DE10126638B4 - Procedures for computed tomography as well as computed tomography (CT) device - Google Patents

Procedures for computed tomography as well as computed tomography (CT) device Download PDF

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Abstract

Verfahren für die Computertomographie, aufweisend die Verfahrensschritte
a) zur Abtastung eines Objekts mit einem von einem Fokus ausgehenden konusförmigen Strahlenbündel und mit einem matrixartigen Detektorarray zum Detektieren des Strahlenbündels wird der Fokus relativ zu dem Objekt auf einer Spiralbahn um eine Systemachse bewegt, wobei das Detektorarray der empfangenen Strahlung entsprechende Ausgangsdaten liefert, und
b) es werden aus jeweils während der Bewegung des Fokus auf einem Spiralsegment gelieferten Ausgangsdaten Bilder mit geneigter Bildebene rekonstruiert, wobei die Bildebenen sowohl um eine erste, die Systemachse rechtwinklig schneidende Achse um einen Neigungswinkel γ als auch um eine zweite, sowohl die erste Achse als auch die Systemachse rechtwinklig schneidende Achse um einen Kippwinkel δ bezüglich der Systemachse geneigt sind.
Process for computer tomography, comprising the process steps
a) for scanning an object with a cone-shaped beam of rays emanating from a focus and with a matrix-like detector array for detecting the beam of rays, the focus is moved relative to the object on a spiral path around a system axis, the detector array supplying the received radiation with corresponding output data, and
b) images with an inclined image plane are reconstructed from the output data supplied during the movement of the focus on a spiral segment, the image planes both about a first axis that intersects the system axis at an angle of inclination γ and about a second, both the first axis and the system axis, which intersects at right angles, is also inclined by a tilt angle δ with respect to the system axis.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Computertomographie, aufweisend die Verfahrensschritte, dass zur Abtastung eines Objekts mit einem von einem Fokus ausgehenden konusförmigen Strahlenbündel und mit einem matrixartigen Detektorarray zum Detektieren des Strahlenbündels wird der Fokus relativ zu dem Objekt auf einer Spiralbahn um eine Systemachse bewegt, wobei das Detektorarray der empfangenen Strahlung entsprechende Ausgangsdaten liefert, und dass aus jeweils während der Bewegung des Fokus auf einem Spiralsegment gelieferten Ausgangsdaten Bilder mit relativ zu der Systemachse rekonstruiert werden. Die Erfindung betrifft außerdem ein Computertomographie(CT)-Gerät aufweisend eine Strahlungsquelle, von deren Fokus ein konusförmiges Strahlenbündel ausgeht, ein matrixartiges Detektorarray zum Detektieren des Strahlenbündels, wobei das Detektorarray der empfangenen Strahlung entsprechende Ausgangsdaten liefert, Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Strahlungsquelle und Detektorarray einerseits und eines Objekt andererseits und einen Bildrechner, dem die Ausgangsdaten zugeführt sind, wobei die Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung zur Abtastung des Objekts mit dem Strahlenbündel und dem zweidimensionalen Detektorarray eine Relativbewegung des Fokus zu einer Systemachse derart bewirken, dass sich der Fokus relativ zu der Systemachse auf einer schraubenlinienförmigen Spiralbahn bewegt, deren Mittelachse der Systemachse entspricht, und wobei der Bildrechner aus jeweils während der Bewegung des Fokus auf einem Spiralsegment gelieferten Ausgangsdaten Bilder mit relativ zu der Systemachse geneigter Bildebene rekonstruiert.The invention relates to a method for the Computer tomography, showing the process steps that for Scanning an object with a conical beam of rays emanating from a focus and with a matrix-like detector array for detecting the beam the focus relative to the object on a spiral path around a system axis moves, the detector array corresponding to the received radiation Output data delivers, and that each time during the movement of the focus output data supplied on a spiral segment with relative images to be reconstructed to the system axis. The invention relates Moreover a computed tomography (CT) device having a radiation source, the focus of which emits a conical beam of rays, a matrix-like detector array for detecting the beam, wherein the detector array corresponding to the received radiation output data provides means for generating a relative movement between the radiation source and detector array on the one hand and an object on the other hand and one Image computer to which the output data are supplied, the means to generate a relative movement for scanning the object with the bundle of rays and the two-dimensional detector array a relative movement of the Cause focus to a system axis such that the focus is relative moved to the system axis on a helical spiral path, the Central axis corresponds to the system axis, and being the image calculator from each during the movement of the focus on a spiral segment provided output data Reconstructed images with an image plane inclined relative to the system axis.

Ein derartiges Vorgehen wird als Spiral-CT bezeichnet; ein entsprechendes Verfahren bzw. CT-Gerät ist aus der US 5 802 134 bekannt.Such a procedure is called spiral CT; a corresponding method or CT device is from the US 5 802 134 known.

Dabei wird die in 1 veranschaulichte Spiralbahn des Fokus F durch die folgenden Gleichungen beschrieben:

Figure 00020001
bzw.The in 1 illustrated spiral path of focus F is described by the following equations:
Figure 00020001
respectively.

Figure 00020002
Figure 00020002

Dabei stehen für den Fall, dass die Detektorelemente des Detektor-Arrays in quer zur Systemachse Z verlaufenden Zeilen und parallel zu der Systemachse Z verlaufenden Spalten angeordnet sind, S für die Erstreckung einer Detektorzeile in Richtung der Systemachse und p für den Pitch, wobei

Figure 00020003
gilt und h die Steigung der Spiralbahn pro Umdrehung des Fokus F ist. α ist der Projektionswinkel, wobei im Folgenden eine Bildebene betrachtet wird, die zu Daten gehört, die über einen Projektionswinkelbereich von ±α aufgenommen wurden, wobei die zu der Bildebene gehörige Referenzprojektion bei αr = 0 liegt, also die Mitte des Projektionswinkelbereichs ±α darstellt. αr wird im Folgenden als Referenzprojektionswinkel bezeichnet.In this case, the case that the detector elements of the detector array are arranged in rows running transverse to the system axis Z and parallel to the system axis Z, S for the extension of a detector line in the direction of the system axis and p for the pitch, where
Figure 00020003
applies and h is the slope of the spiral path per revolution of the focus F. α is the projection angle, in the following an image plane is considered that belongs to data that was recorded over a projection angle range of ± α, the reference projection belonging to the image plane being α r = 0, i.e. representing the center of the projection angle range ± α , α r is referred to below as the reference projection angle.

Im Falle der herkömmlichen Spiral-CT werden sogenannte Transversalschnittbilder rekonstruiert, d.h. Bilder für Bildebenen, die rechtwinklig zu der mit z bezeichneten Systemachse steht und somit die x- und y-Achse enthält, wobei die x- und y-Achse rechtwinklig zueinander und zu der Systemachse z stehen.In the case of conventional spiral CT, so-called Reconstructed transverse sectional images, i.e. Images for image layers, which is perpendicular to the system axis designated z and thus contains the x and y axes, where the x and y axes are perpendicular to each other and to the system axis z stand.

Im Falle der US 5 802 134 werden dagegen Bilder für Bildebenen rekonstruiert, die gemäß 2 um einen Neigungswinkel γ um die x-Achse zur Systemachse z geneigt sind. Hierdurch wird der zumindest theoretische Vorteil erreicht, dass die Bilder weniger Artefakte enthalten, wenn der Neigungswinkel γ derart gewählt ist, dass eine gute, nach Möglichkeit nach einem geeigneten Fehlerkriterium, z.B. minimaler quadratischer Mittelwert des in z-Richtung gemessenen Abstandes aller Punkte des Spiralsegmentes von der Bildebene, eine optimale, Anpassung der Bildebene an die Spiralbahn gegeben ist.In case of US 5 802 134 on the other hand, images are reconstructed for image planes, which according to 2 are inclined by an inclination angle γ about the x-axis to the system axis z. This achieves the at least theoretical advantage that the images contain fewer artifacts if the angle of inclination γ is chosen in this way is that there is a good, if possible according to a suitable error criterion, for example a minimal square mean of the distance of all points of the spiral segment measured in the z direction from the image plane, an optimal adaptation of the image plane to the spiral path.

Dabei werden im Falle der US 5 802 134 Fächerdaten, d.h. in der an sich bekannten Fächergeometrie aufgenommenen Daten, für die Rekonstruktion verwendet, die bei der Bewegung des Fokus über ein Spiralsegment der Länge 180° plus Fächer- bzw. Konuswinkel, z.B. 240° gewonnen wurden. Bezogen auf den Referenzprojektionswinkel αr = 0 gilt für den Normalenvektor der Bildebene

Figure 00030001
In the case of US 5 802 134 Fan data, ie data recorded in the known fan geometry, used for the reconstruction, which were obtained by moving the focus over a spiral segment of length 180 ° plus fan or cone angle, eg 240 °. Relative to the reference projection angle α r = 0 applies to the normal vector of the image plane
Figure 00030001

Der optimale Neigungswinkel γ hängt offensichtlich von der Steigung der Spirale und damit vom Pitch p ab.The optimal angle of inclination γ obviously depends on the slope of the spiral and thus on the pitch p.

Grundsätzlich kann das aus der US 5 802 134 bekannte Verfahren für beliebige Werte des Pitch p verwendet werden. Jedoch ist unterhalb des maximalen Pitch pmax eine optimale Nutzung der zur Verfügung stehenden Detektorfläche und damit der dem Patienten zugeführten Strahlendosis zur Bildgewinnung (Detektor- und damit Dosisnutzung) nicht möglich, denn obwohl eine gegebene Transversalschicht, d.h. eine rechtwinklig zur Systemachse z stehende Schicht des Objektes, über ein Spiralsegment abgetastet wird, das länger als 180° plus Fächer- oder Konuswinkel ist, kann bei dem aus der US 5 802 134 bekannten Verfahren für Werte des Pitch p unterhalb des maximalen Pitch pmax nur ein Spiralsegment der Länge 180° plus Konuswinkel genutzt werden, da die Nutzung eines längeren Spiralsegmentes es unmöglich machen würde, die Bildebene hinreichend gut an die Spiralbahn anzupassen.Basically, this can be done from the US 5 802 134 known methods can be used for any values of the pitch p. However, below the maximum pitch p max, optimal use of the available detector area and thus the radiation dose supplied to the patient for image acquisition (detector and thus dose use) is not possible, because although a given transverse layer, i.e. a layer of the Object, which is scanned via a spiral segment that is longer than 180 ° plus fan or cone angle, can be from the US 5 802 134 known methods for values of the pitch p below the maximum pitch pmax, only a spiral segment of length 180 ° plus cone angle can be used, since the use of a longer spiral segment would make it impossible to adapt the image plane sufficiently well to the spiral path.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein CT-Gerät der eingangs genannten Art so auszubilden, dass und dennoch auch für Werte des Pitch p unterhalb des maximalen Pitch pmax die Voraussetzungen für eine optimale Detektor- und damit Dosisnutzung gegeben sind.The invention is based on the object of designing a method and a CT device of the type mentioned at the outset in such a way that the prerequisites for optimum detector and thus dose use are also given for values of the pitch p below the maximum pitch p max .

Nach der Erfindung wird die ein Verfahren betreffende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.According to the invention, this is a method task in question solved by a method with the features of claim 1.

Im Falle der Erfindung werden also aus jeweils während der Bewegung des Fokus auf einem Spiralsegment gelieferten Ausgangsdaten Bilder mit geneigter Bildebene rekonstruiert, deren Bildebenen sowohl um eine erste, die Systemachse rechtwinklig schneidende Achse um einen Neigungswinkel γ als auch um eine zweite, sowohl die erste Achse als auch die Systemachse rechtwinklig schneidende Achse um einen Kippwinkel δ bezüglich der Systemachse geneigt sind.So in the case of the invention from each during the movement of the focus on a spiral segment provided output data Reconstructed images with an inclined image plane, their image planes both around a first axis that intersects the system axis at right angles an angle of inclination γ as also around a second one, both the first axis and the system axis right-angled axis by a tilt angle δ with respect to System axis are inclined.

Dadurch ist auch bei den maximalen Pitch unterschreitenden Werten des Pitch möglich, eine zumindest annähernd vollständige Detektor- und Dosisnutzung zu erreichen.This is also at the maximum Pitch values below the pitch are possible, an at least approximately complete detector and achieve dose usage.

Gemäß einer ersten alternativen Ausführungsform der Erfindung werden für einen gegebenen Pitch p und eine gegebene z-Position zima Ausgangsdaten für ein Gesamtsegment der Länge [–αmax, +αmax] gewonnen, wobei αmax = Mπ/p gilt und M die Anzahl der Detektorzeilen ist. Dieses Gesamtsegment wird in eine Anzahl nima von einander überlappenden Spiralsegmenten unterteilt, von denen jedes die Länge von 180° plus Konuswinkel hat. Für jedes der Spiralsegmente wird ein eigenes Bild mit geneigter Bildebene an der Stelle zima rekonstruiert. Durch die Rekonstruktion eines Bildes mit geneigter Bildebene für jedes der Spiralsegmente ist es möglich durch entsprechende Wahl Neigungswinkels γ und des Kippwinkels δ des die Bildebene des Bildes für jedes dieser Spiralsegmente optimal an den entsprechende Abschnitt der Spiralbahn anzupassen und sowohl das Detektorarray als auch die Dosis theoretisch vollständig und in der Praxis weitestgehend zu nutzen.According to a first alternative embodiment of the invention, output data for a total segment of length [−α max , + α max ] are obtained for a given pitch p and a given z position z ima , where α max = Mπ / p and M is the number the detector lines is. This total segment is divided into a number n ima of overlapping spiral segments, each of which has the length of 180 ° plus cone angle. A separate image with an inclined image plane is reconstructed at the point z ima for each of the spiral segments. By reconstructing an image with an inclined image plane for each of the spiral segments, it is possible to optimally adapt the image plane of the image for each of these spiral segments to the corresponding section of the spiral path, and theoretically both the detector array and the dose, by appropriately selecting the inclination angle γ and the tilt angle δ to be used completely and as far as possible in practice.

