CN107019519A - 产生伸长的检查对象的容积图像 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及产生伸长的检查对象的容积图像。本发明涉及一种断层扫描设施，所述断层扫描设施被准备用于如下方面：执行沿着第一螺旋弧形轨迹段的第一扫描和沿着第二螺旋弧形轨迹段的第二扫描。在第一扫描中获得第一数据集而在第二扫描中获得第二数据集，并且从所述两个数据集产生被合并的三维或者四维数据集，所述被合并的三维或者四维数据集对于容积图像在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说是足够完整的，其中分别本身单独地来说，不仅第一数据集而且第二数据集对于容积图像在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说都是太不完整的。本发明也涉及一种相对应的用于运行断层扫描设施的方法。

Description

产生伸长的检查对象的容积图像
技术领域
本发明涉及一种断层扫描设施，所述断层扫描设施被准备用于执行沿着第一螺旋弧形轨迹段（helixsegmentfoermiger Bahnkurvenabschnitt）的第一扫描和沿着第二螺旋弧形轨迹段的第二扫描。在第一扫描中获得第一数据集而在第二扫描中获得第二数据集。
此外，本发明还涉及一种相对应的用于运行断层扫描设施的方法。
背景技术
这里，数据集优选地被理解为容积扫描的数据集，根据所述数据集可以重建完整的三维或者四维容积图像（Volumenbild）。容积扫描的数据集对于每个被使用的投影角度来说包括所属的投影图像的所检测到的图像数据。四维容积图像通常被理解为在时间上连续的至少两个三维容积图像的序列。在这种情况下，所述至少两个三维容积图像中的第一容积图像例如示出了流向阶段（Anflutungsphase），而所述至少两个三维容积图像中的第二容积图像例如示出了排出阶段（Ausflussphase）。断层扫描设施例如可以是X射线断层扫描设施或者荧光断层扫描设施。
尤其是在诊断和治疗中，总是对医疗设备的工作能力提出更高的要求。借此，尤其是遵循如下目标：避免由于有错误的诊断或者处理引起的健康危险和人员伤害。
DE 10 2006 040 934 A1描述了一种用于借助于包括两个C形臂的C形臂双翼系统来显示血管系统的动脉和/或静脉的方法。在填充进程（Fuellungslauf）期间，每个C形臂从不同的投影角度记录（aufnehmen）X射线图像的序列。第一和第二C形臂来自动脉阶段的填充进程的X射线图像被组合成第一数据集。对三维图像数据集的重建可以在将两个C形臂的X射线图像的数据或者在所提取的动脉的血管系统的数据集上的数据组合之前进行。
利用已知的C形臂血管造影系统，不可能的是：借助于唯一的扫描轨迹来检测正常大小的成人的整个躯干或者躯干的宽的部分。因为在已知的C形臂断层扫描设施的情况下，用于C形臂的电缆引线将相应的C形臂的辐射源-探测器对的（绕着轨道轴的）旋转角度跨距（Rotationswinkelspanne）限制到大约400°上。
发明内容
本发明的任务是提供一种断层扫描设施和一种用于运行断层扫描设施的方法，所述断层扫描设施或者所述方法克服了传统的断层扫描设施的所述结构性问题。
根据本发明，该任务通过断层扫描设施来解决，所述断层扫描设施被准备用于执行沿着第一螺旋弧形轨迹段的第一扫描和沿着第二螺旋弧形轨迹段的第二扫描。该断层扫描设施被准备用于在第一扫描中获得第一数据集而在第二扫描中获得第二数据集，并且从所述两个数据集产生被合并的数据集，所述被合并的数据集对于三维或者四维容积图像在没有部分运转人工因素（Teilumlaufartefakt）的情况下的重建来说是足够完整的。分别本身单独地来说，不仅第一数据集而且第二数据集对于容积图像在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说都是太不完整的。
根据本发明的用于运行断层扫描设施的方法包括如下处理过程。执行沿着第一螺旋弧形轨迹段的第一扫描和沿着第二螺旋弧形轨迹段的第二扫描。在第一扫描中获得第一数据集而在第二扫描中获得第二数据集，其中分别本身单独地来说，不仅第一数据集而且第二数据集对于容积图像在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说都是太不完整的。由两个数据集产生被合并的数据集，所述被合并的数据集对于三维或者四维容积图像在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说是足够完整的。
