube with a rotating anode and at least one-line, but preferably multi-line detector to perform a test measurement, wherein in the course of the test measurement, the exposure intensity in the Detector line or at least one of possibly multiple detector lines is detected time-resolved. The test measurement is, in particular, an empty measurement, in which the detector of the computed tomograph is irradiated directly by means of the X-ray tube, ie without an irradiated object arranged in the beam path of the computer tomograph. Indeed In principle, the test measurement could also be carried out in the presence of an irradiated object, in particular a test phantom with a homogeneous radiation cross-section, accepting a lower measurement accuracy.

Aus dem zeitlichen Verlauf der erfassten Belichtungsintensität wird verfahrensgemäß eine spektralselektive Fluktuation bei der Drehanodenfrequenz und/oder einem ganzen Vielfachen dieser Frequenz ermittelt. Bei der „spektralselektiven Fluktuation” handelt es sich hierbei um diejenigen Anteile der Belichtungsintensität, die – innerhalb einer vorgegebenen Unschärfe – periodisch mit der Drehanodenfrequenz bzw. dem ganzen Vielfachen dieser Frequenz variieren. Wiederum zur sprachlichen Vereinfachung ist die jeweilige Frequenz, für die die spektralselektive Fluktuation ermittelt wird, also die Drehanodenfrequenz bzw. das ganze Vielfache dieser Frequenz, nachfolgend allgemein als „Testfrequenz” bezeichnet.According to the method, a spectrally selective fluctuation in the rotational anode frequency and / or a whole multiple of this frequency is determined from the time profile of the detected exposure intensity. The "spectrally selective fluctuation" is that portion of the exposure intensity which, within a given blur, varies periodically with the rotational anode frequency or the whole multiple of this frequency. Again for linguistic simplification is the respective frequency for which the spectrally selective fluctuation is determined, ie the rotary anode frequency or the whole multiple of this frequency, hereinafter generally referred to as "test frequency".

Aus der erfassten frequenzselektiven Fluktuation wird ein Maß für die Stärke des Tellerschlags abgeleitet. Bei diesem Maß kann es sich unmittelbar um den Betrag der frequenzselektiven Fluktuation handeln. Vorzugsweise wird aus der frequenzselektiven Fluktuation aber eine binäre Aussage über die Stärke des Tellerschlags abgeleitet, die direkt und einfach erfassbar angibt, ob der Tellerschlag der Röntgenröhre ein zulässiges Maß überschritten hat oder sich noch in einem akzeptablen Rahmen hält und somit als Fehlerursache ausscheidet.From the detected frequency-selective fluctuation, a measure of the thickness of the disc beat is derived. This measure can be directly related to the amount of frequency-selective fluctuation. Preferably, however, a binary statement about the thickness of the disc beat is derived from the frequency-selective fluctuation, which indicates directly and simply detectable whether the disc impact of the X-ray tube has exceeded a permissible level or is still within an acceptable range and thus eliminates the cause of the error.

Der Betrag der spektralselektiven Fluktuation wird hierzu vorzugsweise mit einem zugeordneten Grenzwert verglichen. Wird die spektralselektive Fluktuation für mehrere Testfrequenzen ermittelt, so kann hierbei der als Vergleichsgröße herangezogene Grenzwert für alle Testfrequenzen gleich gewählt sein. Optional kann aber auch ein frequenzabhängig variierender Grenzwert herangezogen werden, der für jede Testfrequenz einen anderen Wert hat. Sofern zumindest für eine Testfrequenz die spektralselektive Fluktuation den zugehörigen Grenzwert überschreitet, so wird dies als Hinweis auf einen unzulässig starken Tellerschlag gewertet. Ein Tellerschlag der Drehanode wird also als Fehlerursache identifiziert, wenn die spektralselektive Fluktuation den Grenzwert überschreitet.The amount of the spectrally selective fluctuation is for this purpose preferably compared with an associated limit value. If the spectrally selective fluctuation is determined for a plurality of test frequencies, then the limit value used as a comparison variable can be chosen to be the same for all test frequencies. Optionally, however, it is also possible to use a frequency-dependent limiting value which has a different value for each test frequency. If, for at least one test frequency, the spectrally selective fluctuation exceeds the associated limit value, this is interpreted as an indication of an inadmissibly strong disc beat. A disc impact of the rotary anode is thus identified as the cause of the error if the spectrally selective fluctuation exceeds the limit.

Bei der Röntgenröhre kann es sich um eine klassische Drehanodenröhre handeln, bei der lediglich die Drehanode in dem gegenüber dem umgebenden Raum feststehenden Kolben rotiert wird. Alternativ kann es sich bei der Röhre aber auch um eine sogenannte Drehkolbenröhre handeln, bei der die Drehanode drehfest mit dem Kolben verbunden ist und zusammen mit dem Kolben rotiert wird.The X-ray tube may be a classical rotary anode tube in which only the rotary anode is rotated in the piston fixed with respect to the surrounding space. Alternatively, however, the tube may also be a so-called rotary tube, in which the rotary anode is non-rotatably connected to the piston and is rotated together with the piston.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein tellerschlagbedingter Fehler stets zu einer fluktuierenden Änderung des Röntgenfokus, also des Entstehungspunktes der Röntgenstrahlung in der Röntgenröhre führt. Erkanntermaßen führt die Fokusverschiebung auch zu einer Verschiebung des Ortes, an dem der Zentralstrahl der Röntgenstrahlung auf dem Detektor auftrifft. Dies wiederum führt regelmäßig zu einer Änderung der Belichtungsverhältnisse auf dem Detektor.The invention is based on the consideration that an error caused by a plate impact always leads to a fluctuating change of the x-ray focus, ie the point of origin of the x-ray radiation in the x-ray tube. As is known, the focus shift also leads to a shift of the location where the central ray of the X-radiation impinges on the detector. This in turn leads regularly to a change in the exposure conditions on the detector.