In einer alternativen zweiten Ausführungsform wird auf Basis der für ein bezüglich des Referenzprojektionswinkels αr = 0 zentriertes Spiralsegment der Länge 180° plus Konuswinkel gewonnenen Ausgangsdaten, eine Anzahl von nima Bildern mit unterschiedlich geneigter Bildebene für unterschiedliche z-Positionen. Durch die Rekonstruktion mehrerer Bilder mit unterschiedlich geneigter Bildebene für unterschiedliche z-Positionen ist es möglich durch entsprechende Wahl Neigungswinkels γ und des Kippwinkels δ des die Bildebene des Bildes für jede dieser z-Positionen optimal an das Spiralsegment anzupassen und sowohl das Detektorarray als auch die Dosis theoretisch vollständig und in der Praxis weitestgehend zu nutzen. Dabei schneiden sich gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die mehreren geneigten Bildebenen in einer tangential zu der Spirale verlaufenden Geraden.In an alternative second embodiment, on the basis of the output data obtained for a spiral segment of length 180 ° plus cone angle centered with respect to the reference projection angle α r = 0, a number of n ima images with a differently inclined image plane for different z positions is obtained. By reconstructing several images with differently inclined image planes for different z-positions, it is possible to optimally adapt the image plane of the image for each of these z-positions to the spiral segment and the detector array as well as the dose by appropriately selecting the inclination angle γ and the tilt angle δ theoretically fully and to the greatest extent possible in practice. According to a preferred embodiment of the invention, the plurality of inclined image planes intersect in a straight line that is tangent to the spiral.

Um eine möglichst vollständige Detektor- und Dosisnutzung zu erhalten gilt gemäß einer Variante der Erfindung für die Extremwerte +δmax und –δmax des Kippwinkels δ der zu einem Spiralsegment gehörigen geneigten Bildebenen:

Figure 00050001
wobei γ0 der gemäß
Figure 00060001
für den Kippwinkel δ = 0 ermittelte Wert des Neigungswinkels γ ist.In order to obtain the most complete possible use of detector and dose, according to a variant of the invention, the extreme values + δ max and −δ max of the tilt angle δ of the inclined image planes belonging to a spiral segment apply:
Figure 00050001
where γ 0 according to
Figure 00060001
for the tilt angle δ = 0 is the value of the inclination angle γ.

Im Interesse einer hohen Bildqualität ist gemäß einer weiteren Variante der Erfindung vorgesehen, dass für einen gegebenen Betrag |δmax| des Maximalwertes des Kippwinkels δ der zugehörige Optimalwert γmin des Neigungswinkels γ derart ermittelt wird, dass ein Fehlerkriterium, beispielsweise minimaler quadratischer Mittelwert des in z-Richtung gemessenen Abstandes aller Punkte des Spiralsegmentes von der Bildebene, erfüllt ist.In the interest of high image quality, according to a further variant of the invention it is provided that | δ max | of the maximum value of the tilt angle δ, the associated optimum value γ min of the inclination angle γ is determined in such a way that an error criterion, for example a minimum square mean of the distance of all points of the spiral segment from the image plane measured in the z direction, is met.

Wenn die Rotationsachse, um die der Fokus um die Systemachse rotiert, nicht mit der Systemachse identisch ist, sondern diese unter einem sogenannten Gantrywinkel ρ schneidet, so gilt für den zu wählenden Neigungswinkel γ'

Figure 00060002
If the axis of rotation about which the focus rotates around the system axis is not identical to the system axis, but intersects it at a so-called gantry angle ρ, then the angle of inclination γ 'to be selected applies
Figure 00060002

Auch hier besteht die Möglichkeit, für einen gegebenen Betrag des Maximalwertes des Kippwinkels |δmax| den zugehörigen Optimalwert des Neigungswinkels γ' derart zu ermitteln, dass ein Fehlerkriterium, beispielsweise minimaler Mittelwert der in z-Richtung gemessenen Abstände aller Punkte des Spiralsegmentes von der Bildebene, erfüllt ist.Here, too, there is the possibility, for a given amount of the maximum value of the tilt angle | δ max | to determine the associated optimum value of the angle of inclination γ 'in such a way that an error criterion, for example a minimum mean value of the distances of all points of the spiral segment from the image plane measured in the z direction, is fulfilled.

Um eine möglichst vollständige Detektor- und Dosisnutzung zu erhalten gilt außerdem gemäß einer Variante der Erfindung für die Anzahl nima der geneigten Bildebenen, für die für jedes Spiralsegment Bilder mit geneigter Bildebene erzeugt werden:

Figure 00070001
Ebenfalls im Interesse einer möglichst vollständigen Detektor- und Dosisnutzung werden unter der Voraussetzung von Detektorzeilen gleicher Breite gemäß einer Variante der Erfindung die Kippwinkel δ der geneigten Bildebenen nach
Figure 00070002
ermittelt.In order to obtain the most complete use of detector and dose, the following also applies according to a variant of the invention for the number n ima of the inclined image planes for which images with an inclined image plane are generated for each spiral segment:
Figure 00070001
Likewise, in the interest of the most complete possible use of detector and dose, the tilting angles δ of the inclined image planes are provided, provided detector lines of the same width are used, according to a variant of the invention
Figure 00070002
determined.

Um die den Benutzern von CT-Geräten gewohnten Transversalschnittbilder zu erhalten, ist gemäß einer Variante der Erfindung eine Reformatierung vorgesehen, das heißt, dass ein Transversalschnittbild in einem weiteren Verfahrensschritt erzeugt wird, indem mehrere Bilder mit geneigter Bildebene zusammengefasst werden. Dabei kann die Zusammenfassung in Ausgestaltung der Erfindung erfolgen, indem mehreren Bilder mit geneigter Bildebene zu einem Transversalschnittbild durch Interpolation oder durch insbesondere gewichtete Mittelwertbildung zusammengefasst werden.For those who are used to using CT equipment Obtaining transverse sectional images is according to a variant of the invention reformatting is provided, that is to say that a transverse sectional image is generated in a further process step by several Images with an inclined image plane can be combined. It can the summary in an embodiment of the invention take place by several images with an inclined image plane to form a transverse sectional image by interpolation or by weighted averaging in particular be summarized.

Bei der Zusammenfassung mehrere Bilder mit geneigter Bildebene zu einem Transversalschnittbild besteht gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung die Möglichkeit welches außerdem den Verfahrensschritt aufweist, dass die Anzahl der Bilder mit geneigter Bildebene, die zur Erzeugung eines Transversalschnittbildes zusammengefasst werden, entsprechend der jeweils gewünschten Schichtdicke der in dem Transversalschicht dargestellten Schicht gewählt wird. Dabei besteht im Interesse einer möglichst hohen Bildqualität der Transversalschnittbilder die Möglichkeit, die Bilder mit geneigter Bildebene mit der geringstmöglichen Schichtdicke zu rekonstruieren.When combining several images with an inclined image plane to form a transverse sectional image, according to a preferred variant of the invention, there is also the possibility that the method step also involves the number of images with an inclined image plane which are combined to produce a transverse sectional image corresponding to the respectively desired layer thickness of the in the layer shown in the transverse layer is selected. In the interest of the highest possible image quality of the transverse sectional images, there is the possibility of using the images with an inclined image plane with the least possible to reconstruct the layer thickness.

Eine gewünschte Schichtdicke der in einem Transversalschnittbild dargestellten Transversalschicht lässt sich gemäß einer weiteren bevorzugten Variante der Erfindung einstellen, indem die Anzahl der Bilder mit geneigter Bildebene, die zur Erzeugung eines Transversalschnittbildes zusammengefasst werden, nach

Figure 00080001
gewählt wird.According to a further preferred variant of the invention, a desired layer thickness of the transverse layer shown in a transverse sectional image can be set by the number of images with an inclined image plane, which are combined to produce a transverse sectional image
Figure 00080001
is chosen.

Nach der Erfindung wird die ein CT-Gerät betreffende Aufgabe gelöst durch ein CT-Gerät mit den Merkmalen eines der Patentansprüche 18 bis 34 gelöst. Bezüglich der Funktionsweise und der Vorteile des erfindungsgemäßen CT-Geräts wird auf die vorstehenden Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.According to the invention, the one relating to a CT device Task solved through a CT scanner solved with the features of one of the claims 18 to 34. Regarding the Operation and the advantages of the CT device according to the invention to the above statements in terms of of the method according to the invention directed.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention is exemplified below based on the attached schematic drawings explained. Show it:

1 und 2 die Geometrie von Verfahren nach dem Stand der Technik darstellende Schaubilder, 1 and 2 diagrams illustrating the geometry of processes according to the prior art,

3 und 4 in schematischer, teilweise blockschaltbildartiger Darstellung ein erfindungsgemäßes CT-Gerät, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, 3 and 4 a schematic, partially block diagram-like representation of a CT device according to the invention, which operates according to the method according to the invention,

5 in zu den 1 und 2 analoger Darstellung ein die Geometrie des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellendes Schaubild, 5 in to the 1 and 2 analog representation of a diagram illustrating the geometry of the method according to the invention,

6 die auf die Breite S einer Zeile des Detektorarrays bezogenen, in Richtung der z-Achse gemessene Abstände aller Punkte eines Spiralsegmentes von der Bildebene für verschiedene Neigungswinkel γ über dem mit dem Radius Rf multiplizierten Sinus des Projektionswinkels α dargestellt, und zwar für den Kippwinkel δ = 0 6 the distances of all points of a spiral segment from the image plane, which are measured in the direction of the z-axis and are related to the width S of a row of the detector array, are shown for different inclination angles γ above the sine of the projection angle α multiplied by the radius R f , specifically for the tilt angle δ = 0

7 die über dem Quotienten γ/γ0 aufgetragenen, auf die Breite S einer Detektorzeile bezogenen Quadratwurzeln der quadratischen Mittelwerte der in Richtung der z-Achse gemessene Abstände aller Punkte des betrachteten Spiralsegmentes von der Bildebene, 7 the square roots of the square mean values, plotted over the quotient γ / γ 0 and related to the width S of a detector line, of the distances of all points of the spiral segment under consideration from the image plane measured in the direction of the z-axis,

8 für ein Spiralsegment die auf die Breite S einer Zeile von Detektorelementen bezogenen, in Richtung der z-Achse gemessene Abstände aller Punkte des Spiralsegments von den um –δmax and +δmax sowie um γmin geneigten Bildebenen der beiden zu diesem Spiralsegment gehörigen Bilder über dem mit dem Radius Rf multiplizierten Sinus des Projektionswinkels a, 8th for a spiral segment, the distances of all points of the spiral segment, measured in the direction of the z-axis and related to the width S of a row of detector elements, from the image planes of the two images belonging to this spiral segment inclined by −δ max and + δ max and by γ min the sine of the projection angle a multiplied by the radius Rf,

9 und 10 die zu einem Spiralsegmenten gehörigen Bildebenen unter verschiedenen Blickwinkeln in perspektivischer Darstellung. 9 and 10 the image planes belonging to a spiral segment from different angles in perspective.

11 veranschaulicht die Detektor- und damit Dosisnutzung für ein CT-Gerät nach dem Stand der Technik anhand des virtuellen Detektors für M = 12 und p = 8. 11 illustrates the detector and thus dose usage for a CT device according to the prior art using the virtual detector for M = 12 and p = 8.

12 und 13 veranschaulichen die Detektor- und damit Dosisnutzung für ein erfindungsgemäßes CT-Gerät anhand des virtuellen Detektors ebenfalls für M = 12 und p = 8 bzw. für M = 12 und p = 12. 12 and 13 illustrate the use of the detector and thus the dose for a CT device according to the invention using the virtual detector also for M = 12 and p = 8 or for M = 12 and p = 12.

14 den maximalen Kippwinkel δmax als Funktion des Pitchs p für M = 12, 14 the maximum tilt angle δ max as a function of the pitch p for M = 12,

15 das für eine beliebige z-Position abgedeckte Zeitintervall in als Funktion des Pitchs p für Trot = 0.5 s, 15 the time interval covered for any z position in as a function of the pitch p for T rot = 0.5 s,

16 die Bildebenen der Bilder, die für den gleichen Referenzprojektionswinkel αr, d.h. aus dem gleichen Herzzyklus, gewonnen sind, und zwar für M = 12, p = 3 sind, 16 the image planes of the images obtained for the same reference projection angle α r , ie from the same cardiac cycle, namely for M = 12, p = 3,

17 in zu der 4 analoger Darstellung das erfindungsgemäße CT-Gerät in einem Betriebszustand mit gegenüber der Systemachse geneigter Gantry, 17 in to the 4 analog representation of the CT device according to the invention in an operating state with a gantry inclined with respect to the system axis,

18 in zu der 1 analoger Darstellung die Geometrie des erfindungsgemäßen CT-Geräts für den Betriebszustand mit gegenüber der Systemachse geneigter Gantry gemäß 17, 18 in to the 1 analogous representation according to the geometry of the CT device according to the invention for the operating state with the gantry inclined with respect to the system axis 17 .