本发明的方案可以在如下方面看出：断层扫描设施被准备用于由两个数据集产生被合并的数据集，所述数据集对于三维或者四维容积图像在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说是足够完整的，其中分别本身单独地来说，不仅第一数据集而且第二数据集对于容积图像在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说都是太不完整的。这样，对于单个的扫描来说，每个旋转角度跨距都例如可以被限制到180°上或者被限制到100°上，而因此不必忍受部分运转人工因素。借此，得出（尤其是关于每个单个的C形臂的电缆引线的）显著的结构性的优点。根据所述被合并的数据集，可以借助于已知的重建方法（例如借助于根据Feldkamp、Davis、Kress的被过滤的反投影方法）来重建三维或者四维图像。被重建的图像可以是二维的、三维的或者四维的，其中所述被重建的图像的维度最高与被合并的数据集的维度一样高。通常，两个轨迹具有相同的形状（然而通常具有旋转角度差和/或在轨道轴方向上的偏移）。通常，第二螺旋弧形的轨迹与第一螺旋弧形的轨迹同心地来布置。与此无关地，如果第一螺旋弧形的轨迹的半径与第二螺旋弧形的轨迹的半径一样大，那么也是优选的。也可以想象如下应用情况，在所述应用情况下，如果螺旋弧形的轨迹的斜度为零，那么是有利的。在变性的（entartet）情况下，螺旋弧形的轨迹因此可以是圆弧形的。
一实施方式规定：第一螺旋弧形轨迹段持续第一旋转角度跨距而第二螺旋弧形轨迹段持续第二旋转角度跨距，其中第一和第二旋转角度跨距的总和为360°。在这种情况下，相对于第一螺旋弧形轨迹段的最小旋转角度位置，第二螺旋弧形轨迹段的最小旋转角度位置在旋转方向上偏移第一旋转角度跨距地来布置。可替换地，相对于第二螺旋弧形轨迹段的最小旋转角度位置，第一螺旋弧形轨迹段的最小旋转角度位置可以在旋转方向上偏移第二旋转角度跨距地来布置。根据已经通过彼此互补的为180°的旋转角度跨距来执行的两个扫描的数据集，可以产生一个被合并的数据集，根据所述被合并的数据集可以在没有部分运转人工因素的情况下重建完整的容积图像。
尤其是，即使两个扫描被实施为大容积扫描（Large Volume Scan），这也适用。在大容积扫描的情况下，探测器的传感器面的中点相对于辐射源的射线束的中心射线在旋转方向上或者与旋转方向相反地被移位（verschieben）了半个探测器宽度。由此，可分析的记录区域的直径在旋转方向上大约被增大到两倍。
另一实施方式规定：第一螺旋弧形轨迹段持续第一旋转角度跨距而第二螺旋弧形轨迹段持续第二旋转角度跨距RSC2，其中第一旋转角度跨距RSC1如下地来计算：
。
第二旋转角度跨距RSC2至少与辐射角在旋转方向上的宽度SW的一半一样大。第二螺旋弧形轨迹段的最小旋转角度位置相对于第一螺旋弧形轨迹段的最小旋转角度位置在旋转方向上偏移第一旋转角度跨距地来布置。可替换地，第一螺旋弧形轨迹段的最小旋转角度位置相对于第二螺旋弧形轨迹段的最小旋转角度位置在旋转方向上偏移第二旋转角度跨距地来布置。根据通过彼此相邻的旋转角度跨距来执行的两个扫描的数据集，可以产生被合并的数据集，根据所述被合并的数据集，可以如在短扫描（Short Scan）的情况下那样在没有部分运转人工因素的情况下重建完整的容积图像。对于短扫描来说假设：探测器的传感器面的中点被布置在辐射源的射线束的中心射线中。
为了执行大容积扫描，也可能的是：旋转角度跨距对于第一和第二扫描来说是相同的，而且分别包括90°加上辐射角的一半，其中传感器面在所述两个扫描之间在相反的方向上被移位，使得探测器的传感器面的中点相对于辐射源的射线束的中心射线在相反的方向上被移位了一半的探测器宽度。
如果断层扫描设施被准备来利用第二辐射谱（Strahlungsspektrum）获得第二数据集的第一部分，那么形成特殊的优点，所述第二辐射谱不同于用来获得第一数据集的第一部分的第一辐射谱。一改进方案规定：第一数据集的第一部分包括整个第一数据集，而第二数据集的第一部分包括整个第二数据集。一可替换的改进方案规定：断层扫描设施被准备来利用第二辐射谱获得第一数据集的剩余部分并且利用第一辐射谱获得第二数据集的剩余部分。如果为了产生第二辐射谱而使用与用于产生第一辐射谱的阳极电压和/或阳极材料不同的阳极电压和/或阳极材料，那么例如可以实施密度测量。在该实施方式中，第一数据集通常包括两个螺旋弧形轨迹段的投影图像数据，所述两个螺旋弧形轨迹段中，第一轨迹段以第一辐射谱来经过而第二轨迹段以第二辐射谱来经过，其中第二数据集同样包括两个螺旋弧形轨迹段的投影图像数据，所述两个螺旋弧形轨迹段中，第一轨迹段以第二辐射谱来经过而第二轨迹段以第一辐射谱来经过。通过在所述两个数据集之间交换第二螺旋弧形轨迹段的数据，可以获得针对第一辐射谱的完整的第一数据集和针对第二辐射谱的完整的第二数据集。