Die Erfindung nutzt weiterhin die Erkenntnis, dass tellerschlagbedingte Fehler, und damit die mit dem Fehler einhergehende Belichtungsschwankung aufgrund der Drehung des Anodenmaterials stets periodisch mit der Drehanodenfrequenz oder einem ganzen Vielfachen dieser Frequenz auftreten muss. Erkanntermaßen ist dagegen bei einer nicht mit der Anodendrehung zusammenhängenden Fehlerursache eine mit dem Ein- oder Mehrfachen der Drehanodenfrequenz korrelierte Fluktuation der Belichtungsintensität unwahrscheinlich. Dieser Zusammenhang wird erfindungsgemäß ausgenutzt, um tellerschlagbedingte Störungen als solche zu identifizieren und von anderen Fehlerursachen zu unterscheiden.The invention also makes use of the knowledge that plate-flawed errors, and thus the exposure fluctuation associated with the flaw, must always occur periodically with the rotary anode frequency or a whole multiple of this frequency due to the rotation of the anode material. It is recognized, however, that in the case of a cause of failure not related to the anode rotation, a fluctuation of the exposure intensity correlated with one or more times the rotational anode frequency is unlikely. This context is exploited according to the invention to identify plate-based disturbances as such and to distinguish them from other sources of error.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine tellerschlagbedingte Störung insbesondere erkannt werden, ohne dass hierfür die Röntgenröhre bereits auf Verdacht ausgetauscht werden müsste. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht des Weiteren darin, dass das Verfahren grundsätzlich mit einem herkömmlichen Computertomographen durchgeführt werden kann, ohne dass hierfür (insbesondere bauliche) Veränderungen an dem Computertomographen vorgenommen werden müssen.With the method according to the invention, a disturbance caused by a plate impact can be detected in particular without the x-ray tube having to be exchanged for suspicion for this purpose. A particular advantage of the method is further that the method can in principle be carried out with a conventional computer tomograph, without this (in particular structural) changes to the computer tomograph must be made.

In einer vergleichsweise einfach zu realisierenden, gleichzeitig aber effektiven Ausführungsvariante des Verfahrens wird als Maß für die spektralselektive Fluktuation der erfassten Belichtungsintensität die Fouriertransformierte der zeitabhängigen Belichtungsintensität bei der Testfrequenz herangezogen. Die Angabe „bei der Testfrequenz” ist dabei als unscharfe Angabe zu verstehen. Um negative Auswirkungen einer geringfügigen Schwankung oder Abweichung der tatsächlichen Drehanodenfrequenz (gegenüber der Nennfrequenz der Drehanode) auf das Verfahrensergebnis zu minimieren, wird vorzugsweise das Maximum oder Integral der Fouriertransformierten innerhalb eines vorgegebenen Frequenzintervalls um die Testfrequenz als Maß für die spektralselektive Fluktuation ausgewertet.In a comparatively easy to implement but at the same time effective variant of the method, the Fourier transform of the time-dependent exposure intensity at the test frequency is used as a measure of the spectrally selective fluctuation of the detected exposure intensity. The term "at the test frequency" is to be understood as a fuzzy indication. In order to minimize the negative effects of a slight fluctuation or deviation of the actual rotational anode frequency (compared to the nominal frequency of the rotary anode) on the method result, preferably the maximum or integral of Fourier transform evaluated within a predetermined frequency interval around the test frequency as a measure of the spectrally selective fluctuation.

Für eine numerisch unaufwändige und schnelle Automatisierung des Verfahrens wird anstelle der exakten Fouriertransformation vorzugsweise die sogenannte diskrete Fouriertransformation oder „schnelle Fouriertransformation” (Fast Fourier Transform, kurz: FFT) angewendet.For a numerically uncomplicated and fast automation of the method, preferably the so-called discrete Fourier transformation or "Fast Fourier Transform" (FFT) is used instead of the exact Fourier transformation.

Um aufgrund der tellerschlagbedingten Fokusverschiebung besonders signifikante Änderungen der Belichtungsintensität zu erhalten, wird für die Testmessung der von der Röntgenröhre auf den Detektor emittierte Röntgenstrahl vorzugsweise derart eng kollimiert, dass die Detektorzeile bzw. – bei einem mehrzeiligen Detektor – zumindest eine der Detektorzeilen zumindest zeitweise und teilweise abgeschattet ist. Insbesondere wird der Röntgenstrahl bei einem gewöhnlichen Computertomographen zweckmäßigerweise auf einen Strahlquerschnitt von 2 × 1 mm kollimiert, wobei sich diese Angabe gemäß gebräuchlicher Konvention auf den Strahlquerschnitt in einer die isozentrische Achse des Computertomographen enthaltenden Ebene bezieht.In order to obtain particularly significant changes in the exposure intensity due to the plate-impact-induced focus shift, the X-ray emitted from the X-ray tube onto the detector is preferably collimated so tightly for the test measurement that the detector line or - in the case of a multi-line detector - at least one of the detector rows at least partially and partially is shadowed. In particular, the x-ray beam is conveniently collimated in a conventional computed tomography to a beam cross-section of 2 × 1 mm, this statement refers according to conventional convention on the beam cross-section in a plane containing the isocentric axis of the computed tomography.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens wird die Belichtungsintensität gleichzeitig in mindestens zwei näherungsweise symmetrisch zum Strahlengang angeordneten Detektorzeilen separat zeitaufgelöst erfasst. Die für die beiden Detektorzeilen erfassten Belichtungsintensitäten werden hierbei separat fouriertransformiert, wobei als Maß für die spektralselektive Fluktuation ein Summensignal und/oder ein Differenzsignal der resultierenden Fouriertransformierten bei der jeweiligen Testfrequenz herangezogen wird. Diese Verfahrensvariante gewährleistet eine noch verbesserte Fehlersicherheit bei der Erkennung von tellerschlagbedingten Fehlern, zumal anhand des Summen- bzw. Differenzsignals Belichtungsschwankungen, die in beiden Detektorzeilen gleichphasig auftreten, von gegenphasigen Belichtungsschwankungen unterschieden werden können. So entspricht der Betrag des Differenzsignals dem des Summensignals, wenn die Belichtungsintensität in den beiden Detektorzeilen ausschließlich gegenphasig fluktuiert, während der Betrag des Differenzsignals gegen Null geht, wenn die Belichtungsschwankungen in den beiden Detektorzeilen ausschließlich gleichphasig sind. Die Erfindung geht diesbezüglich von der Erkenntnis aus, dass nur die gegenphasig in den beiden Detektorzeilen auftretenden Belichtungsschwankungen durch Tellerschlag bedingt sein können, zumal die Belichtungsintensität, die aufgrund der Strahlverschiebung einer der beiden Detektorzeilen „verloren geht”, zwangsläufig der anderen Detektorzeile zugute kommen muss. Eine gleichphasige Änderung der Belichtungsintensität in beiden Detektorzeilen lässt erkanntermaßen dagegen auf eine intrinsische (und somit nicht tellerschlagbedingte) Intensitätsfluktuation des Röntgenstrahls schließen.In an advantageous further development of the method, the exposure intensity is recorded separately in a time-resolved manner in at least two detector lines arranged approximately symmetrically with respect to the beam path. The exposure intensities detected for the two detector lines are hereby separately Fourier-transformed, wherein a sum signal and / or a difference signal of the resulting Fourier transform at the respective test frequency is used as a measure of the spectrally selective fluctuation. This variant of the method ensures an even better error safety in the detection of errors caused by plate-striking errors, especially since exposure fluctuations, which occur in phase in both detector lines, can be distinguished from out-of-phase exposure fluctuations on the basis of the sum or difference signal. Thus, the amount of the difference signal corresponds to that of the sum signal when the exposure intensity in the two detector lines fluctuates exclusively in opposite phase while the magnitude of the difference signal approaches zero when the exposure variations in the two detector lines are exclusively in-phase. The invention is based in this regard on the knowledge that only the exposure fluctuations occurring in opposite phase in the two detector lines can be caused by discard, especially since the exposure intensity, which "lost" due to the beam shift of one of the two detector lines, inevitably must benefit the other detector line. On the other hand, an in-phase change in the exposure intensity in both detector lines is an indication of an intrinsic (and thus not plate-related) intensity fluctuation of the X-ray beam.