19 den Verlauf des Neigungswinkels γ' für den Fall der gekippten Gantry in Abhängigkeit vom Referenzprojektionswinkel αr, und zwar für M = 16, p = 16 und einen Gantrywinkel von ρ = 30°, 19 the course of the angle of inclination γ 'for the case of the tilted gantry as a function of the reference projection angle α r , specifically for M = 16, p = 16 and a gantry angle of ρ = 30 °,

20 den Verlauf des maximalen Kippwinkels δmax für den Fall der gekippten Gantry in Abhängigkeit vom Referenzprojektionswinkel αr für die M = 16, p = 16, und zwar für ρ = 30° sowie ρ = 0° und ±RFOV, und 20 the course of the maximum tilt angle δ max in the case of the tilted gantry as a function of the reference projection angle α r for the M = 16, p = 16, specifically for ρ = 30 ° and ρ = 0 ° and ± RFOV, and

21 die zu der 19 analoge Darstellung für ein CT-Gerät nach dem Stand der Technik. 21 the to the 19 analog representation for a CT device according to the prior art.

In den 3 und 4 ist ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes erfindungsgemäßes Mehrschicht-CT-Gerät der 3. Generation dargestellt. Dessen insgesamt mit 1 bezeichnete Messanordnung weist eine insgesamt mit 2 bezeichnete Röntgenstrahlenquelle mit einer dieser vorgelagerten quellennahen Strahlenblende 3 (4) und ein als flächenhaftes Array von mehreren Zeilen und Spalten von Detektorelementen – eines von diesen ist in 3 mit 4 bezeichnet – ausgebildetes Detektorarray 5 mit einer diesem vorgelagerten detektornahen Strahlenblende 6 (4) auf. Die Rönt genstrahlenquelle 2 mit der Strahlenblende 3 einerseits und das Detektorarray 5 mit der Strahlenblende 6 andererseits sind in aus der 4 ersichtlicher Weise an einem im Folgenden auch als Gantry bezeichneten Drehrahmen 7 einander derart gegenüberliegend angebracht, dass ein im Betrieb des CT-Gerätes von der Röntgenstrahlenquelle 2 ausgehendes, durch die einstellbare Strahlenblende 3 eingeblendetes, pyramidenförmiges Röntgenstrahlenbündel, dessen Randstrahlen mit 8 bezeichnet sind, auf das Detektorarray 5 auftrifft. Dabei ist die Strahlenblende 6 dem mittels der Strahlenblende 3 eingestellten Querschnitt des Röntgenstrahlenbündels entsprechend so eingestellt, dass nur derjenige Bereich des Detektorarrays 5 freigegeben ist, der von dem Röntgenstrahlenbündel unmittelbar getroffen werden kann. Dies sind in dem in den 3 und 4 veranschaulichten Betriebszustand vier Zeilen von Detektorelementen. Dass weitere, von der Strahlenblende 6 abgedeckte Zeilen von Detektorelementen vorhanden sind, ist in 4 punktiert angedeutet.In the 3 and 4 A multi-layer CT device of the third generation according to the invention which is suitable for carrying out the method according to the invention is shown. Whole with 1 designated measuring arrangement has an overall 2 designated X-ray source with one of these upstream source near the aperture 3 ( 4 ) and an areal array of several rows and columns of detector elements - one of these is in 3 With 4 designated - trained detector array 5 with an upstream detector aperture 6 ( 4 ) on. The X-ray source 2 with the aperture 3 on the one hand and the detector array 5 with the aperture 6 on the other hand are in from the 4 clearly on a rotating frame also referred to below as a gantry 7 each other so ge attached opposite that one in operation of the CT device from the X-ray source 2 outgoing, through the adjustable radiation diaphragm 3 superimposed, pyramid-shaped X-ray beam, the edge rays of which 8th are labeled on the detector array 5 incident. Here is the radiation diaphragm 6 by means of the radiation diaphragm 3 set cross-section of the X-ray beam correspondingly set so that only that area of the detector array 5 is released, which can be hit directly by the X-ray beam. These are in the in the 3 and 4 illustrated operating state four rows of detector elements. That more, from the aperture 6 covered rows of detector elements are present in 4 dotted hinted.

Das Röntgenstrahlenbündel weist den Konuswinkel φ auf, bei dem es sich um den Öffnungswinkel des in einer rechtwinklig zur Systemachse verlaufende Ebene projizierten Röntgenstrahlenbündels handelt. Der Konuswinkel φ entspricht dem Fächerwinkel der mit den einzelnen Zeilen des Detektorarrays 5 zusammenwirkenden Anteile des Röntgenstrahlenbündels.The x-ray beam has the cone angle φ, which is the opening angle of the x-ray beam projected in a plane perpendicular to the system axis. The cone angle φ corresponds to the fan angle with the individual lines of the detector array 5 interacting portions of the x-ray beam.

Die Gantry 7 kann mittels einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung um eine mit Z bezeichnete Systemachse in Rotation versetzt werden. Die Systemachse Z ist identisch mit der z-Achse eines in 1 dargestellten räumlichen rechtwinkligen Koordinatensystems. Die kreisförmige Öffnung der Gantry 7 weist einen Radius RM auf, der dem Radius des Messfeldes bzw. des Objektzylinders entspricht. Der Radius, auf dem sich der Fokus F bewegt, ist mit Rf bezeichnet.The gantry 7 can be set in rotation about a system axis designated Z by means of a drive device, not shown. The system axis Z is identical to the z axis of an in 1 spatial rectangular coordinate system shown. The circular opening of the gantry 7 has a radius R M that corresponds to the radius of the measuring field or the object cylinder. The radius on which the focus F moves is designated R f .

Die Spalten des Detektorarrays 5 verlaufen ebenfalls in Richtung der z-Achse, während die Zeilen, deren Breite S in Rich tung der z-Achse gemessen wird und beispielsweise 1 mm beträgt, quer zu der Systemachse Z bzw. der z-Achse verlaufen.The columns of the detector array 5 likewise run in the direction of the z-axis, while the lines, whose width S is measured in the direction of the z-axis and is, for example, 1 mm, run transversely to the system axis Z or the z-axis.

Um ein Untersuchungsobjekt, z.B. einen Patienten, in den Strahlengang des Röntgenstrahlenbündel bringen zu können, ist eine Lagerungsvorrichtung 9 vorgesehen, die parallel zu der Systemachse Z, also in Richtung der z-Achse, verschiebbar ist.In order to be able to bring an examination object, for example a patient, into the beam path of the X-ray beam, there is a positioning device 9 provided, which can be moved parallel to the system axis Z, that is to say in the direction of the z axis.

Zur Aufnahme von Volumendaten eines auf der Lagerungsvorrichtung 9 befindlichen Untersuchungsobjekts, z.B. eines Patienten, erfolgt eine Abtastung des Untersuchungsobjektes, indem unter Bewegung der Messeinheit 1 um die Systemachse Z eine Vielzahl von Projektionen aus verschiedenen Projektionsrichtungen α aufgenommen wird. Die von dem Detektorarray 5 gelieferten Daten enthalten also für jede aktive Detektorzeile eine Vielzahl von Projektionen.For recording volume data on the storage device 9 located examination object, for example a patient, the examination object is scanned by moving the measuring unit 1 A large number of projections from different projection directions α are recorded around the system axis Z. The one from the detector array 5 The data supplied therefore contain a large number of projections for each active detector line.

Während der kontinuierlichen Rotation der Messeinheit 1 um die Systemachse Z wird gleichzeitig die Lagerungsvorrichtung 9 in Richtung der Systemachse Z relativ zu der Messeinheit 1 kontinuierlich verschoben, wobei eine Synchronisation zwischen der Rotationsbewegung des Drehrahmens 7 und der Translationsbewegung der Lagerungsvorrichtung 9 in dem Sinne vorliegt, dass das Verhältnis von Translations- zu Rotationsgeschwindigkeit konstant ist und dieses konstante Verhältnis einstellbar ist, indem ein eine vollständige Abtastung des interessierenden Volumens des Untersuchungsobjekts gewährleistender Wert für den Vorschub h der Lagerungsvorrichtung 9 pro Umdrehung des Drehrahmens 7 gewählt wird.During the continuous rotation of the measuring unit 1 around the system axis Z is the storage device at the same time 9 in the direction of the system axis Z relative to the measuring unit 1 continuously shifted, with synchronization between the rotational movement of the rotating frame 7 and the translational movement of the bearing device 9 in the sense that the ratio of the translation speed to the rotational speed is constant and this constant ratio can be set by a value for the advance h of the storage device ensuring a complete scanning of the volume of interest of the examination object 9 per revolution of the rotating frame 7 is chosen.

Das Verhältnis des Vorschubs h zur Breite S einer Detektorzeile wird wie bereits erwähnt als Pitch p bezeichnet; der maximale Pitch pmax, der gerade noch eine lückenlose Abtastung eines Untersuchungsobjektes gewährleistet, ergibt sich unter der Voraussetzung, dass alle Zeilen des Detektorarrays 5 die gleiche Breite S aufweisen, wobei n die Anzahl der aktiven Zeilen des Detektorsystems 5 ist.The ratio of the feed h to the width S of a detector line is referred to as pitch p; the maximum pitch p max , which just barely guarantees a seamless scanning of an examination object, results on the assumption that all lines of the detector array 5 have the same width S, where n is the number of active lines of the detector system 5 is.

Der Fokus F der Röntgenstrahlenquelle 2 bewegt sich also von dem Untersuchungsobjekt aus gesehen auf einer in 1 mit H bezeichneten schraubenlinienförmigen Spiralbahn um die Systemachse Z, weshalb die beschriebene Art der Aufnahme von Volumendaten auch als Spiralabtastung oder Spiralscan bezeichnet wird. Die dabei von den Detektorelementen jeder Zeile des Detektorarrays 5 gelieferten Volumendaten, bei denen es sich um jeweils einer bestimmten Zeile des Detektorarrays 5 und einer bestimmten Position bezüglich der Systemachse Z zugeordnete Projektionen handelt, werden parallel ausgelesen, in einem Sequenzer 10 serialisiert und an einen Bildrechner 11 übertragen.The focus F of the X-ray source 2 moves from the examination object on one in 1 helical spiral path denoted by H around the system axis Z, which is why the described type of recording of volume data is also referred to as spiral scanning or spiral scan. The detector elements of each row of the detector array 5 delivered volume data, each of which is a specific row of the detector array 5 and projections assigned to a specific position with respect to the system axis Z are read out in parallel in a sequencer 10 serialized and to an image calculator 11 transfer.

Nach einer Vorverarbeitung der Volumendaten in einer Vorverarbeitungseinheit 12 des Bildrechners 11 gelangt der resultierende Datenstrom zu einem Speicher 14, in dem die dem Datenstrom entsprechenden Volumendaten gespeichert werden.After preprocessing the volume data in a preprocessing unit 12 the image calculator 11 the resulting data stream reaches a memory 14 in which the volume data corresponding to the data stream are stored.

Der Bildrechner 11 enthält eine Rekonstruktionseinheit 13, die aus den Volumendaten Bilddaten, z.B. in Form von Schnittbildern von gewünschten Schichten des Untersuchungsobjekts, nach dem Fachmann an sich bekannten Verfahren rekonstruiert. Die von der Rekonstruktionseinheit 13 rekonstruierten Bilddaten werden in einem Speicher 14 gespeichert und können auf einer an den Bildrechner 11 angeschlossenen Anzeigeeinheit 16, z.B. einem Videomonitor, angezeigt werden.The image calculator 11 contains a reconstruction unit 13 which reconstructs image data from the volume data, for example in the form of sectional images of desired layers of the examination object, according to methods known per se to the person skilled in the art. The one from the reconstruction unit 13 reconstructed image data are stored in a memory 14 saved and can on a to the image calculator 11 connected display unit 16 , such as a video monitor.

Die Röntgenstrahlenquelle 2, beispielsweise eine Röntgenröhre, wird von einer Generatoreinheit 17 mit den notwendigen Spannungen und Strömen versorgt. Um diese auf die jeweils notwendigen Werte einstellen zu können, ist der Generatoreinheit 17 eine Steuereinheit 18 mit Tastatur 19 und Mouse 20 zugeordnet, die die notwendigen Einstellungen gestattet.The X-ray source 2 , for example an x-ray tube, is generated by a generator unit 17 supplied with the necessary voltages and currents. In order to be able to set these to the respectively necessary values, the generator unit is 17 a control unit 18 with keyboard 19 and mouse 20 assigned that allows the necessary settings.