如果第一数据集只在第一螺旋弧形轨迹段上被记录，那么也是有利的，所述第一螺旋弧形轨迹段在第一旋转方向上走向。这尤其具有如下优点：第一探测器的（矩形的）第一传感器面的小的或者大的中垂线可以与第一螺旋弧形轨迹段平行地来取向，而该取向在逐步地经过螺旋弯曲（Helixwindung）期间无需被改变。在逐步地经过螺旋弯曲期间，该传感器面无需绕着辐射源的射线束的中心射线旋转，以便在记录第一数据集时，在第一传感器面的小的或者大的中垂线与第一螺旋弧形轨迹段之间的偏转角（Gierwinkel）为零。
可替换地或者附加地，第二数据集只在第二螺旋弧形轨迹段上被记录，所述第二螺旋弧形轨迹段在旋转方向上走向，所述旋转方向与第一旋转方向相反或者同向。如果第一数据集只在第一旋转方向上走向的第一螺旋弧形轨迹段上被获得，而第二数据集只在与第一旋转方向相反的旋转方向上走向的第二螺旋弧形轨迹段上被获得，那么这可以有助于避免通过被规定用于获得第二数据集的辐射源对第一数据集的影响，和/或有助于避免通过被规定用于获得第一数据集的辐射源对第二数据集的影响。
如果第一扫描在第一探测器的第一传感器面的中垂线与第一螺旋弧形轨迹段平行地来取向时被记录，那么是特别有利的。可替换地或者附加地，第二扫描可以在第二探测器的第二传感器面的中垂线与第二螺旋弧形轨迹段平行地来取向时被记录。经此，所述传感器面被取向为使得所述传感器面的使用对于根据本发明的扫描来说是最优的。如果相应的探测器的传感器面具有平行四边形的形状，所述平行四边形的内角与螺旋弧形轨迹段的斜度适配，所属的辐射源在所述螺旋弧形轨迹段上是活跃的，那么可以实现对相应的传感器面的还更好的使用。
与此无关地，如果第一探测器的传感器面的中点相对于第一辐射源的射线束的中心射线在旋转方向上被移位了一半的探测器宽度或者与旋转方向相反地被移位了一半的探测器宽度，那么断层扫描设施可以被准备来执行第一扫描。可替换地，如果第一探测器的传感器面的中点相对于第一辐射源的射线束的中心射线在第一螺旋弧形轨迹段的方向上被移位了一半的探测器宽度，那么断层扫描设施可以被准备来执行第一扫描。这些措施中的每个措施都适合于在旋转方向上增大可分析的记录区域的直径。
可替换地或者附加地，视野在旋转方向上的伸展也可以借助于减小源到传感器间距SID（source to image distance（源到图像间距））来实现。
根据所使用的断层扫描设施，如果第二螺旋弧形轨迹段的最小旋转角度位置相对于第一螺旋弧形轨迹段的最小旋转角度位置在轨道轴方向上被间隔开，那么可以是适宜的。该措施可以有助于：对于第一扫描来说必要的设备不干扰（在空间上妨碍）对于第二扫描来说必要的设备，和/或有助于：对于第二扫描来说必要的设备不干扰对于第一扫描来说必要的设备。 尤其是当所述两个扫描在双翼断层扫描设施中（例如借助于每一个C形臂）同步地来执行时，这可能是关系重大的。
如果断层扫描设施对于第一扫描来说具有第一辐射源和被分配给所述第一辐射源的第一探测器，而且对于第二扫描来说具有第二辐射源和被分配给所述第二辐射源的第二探测器，那么是特别优选的。通常，第一辐射源到第一探测器的间距保持恒定，而第一探测器沿着螺旋弧形的第一轨迹围绕轨道轴地被引导。这也适用于在第二辐射源与第二探测器之间的间距。
如果断层扫描设施是单翼断层扫描设施，那么第二扫描利用与第一扫描相同的探测器被实施、而且在时间上在第一扫描之前或者在第一扫描之后被实施。
第一辐射源和第一探测器可以被固定在共同的可移动的载体（例如同一C形臂）上，或者被固定在不同的可移动的载体上、例如被固定在每一个机器人臂上。相对应的情况也适用于第二辐射源和第二探测器。甚至两个辐射源-探测器对都可以被固定在共同的可移动的载体（例如同一C形臂）上。可选地，可以将图像放大器连接在第一探测器上。这也适用于第二辐射源和第二探测器。一与此无关的选项规定：第一探测器包括图像放大器和/或第二探测器包括图像放大器。根据本发明的思路也可被转移到具有多于两个辐射源的断层扫描设施上、例如被转移到三翼断层扫描设施或者四翼断层扫描设施上。
附图说明
依据随附的附图来进一步解释本发明，在所述附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的双翼断层扫描设施，
图2示意性地示出了双翼断层扫描设施的第一实施方式的扫描，
图3示意性地示出了关于可完整地重建的容积可选地示意性地示出了两个辐射源-探测器对或者同一辐射源-探测器对的两个位置在两个不同的时间点的布局，
图4示意性地示出了根据本发明的断层扫描设施的数据流，
图5示意性地示出了双翼断层扫描设施的第二实施方式的扫描，
图6示意性地示出了双翼断层扫描设施的第三实施方式的扫描，
图7示意性地示出了双翼断层扫描设施的第四实施方式的扫描，和
图8示意性地示出了用于运行断层扫描设施的方法的流程。
具体实施方式
随后进一步被描绘的实施例是本发明优选的实施方式。
