DE10015191A1

DE10015191A1 - Detektor für Röntgen-Computertomograph

Info

Publication number: DE10015191A1
Application number: DE10015191A
Authority: DE
Inventors: Clemens Doubrava; Thomas Haar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2001-10-25
Also published as: JP2001314398A; US20020001362A1; US6400793B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Detektor 4 für Röntgen-Computertomographen, bei dem mehrere durch Septen 5b voneinander getrennte Detektorelemente 5a eine Detektorzeile 5 bilden. Zur Verbesserung der Effektivität des Detektors 4 wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Septen 5b nach der folgenden Beziehung anzuordnen: DOLLAR F1

Description

Die Erfindung betrifft einen Detektor für einen Röntgen-Com putertomograph nach den Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Detektor ist aus der DE 195 02 574 A1 bekannt. Der bekannte Detektor weist mehrere parallele Detektorzeilen auf, die in Richtung der Achse eines zu durchstrahlenden Ob jekts, z. B. eines Patienten, verlaufen. Jede Detektorzeile besteht aus einer Mehrzahl von Detektorelementen, die z. B. aus einer Szintillatorkeramik hergestellt sind.

Zum Auslesen der von den Detektorelementen erzeugten Signale stehen in Abhängigkeit der Rechenleistung des Computers übli cherweise vier, derzeit höchstens acht Kanäle zur Verfügung. Je nach der Anforderung an die gewünschte Bildinformation können mehrere nebeneinanderliegende Detektorelemente einer Detektorzeile jeweils auf einen Kanal geschaltet werden. Wer den z. B. zwei oder mehrere Detektorelemente einer Detektor zeile auf einen Kanal geschaltet, erhält man Information über einen relativ großen Volumenausschnitt des durchstrahlten Ob jekts. Eine solche Information eignet sich besonders gut zur Herstellung kontrastreicher Bilder, mit denen z. B. eine Dif ferenzierung von Weichteilen im Gehirn möglich ist.

Werden dagegen auf jeden der Kanäle jeweils nur ein Detektor element einer Zeile geschaltet, ist das durchstrahlte Volumen klein. Die erhaltenen Informationen eignen sich besonders gut zur Auflösung feiner Strukturen, z. B. im Innenohrbereich.

Zum Ausblenden der erforderlichen fächerförmigen Röntgenbün del ist dem bekannten Detektor eine Blende vorgeschaltet. Das Vorsehen einer solchen Blende verursacht einen erhöhten Herstellungsaufwand. Außerdem weist der Detektor eine Vielzahl von Detektorelementen mit einer Vielzahl diese trennende Sep ten auf. Die Effizienz eines solchen Detektors ist nicht be sonders hoch. Die Vielzahl der vorgesehenen Detektorelemente erhöht weiter den Herstellungsaufwand des Detektors.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen möglichst einfach aufge bauten universellen Detektor für einen Röntgen-Computertomo graphen anzugeben, dessen Effektivität erhöht ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3.

Nach Maßgabe der Erfindung sind die Septen beidseits der Sym metrieebene nach der folgenden Beziehung angeordnet:

wobei {s_k} die Gesamtmenge der Septenorte ist,
z ∈ N die Anzahl der Kanäle,
D₁ die kleinste Breite eines Detektorelements,
D_i = n_i D₁ die Breite der i-ten Unterteilung ist,
wobei i < 1 und n_i < n_i-1 ist und
j ∈ N die Anzahl der unterschiedlichen Breiten D_i ist.

Unter der kleinsten Breite D₁ wird die Breite des Detektor elements in Richtung der in der Regel parallel zur Drehachse des Detektors verlaufenden Achse des zu durchstrahlenden Ob jekts verstanden. Ein Kanal ist eine Schicht von Detektorele menten, welche von der Meßelektronik gleichzeitig verarbeit bar ist.

Die erfindungsgemäße Beziehung liefert als Lösung ausgehend von der Symmetrieebene einen Satz von Septenpositionen. Die ser Satz entspricht der Vereinigungsmenge der Septenorte für eine vorgegebene Anzahl an Breiten D_i, die vorgegebenen Brei ten D_i der Detektorelemente sowie die vorgegebene Anzahl z an Kanälen.

Die Lösung der Gleichung gibt eine minimale Anzahl an Septen orten wieder. Ein nach der erfindungsgemäßen Beziehung herge stellter Detektor zeichnet sich also durch eine für den je weiligen Anwendungsfall minimierte Anzahl von Septen aus. Die Effektivität eines solchen Detektors ist erhöht. Es kann auf eine Blende am Detektor verzichtet werden.

Als vorteilhaft wird es angesehen, daß die kleinste Breite D₁ einen der folgenden Werte aufweist: g 0,5 mm, g 0,625 mm, g 1,0 mm oder g 1,25 mm, wobei g ein Geometriefaktor ist, für den folgendes gilt:

Unter Abstand (Röhrenfokus - Oberfläche Detektor) wird die Distanz vom Fokus der Röntgenröhre bis zur Oberfläche des De tektor und unter Abstand (Röhrenfokus - Drehzentrum) wird die Distanz vom Fokus der Röntgenröhre bis zur Drehachse des De tektors verstanden.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß eine Detektorzeile Detektorelemente in mindestens drei verschiede nen Breiten aufweist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispiel haft erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Röntgen-Computertomo graphen,

Fig. 2a-f graphische Lösungen der Septenanordnung für 4 Ka näle, und

Fig. 3a-f graphische Lösung der Septenanordnung für 8 Kanäle.