Auch die sonstige Bedienung und Steuerung des CT-Gerätes erfolgt mittels der Steuereinheit 18 und der Tastatur 19 sowie der Mouse 20, was dadurch veranschaulicht ist, dass die Steuereinheit 18 mit dem Bildrechner 11 verbunden ist.The other operation and control of the CT device is also carried out by means of the control unit 18 and the keyboard 19 as well as the mouse 20 , which is illustrated by the fact that the control unit 18 with the calculator 11 connected is.

In einer ersten Betriebsart, die der üblichen Vorgehensweise bei Spiralscans entspricht, werden aus den im Zuge eines Spiralscans aufgenommenen Volumendaten Transversalschnittbilder, also Schnittbilder, deren Bildebene rechtwinklig zur Systemachse Z verläuft, nach Verfahren rekonstruiert, die an sich bekannt und in der Literatur als 180 LI-Rekonstruktion und 360 LI-Rekonstruktion beschrieben sind.In a first operating mode, the the usual The procedure for spiral scans corresponds to that in the course of a spiral scan of volume data recorded transverse sectional images, So sectional images, the image plane perpendicular to the system axis Z runs reconstructed according to procedures known per se and in the literature described as 180 LI reconstruction and 360 LI reconstruction are.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, in einer zweiten Betriebsart aus den Volumendaten, zumindest als Zwischenschritt, Schnittbilder zu rekonstruieren, deren Bildebenen zu der Systemachse Z geneigt sind.However, there is also the possibility in a second operating mode from the volume data, at least as Intermediate step to reconstruct sectional images, their image planes are inclined to the system axis Z.

Dabei wird gemäß der Erfindung im Gegensatz zu der aus der US 5 802 134 bekannten Vorgehensweise so vorgegangen, dass die Bildebene bezüglich der Systemachse Z sowohl um eine erste, die Systemachse Z rechtwinklig schneidende Achse, nämlich die x-Achse, um einen Neigungswinkel γ und des Kippwinkels δ als auch um eine zweite, sowohl die erste Achse (x-Achse) als auch die Systemachse Z rechtwinklig schneidende zweite Achse, nämlich die y-Achse, um einen Kippwinkel δ bezüglich der Systemachse geneigt sind, so wie dies aus der 5 ersichtlich ist.In this case, according to the invention, in contrast to that from the US 5 802 134 known procedure proceeded so that the image plane with respect to the system axis Z both around a first axis intersecting the system axis Z at a right angle, namely the x-axis, about an angle of inclination γ and the tilt angle δ and also about a second, both the first axis (x Axis) and the system axis Z intersecting at right angles, namely the y axis, are inclined by a tilt angle δ with respect to the system axis, as is the case in FIG 5 can be seen.

In einem ersten Modus der zweiten Betriebsart werden für einen gegebenen Pitch p und eine gegebene z-Position zima Ausgangsdaten für ein Spiralsegment der Länge [–αmax, +αmax] herangezogen, wobei αmax = Mπ/p gilt und M die Anzahl der Detektorzeilen ist, wobei die z-Position die Position der Bildebene auf der z-Achse angibt. Dieses Gesamtsegment wird in eine Anzahl nima von einander überlappenden Spiralsegmenten unterteilt, von denen jedes die Länge von 180° plus Konuswinkel hat. Für jedes der Spiralsegmente wird ein eigenes Bild mit geneigter Bildebene an der Stelle zima rekonstruiert. Durch die Rekonstruktion eines Bildes mit geneigter Bildebene für jedes der Spiralsegmente ist es möglich durch entsprechende Wahl Neigungswinkels γ und des Kippwinkels δ des die Bildebene des Bildes für jedes dieser Spiralsegmente optimal an den entsprechende Abschnitt der Spiralbahn anzupassen und sowohl der von der Strahlenblende 6 freigegeben Bereich des Detektorarrays 5 als auch die auf diesen Bereich treffende Strahlendosis theoretisch vollständig und in der Praxis weitestgehend zu nutzen.In a first mode of the second operating mode, output data for a spiral segment of length [−α max , + α max ] are used for a given pitch p and a given z position z ima , where α max = Mπ / p and M the number of the detector lines, the z position indicating the position of the image plane on the z axis. This total segment is divided into a number n ima of overlapping spiral segments, each of which has the length of 180 ° plus cone angle. A separate image with an inclined image plane is reconstructed at the point z ima for each of the spiral segments. By reconstructing an image with an inclined image plane for each of the spiral segments, it is possible by an appropriate choice of the inclination angle γ and the tilt angle δ of the image plane of the image for each of these spiral segments to be optimally adapted to the corresponding section of the spiral path and both that of the radiation diaphragm 6 released area of the detector array 5 as well as to use the radiation dose in this area theoretically completely and as far as possible in practice.

In einem alternativen zweiten Modus der zweiten Betriebsart wird ein bezüglich des Referenzprojektionswinkels αr = 0 zentriertes Spiralsegment der Länge 180° plus Konuswinkel φ herangezogen und auf Basis dieses Spiralsegmentes eine Anzahl von nima Bildern mit unterschiedlich geneigter Bildebene für unterschiedliche z-Positionen. Auch in diesem Modus ist es möglich, durch die Rekonstruktion mehrerer Bilder mit unterschiedlich geneigter Bildebene für unterschiedliche z-Positionen und durch entsprechende Wahl Neigungswinkels γ und des Kippwinkels δ des die Bildebene des Bildes für jede dieser z-Positionen optimal an das Spiralsegment anzupassen und sowohl das Detektorarray als auch die Dosis theoretisch vollständig und in der Praxis weitestgehend zu nutzen. Dabei schneiden sich gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die mehreren geneigten Bildebenen in einer tangential zu der Spirale verlaufenden Geraden.In an alternative second mode of the second operating mode, a spiral segment of length 180 ° plus cone angle φ centered with respect to the reference projection angle α r = 0 is used, and on the basis of this spiral segment a number of n ima images with differently inclined image planes for different z positions. In this mode, too, it is possible to optimally adapt the image plane of the image for each of these z positions, and both, by reconstructing several images with a differently inclined image plane for different z positions and by appropriately selecting the inclination angle γ and the tilt angle δ of the image segment for each of these z positions to use the detector array and the dose theoretically completely and in practice as far as possible. According to a preferred embodiment of the invention, the plurality of inclined image planes intersect in a straight line that is tangent to the spiral.

Der zweite Modus wird im Folgenden näher erläutert.The second mode is as follows explained in more detail.

Es wird der Einfachheit halber ein einziges Spiralsegment betrachtet, das bezüglich des Referenzprojektionswinkels αr = 0 zentriert ist. Da die Bildebenen der nima Bilder sowohl bezüglich der x-Achse um den Neigungswinkel γ als auch bezüglich der y-Achse um den Kippwinkel δ geneigt sind, ist der Normalenvektor einer Bildebene gegeben durch:

Figure 00160001
For the sake of simplicity, a single spiral segment is considered which is centered with respect to the reference projection angle α r = 0. Since the image planes of the n ima images are inclined both with respect to the x-axis by the angle of inclination γ and with respect to the y-axis by the angle of inclination δ, the normal vector of an image plane is given by:
Figure 00160001

Der Abstand d(α, δ, γ) , den ein beliebiger Punkt (xf, yf, zf) auf der Spiralbahn in z-Richtung von der um den Neigungswinkel γ und den Kippwinkel δ geneigten Bildebene aufweist ist gegeben durch

Figure 00160002
The distance d (α, δ, γ) that any point (x f , y f , z f ) on the spiral path in the z direction from the image plane inclined by the angle of inclination γ and the angle of inclination δ is given by
Figure 00160002

Dabei wird davon ausgegangen, dass die Position (–Rf, 0, 0) des Fokus F für den Referenzprojektionswinkel αr = 0 in der Bildeben liegt.It is assumed that the position (–R f , 0, 0) of the focus F for the reference projection angle α r = 0 lies in the image plane.

Der Neigungswinkel γ und der Kippwinkel δ der geneigten Bildebene müssen derart gewählt werden, dass der quadratische Mittelwert aller Punkte auf dem Spiralsegment minimal ist.The angle of inclination γ and the angle of tilt δ of the inclined image plane must be selected in such a way that the root mean square of all points on the spiral segment is minimal.

Nimmt man an, dass b-t das um die z-Achse um einen Winkel α – π/2 gedrehte Koordinatensystem x – y sei, so ist b-t das lokale Koordinatensystem für eine Projektion mit dem Projektionswinkel α. x = bsinα + tcosα y = –bcosα + tsinα (4) Assuming that bt is the coordinate system x - y rotated about the z-axis by an angle α - π / 2, then bt is the local coordinate system for a projection with the projection angle α. x = bsinα + tcosα y = –bcosα + tsinα (4)

Stellt man sich ein virtuelles Detektorarray vor, das der Projektion des Detektorarrays in eine die Systemachse z enthaltende Ebene, die sogenannte virtuelle Detektorebene, entspricht, so gilt für die Detektorebene t = 0.If you imagine a virtual detector array before that the projection of the detector array into the system axis plane containing z, the so-called virtual detector plane, so for the detector level t = 0.

Jeder Punkt (x, y, z) auf der Bildebene ist gekennzeichnet durch

Figure 00170001
Each point (x, y, z) on the image plane is identified by
Figure 00170001

Setzt man (4) mit t = 0 in (5) ein, so erhält man die Schnittgerade der virtuellen Detektorebene mit der Bildebene

Figure 00170002
If you insert (4) with t = 0 in (5), you get the intersection line of the virtual detector plane with the image plane
Figure 00170002

Die z-Koordinate auf der virtuellen Detektorebene ist gegeben durch

Figure 00170003
The z coordinate on the virtual detector level is given by
Figure 00170003

Der Neigungswinkel γ wird zunächst in der gleichen Weise wie im Falle der US 5 802 134 optimiert, d.h. für den Kippwinkel δ = 0. Als Ergebnis erhält man

Figure 00170004
wobei ⁀ der Winkel ist, bei dem die Spiralbahn die Bildebene durchstößt. Es hat sich gezeigt, dass ⁀ = π/3 ein günstiger, wenn nicht optimaler Wert für diesen Parameter ist.The angle of inclination γ is initially in the same way as in the case of US 5 802 134 optimized, ie for the tilt angle δ = 0. The result is
Figure 00170004
where ⁀ is the angle at which the spiral path penetrates the image plane. It has been shown that ⁀ = π / 3 is a favorable, if not optimal, value for this parameter.

Für den nach (8) mit ⁀ = π/3 erhaltenen Neigungswinkel y0 wird der Kippwinkel δ optimiert. Das Optimierungskriterium für den Kippwinkel δ ist dabei, dass die z-Koordinate gemäß (7) für die Linien –RFOV ≤ b ≤ RFOV , die den von der Strahlung erfassten Bereich des Untersuchungsobjekts in z-Richtung nach hinten bzw. vorne begrenzen, nicht nur innerhalb der aktiven Detektorfläche, d.h. innerhalb des von der Strahlenblende 6 freigegebenen und von der Strahlung getrof fenen Bereichs des Detektorarrays 5, liegen müssen, sondern die Detektorfläche auch möglichst gut ausnutzen müssen.For the according to (8) with ⁀ = π / 3 obtained tilt angle y 0 , the tilt angle δ is optimized. The optimization criterion for the tilt angle δ is that the z-coordinate according to (7) for the lines –RFOV ≤ b ≤ RFOV, which limit the area of the examination object covered by the radiation in the z-direction backwards or forwards, not only within the active detector area, ie within that of the beam diaphragm 6 released area of the detector array hit by the radiation 5 , must lie, but must also use the detector area as well as possible.

Für den maximal möglichen Kippwinkel ±δmax erreichen die durch die z-Koordinate gemäß (7) gegebenen Linien für b = ±RFOV das in z-Richtung vordere bzw. hintere Ende der Detektorfläche. Wenn dies für das jeweilige Spiralsegment für die Projektionen an Anfang und Ende des Spiralsegmentes, d.h. für die äußersten Projektionswinkel αr = ±120° eintritt, gilt.

Figure 00180001
wobei M die Anzahl der Detektorzeilen und S die in z-Richtung gemessenen Breite einer Detektorzeile ist.For the maximum possible tilt angle ± δ max , the lines given by the z coordinate according to (7) for b = ± RFOV reach the front or rear end of the detector surface in the z direction. If this applies to the respective spiral segment for the projections at the beginning and end of the spiral segment, ie for the outermost projection angles α r = ± 120 °.
Figure 00180001
where M is the number of detector lines and S is the width of a detector line measured in the z direction.