在图1中所示出的双翼断层扫描设施R具有第一C形臂C1和第二C形臂C2以及患者支架PA。在第一C形臂C1上固定有第一辐射源Q1和第一探测器RD1。在第二C形臂C2上固定有第二辐射源Q2和第二探测器RD2。为了在要检查的对象ZO上执行全面的扫描，第一C形臂C1执行绕着轨道轴OA的轨道旋转RO，而第二C形臂C2同样同步地实施绕着相同的轨道轴OA的轨道旋转RO。同时，患者支架PA沿着轨道轴OA行进（verfahren）。这通常以恒定的速度在轨道轴方向z上发生。在第一C形臂C1的轨道旋转RO的情况下，第一C形臂C1处在其中的（被设想的）平面通常保持不变。相对应的情况也适用于第二C形臂C2。但是，原则上也可想象的是：可替换地或者附加地，在扫描期间，两个C形臂沿着轨道周OA行进。如果断层扫描设施R是单翼断层扫描设施、即只有C形臂C1存在，那么第二扫描利用与第一扫描相同的探测器RD1被实施、而且在时间上在第一扫描之前或者在第一扫描之后被实施。 除此之外，与对于双翼断层扫描设施来说是已知的和/或被描述的思路和考虑相同的思路和考虑是可应用的。
图2示出了：第一旋转角度跨距RSC1，在所述旋转角度跨距RSC1中可定位第一探测器RD1；和第二旋转角度跨距RSC2，在所述第二旋转角度跨距RSC2中可定位第二探测器RD2。第一探测器RD1执行横跨整个的180°的第一旋转角度跨距RSC1的锯齿形运动（Zickzackbewegung）。每当第一探测器RD1到达第一旋转角度跨距RSC1的一端或另一端时，所述第一探测器RD1连同被分配给所述第一探测器RD1的辐射源Q1更换旋转方向RR1、RR2。在此，第一探测器RD1相对要检查的对象ZO以交替的旋转方向RR1、RR2经过螺旋弧形轨迹段BA1。相对应的情况也适用于第二探测器RD2。每当第二探测器RD2到达第二旋转角度跨距RSC2的一端或另一端时，所述第二探测器RD2连同被分配给所述第二探测器RD2的辐射源Q2更换旋转方向RR1、RR2。在此，第二探测器RD2因此相对要检查的对象ZO也以交替的旋转方向RR1、RR2经过螺旋弧形轨迹段BA2。
由于螺旋弧形轨迹段的周期性的相互连接（Aneinanderreihung），任意长度的扫描都是可能的。在这种情况下，所述两个辐射源-探测器对Q1/RD1、Q2/RD2中的每个分别实施横跨旋转角度跨距RSC1或RSC2的锯齿形运动。第二辐射源-探测器对Q2/RD2的往返运动的周期T的开始可以与第一辐射源-探测器对Q1/RD1的往返运动的周期的开始一致，或者可以（如以图6为例所示出的那样）相对于第一辐射源-探测器对Q1/RD1的往返运动的周期的开始在时间上偏移周期T的一小部分（例如偏移一半）。这适用于所有这里所描述的实施方式。
在图2的实施方式中，第一辐射源Q1在第一旋转方向RR1上产生第一辐射谱而在第二旋转方向RR2上产生第二辐射谱。第二辐射源Q2在第二旋转方向RR2上产生第一辐射谱而在第一旋转方向RR1上产生第二辐射谱。在该图中，第一辐射谱在其中使用第一辐射谱的扫描段（Scan-Abschnitt）用实线来包围，而在其中使用第二辐射谱的扫描段用虚线来包围。这也适用于以下附图。图2阐明了：横跨在轨道轴方向z上被扫描的整个区域地，横跨360°地，每个角都以所规定的（例如1°的）角度分辨率来扫描。这不仅适用于第一辐射谱而且适用于第二辐射谱。
可替换地，在图2至7中未明确地被示出的星座（Konstellation）也是可能的，在所述星座中，第二辐射源Q2分别在与第一辐射源Q1相同的旋转方向RR1、RR2上产生第一和第二辐射谱，即在第一旋转方向RR1上产生第一辐射谱并且在第二旋转方向RR2上产生第二辐射谱。由此，对于所述两个辐射谱中的每个来说，每个角也都以所规定的（例如1°的）角度分辨率横跨360°地来扫描。这适用于在轨道轴方向z上被扫描的整个区域。
图3示出了可完整地重建的容积的极限（Grenzen）和双翼断层扫描设施R的两个辐射源-探测器对Q1/RD1、Q2/RD2的布局和它们的棱锥形的辐射锥体（Strahlkegel）SK1、SK2。可选地，该布局也可以被看作单个的辐射源-探测器对Q1/RD1在两个不同的时间点的位置。第一辐射锥体SK1不仅在入射侧而且在出射侧与可完整地重建的容积RV的外侧面（Mantelflaeche）MF相交。
如附加图所阐明的那样，根据同位角定理和圆心角定理得出：出射面AF在旋转方向RR1上是入射面EF的三倍宽。出射面AF在轨道轴方向OAR上的延长被计算为4·ZR·sin(SW/2)，其中ZR标明可完整地重建的容积RV的圆柱半径。在图3中所示出的实施例中，等中心（Isozentrum）在等轴（Isoachse）IA上，所述等轴IA与断层扫描设施R的轨道轴一致并且与圆柱形的、可完整地重建的容积RV的对称轴一致。根据具体地来选择的实施方式，在设计扫描方案时要考虑入射面EF和出射面AF的尺寸的不同。为了避免部分运转人工因素，必须以所规定的（例如1°的）角度分辨率横跨至少180°的旋转角度范围地来透射（durchstrahlen）所述两个辐射源-探测器对Q1、Q2中的至少一个辐射源-探测器对在所述辐射源-探测器对Q1/RD1、Q2/RD2的至少一个位置中的射线锥体SK1、SK2的外侧面MF的每个部位。旋转角度区域也可以不是连在一起的，其中径向对置的旋转角度位置不是加倍，而是只应被计数一次。