Während bei der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante die in den beiden Detektorzeilen gemessenen Belichtungsintensitäten jeweils separat voneinander fouriertransformiert und anschließend summiert bzw. subtrahiert werden, ist die Reihenfolge dieser beiden Schritte in einer weiteren Verfahrensvariante umgekehrt. Gemäß dieser Verfahrensvariante werden die in mindestens zwei Detektorzeilen separat zeitaufgelöst erfassten Belichtungsintensitäten zunächst als Funktionen der Zeit summiert und/oder subtrahiert, wobei das hieraus resultierende Summen- bzw. Differenzsignal jeweils anschließend fouriertransformiert wird. Die Fouriertransformierte des Summen- bzw. Differenzsignals bei der Testfrequenz wird hierbei als Maß für die spektralselektive Fluktuation der Belichtungsintensität herangezogen, wodurch wiederum gleichphasige Schwankungen der Belichtungsintensität von gegenphasigen Schwankungen der Belichtungsintensität unterschieden werden können.While in the method variant described above, the exposure intensities measured in the two detector lines are each Fourier-transformed separately and then summed or subtracted, the sequence of these two steps is reversed in a further variant of the method. According to this variant of the method, the exposure intensities recorded separately in at least two detector lines are first summed and / or subtracted as functions of the time, the resulting sum or difference signal being subsequently Fourier-transformed in each case. The Fourier transform of the sum or difference signal at the test frequency is used here as a measure of the spectrally selective fluctuation of the exposure intensity, which in turn allows in-phase fluctuations of the exposure intensity to be differentiated from out-of-phase fluctuations in the exposure intensity.

Grundsätzlich kann die Testmessung bei unbewegtem Computertomographen vorgenommen werden. Im Gegensatz zu einer gewöhnlichen CT-Aufnahme muss die durch die Röntgenröhre und den Detektor gebildete Bildkette bei der Testmessung also nicht zwangsweise um die isozentrische Achse des Computertomographen rotiert werden. Um die Testmessung unter möglichst betriebsnahen Randbedingungen durchführen zu können, werden die Röntgenröhre und der Detektor während der Testmessung aber vorzugsweise dennoch um die isozentrische Achse rotiert.Basically, the test measurement can be made with unmoved CT scanners. In contrast to an ordinary CT scan, the image chain formed by the X-ray tube and the detector therefore does not necessarily have to be rotated about the isocentric axis of the computed tomography during the test measurement. However, in order to be able to carry out the test measurement under marginal conditions which are as close to the operational conditions as possible, the x-ray tube and the detector are preferably rotated about the isocentric axis during the test measurement.

Bezüglich des Computertomographen wird die obige Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs. Der Computertomograph umfasst hierbei – in an sich gewöhnlicher Weise – eine Röntgenröhre, die eine Drehanode umfasst, sowie einen mindestens einzeiligen, bevorzugt aber mehrzeiligen Detektor. Der Computertomograph umfasst des Weiteren eine Fehleridentifikationseinheit, die schaltungs- und/oder programmtechnisch zur automatischen Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens in einer seiner Varianten eingerichtet ist. Bei der Fehleridentifikationseinheit handelt es sich insbesondere um ein Softwaremodul, das das vorstehend beschriebene Verfahren programmtechnisch implementiert, und das auf einem Steuer- und Auswerterechner des Computertomographen lauffähig installiert ist.With regard to the computer tomograph, the above object is achieved according to the invention by the features of the claim. In this case, the computer tomograph comprises-in a conventional manner-an x-ray tube which comprises a rotary anode and an at least one-line, but preferably multi-line detector. The computed tomography system further comprises an error identification unit, which is set up in circuit and / or program technology for automatically carrying out the method described above in one of its variants. The error identification unit is, in particular, a software module which implements the method described above in terms of programming, and which is installed executable on a control and evaluation computer of the computer tomograph.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 In schematischer Seitenansicht einen Computertomographen mit einer Drehanoden-Röntgenröhre, einem zu dieser in Gegenüberstellung angeordneten Röntgendetektor sowie einem Steuer- und Auswerterechner, 1 In a schematic side view of a computer tomograph with a rotary anode X-ray tube, arranged in juxtaposition to this X-ray detector and a control and evaluation computer,

2 in gegenüber 1 weiter vereinfachter Seitenansicht die Röntgenröhre und den Detektor des dortigen Computertomographen, 2 in opposite 1 further simplified side view of the X-ray tube and the detector of the local computed tomography,

3 in einem vereinfachten Flussdiagramm ein Verfahren zur Fehleridentifikation bei dem Computertomographen gemäß 1, 3 in a simplified flowchart, a method for error identification in the computed tomography according to 1 .

4 in einem Diagramm gegen die Zeit die während einer Testmessung in einer Zeile des Detektors gemäß 1 aufgenommene Belichtungsintensität, 4 in a graph against time during a test measurement in a row of the detector according to 1 recorded exposure intensity,

5 in einem Diagramm gegen die Frequenz die Fouriertransformierte des zeitabhängigen Verlaufs der Belichtungsstärke gemäß 4, und 5 in a diagram against the frequency of the Fourier transform of the time-dependent curve of the exposure intensity according to 4 , and

6 in Darstellung gemäß 3 eine alternative Ausführung des Verfahrens. 6 in illustration according to 3 an alternative embodiment of the method.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numerals in all figures.