Indem (6) für α = αl und γ = γ0 in (8) eingesetzt und nach δmax aufgelöst wird, resultiert

Figure 00180002
By using (6) for α = α l and γ = γ 0 in (8) and solving for δ max , the result is
Figure 00180002

Für das entsprechende δmax wird ein neues γmin durch Re-Iteration ermittelt, und zwar durch Minimierung des quadratischen Mittelwertes der in z-Richtung gemessenen Abstände d(α, δmax, γ) aller Punkte des Spiralsegmentes von der Bildebene gemäß (3).A new γ min is determined for the corresponding δ max by re-iteration, specifically by minimizing the quadratic mean of the distances d (α, δ max , γ) measured in the z direction of all points of the spiral segment from the image plane according to (3) ,

Der zur Verfügung stehende Bereich [–αmax, +αmax] des Kippwinkels wird nun entsprechend der Anzahl nima der zu rekonstruierenden Bilder mit geneigter Bildebene vorzugsweise wie im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels gleichmäßig unterteilt. D.h., dass im Falle einer gleichmäßigen Unterteilung jede Bildebene 0 ≤ i ≤ nima – 1 durch den Neigungswinkel γmin (der vorzugsweise wie im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels für alle Bildebenen gleich ist) und den jeweiligen Kippwinkel δ(i) gekennzeichnet ist, wobei für den jeweiligen Kippwinkel

Figure 00190001
gilt.The available range [−α max , + α max ] of the tilt angle is now subdivided evenly in accordance with the number n ima of the images to be reconstructed with an inclined image plane, as in the case of the exemplary embodiment described. That is, in the case of a uniform subdivision, each image plane 0 i i n n ima − 1 is characterized by the angle of inclination γ min (which is preferably the same for all image planes as in the case of the exemplary embodiment described) and the respective tilt angle δ (i) , where for the respective tilt angle
Figure 00190001
applies.

Die Anzahl nima der für das Spiralsegment zu rekonstruierenden Bilder mit geneigten Bildebenen ist gegeben durch

Figure 00190002
The number n ima of the images with inclined image planes to be reconstructed for the spiral segment is given by
Figure 00190002

Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens und CT-Geräts wird im Folgenden am Beispiel eines CT-Geräts mit M = 12 Detektorzeilen der Breite S beschrieben, das mit einem Pitch von p = 12 betrieben wird. Es wird für jede z-Position zima ein Spiralsegment der Länge [–αmax, +αmax] mit αmax = π aufgenommen.The effect of the method and CT device according to the invention is described below using the example of a CT device with M = 12 detector lines of width S, which is operated with a pitch of p = 12. For each z-position z ima a spiral segment of length [–α max , + α max ] with α max = π is recorded.

In 6 sind die auf die Breite S einer Zeile des Detektorarrays bezogenen, in Richtung der z-Achse gemessene Abstände aller Punkte dieses Spiralsegmentes von der Bildebene für verschiedene Neigungswinkel γ über dem mit dem Radius Rf multiplizierten Sinus des Projektionswinkels α dargestellt, und zwar für den Kippwinkel δ = 0.In 6 The distances of all points of this spiral segment from the image plane, which are measured in the direction of the z-axis and are related to the width S of a detector array, are shown for different inclination angles γ above the sine of the projection angle α multiplied by the radius R f , specifically for the tilt angle δ = 0.

7 zeigt basierend auf 6 unter der Annahme, dass das betrachtete Spiralsegment in seiner gesamten zu dem jeweiligen Bild beiträgt, die über dem Quotienten γ/γ0 aufgetragenen, auf die Breite S einer Detektorzeile bezogenen Quadratwurzeln der quadratischen Mittelwerte der in Richtung der z- Achse gemessene Abstände aller Punkte des betrachteten Spiralsegmentes von der Bildebene, der im folgenden als SMSD (Squareroot Mean Square Distance) bezeichnet werden wird. 7 shows based on 6 assuming that the spiral segment under consideration contributes to the respective image in its entirety, the square roots of the square mean values of the square mean values of the distances of all points of the measured in the direction of the z-axis, which are plotted over the quotient γ / γ 0 and refer to the width S of a detector line considered spiral segment from the image plane, which will be referred to as SMSD (Squareroot Mean Square Distance) in the following.

Aus 7 wird deutlich, dass sich SMSD durch Optimierung von γ von 3,5 S für den Fall einer gänzlich ungeneigten Bildebene, d.h. γ = 0, auf 2,2 S verringert. Es wird davon ausgegangen, dass die mit dem Verfahren gemäß der US 5 802 134 erzielbare Verbesserung der Bildqualität auf diese Verringerung von SMSD zurückzuführen ist. Übrigens unterscheidet sich der Wert des Neigungswinkels γ, für den SSMD minimal ist, für den betrachteten Wert des Pitch p nur unwesentlich von dem nach (8) ermittelten Wert von γ0.Out 7 it becomes clear that by optimizing γ from 3.5 S in the case of a completely uninclined image plane, ie γ = 0, SMSD is reduced to 2.2 S. It is assumed that those with the method according to US 5 802 134 achievable improvement in image quality is due to this reduction in SMSD. Incidentally, the value of the angle of inclination γ, for which SSMD is minimal, differs only slightly for the value of pitch p under consideration from the value of γ 0 determined according to (8).

Wird nicht ein einziges Bild bezüglich des gesamten Spiralsegmentes rekonstruiert, sondern die gemäß (12) ermittelte erforderliche Anzahl nima von Bildern mit geneigter Bildebene rekonstruiert, so resultiert für die für das vorliegende Beispiel gewählten Werte M = 12 und p = 12 eine Anzahl nima = 2. D.h. bei einem Gesamtsegment der Länge 2αmax = 2π = 360° werden für zwei Spiralsegmente der Länge 180° plus Konuswinkel, also beispielsweise der Länge 240°, die um 120° zueinanderversetzt sind und somit gemeinsam das Gesamtsegment umfassen, jeweils zwei Bilder mit geneigter Bildebene rekonstruiert. Dabei weisen die Bildebenen der Bilder unterschiedliche z-Positionen und damit gemäß (11) unterschiedliche Kippwinkel δ, nämlich –δmax and δmax, auf.If not a single image is reconstructed with respect to the entire spiral segment, but instead the required number n ima determined according to (12) is reconstructed from images with an inclined image plane, then a number n ima results for the values M = 12 and p = 12 selected for the present example = 2. That is to say, for a total segment of length 2α max = 2π = 360 °, two images are made for two spiral segments of length 180 ° plus cone angle, for example length 240 °, which are offset by 120 ° and thus together comprise the entire segment reconstructed with an inclined image plane. The image planes of the images have different z positions and thus, according to (11), different tilt angles δ, namely −δ max and δ max .

In 8 sind für eines der Spiralsegmente der Länge 240°, die auf die Breite S einer Zeile von Detektorelementen bezogenen, in Richtung der z-Achse gemessene Abstände aller Punkte dieses Spiralsegments von den um –δmax bzw. +δmax sowie um jeweils γmin geneigten Bildebenen der beiden zu diesem Spiralsegment gehörigen Bildern über dem mit dem Radius Rf multiplizierten Sinus des Projektionswinkels α dargestellt. Dabei wurden zunächst δmax und γ0 auf Basis von (8) und (10) ermittelt; zum Zwecke der Optimierung wurde dann eine Reite ration des Neigungswinkels γ auf Basis von δmax durchgeführt, wozu SMSD für die zu beiden Bildebenen des betrachteten Spiralsegmente getrennt ermittelt, dann ein Gesamt-SMSD als Quadratwurzel der getrennt ermittelten SMSDs gebildet und schließlich der Neigungswinkel γ reiteriert wurde, was zu γmin = 1,26·γ0 und einem SMSD von insgesamt 0,8 S führt.In 8th are for one of the spiral segments of length 240 °, which relate to the width S of a row of detector elements, measured in the direction of the z-axis distances of all points of this spiral segment from the inclined by −δ max or + δ max and by γ min in each case Image planes of the two images belonging to this spiral segment are shown above the sine of the projection angle α multiplied by the radius R f . First δ max and γ 0 were determined on the basis of (8) and (10); For the purpose of optimization, the inclination angle γ was then rationed on the basis of δ max , for which purpose SMSD was determined separately for the spiral segments considered at both image planes, an overall SMSD was then formed as the square root of the separately determined SMSDs and finally the inclination angle γ was reiterated was, which leads to γ min = 1.26 · γ 0 and a total SMSD of 0.8 S.

Dies entspricht einer Verringerung von SMSD gegenüber dem aus der US 5 802 134 bekannten Verfahren – Kippwinkel mit δ = 0 und Rekonstruktion eines einzigen Bildes aus dem Gesamtsegment – um einen Faktor von mehr als 3 und verspricht einen Gewinn an Bildqualität.This corresponds to a reduction in SMSD compared to that from the US 5 802 134 known methods - tilt angle with δ = 0 and reconstruction of a single image from the overall segment - by a factor of more than 3 and promises a gain in image quality.

Die zu einem der beiden Spiralsegmenten von je 240° Länge gehörigen Bildebenen sind beispielhaft in 9 und 10 unter verschiedenen Blickwinkeln perspektivisch dargestellt. Insbesondere aus 10 ist ersichtlich, dass sich die beiden geneigten Bildebenen in einer tangential zu der Spirale verlaufenden Geraden wie erwähnt schneiden.The image planes belonging to one of the two spiral segments, each with a length of 240 °, are exemplary in 9 and 10 shown in perspective from different angles. Especially from 10 it can be seen that the two inclined image planes intersect in a straight line tangent to the spiral, as mentioned.

Die Detektor- und damit Dosisnutzung für das aus der US 5 802 134 bekannten Verfahren ist in 11 anhand des virtuellen Detektors für M = 12 und p = 8 veranschaulicht. Dabei zeigt der mit der fetten parallelogrammförmigen Linie umgrenzte Bereich denjenigen Bereich der virtuellen Detektorfläche, auf den die zu dem Spiralsegment gehörige geneigte Bildebene während der Bewegung des Fokus längs des Spiralsegmentes projiziert wird.The detector and thus dose usage for that from the US 5 802 134 known method is in 11 illustrated using the virtual detector for M = 12 and p = 8. The area delimited by the bold parallelogram-shaped line shows that area of the virtual detector surface onto which the inclined image plane belonging to the spiral segment is projected during the movement of the focus along the spiral segment.

Es wird deutlich, dass große Teile der Detektorfläche ungenutzt bleiben und dementsprechend auch die Dosisnutzung gering ist. Eine theoretisch optimale Detektor- und Dosisnutung ist nur für den maximalen Pitch pm a x = 12 möglich; mit abnehmendem Pitch p werden Detektor- und Dosisnutzung immer schlechter.It becomes clear that large parts of the detector area remain unused and accordingly the dose usage is low. A theoretically optimal detector and dose usage is only possible for the maximum pitch p m a x = 12; as the pitch p decreases, detector and dose usage become worse and worse.

Für die Erfindung ist die Detektor- und damit Dosisnutzung in 12 anhand des virtuellen Detektors ebenfalls für M = 12 und p = 8 dargestellt. Dabei zeigt der mit der fetten parallelogrammförmigen Linie umgrenzte Bereich denjenigen Bereich der virtuellen Detektorfläche, auf den die zu dem Spiralsegment gehörigen gemäß (12) nima = 3 geneigten Bildebenen während der Bewegung des Fokus längs des Spiralsegmentes projiziert werden.For the invention, the detector and thus dose usage is in 12 also shown for M = 12 and p = 8 using the virtual detector. The area delimited by the bold parallelogram-shaped line shows that area of the virtual detector surface onto which the image planes belonging to the spiral segment according to (12) n ima = 3 are projected during the movement of the focus along the spiral segment.

Es wird deutlich, dass im Falle der Erfindung der größte Teil der virtuellen Detektorfläche – nur zwei kleine dreieckige Bereiche bleiben ungenutzt – genutzt wird und die Dosisnutzung entsprechend hoch ist.It is clear that in the case of Invention most of it the virtual detector area - just two small ones triangular areas remain unused - is used and the dose usage is correspondingly high.

13 zeigt analog zu 12 ebenfalls für die Erfindung die Verhältnisse für M = 12 und p = 12. Demnach gibt der mit der fetten parallelogrammförmigen Linie umgrenzte Bereich wieder denjenigen Bereich der virtuellen Detektorfläche an, auf den die zu dem Spiralsegment gehörigen gemäß (12) nima = 2 geneigten Bildebenen während der Bewegung des Fokus längs des Spiralsegmentes projiziert werden. 13 shows analog to 12 likewise for the invention the ratios for M = 12 and p = 12. Accordingly, the area delimited by the bold parallelogram-shaped line again indicates that area of the virtual detector surface on which the image planes belonging to the spiral segment according to (12) n ima = 2 are inclined are projected along the spiral segment during the movement of the focus.

Wie der Vergleich von 11 und 12 zeigt ist im Falle der Erfindung in der Praxis eine nur geringe Abhängigkeit der Detektor- und Dosisnutzung von dem Pitch p gegeben, und zwar insofern als die zwei kleinen ungenutzten dreieckige Bereiche virtuellen Detektorfläche mit abnehmendem Pitch p allmählich wachsen.Like the comparison of 11 and 12 shows in the case of the invention in practice there is only a slight dependence of the detector and dose usage on the pitch p, to the extent that the two small unused triangular areas of the virtual detector surface gradually grow with decreasing pitch p.

Es wird also deutlich, dass im Gegensatz zu dem aus der US 5 802 134 bekannten Verfahren im Falle der Erfindung die Detektor- und damit die Dosisnutzung vom Pitch p weitgehend unabhängig und nahezu optimal ist.So it becomes clear that contrary to that from the US 5 802 134 known method in the case of the invention the detector and thus the dose usage is largely independent of the pitch p and almost optimal.

Die Erfindung ist auch für Untersuchungen des Herzens von Bedeutung.The invention is also for investigations of the heart.