图4示出了用于从第一数据集DS1和第二数据集DS2产生被合并的数据集DS12的合并器FU和用于产生三维或者四维容积图像VB的重建器RE。在最简单的情况下，合并器FU用于（例如借助于联合查询）对第一数据集DS1和第二数据集DS2的纯聚集的（aggregativ）联合。借助于已知的重建方法（例如借助于根据Feldkamp、Davis、Kress的经过滤的反投影方法），重建器RE从所述被合并的数据集DS12产生所述三维或者四维容积图像VB。
在图5的实施方式中，两个辐射源-探测器对也都同步地执行横跨各180°的旋转角度跨距的锯齿形运动。然而，第一辐射源Q1这里只在第一旋转方向RR1上是活跃的，而第二辐射源Q2只在与第一旋转方向RR1相反的第二旋转方向RR2上是活跃的。
一在附图中未被示出的实施方式规定：两个辐射源-探测器对都同步地执行横跨各180°的旋转角度跨距的锯齿形运动，其中两个辐射源Q1、Q2在同一旋转方向RR1或者RR2上是活跃的。
图5示出了：横跨在轨道轴方向z上被扫描的整个区域地，横跨360°地，每个角都以所规定的（例如1°的）角度分辨率来扫描。在这种情况下，通常总是使用相同的辐射谱。
在这种情况下，相应的探测器总是可以被保持在如下位置中，在所述位置中，相应的探测器的（矩形的）传感器面SF1、SF2的小的MSk或者大的MSg中垂线在如下这种时间间隔期间对准（fluchten）螺旋弧形轨迹段BA1（的斜度），在所述时间间隔中，被分配给所述探测器的辐射源Q1、Q2是活跃的（即沿着“向前的”轨迹段）。这也适用于在下文所描述的实施方式。通过将传感器面SF1、SF2的中垂线MSk、MSg对准螺旋弧形轨迹段BA1（的斜度），可以避免相邻的扫描段的不必要的重叠并且因此改善了剂量利用效率（Dosiseffizienz）并且优化了采集速度。如果辐射源Q1、Q2是不活跃的（即沿着“向后”的轨迹段），那么不需要相应的探测器RD1、RD2来进行数据检测，所述相应的探测器RD1、RD2因此可以保持绕着中心射线ZS旋转，如对于随后的沿着“向前”的轨迹段的数据检测来说是适宜的那样。
在图6的实施方式中，所述两个辐射源-探测器对都同步地执行横跨各180°的旋转角度跨距RSC1、RSC2的锯齿形运动。这里，两个辐射源Q1、Q2在第一旋转方向RR1上是活跃的，而两个辐射源Q1、Q2在与第一旋转方向RR1相反的第二旋转方向RR2上是不活跃的。该图示出了：横跨在轨道轴方向z上被扫描的整个区域地，横跨360°地，每个角都以所规定的（例如1°的）角度分辨率来扫描。在这种情况下，通常总是使用相同的辐射谱。对于图6的实施方式来说，可选的是第二辐射源-探测器对Q2/RD2的往返运动的周期T的开始相对于第一辐射源-探测器对Q1/RD1的往返运动的周期的开始的偏移。
图7示出了具有被合并的螺旋短扫描（Helix-Short-Scan）的实施例。在这种情况下，所述两个辐射源-探测器对中的每个都执行横跨1/2·(180°+ SW)的旋转角度跨距的锯齿形运动，其中SW标明了辐射源Q1、Q2的辐射角。如果在短扫描中，对于在轨迹（Bahnkurve）的凸的外罩（Huelle）之内的所有部位（像素、体素）来说都应当避免部分运转人工因素，那么所述两个辐射源Q1、Q2的中心射线ZS的整个旋转角度对于这些部位中的每个来说必须总计为至少180°加上（在辐射平面中的、即垂直于轨道轴的）辐射角。该辐射角也可以被称作扇角。如果辐射角例如为20°，那么所述两个旋转角度跨距RSC1、RSC2中的每个都具有为100°的宽度|RSC1|、|RSC2|。两个辐射源Q1、Q2在第一旋转方向RR1上是活跃的，然而在与第一旋转方向RR1相反的第二旋转方向RR2上是不活跃的。对于图7的实施方式来说，探测器RD1、RD2绕着中心射线ZS的所示出的旋转是可选的。
该图示出了：横跨在轨道轴方向z上被扫描的整个区域地，横跨180°加上例如为20°的辐射角地，每个角都以所规定的（例如1°的）角度分辨率来扫描。在这种情况下，通常总是使用相同的辐射谱。
在所有的实施方式中，可选地，该扫描可以利用单翼设施或者利用双翼设施R来执行。如果该扫描利用单翼设施来执行，那么特别有效的是：第一旋转角度跨距RSC1的螺旋弧形轨迹段BA1在第一工作流程中被扫描，而第二旋转角度跨距RSC2的螺旋弧形轨迹段BA2在第二工作流程中（例如在患者支架PA驶回期间）被扫描。
