DE102006007058A1

DE102006007058A1 - CT-System mit mindestens zwei Fokus/Detektor-Systemen

Info

Publication number: DE102006007058A1
Application number: DE200610007058
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. von der Haar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-07-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein CT-System mit einer Gantry (G) zur Befestigung von mindestens einem um eine Systemachse (S) drehbaren Fokus/Detektor-System, bestehend aus einem Fokus (F₁, F₂) als Strahlenquelle und einem die vom Fokus ausgehende Strahlung empfangenden Detektor (D₁, D₂), einem ersten Fokus/Detektor-System (F₁, D₁) und mindestens einem zweiten, drehversetzt zum ersten angeordneten Fokus/Detektor-System (F₂, D₂), welches sich mechanisch gekoppelt mit dem ersten Fokus/Detektor-System (F₁, D₁) auf der Gantry (G) mitdreht, wobei jedes Fokus/Detektor-System (F₁, D₁; F₂, D₂) einen Zentralstrahl (Z₁, Z₂), der vom Fokus (F₁, F₂) durch die Systemachse (S) zum Detektor (D₁, D₂) reicht, und einen Mittenstrahl (M₁, M₂), der vom Fokus (F₁, F₂) zur geometrischen Mitte des Detektors (D₁, D₂) reicht, aufweist und erfindungsgemäß mindestens ein Fokus/Detektor-System (F₁, D₁) exzentrisch zur Systemachse angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein CT-System mit einer Gantry zur Befestigung von mindestens einem, um eine Systemachse drehbaren Fokus/Detektor-System, bestehend aus einem Fokus als Strahlenquelle und einem die vom Fokus ausgehende Strahlung empfangenden Detektor, weiterhin einem ersten Fokus/Detektor-System und mindestens einem zweiten, drehversetzt zum ersten angeordneten, Fokus/Detektor-System, welches sich mechanisch gekoppelt mit dem ersten Fokus/Detektor-System auf der Gantry mitdreht. Ein solches Fokus/Detektor-System weist einen Zentralstrahl auf, der vom Fokus durch die Systemachse zum Detektor reicht, und einen Mittenstrahl, der vom Fokus zur geometrischen Mitte des Detektors reicht. Außerdem weist ein solches System Randstrahlen auf, wobei jeder Randstrahl beim Umlauf des Fokus/Detektor-Systems um die Systemachse einen kreisförmigen Abtastbereich umschmiegt.

Derartige Detektorsysteme sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. So wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 103 02 565 A1 ein CT-System gezeigt, welches über zwei auf einer Gantry angeordnete Fokus/Detektor-Systeme verfügt, wobei ein erstes Fokus/Detektor-System mit einem relativ weit aufgefächerten Strahlenfächer ausgebildet ist und ein entsprechend in Umlaufrichtung weit ausladendes Detektorsystem aufweist, während das zweite drehversetzt hierzu angeordnete Fokus/Detektor-System einen wesentlich engeren Detektor aufweist.

Das erste Detektorsystem mit dem breiten Fächerstrahl umschmiegt einen Abtastkreis mit großem Radius, während das zweite Detektorsystem mit dem kleineren Strahlenfächer einen konzentrisch hierzu angeordneten, kleinen kreisförmigen Abtastbereich umschließt.

In sich sind jedoch beide Fokus/Detektor-Systeme symmetrisch zum Zentralstrahl, also dem Strahl ausgehend vom Fokus durch die Systemachse, angeordnet. Der Grund für die Verwendung eines kleinen und eines großen Detektors liegt im Wesentlichen darin, dass aufgrund der geometrischen Anordnung der beiden Fokus/Detektor-Systeme bei einem gegebenen Radius der Gantry nach Ansicht des Erfinders es günstiger ist, einen weit ausgedehnten Detektor zu verwenden, der einen großen Abtastbereich im Zentrum der Gantry bildet, während der zweite Detektor schmaler ausgeführt werden kann, da für die häufigste Anwendung, nämlich die Cardio-CT, es ausreicht einen kleineren zentraleren Bereich mit höherer Zeitauflösung abzutasten.

Aus der Patentschrift US 6,421,412 B1 ist weiterhin ein CT-System bekannt, welches zwei auf einer Gantry angeordnete Fokus/Detektor-Systeme aufweist, wobei jedes Fokus/Detektor-System symmetrisch zum Zentralstrahl angeordnet ist, wobei die gezeigten Fokus/Detektor-Systeme einen gemeinsamen, gleich großen Abtastbereich bilden und der Versatzwinkel zwischen den Foken auf der Gantry größer als 90° ausgebildet wurde, so dass insgesamt zwei vergrößerte Detektorsysteme verwendbar sind.