Der in 1 grob schematisch vereinfacht dargestellte Computertomograph 1 umfasst eine (Röntgen-)Röhre 2 sowie einen (Röntgen-)Detektor 3. Die Röhre 2 und der Detektor 3 sind in Gegenüberstellung zueinander an einer – in 1 lediglich angedeuteten – Gantry 4 angebracht, so dass ein von der Röhre 2 emittierter Röntgenstrahl R auf den Detektor 3 fällt. Zusammen mit der Gantry 4 sind die Röhre 2 und der Detektor 3 gemeinsam um eine im Zentrum der Gantry 4 angeordnete isozentrische Achse 5 rotierbar.The in 1 roughly schematically illustrated computer tomograph 1 includes an (x-ray) tube 2 and an (X-ray) detector 3 , The tube 2 and the detector 3 are in juxtaposition to each other at a - in 1 merely indicated - gantry 4 attached, leaving one from the tube 2 emitted X-ray R on the detector 3 falls. Together with the gantry 4 are the tube 2 and the detector 3 together at one in the center of the gantry 4 arranged isocentric axis 5 rotatable.

Der Computertomograph 1 umfasst des Weiteren einen Steuer- und Auswerterechner 6 sowie einen Spannungsgenerator 7.The computer tomograph 1 also includes a control and evaluation computer 6 and a voltage generator 7 ,

Die Röhre 2 umfasst (in an sich üblicher Bauart) eine Kathode 8 sowie eine um eine Anodenachse 9 rotierbare Drehanode 10. Im Betrieb des Computertomographen 1 wird mittels des Spannungsgenerators 7 eine Röhrenspannung U zwischen der (beheizten) Kathode 8 und der Drehanode 10 angelegt, unter deren Wirkung ein Elektronenstrahl E aus der Kathode 8 austritt und gegen die Drehanode 10 beschleunigt wird. Beim Auftreffen auf der Oberfläche der Drehanode 10 erzeugt der Elektronenstrahl E durch Wechselwirkung mit dem Anodenmaterial den in Richtung des Detektors 3 emittierten Röntgenstrahl R. Der Strahlquerschnitt des Röntgenstrahls R wird hierbei durch einen im Strahlengang des Röntgenstrahls R angeordneten, der Röhre 2 vorgeschalteten Kollimator 11 variabel begrenzt. Um eine Überhitzung des Anodenmaterials zu verhindern, wird die Drehanode 10 während des Betriebs der Röhre 2 mit einer Anoden(nenn)frequenz f_A (5) um die Anodenachse 9 rotiert. Die Anodenfrequenz f_A beträgt üblicherweise zwischen 50 Hz und 200 Hz, beispielsweise etwa 150 Hz.The tube 2 includes (in per se conventional type) a cathode 8th and one around an anode axis 9 rotatable rotary anode 10 , In the operation of the computer tomograph 1 is by means of the voltage generator 7 a tube voltage U between the (heated) cathode 8th and the rotary anode 10 under the effect of an electron beam E from the cathode 8th exit and against the rotary anode 10 is accelerated. When hitting the surface of the rotary anode 10 generates the electron beam E by interaction with the anode material in the direction of the detector 3 emitted X-ray R. The beam cross-section of the X-ray R is in this case by a arranged in the beam path of the X-ray R, the tube 2 upstream collimator 11 variable limited. To prevent overheating of the anode material, the rotating anode 10 during operation of the tube 2 with an anode (nominal) frequency f _A ( 5 ) around the anode axis 9 rotates. The anode frequency f _A is usually between 50 Hz and 200 Hz, for example about 150 Hz.

In dem Steuer- und Auswerterechner 6 ist eine Steuersoftware 12 installiert, mittels der zur Durchführung einer computertomographischen Aufnahme (kurz: CT-Aufnahme) die weiteren Komponenten des Computertomographen 1 ansteuerbar sind. Insbesondere kann mittels der Steuersoftware 12 der Spannungsgenerator 7 zur Versorgung der Röhre 2 mit einer bestimmten Röhrenspannung U und einem bestimmten Röhrenstrom I angesteuert werden. Des Weiteren kann mittels der Steuersoftware 12 der Detektor 3 zur ortsaufgelösten Erfassung der auf ihn fallenden (Röntgen-)Belichtungsintensität B angesteuert werden. Schließlich kann mittels der Steuersoftware 12 die Rotation der Gantry 4 um die isozentrische Achse 5 gesteuert werden.In the control and evaluation computer 6 is a control software 12 installed, by means of the computer tomograph for carrying out a computed tomography (in short: CT scan) the other components 1 are controllable. In particular, by means of the control software 12 the voltage generator 7 to supply the tube 2 be driven with a certain tube voltage U and a certain tube current I. Furthermore, by means of the control software 12 the detector 3 be controlled for spatially resolved detection of him falling (X-ray) exposure intensity B. Finally, by means of the control software 12 the rotation of the gantry 4 around the isocentric axis 5 to be controlled.

Zur ortsaufgelösten Erfassung der Belichtungsintensität B umfasst der Detektor 3 eine zweidimensionale Anordnung von Detektorzellen (Pixeln). Im dargestellten Beispiel sind die (selbst nicht explizit dargestellten) Pixel in zwei (Detektor-)Reihen 13a und 13b angeordnet. Jede Reihe 13a, 13b umfasst eine Anzahl von im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Gantry 4 aneinandergereihten Pixeln. Die beiden Reihen 13a und 13b sind ihrerseits in Richtung der isozentrischen Achse 5 mit dichtem Abstand nebeneinander angeordnet. Im ungestörten Betrieb des Computertomographen 1 ist der mit dem Auftreffpunkt des Elektrodenstrahls E auf der Anodenoberfläche identische Fokus 14 des Röntgenstrahls R derart justiert, dass ein Zentralstrahl Z des Röntgenstrahls R zentriert zwischen den Reihen 13a und 13b auf die Detektoroberfläche fällt, so dass benachbarte Pixel der beiden Reihen 13a und 13b in Abwesenheit eines im Strahlengang positionierten Objekts etwa in gleichem Maß belichtet werden.For spatially resolved detection of the exposure intensity B, the detector comprises 3 a two-dimensional array of detector cells (pixels). In the example shown, the pixels (themselves not explicitly shown) are in two (detector) rows 13a and 13b arranged. Every row 13a . 13b includes a number of substantially circumferentially of the gantry 4 lined up pixels. The two rows 13a and 13b are in turn in the direction of the isocentric axis 5 arranged next to each other at a close distance. In undisturbed operation of the computer tomograph 1 is the identical with the point of impact of the electrode beam E on the anode surface focus 14 of the X-ray R adjusted so that a central beam Z X-ray R centers between rows 13a and 13b falls onto the detector surface, leaving adjacent pixels of the two rows 13a and 13b be exposed in the absence of an object positioned in the beam path approximately to the same extent.