在图8中所示出的用于运行断层扫描设施R的方法包括以下处理过程。执行沿着第一螺旋弧形轨迹段BA1的第一扫描和沿着第二螺旋弧形轨迹段BA2的第二扫描。在第一扫描中获得第一数据集DS1而在第二扫描中获得第二数据集DS2，其中分别本身单独地来说，不仅第一数据集DS1而且第二数据集DS2对于容积图像VB在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说都是太不完整的。从两个数据集DS1、DS2获得被合并的数据集DS12，所述被合并的数据集DS12对于三维或者四维容积图像VB在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说是足够完整的。
利用本发明提出新的轨迹，所述新的轨迹能够借助于双翼系统R实现螺旋采集。通过螺旋弧形轨迹段的相互连接（图2和图5至7阐明了所述相互连接的实施例），任意长度的扫描变得可能。所述采集可以与一个或多个探测器RD1、RD2的一次或多次移伟相结合，使得可重建的区域的直径被加倍到双倍。借此，以结构上有利的方式，可以借助于单翼或者双翼C形臂断层扫描设施R来产生任意长的容积的容积图像VB。
根据本发明的方法100的一优选的实施方式规定：双翼断层扫描设施R的两个平面同步地被旋转，以便一起（zusammengenommen）实现连续的螺旋采集。在此，所述两个平面又总是同步地向前和向后旋转。由此，每个单个的平面扫描反向螺旋（Reverse Helix），所述反向螺旋的旋转角度跨距RSC1、RSC2被限制。借此形成双扫描，所述双扫描包括具有彼此相反的缠绕方向（彼此相反的旋转方向）的两个螺旋Ha、Hb。利用借助于双扫描来采集的数据，容积图像VB借助于已知的重建算法的快速的并且剂量有效的采集和产生是可能的。
借此，双能量扫描（Dual-Energy-Scan）也可以被实现，其方式是：针对于两个平面设定不同的阳极电压，并且在相应的轨迹的拐点上，辐射源Q1、Q2的阳极电压（至少按照值地）在所述平面之间被交换。由此，针对每一个阳极电压形成两个完整的螺旋H1、H2。对于阳极电压的按照值的交换来说，原则上存在以下替换方案：改变电压源的电压，所述电压源（固定地）被分配给相应的辐射源Q1、Q2；借助于交叉开关（Kreuzschalter）来交换两个电压源到两个辐射源Q1、Q2的分配；交换两个辐射源（C形臂）到两个平面的分配。
为了避免自身碰撞，所述两个平面可以在旋转方向RR1、RR2上和/或沿着轨道轴方向z偏移地来布置。可替换地，轨迹也可以在单翼系统上被实现，其方式是，两个部分轨迹相继被记录。
在根据本发明的断层扫描设施R的多个实施方式中，通过加倍的扫描来多次记录要检查的对象ZO的部分。为此可以使用该冗余，以便例如实现以下目标之一或以下目标的组合：降低噪声、补偿移动、通过转接（例如用于产生完整的双源断层图（Dual-Source-Tomogramm）的）一个或多个辐射参数来确定密度信息、增大螺旋弯曲的间距（Pitch）（例如从22.5cm增大到45cm）。在相同的辐射强度的情况下，（在其它方面相同的条件下）利用最后提到的措施，更快的前移是可能的，由此可以降低记录时间并且改善剂量利用效率。
对于所有实施方式适用：所述前移可选地可以通过（例如借助于患者支架PA）移动要检查的对象ZO和/或通过在轨道轴方向OAR上（或在相反的方向上）移动辐射源-探测器对Q1/RD1、Q2/RD2来引起。
借助于仿真对轨迹的完整性的检查已经得出：借助于根据本发明的方法100可产生容积图像VB，所述容积图像VB沿着整个容积地并且与等中心相距5cm地具有100%的数据覆盖，并且因此与传统的螺旋记录是类似的。与传统的螺旋记录不同，直至螺旋弯曲的为45cm的间距的所述数据覆盖存在，由此，更短的记录持续时间和因此更小的剂量是可能的。在传统的螺旋记录的情况下，所述螺旋弯曲的间距为22.5cm。
在这种情况下，已假定：为30cm的探测器高度DL、为1200mm的源到探测器间距SID和600mm的源到对象间距SOD（source to object distance），其中所述探测器高度DL是传感器面SF1、SF2在轨道轴OA的方向上的宽度。该方向OA通常被本领域技术人员称作v方向（只要探测器处在纵向模式或者处在横向模式下、即没有绕着辐射轴旋转）。
根据射线集来如下地计算锥体射线在等轴IA上的宽度（利用所述锥体射线，传感器面SF1、SF2恰好还横跨它们的整个探测器高度DL地被检测）：
。
相对应地，对于锥体射线垂直于等轴IA的宽度（所述锥体射线恰好还横跨它们在旋转方向RR1、RR2上的整个宽度2DH地检测传感器面SF1、SF2）遵循：（其中DH是传感器面在旋转方向RR1、RR2上的一半的宽度）。如果不会涉及短扫描，那么利用360°的旋转在等轴IA上两次检测所有的体素。由此得出螺旋弧形轨迹BK1、BK2的为的最大斜度。但是，借此只会有一半的要重建的容积被扫描（abstasten）。对于完整的可重建性来说，螺旋弧形轨迹BK1、BK2的最大前移（斜度）必须如下地被校正容积的半径：
。
对于在仿真中所使用的参数来说，针对在SOD/SID = 0.5的情况下的最大螺旋前移得出：