Trotz dieser verbesserten Anordnung der Fokus/Detektor-Systeme in einem CT-System hat sich der Erfinder die Aufgabe gesetzt, unter beengten Bedingungen einer gegebenen Gantrygeometrie nochmals einen vergrößerten Abtastbereich, der von mindestens zwei unterschiedlichen Fokus/Detektor-Systemen gleichzeitig abgetastet wird, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.

Der Erfinder hat erkannt, dass es möglich ist, durch eine stark asymmetrische Anordnung mindestens eines Detektors, vorzugsweise zweier Detektoren, den Abtastbereich, also das FOV (Field of view) bei gegebener kompakter Bauweise noch zu verbessern. Dies geht jedoch gleichzeitig mit dem Umstand anher, dass nun im Gegensatz zum Stand der Technik ein einzelner Detektor zwei unterschiedlich große Abtastbereiche durch seine Randstrahlen definiert. Einerseits wird auf der weiter ausladenden Seite des Detektors ein großer Abtastbereich umschrieben, während gleichzeitig auf der weniger ausladenden Seite des Detektors ein kleinerer Bereich abgetastet wird.

Werden beispielsweise zwei asymmetrisch angeordnete Detektoren verwendet, so ist es möglich, diese identisch und damit kostengünstig aufzubauen.

Durch eine derartige Anordnung der Fokus/Detektor-Systeme in einem CT-System bleibt die zeitliche Auflösung im kleinen FOV erhalten, während die zeitliche Auflösung im großen FOV nicht mehr konstant 0,5 der Rotationszeiten ist, sondern je nach Anordnung der Fokus/Detektor-Systeme zwischen 0,25 und 0,75 der Rotationszeit der Gantry liegt. Um die zeitliche Auflösung im äußeren, größeren Abtastbereich oder FOV möglichst zu homogenisieren, können die beiden Fokus/Detektor-Systeme und damit die dort erzeugten Strahlenfächer so gegeneinander verdreht werden, dass die Strahler den größtmöglichen Abstand aufweisen. In diesem Fall wird allerdings die zeitliche Auflösung im kleinen FOV inhomogen.

Durch eine derartige Anordnung ist es nun möglich, bei gleichzeitiger Verwendung unterschiedlicher Röntgenenergiespektren in den verschiedenen Fokus/Detektor-Systemen zusätzliche Informationen über das abgetastete Objekt über einen sehr großen Abtastbereich zu erhalten, insbesondere können beispielsweise hierdurch Kontrastmittel und Knochen getrennt werden, die zwar für 120 kV-Strahlung die gleiche Röntgenabsorption aufweisen, jedoch durch gleichzeitige Abtastung mit 80 kV- und 140 kV-Strahlung voneinander getrennt werden können.

Alternativ besteht die Möglichkeit, auch einen symmetrisch angeordneten Detektor mit einem asymmetrisch angeordneten Detektor zu kombinieren, oder es können auch drei Fokus/Detektor-Systeme mit asymmetrischer Anordnung verwendet werden.

Entsprechend dem oben geschilderten Grundgedanken der Erfindung schlägt der Erfinder ein CT-System vor, welches eine Gantry zur Befestigung von mindestens einem, um eine Systemachse drehbaren Fokus/Detektor-System, bestehend aus einem Fokus als Strahlenquelle und einem die vom Fokus ausgehende Strahlung empfangenden Detektor, aufweist. An der Gantry befindet sich ein erstes Fokus/Detektor-System und mindestens ein zweites, drehversetzt zum ersten angeordnetes, Fokus/Detektor-System, welches sich mechanisch gekoppelt mit dem ersten Fokus/Detektor-System auf der Gantry mitdreht, wobei jedes Fokus/Detektor-System einen Zentralstrahl, der vom Fokus durch die Systemachse zum Detektor reicht, und einen Mittenstrahl, der vom Fokus zur geometrischen Mitte des Detektors reicht, aufweist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Fokus/Detektor-System exzentrisch zur Systemachse angeordnet ist. Vorzugsweise können genau zwei Fokus/Detektor-Systeme zur Systemachse angeordnet werden, wobei weiterhin bevorzugt beide Fokus/Detektor-Systeme gleichermaßen exzentrisch zur Systemachse angeordnet werden können.

Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Winkelhalbierende der beidseitigen Randstrahlen beziehungsweise der Mittelstrahl zumindest eines Detektors mit der Linie Fokus/Systemachse nicht zusammenfällt, sondern diese Linie im Fokus mit einem Winkel wesentlich größer 0° schneidet.