14 zeigt den gemäß (10) ermittelten maximalen Kippwinkel δmax als Funktion des Pitchs p für ein CT-Gerät mit M = 12. Es ist ersichtlich, dass die Erfindung für p = 16, δmax = 0 in den aus der US 5 802 134 bekannten Algorithmus übergeht. 14 shows the maximum tilt angle δ max determined according to (10) as a function of the pitch p for a CT device with M = 12. It can be seen that the invention for p = 16, δ max = 0 in the from the US 5 802 134 known algorithm passes.

Unter Verwendung von Δz = Rftanδmax (13) kann der Neigungswinkel δ in eine z-Verschiebung des entsprechenden Bildes transformiert werden. Dies entspricht einer Verschiebung des Referenzprojektionswinkels αr.Under the use of Δz = R f tans Max (13) the angle of inclination δ can be transformed into a z-shift of the corresponding image. This corresponds to a shift in the reference projection angle α r .

Figure 00230001
Figure 00230001

Demnach können an einer beliebigen z-Position Bilder von Spiralsegmenten von 240° Länge berechnet werden, die bezüglich in einem Bereich von [–Δα, Δα] liegenden Referenzprojektionswinkeln zentriert sind.Accordingly, at any z position Images of spiral segments of 240 ° long are computed with respect to a range from [-Δα, Δα] Reference projection angles are centered.

Wenn ein Umlauf der Gantry in der Zeit Trot erfolgt, entspricht dieser Bereich einem Zeitintervall der Länge

Figure 00230002
Für Trot = 0.5 s ist das für eine beliebige z-Position abgedeckte Zeitintervall in 15 als Funktion des Pitchs p dargestellt.If the gantry rotates in time T red , this area corresponds to a time interval of length
Figure 00230002
For T rot = 0.5 s, this is the time interval in for any z position 15 shown as a function of pitch p.

Wenn ein Spiralsegment der Länge 240° in seiner Gesamtheit in jedem Fall auf die virtuelle Detektorfläche passen soll, steht ein maximaler Pitch von p = 3 zur Verfügung, um ein Zeitintervall von einer Sekunde abzudecken, das einem vollständigen Herzzyklus bei einer Pulsrate von 60 Schlägen pro Minute (60 bpm) entspricht.If a spiral segment of length 240 ° in its Whatever the case, fit the whole on the virtual detector surface a maximum pitch of p = 3 is available to to cover a time interval of one second, which is a complete cardiac cycle at a pulse rate of 60 beats per minute (60 bpm).

Die Bildebenen der Bilder, die für den gleichen Referenzprojektionswinkel αr, d.h. aus dem gleichen Herzzyklus, gewonnen werden, sind in 16 veranschaulicht. Um Transversalschnittbilder zu erhalten, ist eine Reformatierung erforderlich.The image planes of the images which are obtained for the same reference projection angle α r , ie from the same cardiac cycle, are shown in 16 illustrated. Reformatting is required to obtain transverse sectional images.

Wie erwähnt ist eine Reformatierung erforderlich, um Transversalschnittbilder zu erhalten, der bei herkömmlichen CT-Geräten nicht erforderlich ist.As mentioned, reformatting is required to obtain transverse sectional images, which is the case with conventional CT devices do not is required.

Die derzeit verfügbaren Mehrschicht-CT-Geräte verfügen über einige wenige, z.B. 4, Zeilen von Detektorelementen. Für diese Zeilenzahl kann der schräge Strahlverlauf der Röntgenstrahlen vernachlässigt werden. Für solche CT-Gerät wurden daher herkömmliche Algorithmen zur Rekonstruktion Transversalschnittbildern aus Spiraldaten erweitert. Nach der Durchführung einer Spiralgewichtung mit geeigneter Gewichtungsfunktion zur Festlegung der Rekonstruktionsschichtdicke liegt ein Einzeilen-Datensatz vor, aus dem mit einem Faltungs-Rückprojektions-Algorithmus Transversalschnittbild rekonstruiert wird. Die Rekonstruktionsschichtdicke, d.h. die Dicke der in dem rekonstruierten Transversalschnittbild erfassten Schicht des Untersuchungsobjekts, ist durch die Wahl der Breite der bei der Spiralgewichtung verwendeten Gewichtungsfunktion festgelegt. Eine Änderung der Rekonstruktionsschichtdicke ist nur durch erneute Rekonstruktion mit geänderter Gewichtsfunktion möglich.The multi-slice CT devices currently available have some few, e.g. 4, rows of detector elements. For this number of lines, the slope X-ray beam path neglected become. For such a CT device therefore became conventional Algorithms for the reconstruction of transverse sectional images from spiral data extended. After performing a spiral weighting with a suitable weighting function to determine a one-line data record is available for the reconstruction layer thickness, from that with a convolution-back-projection algorithm Transverse sectional image is reconstructed. The reconstruction layer thickness, i.e. the thickness of those in the reconstructed transverse sectional image detected layer of the object to be examined is selected by the Width of the weighting function used in spiral weighting established. A change of the reconstruction layer thickness is only by renewed reconstruction with changed Weight function possible.

Wird wie bei der Erfindung, die erfindungsgemäße Vorgehensweise eignet sich insbesondere für CT-Geräte mit nicht zu großer Zeilenzahl (M ≤ 40) erfolgt eine Anpassung an den schrägen Strahlenverlauf der Röntgenstrahlung bei der Rekonstruktion, in dem, wie bereits erläutert, Bilder für in ihrer Neigung an die spiralartige Abtastgeometrie angepasste Bildebenen rekonstruiert werden. Infolge der Neigung der Bildebenen ist nach der Rekonstruktion eine im Folgenden als Reformatierung bezeichnete Umrechnung dieser Bilder mit bezüglich der Systemachse geneigten Bildebenen in Transversalschnittbilder erforderlich. Geschieht dies nicht, so ist insbesondere in Sekundäransichten eines rekonstruierten Bildvolumens (z.B. sagittal oder koronal) mit geometrischen Bezeichnungen zu rechnen.As with the invention, the procedure according to the invention is especially not suitable for CT devices with too big Number of lines (M ≤ 40) there is an adaptation to the oblique beam path of the X-rays in the reconstruction, in which, as already explained, images for in their Inclination of image planes adapted to the spiral-like scanning geometry be reconstructed. Due to the inclination of the picture planes is after of the reconstruction, hereinafter referred to as reformatting Conversion of these images with respect to the System axis inclined image planes in transverse sectional images required. If this does not happen, it is especially in secondary views a reconstructed image volume (e.g. sagittal or coronal) to calculate geometric designations.

Die Reformatierung geschieht mit Hilfe von Interpolationsfunktionen wählbarer Breite, wodurch sich das Schichtempfindlichkeitsprofil und das Bildrauschen im resultierenden Transversalschnittbild beeinflussen lassen.The reformatting happens with Interpolation functions of selectable width, which makes the Layer sensitivity profile and the image noise in the resulting Allow transversal sectional image to be influenced.

Dabei ist von Vorteil, dass die Festlegung der gewünschten Rekonstruktionsschichtdicke retrospektiv im Zuge der Reformatierung erfolgt.It is advantageous that the setting the desired one Reconstruction layer thickness retrospectively in the course of reformatting he follows.

Die zu der zur Gewinnung eines Transversalschnittbildes an der z-Position z = zR durchzuführenden Reformatierung erforderliche Anzahl von Bildern mit geneigter Bildebene erhält man wie folgt:
Am Rande des durch (x, y) = (RMcos(Φ), RMsin(Φ)) parametrisierten Objektzylinders ist, erhält man den Abstand ΔzR einer um den Neigungswinkel und den Kippwinkel geneigten Bildebene mit dem Normalenvektor

Figure 00250001
und mit dem Nullpunkt im Punkt (-Rf, 0, zR), indem (x, y, ΔzR) in die Ebenengleichung einsetzt wird n (δ, γ)·x = 0.The number of images with an inclined image plane required for the reformatting to be obtained in order to obtain a transverse sectional image at the z position z = z R is obtained as follows:
At the edge of the object cylinder parameterized by (x, y) = (R M cos (Φ), R M sin (Φ)), the distance Δz R of an image plane inclined by the angle of inclination and the angle of inclination with the normal vector is obtained
Figure 00250001
and with the zero point in the point (-R f , 0, z R ) by inserting (x, y, Δz R ) in the plane equation n (δ, γ) x = 0 ,

Es folgt dann:

Figure 00250002
It then follows:
Figure 00250002

Für die Reformatierung eines Transversalschnittbildes mit der Bildebene in zR müssen demnach alle im Intervall

Figure 00260001
rekonstruierten Bilder mit geneigter Bildebene zur Verfügung stehen, d.h. im Speicher 14 gespeichert werden.For the reformatting of a transverse sectional image with the image plane in z R , all must therefore be in the interval
Figure 00260001
reconstructed images with an inclined image plane are available, ie in the memory 14 get saved.

Wenn bei der Reformatierung ein Interpolationsfunktion verwendet wird, dessen Länge z* die durch obiges Intervall gesetzten Grenzwerte übersteigt, so ist die Anzahl der zur Reformatierung erforderlichen rekonstruierten Bilder mit geneigter Bildebene durch die Länge des Interpolationsfilter bestimmt.If an interpolation function when reformatting is used, its length z * exceeds the limit values set by the above interval, so is the number of reconstructed required for reformatting Images with an inclined image plane due to the length of the interpolation filter certainly.

Im allgemeinen Fall gilt für die Anzahl NM der zur Reformattierung eines Transversalschnittbildes benötigten rekonstruierten Bilder mit geneigter Bildebene

Figure 00260002
In general, the number N M of the reconstructed images with an inclined image plane required for reformatting a transverse sectional image applies
Figure 00260002

Dabei ist NS die Anzahl der pro Breite S einer Zeile von Detektorelementen rekonstruierten Bilder mit geneigter Bildebene.N S is the number of images reconstructed per width S of a row of detector elements with an inclined image plane.

Beispielsweise erhält man für einen Detektorarray mit 16 Zeilen von Detektorelementen für einen Pitch von p = 16 und die Anzahl NS = 4 der pro Breite S rekonstruierten Bilder mit geneigter Bildebene als Anzahl NM der zur Reformatierung eines Transversalschnittbildes benötigten rekonstruierten Bilder mit geneigter Bildebene NM = 10, und zwar unter der Voraussetzung der Verwendung einer dreiecksförmige Interpolationsfunktion der Halbwertsbreite S.For example, for a detector array with 16 rows of detector elements for a pitch of p = 16 and the number N S = 4 of the images reconstructed per width S with an inclined image plane, the number N M of the reconstructed images with an inclined image plane N required for reformatting a transverse sectional image is obtained M = 10, provided that a triangular interpolation function of the half-width S is used.

Infolge des Umstandes, dass die Rekonstruktionsschichtdicke eines gewünschten Transversalschnittbildes retrospektiv festgelegt wird, erfolgt die Rekonstruktion der Bilder mit geneigter Bildebene vorzugsweise durch Wahl einer entsprechend engen Gewichtungsfunktion bei der Spiralrekonstruktion mit der geringstmöglichen Rekonstruktionsschichtdicke. Dies gewährleistet höchste Schärfe in z-Richtung nicht nur der Bilder mit geneigten Bildebenen, sondern auch des durch die Reformatierung erhaltenen Transversalschnittbildes.Due to the fact that the reconstruction layer thickness a desired one Transversal sectional image is set retrospectively, the Reconstruction of the images with an inclined image plane preferably by Selection of a correspondingly narrow weighting function for spiral reconstruction with the least possible Reconstruction layer thickness. This not only ensures maximum sharpness in the z direction of the pictures with inclined picture planes, but also of that through the Reformat of the transverse sectional image obtained.

Neben diesem Vorteil sind als weitere Vorteile der beschriebenen Reformatierung zu nennen:

  • – Die Rekonstruktionsschichtdicke kann retrospektiv gewählt werden, ohne dass eine erneute Rekonstruktion erforderlich ist,
  • – die Rekonstruktionsschichtdicke ist frei wählbar, und
  • – für die Reformatierung steht eine Vielzahl von geeigneten Interpolationsfunktionen frei wählbarer Breite zur Verfügung.
In addition to this advantage, further advantages of the reformatting described are:
  • - The reconstruction layer thickness can be selected retrospectively without the need for a new reconstruction,
  • - The reconstruction layer thickness is freely selectable, and
  • - A large number of suitable interpolation functions of freely selectable width are available for reformatting.

Wenn in der in 17 veranschaulichten Betriebsweise mit geneigter Gantry 7 die Rotationsachse Z', um die der Fokus F um die Systemachse Z rotiert, nicht mit der Systemachse Z identisch ist, sondern diese unter einem sogenannten Gantrywinkel ρ schneidet, so ergibt sich aus der Geometrie gemäß 5 ein gemäß 18 gekipptes Koordinatensystem mit der der Mittelachse der Spiralbahn H entsprechenden z'-Achse, die gegenüber der z-Achse um den Gantrywinkel ρ gekippt ist, der y'-Achse, die gegenüber der y-Achse ebenfalls um den Gantrywinkel ρ gekippt ist, und der unverändert beibehaltenen x-Achse.If in the in 17 illustrated operation with inclined gantry 7 the axis of rotation Z ', about which the focus F rotates about the system axis Z, is not identical to the system axis Z, but intersects it at a so-called gantry angle ρ, results from the geometry according to 5 a according to 18 tilted coordinate system with the z'-axis corresponding to the central axis of the spiral path H, which is tilted with respect to the z-axis by the gantry angle ρ, the y'-axis, which is also tilted with respect to the y-axis by the gantry angle ρ, and the unchanged x-axis.

