DE10024395A1

DE10024395A1 - Röntgen-Computertomograph

Info

Publication number: DE10024395A1
Application number: DE2000124395
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bressel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2001-12-06

Abstract

Die Erfindung betifft einen Röntgen-Computertomograph mit einem ein fächerförmiges Röntgenstrahlbündel (2) aussendenden Röntgenstrahler und einem gegenüberliegenden Detektor (4) mit mindestens einer aus einer Reihe von Detektorelementen (5, 5a, 5b, 5c, 5d) gebildeten Detektorzeile, wobei jedes Detektorelement (5, 5a, 5b, 5c, 5d) strahleneingangsseitig ein Szintillatorelement mit einer in z-Richtung (6) langgestreckten rechteckigen Fläche aufweist, und wobei eine Einrichtung zur Justierung der durch das Röntgenstrahlbündel (2) beaufschlagten Gesamtfläche des Detektors (4) vorgesehen ist. Zur Vereinfachung der Anordnung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in z-Richtung (6) eine Hälfte der Fläche eines ersten Szintillatorelements (5b) und eine der einen Hälfte in z-Richtung (6) folgende andere Hälfte der Fläche eines daneben angeordneten zweiten Szintillatorelements (5c) jeweils mit einer für Röntgenstrahlen undurchlässigen Abdeckung (10a, 10b) versehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgen-Computertomograph nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Herstellung fehlerfreier Bilder mittels eines Röntgen- Computertomographs ist es erforderlich, dass ein vom Röntgen strahler abgestrahltes fächerförmiges Strahlenbündel stets in exakt einer vorgegebenen Lage bezüglich der z-Achse auf der strahleneingangsseitigen Detektoroberfläche auftrifft. Der Fokus des Röntgenstrahlers driftet während des Betriebs be dingt durch thermische Einflüsse. Um die Drift zu kompensie ren, wird die Lage des auf der Detektoroberfläche auftreffen den fächerförmigen Röntgenbündels mittels eines sogenannten z-Monitors bestimmt. Dabei handelt es sich um ein besonderes Bauelement. Mittels der vom z-Monitor gelieferten Signale wird eine in den Strahlengang eingeschaltete Blende so jus tiert, dass das fächerförmige Strahlenbündel stets in der vorgegebenen Lage bezüglich der z-Achse die Detektoroberflä che auftrifft. - Das Vorsehen und die Montage eines gesonder ten z-Monitors ist aufwendig. Zur Steuerung der Blende ist eine besondere Steuereinrichtung erforderlich.

Ein gattungsgemäßer Röntgen-Computertomograph ist aus der Zusammenfassung der JP 100 95 84 bekannt. Dabei sind am seit lichen Rand des Detektor-Arrays in z-Richtung zwei separate Detektorelemente vorgesehen. Durch Vergleich der auf die Detektorelemente durch das fächerförmige Strahlenbündel ein gestrahlten Intensität kann auf dessen Lage in z-Richtung bezüglich der Detektoroberfläche geschlossen werden. Bei ei ner Abweichung von der vorgegebenen Lage wird mittels der von den Detektorelementen gelieferten Signale die Blende entspre chend nachjustiert, so dass das fächerförmige Strahlenbündel stets die vorgegebene Lage bezüglich der z-Achse einnimmt. Die vorgeschlagene Anordnung erfordert die Herstellung und Montage besonderer Detektorelemente. Auch sie ist aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Röntgen- Computertomograph möglichst einfacher Bauart angegeben wer den, der eine Justierung eines fächerförmigen Strahlenbündels bezüglich der Oberfläche des Detektors in z-Richtung ermög licht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6.

Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass in z-Richtung eine Hälfte der Fläche des ersten Szintillatorelements und eine der einen Hälfte in z-Richtung folgende andere Hälfte der Fläche eines daneben angeordneten zweiten Szintillator elements jeweils mit einer für Röntgenstrahlen undurchlässi gen Abdeckung versehen sind. - Die vorgeschlagene Anordnung läßt sich überraschend einfach realisieren. Das Vorsehen ge sonderter Bau- oder Detektorelemente ist nicht erforderlich. Es kann ein herkömmlicher Detektor ohne weiteres erfindungs gemäß umgerüstet werden.