In einer ähnlichen Variante, mit grundsätzlich dem gleichen Effekt, schlägt der Erfinder ebenfalls ein CT-System wie oben vor, wobei jedes Fokus/Detektor-System je Detektorzeile zwei Randstrahlen aufweist und jeder Randstrahl beim Umlauf des Fokus/Detektor-Systems um die Systemachse einen kreisförmigen Abtastbereich umschmiegt und erfindungsgemäß mindestens ein Fokus/Detektor-System für mindestens eine Detektorzeile zwei Randstrahlen aufweist, die mindestens zwei kreisförmige Abtastbereiche mit unterschiedlichen Radien umschmiegen.

Vorteilhaft kann ein solches CT-System so ausgebildet sein, dass der Unterschied der Radien der mindestens zwei Abtastbereiche eines Detektors, mit einer Vielzahl von Detektorelementen pro Zeile, ein Mehrfaches des Abstandes zwischen zwei Detektorelementen in Zeilenrichtung des Detektors beträgt.

Es können auch zwei Fokus/Detektor-Systeme mit je zwei Randstrahlen vorgesehen werden, die jeweils mindestens zwei kreisförmige Abtastbereiche mit unterschiedlichen Radien umschmiegen.

Wie zuvor erwähnt, kann das erfindungsgemäße CT-System sowohl genau zwei Fokus/Detektor-Systeme oder bei gleichzeitiger Einschränkung des maximalen Abtastbereiches genau drei Fokus/Detektor-Systeme aufweisen, die auf der Gantry angeordnet sind.

Zusätzlich ist es möglich, dass mindestens eines der Fokus/Detektor-Systeme eine einseitige verstellbare Blende aufweist, welche den erzeugten Strahlenfächer einseitig einengen kann, bis ein um die Zentralachse symmetrischer Strahlenfächer entsteht, dessen Randstrahlen einen identischen Abtastbereich umschmiegen. Durch eine derartige Ausbildung ist es möglich, bei reduzierter Größe des gemeinsamen Abtastbereiches diesen wieder durch eine symmetrische Abtastung gemeinsam durch mehrere Fokus/Detektor-Systeme zu betrachten, obwohl das Fokus/Detektor-System an sich asymmetrisch ausgerichtet ist.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn bei mindestens einem der Fokus/Detektor-Systeme der Detektor, im Schnitt senkrecht zur Systemachse gesehen, auf einer Seite des Zentralstrahls mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 60%, vorzugsweise mindestens 100%, mehr Detektorelemente aufweist, als auf der anderen Seite des Detektors. Es wird selbstverständlich hierbei davon ausgegangen, dass die Größe der einzelnen Detektorele mente gleich ist, so dass die gemachten Prozentangaben direkt auf die Detektorgröße übertragen werden können.

Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Ausbildung des erfindungsgemäßen CT-Systems derart gestaltet ist, dass mindestens zwei der Fokus/Detektor-Systeme mit ihren Randstrahlen jeweils die gleichen, zwei unterschiedlich großen kreisförmigen Abtastbereiche bilden.

Es ist jedoch auch möglich, dass eine Anordnung gewählt wird, bei der mindestens zwei der Fokus/Detektor-Systeme mit ihren Randstrahlen mindestens drei, vorzugsweise vier, unterschiedlich große kreisförmige Abtastbereiche erzeugen.

In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Systems kann vorgesehen werden, dass bei der Verwendung von zwei Foken der gegenseitige Versatz der Foken auf der Gantry genau 90° beträgt. Es ist jedoch auch möglich, dass der Versatz der Foken auf der Gantry größer als 90° und kleiner als 135°, vorzugsweise 120° +/– 10°, beträgt.

Obwohl die beschriebene Anordnung auch für Einzeilendetektoren möglich ist, ist es jedoch besonders günstig, wenn anstelle von Einzeilendetektoren Mehrzeilendetektoren oder Vielzeilendetektoren verwendet werden.

Bezüglich der Positionierung in z-Richtung oder Systemachsen-Richtung schlägt der Erfinder auch vor, dass in einer Ausführungsvariante alle Fokus/Detektor-Systeme in Richtung der Systemachse identisch positioniert werden. Alternativ kann es jedoch möglich sein, dass eine vorteilhafte Positionierung vorsieht, dass die Fokus/Detektor-Systeme in Richtung der Systemachse um einen halben Zeilenabstand versetzt angeordnet werden, so dass hier eine höhere Auflösung in z-Richtung erreicht werden kann.

Werden Mehrzeilendetektorsysteme verwendet, so besteht die Möglichkeit, mindestens zwei Foken der Fokus/Detektor-Systeme auf einer gleichen Schnittebene senkrecht zur Systemachse zu positionieren, wobei es zusätzlich vorteilhaft ist, diese mindestens zwei Foken, in Z-Richtung gesehen, mittig zu den Detektoren zu positionieren.