In diesem Koordinatensystem gilt für die Spiralbahn H:

Figure 00280001
The following applies to spiral path H in this coordinate system:
Figure 00280001

Die vorstehend beschriebene Vorgehensweise zur Bestimmung des maximalen Kippwinkels δmax kann auf den Fall der gekippten Gantry übertragen werden, wobei anstelle der Gleichung (7) gilt.The procedure described above for determining the maximum tilt angle δ max can be applied to the case of the tilted gantry, the equation (7) being used instead.

Figure 00280002
Figure 00280002

Allerdings ist nun in der Bestimmungsgleichung für den maximalen Kippwinkel δmax, d.h. in die Gleichung (10), der Neigungswinkel γ' im Koordinatensystem (x, y', z') für den Fall der geneigten Gantry einzusetzen.However, the inclination angle γ 'in the coordinate system (x, y', z ') must now be used in the determination equation for the maximum tilt angle δ max , ie in equation (10), in the case of the inclined gantry.

Für den Neigungswinkel γ' im Falle der geneigten Gantry gilt:

Figure 00280003
wobei s die Bogenlänge der Spiralbahn H für das jeweils betrachtete Spiralsegment ist.The following applies to the angle of inclination γ 'in the case of the inclined gantry:
Figure 00280003
where s is the arc length of the spiral path H for the spiral segment under consideration.

Wie die 19 zeigt, ist der Neigungswinkel γ' für den Fall der gekippten Gantry nahezu unabhängig von Referenzprojektionswinkel αr. Dabei zeigt 19 die Situation für eine Zeilenzahl M = 16, einen Pitch p = 16 und einen Gantrywinkel von ρ = 30°.As the 19 shows, the angle of inclination γ 'for the case of the tilted gantry is almost independent of the reference projection angle α r . It shows 19 the situation for a line number M = 16, a pitch p = 16 and a gantry angle of ρ = 30 °.

Auch der maximale Kippwinkel δmax ist, wie aus der 20 ersichtlich ist, nahezu unabhängig von dem Referenzprojektionswinkel ar, wobei auch die 20 die Situation für die Zeilenzahl M = 16, den Pitch p = 16 und den Gantrywinkel ρ = 30° zeigt. Dabei zeigt A den Verlauf des maximalen Kippwinkels δmax für +RFOV und ρ = 30°, während C den Verlauf des maximalen Neigungswinkel für –RFOV und ρ = 30° zeigt.The maximum tilt angle δ max is, as from the 20 can be seen, almost independently of the reference projection angle a r , with the 20 shows the situation for the number of lines M = 16, the pitch p = 16 and the gantry angle ρ = 30 °. A shows the course of the maximum tilt angle δ max for + RFOV and ρ = 30 °, while C shows the course of the maximum tilt angle for –RFOV and ρ = 30 °.

Zum Vergleich sind in 20 die entsprechenden Verläufe des maximalen Kippwinkels δmax für einen Gantrywinkel von ρ = 0° eingetragen, wobei B für +RFOV und ρ = 0° gilt, während D für –RFOV und ρ = 0° gilt.For comparison, in 20 the corresponding courses of the maximum tilt angle δ max are entered for a gantry angle of ρ = 0 °, where B applies to + RFOV and ρ = 0 °, while D applies to –RFOV and ρ = 0 °.

Zur Veranschaulichung der Wirkung der Erfindung ist in 21 analog zur 19 der Verlauf des Neigungswinkels γ als Funktion des Referenzprojektionswinkels ebenfalls für eine Zahlenzahl von M = 16, einen Pitch p = 16 und einen Gantrywinkel von ρ = 30° für das aus der US 5 802 134 bekannte Verfahren dargestellt. Es wird deutlich, dass hier eine starke Abhängigkeit des Neigungswinkels γ von dem Referenzprojektionswinkel αr vorliegt.To illustrate the effect of the invention is in 21 analogous to 19 the course of the angle of inclination γ as a function of the reference projection angle also for a number of M = 16, a pitch p = 16 and a gantry angle of ρ = 30 ° for that from the US 5 802 134 known methods shown. It is clear that there is a strong dependence of the angle of inclination γ on the reference projection angle α r .

Die 19 bis 21 zeigen übrigens jeweils einen Vollumlauf (360°) des Fokus F.The 19 to 21 each show a full rotation (360 °) of focus F.

Auch im Falle der geneigten Gantry besteht die Möglichkeit, für einen gegebenen Betrag des Maximalwertes des Kippwinkels |δmax|, der beispielsweise aus (10) auf Basis des gemäß (21) aus der Steigung der Spiralbahn H gewonnen wird, den zugehörigen Optimalwert des Neigungswinkels γ' derart zu ermitteln, dass ein Fehlerkriterium, beispielsweise minimaler Mittelwert der in z-Richtung gemessenen Abstände aller Punkte des Spiralsegmentes von der Bildebene, erfüllt ist.Also in the case of the inclined gantry, there is the possibility, for a given amount of the maximum value of the tilt angle | δ max |, which is obtained, for example, from (10) based on the slope of the spiral path H according to (21), the associated optimal value of the angle of inclination To determine γ 'in such a way that an error criterion, for example a minimum mean value of the distances of all points of the spiral segment from the image plane measured in the z direction, is met.

Der Aufbau des Bildrechners 11 ist im Falle des vorstehenden Ausführungsbeispiels in einer Weise beschrieben, als seien die Vorverarbeitungseinheit 12 und die Rekonstruktionseinheit 13 Hardwarekomponenten. Dies kann in der Tat so sein. In der Regel sind aber die genannten Komponenten durch Softwaremodule realisiert, die auf einem mit den erforderlichen Schnittstellen versehenen Universalrechner laufen, der abweichend von der 1 auch die Funktion der dann überflüssigen Steuereinheit 18 übernehmen kann.The structure of the image calculator 11 is described in the case of the above embodiment in a manner as if the preprocessing unit 12 and the reconstruction unit 13 Hardware components. Indeed, this can be so. As a rule, however, the components mentioned are implemented by software modules which run on a universal computer provided with the required interfaces, which differs from that 1 also the function of the then superfluous control unit 18 can take over.

Das CT-Gerät im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels weist ein Detektorarray 5 mit Zeilen auf, deren in z-Richtung gemessene Breite gleich groß ist und z.B. 1 mm beträgt. Es kann davon abweichend im Rahmen der Erfindung auch ein Detektorarray vorgesehen sein, dessen Zeilen von unterschiedlicher Breite sind. So können beispielsweise zwei innere Zeilen von je 1 mm Breite und beiderseits von diesen je eine Zeile mit 2 mm Breite vorgesehen sein.The CT device in the case of the exemplary embodiment described has a detector array 5 with lines whose width measured in the z direction is the same and is, for example, 1 mm. Deviating from this, a detector array can also be provided within the scope of the invention, the rows of which are of different widths. For example, two inner lines, each with a width of 1 mm, and a line with a width of 2 mm can be provided on either side of them.

Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die Relativbewegung zwischen der Messeinheit 1 und der Lagerungsvorrichtung 9 jeweils dadurch erzeugt, dass die Lagerungsvorrichtung 9 verschoben wird. Es besteht im Rahmen der Erfindung jedoch auch die Möglichkeit, die Lagerungsvorrichtung 9 ortsfest zu lassen und statt dessen die Messeinheit 1 zu verschieben. Außerdem besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, die notwendige Relativbewegung durch Verschiebung sowohl der Messeinheit 1 als auch der Lagerungsvorrichtung 9 zu erzeugen.In the case of the exemplary embodiments described, the relative movement between the measuring unit 1 and the storage device 9 each generated by the storage device 9 is moved. However, there is also the possibility within the scope of the invention of the storage device 9 to leave it stationary and instead the measuring unit 1 to postpone. In addition, there is the possibility within the scope of the invention of the necessary relative movement by moving both the measuring unit 1 as well as the storage device 9 to create.

Im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen finden CT-Geräte der 3. Generation Verwendung, d.h. die Röntgenstrahlenquelle und das Detektorarray werden während der Bilderzeugung gemeinsam um die Systemachse verlagert. Die Erfindung kann aber auch im Zusammenhang mit CT-Geräten der 4. Generation, bei denen nur die Röntgenstrahlenquelle um die Systemachse verlagert wird und mit einem feststehenden Detektorring zusammenwirkt, Verwendung finden, sofern es sich bei dem Detektorarray um ein flächenhaftes Array von Detektorelementen handelt.In connection with the above described embodiments find CT machines 3rd generation use, i.e. the x-ray source and that Detector array are during the image generation together around the system axis. The invention can also be used in connection with CT devices the 4th generation, where only the X-ray source around the System axis is shifted and with a fixed detector ring interacts, find use if it is in the detector array for an areal Array of detector elements.

Auch bei CT-Geräten der 5. Generation, d.h. CT-Geräten, bei denen die Röntgenstrahlung nicht nur von einem Fokus, sondern von mehreren Foken einer oder mehrerer um die Systemachse verlagerter Röntgenstrahlenquellen ausgeht, kann das erfindungsgemäße Verfahren Verwendung finden, sofern das Detektorarray ein flächenhaftes Array von Detektorelementen aufweist.Also with 5th generation CT devices, i.e. CT scanners, where the x-rays not just from one focus, but from multiple foken one or several x-ray sources shifted around the system axis can the inventive method Find use if the detector array has a large area Has array of detector elements.

Die im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten CT-Geräte weisen ein Detektorarray mit nach Art einer orthogonalen Matrix angeordneten Detektorelementen auf. Die Erfindung kann aber auch im Zusammenhang mit CT-Geräten Verwendung finden, deren Detektorarray in einer anderen Weise als flächenhaftes Array angeordnete Detektorelemente aufweist.The related to the above described embodiments used CT devices have a detector array with an orthogonal matrix arranged detector elements. The invention can also in connection with CT devices Find their detector array in a way other than area-explanatory Array arranged detector elements.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen die medizinische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Erfindung kann jedoch auch außerhalb der Medizin, beispielsweise bei der Gepäckprüfung oder bei der Materialuntersuchung, Anwendung finden.The exemplary embodiments described above relate to the medical application of the method according to the invention. However, the invention can also be used outside of medicine, for example at the baggage check or used in material testing.

Claims (34)