Vorteilhafterweise sind das erste und das zweite Szintilla torelement Bestandteil eines im Randbereich des Detektors angeordneten ersten bzw. zweiten Detektorelements. Die Anord nung im Randbereich des Detektors ist deshalb vorteilhaft, weil auf diese Weise eine lückenhafte Wiedergabe der Signale zur Erzeugung der Bildinformation vermieden wird.

Zweckmäßigerweise ist die Abdeckung ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges, vorzugsweise aus Tantal, hergestelltes Blech. Auch andere Materialien mit einem für Röntgenstrahlen hohen Absorptionskoeffizient, z. B. Blei oder dgl., kommen zur Herstellung des Blechs in Betracht.

Die Ermittlung der Abweichung des fächerförmigen Röntgen strahlbündels von der vorgegebenen z-Position kann mittels folgender Beziehung ermittelt werden:

Abweichung_z-Position = (U_A - U_B)/(U_A + U_B),

wobei U_A das vom ersten und U_B das vom zweiten Detektorele ment gelieferte Spannungssignal ist.

Aufgrund der so ermittelten Abweichung kann die Einrichtung zur Justierung des fächerförmigen Röntgenstrahlbündels so geregelt werden, dass dieses stets die vorgegebene z-Position einnimmt.

Die Auslesefrequenz des ersten und des zweiten Detektorele ments betragen zweckmäßigerweise mehr als 1000 Hz, vorzugs weise etwa 2000 Hz. Das ermöglicht ein schnelles Justieren des fächerförmigen Strahlenbündels. Es wird jederzeit eine hohe Bildqualität gewährleistet. Nach einem weiteren Ausge staltungsmerkmal ist eine Einrichtung zum Unterdrücken hoher durch einen Anoden-Tellerschlag des Röntgenstrahlers beding ter Frequenzen vorgesehen. Dabei kann es sich um einen Tief pass-Filter handeln. Das Vorsehen einer solchen Einrichtung trägt weiter zur besonders genauen Justierung der z-Positon des fächerförmigen Röntgenstrahlbündels auf der Oberfläche des Detektors bei.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile eines Röntgen-Computertomographen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Randbereich eines erfin dungsgemäßen Detektors,

Fig. 3 das Nachstellen der z-Position des fächerförmigen Röntgenbündels und

Fig. 4 das Nachstellen gemäß Fig. 3 mit Tiefpaß-Filterung.

In Fig. 1 ist der Fokus eines Röntgenstrahlers 1 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 4 ist aus einer Reihe nebeneinander angeordneter Detektorele mente 5 gebildet. Jedes der Detektorelemente ist mit einem Szintillatorelement 5 versehen, das strahleneingangsseitig eine in z-Richtung 6 langgestreckte rechteckige Fläche auf weist. Die Gesamtheit der nebeneinander angeordneten Flächen bildet die Gesamtfläche des Detektors 4. Das aus Röntgen strahler 1 und Detektor 4 gebildete Meßsystem ist um die z- Achse 6 drehbar, so dass das Objekt 3 unter verschiedenen Projektionen durchstrahlbar ist. Mittels der vom Detektor 4 gelieferten Signale berechnet ein Computer 7 ein Bild des Objekts 3, welches auf einem Monitor 8 wiedergegeben wird. Die Erfassung der Signale des Detektors 4 erfolgt durch einen Multiplexer 9.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Randbereich des Detektors 4. Es sind vier nebeneinander angeordnete Szintillatorele mente 5a, 5b, 5c und 5d gezeigt. Jedes Szintillatorelement ist Bestandteil eines Detektorelements. Die eine Hälfte der strahleneingangsseitigen Fläche des Szintillatorelements 5b ist einem ersten Tantalblech 10a abgedeckt. Die in z-Richtung 6 folgende andere Hälfte des daneben angeordneten zweiten Szintillatorelements 5c ist mit einem weiteren Tantalblech 10b abgedeckt. Zur Erzielung der bestmöglichen Bildqualität ist es erwünscht, dass das auf die Gesamtfläche des Detektors 4 auftreffende fächerförmige Strahlenbündel 2 eine mittige Position einnimmt. Im gezeigten Beispiel ist das nicht der Fall. Auf das erste Szintillatorelement 5b entfallen 60% der Intensität bezogen auf die Intensität, welche auf die unabge deckten Szintillatorelemente 5a oder 5d eingestrahlt wird. Auf das daneben angeordnete zweite Szintillatorelement 5c entfallen 40% der Intensität der auf die unabgedeckten Szin tillatorelemente 5a, 5d eingestrahlten Intensität.