Eine andere vom Erfinder vorgeschlagene Ausführungsform sieht vor, dass mindestens zwei Foken der Fokus/Detektor-Systeme auf unterschiedlichen Schnittebenen senkrecht zur Systemachse positioniert sind, wobei es hier vorteilhaft sein kann, diese mindestens zwei Foken an gegenüberliegenden Randseiten der Detektoren zu positionieren.

Es wird insbesondere darauf hingewiesen, dass die beschriebenen CT-Systeme sich besonders für die Cardio-CT-Untersuchung und für die Untersuchung mit Kontrastmittelapplikationen eignen. Außerdem sind derartige CT-Systeme dazu prädestiniert, dass mindestens zwei Fokus/Detektor-Systeme mit unterschiedlichen Energiespektren betrieben werden und durch das energieabhängige Absorptionsverhalten des gescannten Objektes zusätzliche Informationen über dessen inneren Aufbau gewonnen werden können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Hierbei werden die folgenden Bezugszeichen verwendet: 1: CT-System; 2: erste Röntgenröhre; 3: erster Detektor; 4: zweite Röntgenröhre; 5: zweiter Detektor; 6: Gantrygehäuse; 7: Patient; 8: Patientenliege; 9: Systemachse; 10: Steuer- und Recheneinheit; 11: Speichermedium für Computerprogramme; 12: Kontrastmittelpumpe; 13: EKG-Leitung; 14: Steuer- und Datenleitung; 15: Steuerleitung für die Kontrastmittelpumpe; a: Abstand zwischen zwei Detektorelementen; b: Zeilenabstand; D_1: erster Detektor; D_2: zweiter Detektor; E_i: Detektorelement; F_1: erster Fokus; F_2: zweiter Fokus; FOV_nm: Field of view/Abtastbereich; G: Gantry; L_i: Detektorzeile; M_x: Mittenstrahl; Prg_x: Computerprogramme; R_nm: Randstrahlen; S: Systemachse; Z_x: Zentralstrahl.