Wie in 2 anhand von gestrichelten Linien angedeutet ist, kann es infolge von Tellerschlag der Drehanode 10 zu einer kurzzeitigen Verschiebung des Fokus 14 (bei ansonsten gleicher Einstellung des Kollimators 11 und Anordnung des Detektors 3) kommen. Aus 2 ist ersichtlich, dass eine solche Verschiebung des Fokus 14 zu einer Änderung der Belichtungsverhältnisse auf dem Detektor 3 führt. In dem dargestellten Beispiel wird infolge der Verschiebung des Fokus 14 beispielsweise nur die Reihe 13a des Detektors belichtet, während die Reihe 13b des Detektors 3 vollständig abgeschattet ist.As in 2 is indicated by dashed lines, it may be due to disc impact of the rotary anode 10 to a momentary shift of focus 14 (with otherwise the same setting of the collimator 11 and arrangement of the detector 3 ) come. Out 2 it can be seen that such a shift of focus 14 to a change in the exposure conditions on the detector 3 leads. In the example shown, due to the shift of the focus 14 for example, only the series 13a the detector is exposed while the row 13b of the detector 3 is completely shadowed.

Die tellerschlagbedingte Verschiebung des Fokus 14 erfolgt infolge der Anodendrehung stets periodisch mit der Anodenfrequenz f_A oder einem ganzen Vielfachen dieser Frequenz. Diese tellerschlagbedingte Belichtungsänderung vollzieht sich damit wesentlich schneller als die Drehung der Gantry während einer üblichen CT-Aufnahme, die typischerweise mit einer Frequenz zwischen 0,5 Hz und 3 Hz erfolgt. Die tellerschlagbedingte Belichtungsänderung überlagert damit die im Zuge der CT-Aufnahme aufgenommene Bildinformation und führt somit zu einer Beeinträchtigung der Bildqualität bei der anschließenden 3D-Rekonstruktion der aufgenommenen CT-Projektionsbilder.The plate-shift of the focus 14 occurs due to the anode rotation always periodically with the anode frequency f _A or a whole multiple of this frequency. This plate impact exposure change thus takes place much faster than the rotation of the gantry during a conventional CT scan, which typically takes place at a frequency between 0.5 Hz and 3 Hz. The plate-change-related exposure change thus superimposes the image information recorded in the course of the CT scan and thus leads to an impairment of the image quality in the subsequent 3D reconstruction of the recorded CT projection images.

Um bei Feststellung einer schlechten Bildqualität des Computertomographen ohne Austausch der Röhre 2 ermitteln zu können, ob die Bildqualitätsbeeinträchtigung auf einen Tellerschlag der Röhre 2 zurückzuführen ist, umfasst der Computertomograph 1 eine (Fehleridentifikations-)Einheit 15. Bei der Einheit 15 handelt es sich um ein Softwaremodul, das vorzugsweise als Bestandteil der Steuersoftware 12 in dem Steuer- und Auswerterechner 6 lauffähig implementiert ist, und das beim Ablauf in dem Steuer- und Auswerterechner 6 ein in 3 schematisch dargestelltes Verfahren automatisch durchführt.To detect a poor image quality of the CT without replacing the tube 2 to be able to determine whether the image quality degradation on a disc beat of the tube 2 is attributed to the computer tomograph 1 a (fault identification) unit 15 , At the unit 15 it is a software module, preferably as part of the control software 12 in the control and evaluation computer 6 is executable implemented, and the process in the control and evaluation computer 6 a in 3 automatically performs schematically illustrated method.

Im Zuge dieses Verfahrens führt die Einheit 15 gemäß 3 in einem ersten (Verfahrens-)Schritt 16 zunächst eine Testmessung der Belichtungsintensität B in einer der beiden Detektorreihen 13a oder 13b durch. Für die weiteren Betrachtungen wird beispielhaft angenommen, dass im Zuge der Testmessung die Belichtungsintensität B in der Reihe 13a gemessen wird.In the course of this procedure, the unit performs 15 according to 3 in a first (procedural) step 16 first a test measurement of the exposure intensity B in one of the two detector rows 13a or 13b by. For the further considerations, it is assumed by way of example that in the course of the test measurement the exposure intensity B in the series 13a is measured.

Für die Testmessung steuert die Einheit 15 zunächst den Kollimator 11 derart an, dass der Röntgenstrahl R, wie in 2 dargestellt, auf ein enges Strahlenbündel kollimiert wird, dessen Strahlquerschnitt im Bereich der Detektorfläche etwa der Breite einer Zeile 13a bzw. 13b entspricht. Bei einem mehr als zweizeiligen Detektor 3 werden optimal mehrere Zeilen zusammengefasst, so dass die in diesen Zeilen jeweils gemessene Belichtungsintensität B kumulativ (also in Summe) erfasst wird. In diesem Fall wird der Röntgenstrahl R vorzugsweise entsprechend weiter kollimiert, so dass alle zusammengefassten Detektorzeilen zumindest teilweise belichtet werden. Jedenfalls wird der Röntgenstrahl R vorzugsweise derart eng kollimiert, dass zumindest eine der Detektorzeilen, in der während der Testmessung die Belichtungsintensität B gemessen wird, zumindest teil- und zeitweise abgeschattet ist.The unit controls the test measurement 15 first the collimator 11 such that the X-ray R, as in 2 is collimated, is collimated on a narrow beam whose beam cross-section in the region of the detector surface about the width of a line 13a respectively. 13b equivalent. For a more than two-line detector 3 are optimally combined several lines, so that in each case measured exposure intensity B cumulative (ie in total) is detected. In this case, the X-ray R is preferably further collimated accordingly, so that all the combined detector rows are at least partially exposed. In any case, the X-ray R is preferably collimated so tightly that at least one of the detector rows, in which the exposure intensity B is measured during the test measurement, is at least partly and temporarily shaded.