Verfahren für die Computertomographie, aufweisend die Verfahrensschritte a) zur Abtastung eines Objekts mit einem von einem Fokus ausgehenden konusförmigen Strahlenbündel und mit einem matrixartigen Detektorarray zum Detektieren des Strahlenbündels wird der Fokus relativ zu dem Objekt auf einer Spiralbahn um eine Systemachse bewegt, wobei das Detektorarray der empfangenen Strahlung entsprechende Ausgangsdaten liefert, und b) es werden aus jeweils während der Bewegung des Fokus auf einem Spiralsegment gelieferten Ausgangsdaten Bilder mit geneigter Bildebene rekonstruiert, wobei die Bildebenen sowohl um eine erste, die Systemachse rechtwinklig schneidende Achse um einen Neigungswinkel γ als auch um eine zweite, sowohl die erste Achse als auch die Systemachse rechtwinklig schneidende Achse um einen Kippwinkel δ bezüglich der Systemachse geneigt sind. Procedure for computer tomography, showing the process steps a) for scanning an object with a focus conical ray beam and with a matrix-like detector array for detecting the beam the focus relative to the object on a spiral path around a system axis moves, the detector array corresponding to the received radiation Provides output data, and b) it will be made each during the Movement of focus on a spiral segment provided output data Reconstructed images with an inclined image plane, the image planes both around a first axis that intersects the system axis at right angles by an angle of inclination γ as also around a second one, both the first axis and the system axis right-angled axis by a tilt angle δ with respect to System axis are inclined. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem für eine Anzahl nima aufeinanderfolgender Spiralsegmente Bilder mit geneigter Bildebene rekonstruiert werden, wobei die Bildebenen die gleiche z-Position zima aufweisen, und unmittelbar aufeinanderfolgenden Spiralsegmente um höchstens 180° zueinander versetzt sind und ein Gesamtsegment der Länge [–αmax, +αmax] ergeben, wobei αmax = Mπ/p gilt und M die Anzahl der Detektorzeilen ist.Method according to Claim 1, in which images with an inclined image plane are reconstructed for a number n ima of successive spiral segments, the image planes having the same z position z ima , and immediately successive spiral segments being offset from one another by at most 180 ° and an overall segment of length [ –Α max , + α max ], where α max = Mπ / p and M is the number of detector lines. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jedes Spiralsegment eine Länge von 180° plus Konuswinkel hat und bei dem für jedes Spiralsegment Bilder mit geneigter Bildebene für eine Anzahl nima von geneigten Bildebenen rekonstruiert werden, wobei die Bildebenen die unterschiedlichen z-Positionen zima aufweisen.Method according to Claim 1, in which each spiral segment has a length of 180 ° plus cone angle and in which images with an inclined image plane are reconstructed for a number n ima of inclined image planes for each spiral segment, the image planes having the different z positions z ima . Verfahren nach Anspruch 3, bei dem sich die mehreren geneigten Bildebenen in einer tangential zu der Spirale verlaufenden Geraden schneiden.The method of claim 3, wherein the plurality of inclined Image planes in a straight line tangent to the spiral to cut. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem für die Extremwerte +δmax und –δmax des Kippwinkels δ der zu einem Spiralsegment gehörigen geneigten Bildebenen gilt:
Figure 00330001
für den Kippwinkel δ = 0 ermittelte Wert des Neigungswinkels γ ist.
Method according to Claim 3 or 4, in which the following applies to the extreme values + δ max and −δ max of the tilt angle δ of the inclined image planes belonging to a spiral segment:
Figure 00330001
for the tilt angle δ = 0 is the value of the inclination angle γ.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Fokus um eine Rotationsachse um die Systemachse rotiert, die der Systemachse entspricht.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the focus rotates about a rotation axis around the system axis, that of the system axis equivalent. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Rotationsachse, um die der Fokus um die Systemachse rotiert, die Systemachse unter einem Gantrywinkel ρ schneidet, wobei für den zu wählenden Neigungswinkel γ' gilt:
Figure 00330002
Method according to one of Claims 1 to 5, in which the axis of rotation about which the focus rotates about the system axis intersects the system axis at a gantry angle ρ, the following being valid for the angle of inclination γ 'to be selected:
Figure 00330002
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem für einen gegebenen Betrag |δmax| des Maximalwertes des Kippwinkels δ der zugehörige Optimalwert γmin des Neigungswinkels γ derart ermittelt wird, dass ein Fehlerkriterium erfüllt istMethod according to one of claims 5 to 7, in which for a given amount | δ max | of the maximum value of the tilt angle δ, the associated optimum value γ min of the tilt angle γ is determined in such a way that an error criterion is met Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei dem für die Anzahl nima der geneigten Bildebenen, für die für jedes Spiralsegment Bilder mit geneigter Bildebene erzeugt werden, gilt:
Figure 00340001
Method according to one of Claims 3 to 8, in which the following applies to the number n ima of the inclined image planes for which images with an inclined image plane are generated for each spiral segment:
Figure 00340001
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Kippwinkel δ der geneigten Bildebenen nach
Figure 00340002
ermittelt werden.
The method of claim 9, wherein the tilt angle δ of the inclined image planes after
Figure 00340002
be determined.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend den weiteren Verfahrensschritt, dass ein Transversalschnittbild einer die Systemachse rechtwinklig schneidenden Transversalschicht erzeugt wird, indem mehrere Bilder mit geneigter Bildebene zusammengefasst werden.Method according to one of claims 1 to 10, comprising the a further method step that a transverse sectional image of a the system axis generates a transverse layer intersecting at right angles is grouped together by several images with an inclined image plane become. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Zusammenfassung der mehreren Bilder mit geneigter Bildebene zu einem Transversalschnittbild durch Interpolation erfolgt.The method of claim 11, wherein the summarizing the several images with an inclined image plane to form a transverse sectional image done by interpolation. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Zusammenfassung der mehreren Bilder mit geneigter Bildebene zu einem Transversalschnittbild durch Mittelwertbildung erfolgt.The method of claim 12, wherein the summarizing the several images with an inclined image plane to form a transverse sectional image done by averaging. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Zusammenfassung der mehreren Bilder mit geneigter Bildebene zu einem Transversalschnittbild durch gewichtete Mittelwertbildung erfolgt.The method of claim 13, wherein the summarizing the several images with an inclined image plane to form a transverse sectional image by weighted averaging. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, welches außerdem den Verfahrensschritt aufweist, dass die Anzahl der Bilder mit geneigter Bildebene, die zur Erzeugung eines Transversalschnittbildes zusammengefasst werden, entsprechend der jeweils gewünschten Schichtdicke der Transversalschicht gewählt wird.A method according to any one of claims 11 to 14, which further comprises the Method step has that the number of images inclined Image plane, which is combined to generate a transverse sectional image are, according to the desired layer thickness of the transverse layer chosen becomes. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Bilder mit geneigter Bildebene mit der geringstmöglichen Schichtdicke rekonstruiert werden.The method of claim 15, wherein the images are tilted Image plane with the lowest possible layer thickness be reconstructed. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die Anzahl der Bilder mit geneigter Bildebene, die zur Erzeugung eines Transversalschnittbildes zusammengefasst werden, nach
Figure 00350001
gewählt wird.
The method of claim 15 or 16, wherein the number of images with an inclined image plane, which are combined to produce a transverse sectional image, after
Figure 00350001
is chosen.
Computertomographie(CT)-Gerät aufweisend eine Strahlungsquelle, von deren Fokus ein konusförmiges Strahlenbündel ausgeht, ein matrixartiges Detektorarray zum Detektieren des Strahlenbündels, wobei das Detektorarray der empfangenen Strahlung entsprechende Ausgangsdaten liefert, Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Strahlungsquelle und Detektorarray einerseits und eines Objekt andererseits und einen Rechner, dem die Ausgangsdaten zugeführt sind, wobei die Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung zur Abtastung des Objekts mit dem Strahlenbündel und dem zweidimensionalen Detektorarray eine Relativbewegung des Fokus zu einer Systemachse derart bewirken, dass sich der Fokus relativ zu der Systemachse auf einer um die Systemachse Spiralbahn bewegt, und wobei der Rechner aus jeweils während der Bewegung des Fokus auf einem Spiralsegment gelieferten Ausgangsdaten Bilder mit geneigter Bildebene rekonstruiert, wobei die Bildebenen sowohl um eine erste, die Systemachse rechtwinklig schneidende Achse um den Neigungswinkel γ als auch um eine zweite, sowohl die erste Achse als auch die Systemachse rechtwinklig schneidende Achse um den Kippwinkel δ bezüglich der Systemachse geneigt sind.Computed tomography (CT) device having a radiation source, the focus of which emits a conical beam of rays, a matrix-like detector array for detecting the beam, wherein the detector array corresponding to the received radiation output data provides means for generating a relative movement between the radiation source and detector array on the one hand and an object on the other hand and one Computer to which the output data are supplied, the means to generate a relative movement for scanning the object with the bundle of rays and the two-dimensional detector array a relative movement of the Cause focus to a system axis such that the focus relative to the system axis on a spiral path around the system axis moves, and taking the calculator off each while moving the focus output data supplied on a spiral segment images with inclined Reconstructed image plane, the image planes both around a first, the system axis intersecting right angle by the angle of inclination γ as well around a second, both the first axis and the system axis right-angled axis about the tilt angle δ with respect to System axis are inclined. CT-Gerät nach Anspruch 18, bei dem der Rechner für eine Anzahl nima aufeinanderfolgender Spiralsegmente Bilder mit geneigter Bildebene rekonstruiert, wobei die Bildebenen die gleiche z-Position zi ma aufweisen, und unmittelbar aufeinanderfolgenden Spiralsegmente um höchstens 180° zueinander versetzt sind und ein Gesamtsegment der Länge [–αmax, +αmax] ergeben, wobei αmax = Mπ/p gilt und M die Anzahl der Detektorzeilen ist.The CT apparatus of claim 18, wherein the computer reconstructs images with an inclined image plane for a number n ima of successive spiral segments, the image planes having the same z position z i ma , and immediately successive spiral segments being offset from one another by at most 180 ° and one Total segment of length [–α max , + α max ] result, where α max = Mπ / p and M is the number of detector lines. CT-Gerät nach Anspruch 18, bei dem jedes Spiralsegment eine Länge von 180° plus Konuswinkel hat und bei dem der Rechner für jedes Spiralsegment Bilder mit geneigter Bildebene für eine Anzahl nima von geneigten Bildebenen rekonstruiert, wobei die Bildebenen die unterschiedlichn z-Positionen zim a aufweisen.A CT device according to claim 18, in which each spiral segment has a length of 180 ° plus a cone angle and in which the computer reconstructs images with an inclined image plane for a number n ima of inclined image planes for each spiral segment, the image planes representing the different z positions z exhibit in a . CT-Gerät nach Anspruch 20, bei dem sich die mehreren geneigten Bildebenen in einer tangential zu der Spirale verlaufenden Geraden schneiden.CT machine 21. The claim 20, wherein the plurality of inclined image planes cut in a straight line tangent to the spiral. CT-Gerät nach Anspruch 20 oder 21, bei dem für die Extremwerte +δmax und –δmax des Kippwinkels δ der zu einem Spiralsegment gehörigen geneigten Bildebenen gilt:
Figure 00360001
für den Kippwinkel δ = 0 ermittelte Wert des Neigungswinkels γ ist.
CT device according to Claim 20 or 21, in which the following applies to the extreme values + δ max and −δ max of the tilt angle δ of the inclined image planes belonging to a spiral segment:
Figure 00360001
for the tilt angle δ = 0 is the value of the inclination angle γ.
CT-Gerät, nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dessen Fokus um eine Rotationsachse um die Systemachse rotiert, die der Systemachse entspricht.CT machine, according to one of the claims 18 to 22, the focus of which around a rotation axis around the system axis rotates, which corresponds to the system axis. CT-Gerät nach einem der Ansprüche 18 bis 22, bei dem die Rotationsachse, um die der Fokus um die Systemachse rotiert, die Systemachse unter einem Gantrywinkel ρ schneidet, wobei der Rechner den Neigungswinkel y' gemäß
Figure 00370001
wählt.
A CT device according to any one of claims 18 to 22, wherein the axis of rotation about which the focus rotates about the system axis intersects the system axis at a gantry angle ρ, the computer according to the angle of inclination y '
Figure 00370001
chooses.
CT-Gerät nach einem der Ansprüche 22 bis 24, bei dem der Rechner für einen gegebenen Betrag |δmax| des Maximalwertes des Kippwinkels δ der zugehörige Optimalwert γmin des Neigungswinkels γ derart ermittelt, dass ein Fehlerkriterium erfüllt ist.A CT device according to any one of claims 22 to 24, wherein the computer for a given amount | δ max | of the maximum value of the tilt angle δ the associated optimum value γ min of the inclination angle γ is determined in such a way that an error criterion is fulfilled. CT-Gerät nach einem der Ansprüche 20 bis 25, bei dem für die Anzahl nima der geneigten Bildebenen, für die der Rechner für jedes Spiralsegment Bilder mit geneigter Bildebene erzeugt, gilt:
Figure 00370002
CT device according to one of Claims 20 to 25, in which the following applies to the number n ima of the inclined image planes for which the computer generates images with an inclined image plane for each spiral segment:
Figure 00370002
CT-Gerät nach Anspruch 26, bei dem der Rechner die Kippwinkel δ der geneigten Bildebenen nach
Figure 00370003
ermittelt.
A CT device according to claim 26, wherein the computer reads the tilt angle δ of the inclined image planes
Figure 00370003
determined.
CT-Gerät nach einem der Ansprüche 18 bis 27, bei dem der Rechner ein Transversalschnittbild einer die Systemachse rechtwinklig schneidenden Transversalschicht erzeugt, indem er mehrere Bilder mit geneigter Bildebene zusammenfasst.CT machine according to one of the claims 18 to 27, in which the computer is a transverse sectional image of a System axis creates a transverse layer intersecting at right angles, by combining several images with an inclined image plane. CT-Gerät nach Anspruch 28, bei dem der Rechner die Zusammenfassung der mehreren Bilder mit geneigter Bildebene zu einem Transversalschnittbild durch Interpolation bewirkt.CT machine The method of claim 28, wherein the computer combines the plurality Images with an inclined image plane to a transverse sectional image Interpolation causes. CT-Gerät nach Anspruch 29, bei dem der Rechner die Zusammenfassung der mehreren Bilder mit geneigter Bildebene zu einem Transversalschnittbild durch Mittelwertbildung bewirkt.CT machine The method of claim 29, wherein the calculator combines the plurality Images with an inclined image plane to a transverse sectional image Averaging causes. CT-Gerät nach Anspruch 30, bei dem der Rechner die Zusammenfassung der mehreren Bilder mit geneigter Bildebene zu einem Transversalschnittbild durch gewichtete Mittelwertbildung bewirkt.CT machine 31. The method of claim 30, wherein the computer combines the plurality Images with an inclined image plane to a transverse sectional image weighted averaging. CT-Gerät nach einem der Ansprüche 28 bis 31, bei dem der Rechner außerdem die Anzahl der Bilder mit geneigter Bildebene, die er zur Erzeugung eines Transversalschnittbildes zusammenfasst, entsprechend der jeweils gewünschten Schichtdicke der Transversalschicht wählt.CT machine according to one of the claims 28 to 31, in which the computer also includes the number of images inclined image plane, which he used to create a transverse sectional image summarizes, according to the desired layer thickness of the transverse layer chooses. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem der Rechner die Bilder mit geneigter Bildebene mit der geringstmöglichen Schichtdicke rekonstruiert.The method of claim 32, wherein the computer includes the images reconstructed inclined image plane with the lowest possible layer thickness. Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, bei dem der Rechner die Anzahl der Bilder mit geneigter Bildebene, die er zur Erzeugung eines Transversalschnittbildes zusammenfasst, nach
Figure 00380001
wählt.
The method of claim 32 or 33, wherein the computer after the number of images with an inclined image plane, which it combines to generate a transverse sectional image, after
Figure 00380001
chooses.
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