Es zeigen im Einzelnen:
1: Schematische Darstellung des Querschnittes eines konventionellen CT-Systems mit einem Fokus und einem Detektor,
2: Schematische Darstellung eines CT-Systems mit zwei Fokus/Detektor-Systemen im 90°-Winkel versetzt und mit symmetrischer Ausgestaltung,
3: CT-System mit zwei Fokus/Detektor-Systemen im 90°-Winkel versetzt und mit einem kleinen und einem großen Detektor,
4: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fokus/Detektor-Systems mit asymmetrischer Ausrichtung und einem Winkelversatz von 90°,
5: Querschnitt durch ein schematisch dargestelltes CT-System mit zwei asymmetrisch ausgerichteten Fokus/Detektor-Systemen und einem Winkelversatz zwischen den Foken von größer 90°,
6: Schematische Darstellung eines Querschnittes durch ein erfindungsgemäßes CT-System mit einem symmetrisch angeordneten und einem asymmetrisch angeordneten Fokus/Detektor-System,
7: Schematische 3D-Darstellung eines erfindungsgemäßen CT-Systems mit Steuer- und Recheneinheit, und
8: Detail eines Detektors in der Aufsicht.
In den 1 bis 3 wird das Problem einer kompakten Anordnung von zwei Fokus/Detektor-Kombinationen in einer gegebenen Gantry unter Beibehaltung eines großen FOV dargestellt.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines konventionellen CT-Systems mit einem Fokus F₁ und einem gegenüberliegenden Detektor D₁, die beide auf einer Gantry G rotierbar um die Systemachse S angeordnet sind. Die beiden Randstrahlen R₁₁ und R₁₂ umschmiegen bei der Rotation des Fokus/Detektor-Systems um die Systemachse einen Abtastbereich, der mit FOV₁ (field of view) bezeichnet wird. Zusätzlich ist in der Darstellung noch der Zentralstrahl Z₁ eingetragen, der vom Fokus F₁ durch die Systemachse zum gegenüberliegenden Detektor D₁ verläuft.
Soll der in der 1 gezeigte große Abtastbereich FOV₁ auch bei einem CT-System mit zwei Fokus/Detektor-Systemen erhalten bleiben, so ergibt sich eine Situation wie sie in der 2 dargestellt ist. Diese zeigt einen Querschnitt durch ein CT-System mit zwei Fokus/Detektor-Systemen. Die Bezeichnungen des ersten Fokus/Detektor-Systems entsprechen denen aus der 1. Zusätzlich ist ein um 90° versetztes zweites Fokus/Detektor-System gestrichelt dargestellt, wobei dessen Bezugszeichen mit dem Index 2 versehen wurden. Damit die beiden Detektoren D₁ und D₂ der um 90° versetzten Fokus/Detektor-Systemen sich nicht gegenseitig abschatten, ist es notwendig, die beiden Detektoren D₁ und D₂ wesentlich weiter von der Systemachse S entfernt zu platzieren. Die beiden Fokus/Detektor-Systeme F₁, D₁ und F₂, D₂ überstreichen mit ihren Strahlenfächern, die jeweils durch die Randstrahlen R₁₁, R₁₂ und R₂₁, R₂₂ begrenzt werden, zwar nun einen identischen Abtastbereich FOV₁ beziehungsweise FOV₂, jedoch werden bei dieser Bauweise eines CT-Systems extrem große Detektoren und eine Gantry mit sehr großem Durchmesser notwendig. Zur besseren Orientierung ist zusätzlich strichpunktiert noch die Position des Detektors D₁ aus der 1 eingezeichnet.
Mit dem Kompromiss unterschiedlich großer Abtastbereiche zweier Fokus/Detektor-Kombinationen, wie er bereits in der zuvor zitierten DE 103 02 565 A1 gezeigt wird, ist es möglich, ein CT-System mit zwei Fokus/Detektor-Systemen, wie es in der 3 im Querschnitt gezeigt ist, anzuordnen, ohne dass die Bauweise sich stark vergrößert. Die 3 zeigt einen Querschnitt durch ein solches CT-System, mit zwei Fokus/Detektor-Systemen, wobei das erste Fokus/Detektor-System F₁, D₁ einen großen Fächerwinkel aufweist, der durch die Randstrahlen R₁₁ und R₁₂ gebildet wird und damit einen ersten großen Abtastbereich FOV₁ beschreibt, während die zweite Fokus/Detektor-Kombination F₂, D₂ einen wesentlich kleineren Fächerwinkel mit den beiden Randstrahlen R₂₁ und R₂₂ umschließt und einen entsprechend kleineren Abtastbereich FOV₂ umfasst. Eine derartige Anordnung kann ausreichend sein, wenn man berücksichtigt, dass der kleinere Abtastbereich FOV₂ im Wesentlichen für Cardio-Untersuchungen verwendet wird, da dort durch die beiden Fokus/Detektor-Kombinationen eine doppelt so hohe zeitliche Auflösung möglich ist, wie sie mit nur einer einzigen Fokus/Detektor-Kombination möglich wäre, während im großen Abtastbereich FOV₁ eine geringere zeitliche Auflösung vorliegt.