。
利用所选择的尺寸，最大前移被计算成20cm而不是被计算成22.5cm，如在数值仿真中已确定的那样。所述偏差不出乎意料，因为上面的针对的公式是一种基于简化的估计。对于所提出的双螺旋来说可以选择以下前移：
。
利用本发明申请，首次可以借助于C形臂血管造影系统来产生任意长的容积的三维或者四维容积图像。在此，所述采集在锯齿形轨迹上实现，所述锯齿形轨迹由螺旋弧形轨迹段（BA1或BA2）组成，而且所述锯齿形轨迹可以在轨道轴方向z上是任意长的。这样，正常大小的成人（在没有部分运转人工因素的情况下）的三维容积图像VB可以在一工作流程中产生。这利用已知的C形臂系统是不可能的。因为所述对至少一个非反向的完整的螺旋Ha、Hb的采集可以被分类（umsortieren），所以可以应用所有的重建方法（尤其所有已知的和/或准确的重建方法），所述重建方法适合于计算机断层扫描。这尤其是适用于螺旋CT方法（Spiral-CT-Verfahren）和螺旋式CT方法（Helikal-CT-Verfahren）。此外，可选地，可以缩短记录时间、改善剂量利用效率和/或应用双能量方法。
本发明涉及一种断层扫描设施R，所述断层扫描设施R被准备用于如下方面：执行沿着第一螺旋弧形轨迹段BA1的第一扫描和沿着第二螺旋弧形轨迹段BA2的第二扫描。在第一扫描中获得第一数据集DS1而在第二扫描中获得第二数据集DS2，而且从所述两个数据集DS1、DS2产生被合并的三维或者四维数据集DS12，所述被合并的三维或者四维数据集DS12对于容积图像VB在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说是足够完整的，而分别本身单独地来说，不仅第一数据集DS1而且第二数据集DS2对于容积图像VB在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说都是太不完整的。
附图标记列表
AF 出射面
AP1 第一螺旋弧形轨迹段的最小旋转角度位置
AP2 第二螺旋弧形轨迹段的最小旋转角度位置
BA1 第一螺旋弧形轨迹段
BA2 第二螺旋弧形轨迹段
C1 第一C形臂
C2 第二C形臂
DH 在旋转方向上的一半的探测器宽度
DL 在轨道轴方向上的探测器宽度
DR 在旋转轴方向上的探测器高度
DS1 第一数据集
DS2 第二数据集
DS12 被合并的三维或者四维数据集
EF 入射面
Ha 第一螺旋
Hb 第二螺旋
IA 等轴
MF 外侧面
MP1 第一探测器的中点
MP2 第二探测器的中点
MSk 传感器面的短边的中垂线
Msg 传感器面的长边的中垂线
MP2 第二探测器的中点
OA 轨道轴
OAR 轨道轴方向
PA 患者支架
Q1 第一辐射源
Q2 第二辐射源
R 断层扫描设施
RD1 第一探测器
RD2 第二探测器
RO 旋转
RR1 第一旋转方向
RR2 第二旋转方向
RSC1 第一旋转角度跨距
RSC2 第二旋转角度跨距
RV 可完整重建的容积
RWD 旋转角度差
SB 射线束
SF1 第一探测器的传感器面
SF2 第二探测器的传感器面
SID 在辐射源与传感器面之间的间距
SK1 第一辐射源的辐射锥体
SK2 第二辐射源的辐射锥体
SOD 在辐射源与对象之间的间隔
SW 辐射角
T 周期
U 在旋转方向上的探测器坐标
V 在轨道轴方向上的探测器坐标
VB 容积图像
Z 轨道轴方向
ZR 圆柱半径
ZS 射线束的中心射线
100 方法
110 执行第一扫描和第二扫描
120 获得第一数据集和第二数据集
130 产生被合并的三维或者四维数据集

Claims (10)

1.断层扫描设施（R），所述断层扫描设施（R）被准备来执行沿着第一螺旋弧形轨迹段（BA1）的第一扫描和沿着第二螺旋弧形轨迹段（BA2）的第二扫描，其中所述断层扫描设施（R）被准备来在所述第一扫描中获得第一数据集（DS1）而在所述第二扫描中获得第二数据集（DS2）并且从所述两个数据集（DS1、DS2）产生被合并的数据集（DS12），所述被合并的数据集（DS12）对于三维或者四维容积图像（VB）在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说是足够完整的，其中分别本身单独地来说，不仅所述第一数据集（DS1）而且所述第二数据集（DS2）对于容积图像（VB）在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说都是太不完整的。