Bei einem üblichen Computertomographen 1 hat sich eine Kollimierung des Strahlquerschnitts auf 2 × 1 mm als vorteilhaft erwiesen, wobei sich diese Angabe in üblicher Konvention auf den Strahlquerschnitt am Ort der isozentrischen Achse 5 bezieht.In a conventional computer tomograph 1 Collimation of the beam cross-section to 2 × 1 mm has proven to be advantageous, this statement being in conventional convention of the beam cross-section at the location of the isocentric axis 5 refers.

Durch die enge Kollimierung des Röntgenstrahls R wird sichergestellt, dass die gemessene Belichtungsintensität B bei einer Verschiebung des Röntgenstrahls R signifikant schwankt. Für die Testmessung setzt die Fehleridentifikationseinheit 15 die Gantry 4 – analog zu einer gewöhnlichen CT-Aufnahme – in Rotation um die isozentrische Achse 5.The close collimation of the X-ray R ensures that the measured exposure intensity B varies significantly when the X-ray R is displaced. The fault identification unit is used for the test measurement 15 the gantry 4 - analogous to a conventional CT scan - in rotation around the isocentric axis 5 ,

Der Verlauf der in der Detektorzeile 13a während der Testmessung gemessenen Belichtungsintensität B ist – schematisch grob vereinfacht – in 4 beispielhaft gegen die Zeit t dargestellt. Erkennbar ist in 4 insbesondere eine mit gewisser Periodizität auftretende Fluktuation der gemessenen Belichtungsintensität B.The course of the in the detector line 13a during the test measurement measured exposure intensity B is - schematically simplified - in 4 exemplified against time t. Is recognizable in 4 in particular a fluctuation of the measured exposure intensity B occurring with a certain periodicity.

Die Testmessung wird bestimmungsgemäß als Leermessung durchgeführt. Der Detektor 3 wird also während der Testmessung unmittelbar, d. h. in Abwesenheit eines im Strahlengang des Röntgenstrahls R angeordneten Objekts, bestrahlt.The test measurement is carried out as intended as empty measurement. The detector 3 is therefore irradiated directly during the test measurement, ie in the absence of an object arranged in the beam path of the X-ray beam R.

Die zeitabhängige Belichtungsintensität B wird mittels Einheit 15 aus dem Detektor 3 ausgelesen und für die weitere Auswertung in einem Speicher des Steuer- und Auswerterechners 6 hinterlegt.The time-dependent exposure intensity B is determined by means of a unit 15 from the detector 3 read out and for further evaluation in a memory of the control and evaluation computer 6 deposited.

Im Zuge dieser Auswertung führt die Fehleridentifikationseinheit 15 in einem (Verfahrens-)Schritt 17 eine Spektralanalyse des erfassten zeitabhängigen Verlaufs der Belichtungsintensität B durch. Sie unterzieht die Belichtungsintensität B hierzu einer diskreten (schnellen) Fouriertransformation. Die aus dieser Spektralanalyse resultierende Fouriertransformierte F ist in 5 – ebenfalls schematisch und grob vereinfacht – in Abhängigkeit der Frequenz f dargestellt. Im dargestellten Beispiel weist die Fouriertransformierte F ein scharfes und ausgeprägtes Maximum bei einer der Anodenfrequenz f_A näherungsweise entsprechenden Frequenz sowie kleinere Ausschläge bei der zweifachen und vierfachen Anodenfrequenz 2·f_A bzw. 4·f_A auf. In the course of this evaluation, the error identification unit leads 15 in a (procedural) step 17 a spectral analysis of the detected time-dependent course of the exposure intensity B by. It subjects the exposure intensity B to a discrete (fast) Fourier transformation. The Fourier transform F resulting from this spectral analysis is in 5 - Also schematically and roughly simplified - shown in function of the frequency f. In the illustrated example, the Fourier transform F has a sharp and pronounced maximum at a frequency approximately corresponding to the anode frequency f _A and smaller excursions at twice and four times the anode frequency 2 · f _A and 4 · f _A, respectively.

Die Fehleridentifikationseinheit 15 ermittelt nun innerhalb eines (auch als „Unschärfe” bezeichneten) Frequenzintervalls Δf um die Anodenfrequenz f_A das Maximum der Fouriertransformierten F und hinterlegt diese Größe als frequenzselektive Fluktuation F_F in dem Speicher des Steuer- und Auswerterechners 6.The fault identification unit 15 determines within a (also referred to as "blur") frequency interval .DELTA.f to the anode frequency f _A, the maximum of the Fourier transform F and deposited this size as a frequency-selective fluctuation F _F in the memory of the control and Auswerterechners 6 ,

Optional bestimmt die Fehleridentifikationseinheit 15 auf analoge Weise auch das Maximum der Fouriertransformierten F in Frequenzintervallen um die zweifache und/oder die vierfache Anodenfrequenz 2·f_A bzw. 4·f_A und hinterlegt auch diese Werte für die weitere Auswertung.Optionally, the fault identification unit determines 15 in an analogous manner, the maximum of the Fourier transform F in frequency intervals at twice and / or four times the anode frequency 2 · f _A or 4 · f _A and also stores these values for further evaluation.

In einem weiteren (Verfahrens-)Schritt 18 prüft die Fehleridentifikationseinheit 15, ob der hinterlegte Wert der frequenzselektiven Fluktuation F_F bei der Anodenfrequenz f_A einen vorgegebenen Grenzwert F_G überschreitet. Ist dies der Fall (Y), gibt die Einheit 15 in einem (Verfahrens-)Schritt 19 über einen (nicht explizit dargestellten) Bildschirm des Steuer- und Auswerterechners 6 einen Hinweis auf das Vorliegen eines unzulässig starken Tellerschlags aus. Andernfalls (N) gibt die Einheit 15 in einem (Verfahrens-)Schritt 20 über den Bildschirm einen Hinweis dahingehend aus, dass kein unzulässig starker Tellerschlag identifiziert wurde, und dass demnach ein Austausch der Röhre 2 noch nicht notwendig ist.In another (procedural) step 18 checks the fault identification unit 15 whether the stored value of the frequency-selective fluctuation F _F at the anode frequency f _A exceeds a predetermined limit value F _G. If this is the case (Y), the unit returns 15 in a (procedural) step 19 via a (not explicitly shown) screen of the control and evaluation computer 6 an indication of the presence of an inadmissibly strong disc beat. Otherwise (N) returns the unit 15 in a (procedural) step 20 On the screen, a note that no unduly strong plate impact was identified, and therefore an exchange of the tube 2 is not necessary yet.