Es besteht aber grundsätzlich das Problem, dass, falls das CT-System mit unterschiedlichen Energiespektren je Fokus/Detektor-System betrieben werden soll und daraus zusätzliche Kenntnisse über die Struktur eines abgetasteten Objektes im Abtastbereich ermittelt werden soll, im großen Abtastfeld FOV₁ keine vollständigen Absorptionsinformationen von beiden Fokus/Detektor-Kombinationen vorliegen. Es soll daher ein Weg gefunden werden, wie unter Beibehaltung des großen Abtastfeldes trotzdem eine kompakte Bauweise möglich ist, um mit zwei oder drei Fokus/Detektor-Systemen innerhalb eines CT-Systems gleichzeitig einen möglichst großen Abtastbereich zu scannen. Entsprechend den oben geschilderten Überlegungen des Erfinders schlägt dieser vor, die Detektoren exzentrisch zum Zentralstrahl anzuordnen, so dass die Detektoren bezogen auf den Zentralstrahl auf der einen Seite des Zentralstrahles einen wesentlich größeren Fächerwinkel aufweisen, als auf der anderen Seite des Zentralstrahls. Auf diese Weise werden zwar durch die Randstrahlen eines Detektors zwei unterschiedliche Abtastbereiche definiert, jedoch wird insgesamt nach einer 360°-Vollumdrehung von jedem Fokus/Detektor-System der jeweils größere Abtastbereich betrachtet.
Die 4 zeigt einen solchen beispielhaften Aufbau eines CT-Systems im Querschnitt. Es ist ein erstes Fokus/Detektor-System mit dem Fokus F₁ und dem gegenüberliegenden Detektor D₁ gezeigt, wobei der Detektor D₁ links vom Zentralstrahl wesentlich kürzer ist, als rechts vom Zentralstrahl Z₁. Die Längenverhältnisse betragen in diesem konkreten Beispiel ca. 3:8. Entsprechend verhalten sich die Teilfächerwinkel β₁₂ zu β₁₁ auch etwa im Verhältnis 3:8.
Ein identisches Fokus/Detektor-System ist um 90° versetzt angeordnet, wobei die exzentrische Ausprägung des zweiten Fokus/Detektor-Systems dem ersten Fokus/Detektor-System entspricht. Die Bezugszeichen sind entsprechend mit dem Index 2 versehen. Durch diese exzentrische Anordnung der beiden Detektoren D₁ und D₂ ist es nun möglich, diese entsprechend nahe an der Systemachse zu positionieren und auf diese Weise eine sehr kompakte Fokus/Detektor-Anordnung im CT-System zu erreichen.
Werden beide Fokus/Detektor-Systeme dieser Anordnung mit dem gleichen Energiespektrum betrieben, so erhält man nach einer Vollumdrehung beider Fokus/Detektor-Systeme die gleiche Information wie sie aus einem Aufbau gemäß der 3 zu erreichen ist, dass heißt, der kleine Abtastbereich FOV₁₂/FOV₂₂ wird mit doppelter Frequenz abgetastet, während der große Abtastbereich FOV₁₁/FOV₂₁ mit einfacher Frequenz abgetastet wird.
Es besteht nun aber die Möglichkeit beide Fokus/Detektor-Systeme gleichzeitig mit unterschiedlichen Röntgenspektren zu betreiben. In diesem Fall findet eine vollständige Abtastung des großen Abtastbereiches mit beiden Spektren statt, wobei der innere kleinere Abtastbereich einfach redundant gescannt wird. Somit bleibt die Verdopplung der Abtastfrequenz im inneren Bereich erhalten, jedoch wird der große Abtastbereich FOV₁₁/FOV₂₁ durch beide Spektren gescannt, so dass aus diesen Informationen eine verbesserte Bildgebung mit erhöhter Information möglich ist. So kann beispielsweise durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Energiespektren eine bessere Materialauflösung im CT-Bild erreicht werden.