2.根据权利要求1所述的断层扫描设施（R），其特征在于，所述第一螺旋弧形轨迹段（BA1）持续第一旋转角度跨距（RSC1）而所述第二螺旋弧形轨迹段（BA2）持续第二旋转角度跨距（RSC2），其中所述第一旋转角度跨距（RSC1）与所述第二旋转角度跨距（RSC2）的总和为360°，其中所述第二螺旋弧形轨迹段（BA2）的最小旋转角度位置（AP2）相对于所述第一螺旋弧形轨迹段（BA1）的最小旋转角度位置（AP1）在旋转方向（RR1、RR2）上偏移所述第一旋转角度跨距（RSC1）地来布置或者其中所述第一螺旋弧形轨迹段（BA1）的最小旋转角度位置（AP1）相对于所述第二螺旋弧形轨迹段（BA2）的最小旋转角度位置（AP2）在旋转方向（RR1、RR2）上偏移所述第二旋转角度跨距（RSC2）地来布置。
3.根据权利要求1所述的断层扫描设施（R），其特征在于，所述第一螺旋弧形轨迹段（BA1）持续所述第一旋转角度跨距（RSC1）而所述第二螺旋弧形轨迹段（BA2）持续所述第二旋转角度跨距（RSC2），其中所述第一旋转角度跨距（RSC1）如下地被计算：
，
其中所述第二旋转角度跨距（RSC2）至少与辐射角在旋转方向（RR1、RR2）上的宽度SW的一半那样大，其中所述第二螺旋弧形轨迹段（BA2）的最小旋转角度位置（AP2）相对于所述第一螺旋弧形轨迹段（BA1）的最小旋转角度位置（AP1）在旋转方向（RR1、RR2）上偏移所述第一旋转角度跨距（RSC1）地来布置或者其中所述第一螺旋弧形轨迹段（BA1）的最小旋转角度位置（AP1）相对于所述第二螺旋弧形轨迹段（BA2）的最小旋转角度位置（AP2）在旋转方向（RR1、RR2）上偏移所述第二旋转角度跨距（RSC2）地来布置。
4.根据上述权利要求之一所述的断层扫描设施（R），其特征在于，所述断层扫描设施（R）被准备来利用第二辐射谱获得所述第二数据集（DS2）的第一部分，所述第二辐射谱不同于用来获得所述第一数据集（DS1）的第一部分的第一辐射谱。
5.根据上述权利要求之一所述的断层扫描设施（R），其特征在于，所述断层扫描设施（R）被准备来只在第一螺旋弧形轨迹段（BA1）上记录第一数据集（DS1），所述第一螺旋弧形轨迹段（BA1）在第一旋转方向（RR1）上走向，和/或只在第二螺旋弧形轨迹段（BA2）上记录第二数据集（DS2），所述第二螺旋弧形轨迹段（BA2）在旋转方向（RR2）上走向，所述旋转方向（RR2）与所述第一旋转方向（RR1）相反或者同向。
6.根据上述权利要求之一所述的断层扫描设施（R），其特征在于，所述断层扫描设施（R）被准备用于：如果所述第一探测器（RD1）的第一传感器面（SF1）的中垂线（MSk、MSg）与所述第一螺旋弧形轨迹段（BA1）平行地来取向则激活第一辐射源（Q1），和/或如果所述第二探测器（RD2）的第二传感器面（SF2）的中垂线（MSk、MSg）与第二螺旋弧形轨迹段（BA2）平行地来取向则激活第二辐射源（Q2）。
7.根据上述权利要求之一所述的断层扫描设施（R），其特征在于，所述断层扫描设施（R）被准备来如果所述第一探测器（RD1）的传感器面（SF1）的中点（MP1）相对于所述第一辐射源（Q1）的射线束（SB）的中心射线（ZS）在旋转方向（RR1、RR2）上被移位一半的探测器宽度（DH）或者与旋转方向（RR1、RR2）相反地被移位一半的探测器宽度（DH），则执行所述第一扫描，
和/或所述断层扫描设施（R）被准备用于：如果所述第一探测器（RD1）的传感器面（SF1）的中点（MP1）相对于所述第一辐射源（Q1）的射线束（SB）的中心射线（ZS）在所述第一螺旋弧形轨迹段（BA1）的方向上被移位一半的探测器宽度（DH），则执行所述第一扫描。
8.根据上述权利要求之一所述的断层扫描设施（R），其特征在于，所述第二螺旋弧形轨迹段（BA2）的最小旋转角度位置（AP2）相对于所述第一螺旋弧形轨迹段（BA1）的最小旋转角度位置（AP1）在轨道轴方向（z）上被间隔开。
9.根据上述权利要求之一所述的断层扫描设施（R），其特征在于，所述断层扫描设施（R）针对所述第一扫描具有第一辐射源（Q1）和被分配给所述第一辐射源（Q1）的第一探测器（RD1），并且针对所述第二扫描具有第二辐射源（Q2）和被分配给所述第二辐射源（Q2）的第二探测器（RD2）。
10.用于运行断层扫描设施（R）的方法（100），其中所述方法（100）包括如下处理过程：
－ 执行（110）沿着第一螺旋弧形轨迹段（BA1）的第一扫描和沿着第二螺旋弧形轨迹段（BA2）的第二扫描；
－ 在所述第一扫描中获得（120）第一数据集（DS1）而在所述第二扫描中获得第二数据集（DS2），其中分别本身单独地来说，不仅所述第一数据集（DS1）而且所述第二数据集（DS2）对于容积图像（VB）在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说都是太不完整的；并且
－ 从所述两个数据集（DS1、DS2）产生被合并的三维或者四维数据集（DS12），所述被合并的三维或者四维数据集（DS12）对于容积图像（VB）在没有部分运转人工因素的情况下的重建来说是足够完整的。
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