Die Abweichung von der gewünschten z-Position kann entspre chend der nachfolgenden Beziehung ermittelt werden:

(U_A - U_B)/(U_A + U_B) = (40% - 60%)/100% = -0,2,

wobei U_A und U_B die am ersten bzw. zweiten Detektorelement abfallenden Spannungen sind.

Der ermittelte Wert von -0,2 bedeutet, dass die Auslenkung 20% der halben Breite des fächerförmigen Strahlenbündels in z-Richtung 6 beträgt. Auf der Grundlage des ermittelten Werts erfolgt die Justierung der (hier nicht dargestellten) Blende, so dass das fächerförmige Strahlenbündel 2 eine mittige Posi tion bezüglich der z-Richtung des Detektors 4 einnimmt.

In den Fig. 3 und 4 ist über der Zeit bzw. der Anzahl der Aus leseereignisse die z-Position des Strahlenfächers [µm] am Detektor aufgetragen. Es ist jeweils die Korrektur der z- Position infolge der durch die erfindungsgemäße Einrichtung gemessenen Signale gezeigt. Es finden hier eine erste deut lich erkennbare Blendennachführung am Beginn der Messung und eine zweite Blendennachführung beim Ereignis-Wert 1,5 × 10⁴ statt. Die zweite Blendennachführung ist insbesondere aus der Fig. 4 deutlich erkennbar. Dabei sind hohe Frequenzen durch eine Tiefpass-Filterung unterdrückt worden. Derartige hohe Frequenzen entstehen durch unvermeidbare Unwuchten der Dreh anode.

Die Auslesefrequenz beträgt hier etwa 2000 Hz. Eine solche Auslesefrequenz eignet sich zum raschen Nachführen der Blende. Sie gewährleistet eine optimale Bildqualität.

Claims

1. Röntgen-Computertomograph mit einem ein fächerförmiges Röntgenstrahlbündel (2) aussendenden Röntgenstrahler (1) und einem gegenüberliegenden Detektor (4) mit mindestens einer aus einer Reihe von Detektorelementen gebildeten Detektor zeile, wobei jedes Detektorelement ein Szintillatorelement (5, 5a, 5b, 5c, 5d) mit einer strahleneingangsseitig in z- Richtung langgestreckten rechteckigen Fläche aufweist, und wobei eine Einrichtung zur Justierung der durch das Röntgen strahlbündel (2) beaufschlagten Gesamtfläche des Detektors (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in z- Richtung (6) eine Hälfte der Fläche eines ersten Szintilla torelements (5b) und eine der einen Hälfte in z-Richtung (6) folgende andere Hälfte der Fläche eines daneben angeordneten zweiten Szintillatorelements (5c) jeweils mit einer für Rönt genstrahlen undurchlässigen Abdeckung (10a, 10b) versehen sind.

2. Röntgen-Computertomograph nach Anspruch 1, wobei das erste (5b) und der zweite Szintillatorelement (5c) Bestandteil ei nes im Randbereich des Detektors (4) angeordneten ersten bzw. zweiten Detektorelements sind.

3. Röntgen-Computertomograph nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckung (10a, 10b) ein für Röntgen strahlen undurchlässiges, vorzugsweise aus Tantal, herge stelltes, Blech ist.

4. Röntgen-Computertomograph nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ermittlung der Abweichung des fächerför migen Röntgenstrahlbündels (2) von der vorgegeben z-Position mittels folgender Beziehung ermittelbar ist:
Abweichung_z-Position = (U_A - U_B)/(U_A + U_B),
wobei U_A das vom ersten und U_B das vom zweiten Detektorele ment gelieferte Spannungssignal ist.

5. Röntgen-Computertomograph nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auslesefrequenz des ersten und des zwei ten Detektorelements mehr als 1000 Hz, vorzugsweise etwa 2000 Hz, beträgt.

6. Röntgen-Computertomograph nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Einrichtung zum Unterdücken hoher durch einen Anoden-Tellerschlag des Röngenstrahlers (1) bedingter Frequenzen vorgesehen ist.