Eine weitere mögliche Variante der Anordnung von zwei Fokus/Detektor-Systemen in einem CT-System ist in der 5 dargestellt. Hier sind die beiden Fokus/Detektor-Systeme aus der 4 nicht um 90° gegeneinander versetzt angeordnet worden, sondern um 110°. Diese Anordnung kann beispielsweise Vorteile darin bergen, dass nun zwischen den beiden Foken F₁ und F₂ ein weiterer Detektor angeordnet werden kann, beispielsweise auch ein PET- oder SPECT-Detektor. Andererseits kann durch diese Anordnung auch der Effekt der Streustrahlung reduziert werden. Es ist bekannt, dass die Streustrahlung im Wesentlichen im peripheren Bereich des gescannten Objektes entsteht, wobei durch einen Versatz der beiden Foken um mehr als 90° und gleichzeitiger asymmetrischer Ausgestaltung der Detektoren kann zumindest die Wirkung der Streustrahlung in einem der beiden Detektoren drastisch vermindert werden.
In der 6 ist eine Kombination von zwei Fokus/Detektor-Systemen gezeigt, bei der die erste Fokus/Detektor-Kombination F₁, D₁ asymmetrisch ausgebildet ist, während das zweite Fokus/Detektor-System F₂, D₂ in konventioneller Weise symmetrisch zum Zentralstrahl ausgeführt ist. Durch diese Ausführung entsteht im größeren Abtastfeld FOV₁₁, FOV₂₁ eine höhere Abtastungsrate als in den Ausführungen der 4 und 5, wobei die Kompaktheit des gesamten Systems durch diese Variante kaum beeinträchtigt ist.
Die 7 zeigt ein vollständiges erfindungsgemäßes CT-System 1 mit einem Gantrygehäuse 6, in dem sich der drehbare Gantryrahmen befindet, der hier jedoch nicht explizit gezeichnet ist. Auf der Patientenliege 8 befindet sich ein Patient 7, der entlang der Systemachse 9 während der Drehung des Gantryrahmens durch eine Öffnung im Gantrygehäuse gescho ben werden kann, die etwa den großen Abtastbereich der Fokus/Detektor-Systeme beschreibt. Die Steuerung des CT-Systems 1 wird durch eine Steuer- und Recheneinheit 10 über die Steuer- und Datenleitung 14 durchgeführt, wobei auf dieser Recheneinheit auch mit Hilfe der in einem Speichermedium 11 gespeicherten Programme Prg₁ bis Prg_n die Rekonstruktion und Auswertung der in den Detektoren gemessenen Daten erfolgen kann. Zusätzlich ist eine optional nutzbare Kontrastmittelpumpe 12 mit ihrer Steuerleitung 15 dargestellt. Die Steuerung erfolgt über die Steuer- und Recheneinheit 10. Außerdem wird eine EKG-Leitung 13 vom Patienten 7 zur Steuer- und Recheneinheit 10 gezeigt, wobei diese auch die Funktion eines EKG's übernimmt, wie es beispielsweise meist bei Cardio-Aufnahmen notwendig ist.
In der 8 ist schließlich noch ergänzend ein Ausschnitt eines beispielhaften Vierzeilendetektors D₁ in der Aufsicht dargestellt. Die vier Zeilen L_i des Detektors D₁ erstrecken sich von links nach rechts und werden aus einer Vielzahl von Detektorelementen E_i gebildet. Als Abstand a zwischen der Detektorelementen ist im Sinne der Erfindung der Abstand zwischen der jeweiligen Mitte benachbarter Detektorelemente einer Zeile zu verstehen. Des Weiteren ist in der 8 auch der Zeilenabstand b der Detektorzeilen eingetragen, der entsprechend dem Detektorabstand a auch zwischen der Mitte benachbarter Zeilen gemessen wird.
Obwohl in den dargestellten Beispielen lediglich CT-Systeme mit zwei Fokus/Detektor-Systemen gezeigt wurden, wird insbesondere darauf hingewiesen, dass auch CT-Systeme mit drei Fokus/Detektor-Systemen im Rahmen der Erfindung liegen. Ebenso liegen im Rahmen der Erfindung CT-Systeme mit Detektordimensionierungen, die zu unterschiedlichen Abtastbereichen je Fokus/Detektor-System führen. Des weiteren wird darauf hingewiesen, dass die beschriebenen asymmetrischen Detektoren sowohl Einzeilendetektoren als auch Mehr- oder Vielzeilendetektoren darstellen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Insgesamt wird mit der Erfindung also vorgeschlagen bei einem CT-System mit mehreren Fokus/Detektor-Systemen, mindestens eines der Detektorsysteme in Bezug auf die Schnittlinie Fokus-Systemachse asymmetrisch anzuordnen, so dass durch Randstrahlen zwei konzentrische kreisförmige Abtastbereiche mit deutlich unterschiedlichem Durchmesser entstehen, wobei jedes Fokus/Detektor-System mit einem anderen Röntgenenergiespektrum betrieben werden kann und bei gleichzeitig kompakter Bauweise große gemeinsame Abtastbereiche für diese Fokus/Detektor-Systeme entstehen.