Sofern im Zuge des Verfahrens die frequenzselektive Fluktuation F_F auch für die doppelte und/oder vierfache Anodenfrequenz 2·f_A bzw. 4·f_A bestimmt wurde, vergleicht die Einheit 15 in dem Schritt 18 die frequenzselektive Fluktuation F_F auch für diese weiteren Testfrequenzen mit dem Grenzwert F_G. Der Grenzwert F_G kann hierbei optional frequenzselektiv vorgegeben sein, d. h. für jede Testfrequenz einen jeweils anderen, angepassten Wert aufweisen.If, in the course of the method, the frequency-selective fluctuation F _{F was} also determined for the double and / or quadruple anode frequency 2 · f _A or 4 · f _A , the unit compares 15 in the step 18 the frequency-selective fluctuation F _F also for these other test frequencies with the limit value F _G. In this case, the limit value F _G can optionally be predetermined frequency-selective, ie have a different, adjusted value for each test frequency.

Die Einheit 15 gibt hierbei in Schritt 19 einen Hinweis auf einen unzulässig hohen Tellerschlag bereits dann aus, wenn nur für eine der mehreren Testfrequenzen die frequenzselektive Fluktuation F_F den zugehörigen Grenzwert F_G überschreitet. Ansonsten gibt sie gemäß Schritt 20 den Hinweis aus, dass kein tellerschlagbedingter Fehler gefunden werden konnte.The unit 15 gives in step 19 an indication of an inadmissibly high disc impact even then, if the frequency-selective fluctuation F _F exceeds the associated limit value F _G only for one of the multiple test frequencies. Otherwise, she gives according to step 20 the indication that no plate impact error could be found.

In einer verfeinerten Verfahrensvariante, deren Ablauf in 6 schematisch vereinfacht dargestellt ist, erfasst die Fehleridentifikationseinheit 15 in dem Schritt 16 die Belichtungsintensität B in beiden Detektorreihen 13a und 13b, wobei der zeitliche Verlauf der jeweiligen Belichtungsintensität B jeweils separat voneinander in dem Speicher des Steuer- und Auswerterechners 6 hinterlegt wird. In Schritt 17 bildet die Einheit 15 jeweils separat die Fouriertransformierte F der in den beiden Zeilen 13a und 13b jeweils erfassten Belichtungsintensität B. In einem darauf folgenden (Verfahrens-)Schritt 21 berechnet die Einheit 15 aus den Fouriertransformierten F ein Summensignal sowie ein Differenzsignal S(f) = |FT{B₁(t)}| + FT{B₂(t)}| bzw. GLG 1 D(f) = |FT{B₁(t)} – FT{B₂(t)}|, GLG 2 wobei S(f) für das (frequenzabhängige) Summensignal und D(f) für das (frequenzabhängige) Differenzsignal stehen. B₁(t) und B₂(t) stehen in den GLG 1 und 2 für die in der Zeile 13a bzw. in der Zeile 13b gemessene (zeitabhängige) Belichtungsstärke B. Der Operator FT{} kennzeichnet die Fouriertransformation.In a refined process variant, whose expiration in 6 is shown schematically simplified, detects the error identification unit 15 in the step 16 the exposure intensity B in both rows of detectors 13a and 13b , Wherein the time course of the respective exposure intensity B each separately in the memory of the control and Auswerterechners 6 is deposited. In step 17 forms the unit 15 each separately the Fourier transform F in the two lines 13a and 13b each detected exposure intensity B. In a subsequent (procedural) step 21 calculates the unit 15 from the Fourier transform F a sum signal and a difference signal S (f) = | FT {B ₁ (t)} | + FT {B ₂ (t)} | or GLG 1 D (f) = | FT {B ₁ (t)} - FT {B ₂ (t)} |, GLG 2 where S (f) stands for the (frequency-dependent) sum signal and D (f) for the (frequency-dependent) difference signal. B ₁ (t) and B ₂ (t) are in GLG 1 and 2 for those in the line 13a or in the line 13b measured (time-dependent) exposure level B. The operator FT {} identifies the Fourier transformation.

Bei der Verfahrensvariante gemäß 6 entscheidet die Einheit 15 in dem nachfolgenden Schritt 18 anhand einer vergleichenden Auswertung des Summen- und Differenzsignals über das Vorliegen eines unzulässig starken Tellerschlags (Schritt 19) oder eines noch zulässigen Tellerschlags (Schritt 20). Für diese Auswertung wird die Erkenntnis genutzt, dass bei einer rein tellerschlagbedingten Störung das Summen- und Differenzsignal bei der Anodenfrequenz F_A etwa den gleichen Wert haben müssen, S(f) = D(F), GLG 3 da in diesem Fall eine rein gegenphasige Fluktuation der Belichtungsintensität B in den beiden Detektorzeilen 13a und 13b zu erwarten ist. Für eine (nicht auf Tellerschlag zurückzuführende) gleichphasige Änderung der Belichtungsintensität B in den beiden Zeilen 13a und 13b muss dagegen das Differenzsignal bei der Drehanodenfrequenz f_A gegen Null gehen, während das Summensignal einen Null überschreitenden Wert aufweisen muss: D(f) = 0; S(f) > 0. GLG 4 In the process variant according to 6 decides the unit 15 in the subsequent step 18 Based on a comparative evaluation of the sum and difference signal on the presence of an inadmissibly strong disc impact (step 19 ) or a permissible disc impact (step 20 ). For this evaluation, the knowledge is used that in the case of a purely plate-related disturbance, the sum and difference signal at the anode frequency F _A must have approximately the same value, S (f) = D (F), GLG 3 in this case, a purely in-phase fluctuation of the exposure intensity B in the two detector lines 13a and 13b is to be expected. For an in-phase (not attributable to discrepancy) in-phase change of the exposure intensity B in the two lines 13a and 13b on the other hand, the difference signal at the rotational anode frequency f _A must approach zero, while the sum signal must have a value that exceeds zero: D (f) = 0; S (f)> 0. GLG 4

Für die vergleichende Auswertung des Summen- und Differenzsignal vergleicht die Einheit 15 insbesondere das Verhältnis des Differenzsignals zu dem Summensignal, D(f)/S(f), mit einem (zwischen den Werten Null und Eins liegenden) Grenzwert und erkennt auf das Vorliegen eines unzulässig hohen Tellerschlages (Schritt 19), wenn dieses Verhältnis den Grenzwert unterschreitet.For the comparative evaluation of the sum and difference signal, the unit compares 15 in particular the ratio of the difference signal to the sum signal, D (f) / S (f), having a limit (lying between the values zero and one) and recognizes the presence of an impermissibly high disc impact (step 19 ), if this ratio falls below the limit.