In Fig. 1 ist ein Fokus 1 eines Röntgenstrahlers gezeigt, von dem ein durch eine nicht dargestellte Blende eingeblendetes fächerförmiges Röntgenstrahlbündel 2 ausgeht, das ein Objekt 3 durchsetzt und auf einem Detektor 4 auftrifft. Der Detektor ist aus mehreren parallelen Detektorzeilen 5 gebildet, von denen jede von einer Reihe von Detektorelementen 5a gebildet ist. Die Detektorelemente 5a sind jeweils durch Septen 5b voneinander getrennt.

Das Meßsystem 1, 4 ist um eine Drehachse 6 drehbar, so daß das Objekt 3 unter verschiedenen Projektionen durchstrahlt wird. Aus den dabei gebildeten Detektorsignalen berechnet ein. Computer 7 ein Bild des Objekts 3, welches auf einem Monitor 8 wiedergegeben wird.

In den Fig. 2 und 3 sind Lösungen der erfindungsgemäßen Gleichung und deren Zustandekommen grafisch gezeigt. Die un terste, weiß gehaltene Zeile zeigt jeweils eine Lösung der Gleichung für vorgegebene Bedingungen.

In den Fig. 2a bis f sind Lösungen für 4 Kanäle gezeigt. Eine Symmetrieebene ist mit E bezeichnet. In der Fig. 2a wird von der Voraussetzung ausgegangen, daß die Anzahl der unter schiedlichen Breiten D_i gleich 2 ist. Eine erste Breite D₁ der kleinsten Unterteilung ist jeweils 1. Diese ist in der ersten, dunkel unterlegten Zeile gezeigt. Eine zweite Breite D₂ der Detektorelemente ist in Fig. 2a doppelt so groß wie die erste Breite D_i. Das ist in der grau unterlegten zweiten Zeile gezeigt. Die Vereinigungsmenge der ersten und zweiten Zeile ergibt die Anordnung der Septen 5b für die Detektor zeile 5. Diese ist in der dritten, weiß gehaltenen Zeile ge zeigt.

Nach der in Fig. 2a gezeigten Lösung ist die Detektorzeile aus sechs Detektorelementen 5a aufgebaut. Um ein Auslesen durch die 4 Kanäle zu ermöglichen, werden jeweils 2 Detektorele mente 5a mit der kleinen Breite D₁ auf einen Kanal zusammen geschaltet. Die Zusammenschaltung ist durch die Symbole un terhalb der dritten Zeile schematisch angezeigt.

In Fig. 2b ist eine grafische Lösung gezeigt, bei der die zweite Breite D₂ dreimal so groß wie die erste Breite D₁ ist. Hier ist es erforderlich, jeweils drei Detektorelemente 5a der ersten Breite D₁ auf einen Kanal zusammenzuschalten. Bei der in Fig. 2c, d und f gezeigten Detektorzeile 5 weisen die Detektorelemente 5a drei verschiedene Breiten auf. Solche De tektorzeilen 5 können ohne das Vorsehen einer großen Anzahl an Septen in einer relative großen Gesamtbreite hergestellt werden. Die Wahl und die Anzahl der Breiten D der Detektor elemente 5a hängt vom jeweiligen Anwendungszweck des Röntgen- Computertomographen ab.

Die Lösungen in den Fig. 3a bis 3f ergeben sich in analoger Weise.

Claims

1. Detektor für Röntgen-Computertomographen,
bei dem mehrere durch Septen (5b) voneinander getrennte De tektorelemente (5a) eine in Richtung einer Drehachse (6) an geordnete Detektorzeile (5) bilden,
wobei die Septen (5b) bezüglich einer senkrecht zur Drehachse (6) verlaufenden Symmetrieebene (E) der Detektorzeile (5) symmetrisch angeordnet sind,
wobei mehrere Detektorzeilen (5) nebeneinander angeordnet sind,
wobei eine vorgegebene Anzahl z von Kanälen zur Erfassung der von den Detektorelementen (5a) erzeugten Signale vorgesehen ist,
wobei wahlweise eines oder mehrere der Detektorelemente (5a) jeweils mit einem der Kanäle zum Erfassen der Signale ver bindbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Septen (5b) beidseits der Symmetrieebene (E) nach der folgenden Beziehung angeordnet sind:
wobei {s_k} die Gesamtmenge der Septenorte ist,
z ∈ N die Anzahl der Kanäle,
D₁ die kleinste Breite eines Detektorelements,
D_i = n_i D₁ die Breite der i-ten Unterteilung ist, wobei i < 1
und n_i < n_i-1 ist und
j ∈ N die Anzahl der unterschiedlichen Breiten D_i ist.

2. Detektor nach Anspruch 1, wobei die kleinste Breite D₁ ei nen der folgenden Werte aufweist: g 0,5 mm, g 0,625 mm, g 1,0 mm oder g 1,25 mm, wobei g ein Geometriefaktor ist, für den folgendes gilt:

3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Detektorzeile (5) Detektorelemente (5a) in mindestens drei verschiedene Breiten (D₁, D₂, D₃) aufweist.