Claims

CT-System mit 1.1. einer Gantry (G) zur Befestigung von mindestens einem, um eine Systemachse (S) drehbaren Fokus/Detektor-System, bestehend aus einem Fokus (F₁, F₂) als Strahlenquelle und einem die vom Fokus ausgehende Strahlung empfangenden Detektor (D₁, D₂), 1.2. einem ersten Fokus/Detektor-System (F₁, D₁) und 1.3. mindestens einem zweiten, drehversetzt zum ersten angeordneten, Fokus/Detektor-System (F₂, D₂), welches sich mechanisch gekoppelt mit dem ersten Fokus/Detektor-System (F₁, D₁) auf der Gantry (G) mitdreht, 1.4. wobei jedes Fokus/Detektor-System (F₁, D_1; F₂, D₂) einen Zentralstrahl (Z₁, Z₂), der vom Fokus (F₁, F₂) durch die Systemachse (S) zum Detektor (D₁, D₂) reicht, und einen Mittenstrahl (M₁, M₂), der vom Fokus (F₁, F₂) zur geometrischen Mitte des Detektors (D₁, D₂) reicht, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass 1.5. mindestens ein Fokus/Detektor-System (F₁, D₁) exzentrisch zur Systemachse angeordnet ist.
CT-System gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Fokus/Detektor-Systeme (F₁, D_1; F₂, D₂) exzentrisch zur Systemachse angeordnet sind.
CT-System gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Fokus/Detektor-Systeme (F₁, D_1; F₂, D₂) gleichermaßen exzentrisch zur Systemachse (S) angeordnet sind.
CT-System mit 4.1. einer Gantry (G) zur Befestigung von mindestens einem, um eine Systemachse drehbaren Fokus/Detektor-System (F₁, D_1; F₂, D₂), bestehend aus einem Fokus (F₁, F₂) als Strahlenquelle und einem die vom Fokus (F₁, F₂) ausgehende Strahlung empfangenden Detektor (D₁, D₂), 4.2. einem ersten Fokus/Detektor-System (F₁, D₁) und 4.3. mindestens einem zweiten, drehversetzt zum ersten angeordneten, Fokus/Detektor-System (F2, D₂), welches sich mechanisch gekoppelt mit dem ersten Fokus/Detektor-System (F₁, D₁) auf der Gantry (G) mitdreht, 4.4. wobei jedes Fokus/Detektor-System (F₁, D_1; F₂, D₂) je Detektorzeile (L_i) zwei Randstrahlen (R₁₁, R₁₂; R₂₁, R₂₂) aufweist und jeder Randstrahl (R₁₁, R₁₂; R₂₁, R₂₂) beim Umlauf des Fokus/Detektor-Systems (F₁, D_1; F₂, D₂) um die Systemachse (S) einen kreisförmigen Abtastbereich (FOV₁₁, FOV₁₂) umschmiegt, dadurch gekennzeichnet, dass 4.5. mindestens ein Fokus/Detektor-System (F₁, D₁) für mindestens eine Detektorzeile (L_i) zwei Randstrahlen (R₁₁, R₁₂) aufweist, die mindestens zwei kreisförmige Abtastbereiche (FOV₁₁, FOV₁₂) mit unterschiedlichen Radien umschmiegen.
CT-System gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied der Radien der mindestens zwei Abtastbereiche (FOV₁₁, FOV₁₂) eines Detektors (D₁) ein Mehrfaches des Abstandes (a) zwischen zwei Detektorelementen (E_i) in Zeilenrichtung des Detektors (D₁) beträgt.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Fokus/Detektor-Systeme (F₁, D_1; F₂, D₂) mit je zwei Randstrahlen (R₁₁, R₁₂; R₂₁, R₂₂) vorgesehen sind, die jeweils mindestens zwei kreisförmige Abtastbereiche (FOV₁₁, FOV_12; FOV₂₁, FOV₂₂) mit unterschiedlichen Radien umschmiegen.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Fokus/Detektor-Systeme (F₁, D_1; F₂, D₂) auf der Gantry (G) angeordnet sind.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass genau drei Fokus/Detektor-Systeme auf der Gantry (G) angeordnet sind.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Fokus/Detektor-Systeme (F₁, D_1; F₂, D₂) eine einseitige verstellbare Blende aufweist, welche den erzeugten Strahlenfächer einseitig einengen kann, bis ein um die Zentralachse symmetrischer Strahlungsfächer entsteht, dessen Randstrahlen einen identischen Abtastbereich umschmiegen.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem der Fokus/Detektor-Systeme (F₁, D_1; F₂, D₂) der Detektor, im Schnitt senkrecht zur Systemachse (S) gesehen, auf einer Seite des Zentralstrahls (Z₁, Z₂) mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 60%, vorzugsweise mindestens 100%, mehr Detektorelemente (E_i) aufweist, als auf der anderen Seite des Detektors.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Fokus/Detektor-Systeme (F₁, D_1; F₂, D₂) mit ihren Randstrahlen (R₁₁, R₁₂; R₂₁, R₂₂) jeweils die gleichen zwei unterschiedlich großen kreisförmigen Abtastbereiche (FOV₁₁/FOV_21; FOV₁₂/FOV₂₂) bilden.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Fokus/Detektor-Systeme (F₁, D_1; F₂, D₂) mit ihren Randstrahlen (R₁₁, R₁₂; R₂₁, R₂₂) mindestens drei, vorzugsweise vier, unterschiedlich große kreisförmige Abtastbereiche bilden.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von zwei Foken (F₁, F₂) der gegenseitige Versatz der Foken (F₁, F₂) auf der Gantry 90° beträgt.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung von zwei Foken (F₁, F₂) der gegenseitige Versatz der Foken auf der Gantry größer 90° und kleiner 135°, vorzugsweise 120° +/– 10°, beträgt.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Fokus/Detektor-Systeme (F₁, D_1; F₂, D₂) einen Mehrzeilendetektor aufweist.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass alle Fokus/Detektor-Systeme in Richtung der Systemachse (S) identisch positioniert sind.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokus/Detektor-Systeme in Richtung der Systemachse um einen halben Zeilenabstand (b) versetzt positioniert sind.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Foken (F₁, F₂) der Fokus/Detektor-Systeme auf einer gleichen Schnittebene senkrecht zur Systemachse (S) positioniert sind.
CT-System gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Foken (F₁, F₂) auf einer Schnittebene senkrecht zur Systemachse (S) und mittig zu den Detektoren (D₁, D₂) positioniert sind.
CT-System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Foken (F₁, F₂) der Fokus/Detektor-Systeme auf unterschiedlichen Schnittebenen senkrecht zur Systemachse (S) positioniert sind.
CT-System gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Foken (F₁, F₂) je auf einer Schnittebene senkrecht zur Systemachse (S) und an gegenüberliegenden Randseiten der Detektoren positioniert sind.
Verwendung eines CT-Systems gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 21 für die Cardio-CT.
Verwendung eines CT-Systems gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 21 zur Untersuchung mit Kontrastmittelapplikation.
Verwendung eines CT-Systems gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 21, wobei mindestens zwei Fokus/Detektor-Systeme (F₁, D_1; F₂, D₂) mit unterschiedlichen Energiespektren betrieben werden.