Optional gibt die Einheit 15 hierbei, insbesondere im Fall eines noch zulässigen Tellerschlags (Schritt 20) eine aus dem Verhältnis des Differenzsignal zu dem Summensignal abgeleitete quantitative Angabe zu der Stärke des Tellerschlags aus.Optionally gives the unit 15 here, in particular in the case of a still permissible disc impact (step 20 ) from the ratio of the difference signal to the sum signal derived quantitative indication of the strength of the disc beat.

In einer weiteren Verfahrensvariante wird die in den beiden Zeilen 13a und 13b erfasste Belichtungsstärke B in der Zeitdomäne summiert und subtrahiert, wobei aus dem resultierenden Differenz- und Summensignal das Verhältnis gebildet wird:

In a further variant of the method is in the two

lines

13a and 13b captured exposure amount B in the time domain and subtracted, whereby from the resulting difference and sum signal, the ratio is formed:

Der Proportionalitätsfaktor k setzt sich hier gemäß k = k₁·k₂·k₃, GLG 6 aus drei Anteilen zusammen, von denen

– k₁ ein von der Zeilenbreite abhängiger linearer Faktor in Einheiten von Mikrometer ist (z. B. k₁ = 1200 μm),
– k₂ ein Abdeckungsfaktor ist, der von der prozentualen Kollimator-Zeilen-Überlappung abhängt (im Normalbetrieb ist k₂ = 100%), und
– k₃ ein Projektionsfaktor ist, der die Vergrößerung des Strahlquerschnitts zwischen Kollimator und Detektor angibt, und der sich aus dem Quotienten des Abstandes zwischen dem Detektor 3 und dem Kollimator 11 einerseits und dem Abstand zwischen dem Kollimator 11 und der Drehanode 3 andererseits ergibt.

The proportionality factor k is here according to

k = k ₁ · k ₂ · k ₃ , GLG 6

composed of three parts, of which

K _{1 is} a line width dependent linear factor in units of micrometers (eg k ₁ = 1200 μm),
- k _{2 is} a coverage factor that depends on the percentage collimator row overlap (in normal operation, k ₂ = 100%), and
- k _{3 is} a projection factor that indicates the magnification of the beam cross section between the collimator and the detector, and that is the quotient of the distance between the detector 3 and the collimator 11 on the one hand and the distance between the collimator 11 and the rotary anode 3 on the other hand.

Als quantitatives Maß für die Stärke des Tellerschlages wird hierbei von der Einheit 15 die Größe

herangezogen, wobei f₂ – f₁ die Bandbreite tatsächlichen Anodendrehfrequenz angibt.As a quantitative measure of the strength of the Tellerschlag is in this case of the unit 15 the size

used, wherein f ₂ - f ₁ indicates the bandwidth actual anode rotation frequency.

Das vorstehend beschriebene Verfahren kann auch auf n-kanalige (n = 3, 4, ...) Detektoren 3 verallgemeinert werden. In diesem Fall wird vorzugsweise nur die jeweilige Belichtungsintensität B in den randseitigen Zeilen berücksichtigt, so dass sich das Verhältnis V(t) ergibt zu:

The method described above can also be applied to n-channel (n = 3, 4, ...) detectors 3 be generalized. In this case, preferably only the respective exposure intensity B is taken into account in the marginal lines, so that the ratio V (t) results in:

Die vorstehend beschriebene Methode kann auch im klinischen Normalbetrieb des Computertomographen 1 verwendet werden, um die Fokusposition zu überprüfen.The method described above can also be used in normal clinical operation of the computer tomograph 1 used to check the focus position.

Claims

Method for error identification in a computer tomograph ( 1 ), which has an X-ray tube ( 2 ) with rotary anode ( 10 ) as well as an at least one-line detector ( 3 ), in which by means of Computer tomographs ( 1 ) a test measurement is carried out in the course of which the exposure intensity (B) in at least one detector row ( 13a . 13b ) Time-resolved is detected, wherein at least one spectrally selective fluctuation (F _F) of the detected illumination intensity (B) at the rotational anode frequency (f _A) and / or to an integer multiple of this frequency (f _A) is determined and in which from the spectrally fluctuation a Measure of the thickness of the disk impact of the X-ray tube ( 2 ) is derived.

Method according to Claim 1, in which the spectrally selective fluctuation (F _F ) is compared with a respectively assigned limit value (F _G ), and in which a disc impact of the rotary anode (F _F ) 10 ) is identified as the cause of the error if the spectrally selective fluctuation (F _F ) exceeds the limit value (F _G ).

Method according to Claim 1 or 2, in which the Fourier transform (F) of the exposure intensity (B) at the rotational anode frequency (f _A ) or the whole multiple of this frequency ( _F ) is measured as a measure of the spectrally selective fluctuation (F _F ) of the detected exposure intensity (B). f _A ) is used.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein during the test measurement the detector ( 3 ) is exposed with such a narrowly collimated X-ray (R) that the detector row or at least one of the detector rows ( 13a . 13b ) is always at least partially shadowed.

Method according to Claim 4, in which, during the test measurement, the x-ray beam (R) has a beam cross-section of 2 mm × 1 mm, measured in the region of the isocentric axis ( 5 ) of the computer tomograph ( 1 ), is collimated.

Method according to one of claims 1 to 5, wherein the exposure intensity (B) in at least two detector lines ( 13a . 13b ) is detected separately in time-resolved manner, and in which a sum signal and / or a difference signal of the respective Fourier transform (F) of the exposure intensities (B) at the rotational anode frequency (f _A ) is measured as a measure of the spectrally selective fluctuation (F _F ) of the detected exposure intensities (B). or the whole multiple of this frequency (f _A ) are used.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein the exposure intensity (B) in at least two detector lines ( 13a . 13b ) Is detected separately time-resolved manner, and in which (as a measure of the spectrally fluctuation F _F) is the Fourier transform (F) of a sum signal and / or a difference signal of the respective exposure intensities (B) at the rotational anode frequency or the integral multiples of this frequency (f _A ) are used.

Method according to one of claims 1 to 7, wherein the x-ray tube ( 2 ) and the detector ( 3 ) during the blank measurement around the isocentric axis ( 5 ) of the computer tomograph ( 1 ) are rotated.

Computer tomograph ( 1 ) with an x-ray tube ( 2 ), which is a rotary anode ( 3 ) with an at least one-line detector ( 3 ) and with an error identification unit ( 15 ), which is adapted to automatically carry out the method according to one of claims 1 to 8.