DE102006012946A1

DE102006012946A1 - Strahlungserfassungseinheit für einen Computertomographen

Info

Publication number: DE102006012946A1
Application number: DE102006012946A
Authority: DE
Inventors: Claus Pohan; Karl Dr. Stierstorfer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2006-03-21
Publication date: 2007-09-27
Also published as: CN101040782A; JP2007268258A; US20070286333A1; US7602881B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strahlungserfassungseinheit für einen Computertomographen und einen Computertomograph mit einer Strahlungserfassungseinheit. Die Strahlungserfassungseinheit (1) für einen Computertomographen weist mindestens einen Streustrahlungssensor (3) auf, der eingerichtet und angeordnet ist, eine Streustrahlung zu messen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlungserfassungseinheit für einen Computertomographen und einen Computertomograph mit einer solchen Strahlungserfassungseinheit.

In Computertomographen entsteht beim Durchstrahlen von Objekten (Patienten, Liege, etc.) neben der zu einer Bildberechnung notwendigen Primärstrahlung auch ungewollte Streustrahlung. Aufgrund der geringen Ausdehnung in z-Richtung (entsprechend der Richtung der Gantry-Rotationsachse) bisheriger Detektoren zur Strahlungsmessung war eine Streustrahl-Kollimierung in nur einer Beta-Richtung (entsprechend der Richtung des Strahlfächerwinkels) durch geeignete Kollimatorblech-Anordnungen ausreichend. Solche Kollimatoranordnungen sind beispielsweise aus DE 100 11 877 C2 bekannt Mit dem Trend zu immer größeren Detektorflächen in z-Richtung können die Kollimatoranordnungen nicht mehr so strahlbegrenzend ausgeführt werden, dass sie die Streustrahlung im Wesentlichen eliminieren. Dadurch ist der Einfluss der Streustrahlung auch in z-Richtung nicht mehr vernachlässigbar und muss durch geeignete Maßnahmen unterdrückt werden.

Eine theoretisch mögliche, zweidimensionale Kollimierung in Beta- und z-Richtung durch z.B. pyramidenförmig angeordnete Kollimatorblech-Strukturen ist aufgrund des notwendigen Schachtverhältnisses von größer als 1:20 technisch und wirtschaftlich sehr schwierig realisierbar.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur Unterdrückung des Einflusses von Streustrahlung auf den Betrieb eines Computertomographen bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Strahlungserfassungseinheit für einen Computertomographen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Strahlungserfassungseinheit weist dazu mindestens einen Streustrahlungssensor auf, der eingerichtet und angeordnet ist, eine Streustrahlung zu messen. Dadurch kann die gemessene Streustrahlung bei der Bildgebung berücksichtigt werden, ohne dass die erzeugte Strahlung übermäßig verengt oder aufwendig kollimiert zu werden braucht. Dies erlaubt es auch, den Strahl in z-Richtung weiter aufzufächern und so größeren Detektorflächen in z-Richtung zuzulassen, was zu kleineren Messzeiten und damit zu einer geringeren Strahlungsbelastung führt.

Vorteilhafterweise ist ein Computertomograph, der mit mindestens einer solchen Strahlungserfassungseinheit ausgerüstet ist, auch mit einer Auswerteeinheit versehen bzw. damit verbunden, welche die von dem mindestens einen Streustrahlungssensor ausgegebenen Messwerte für eine Streustrahlungskorrektur bei einer Bildberechnung verwendet.

Vorteilhafterweise ist der mindestens eine Streustrahlungssensor außerhalb eines Primärfächerstrahlengangs angeordnet ist, da dort der Streustrahlungsanteil hoch ist, so dass eine Korrektur des Streustrahlungsmusters vereinfacht wird. Es ist aber auch möglich, den einen Streustrahlungssensor z.B. am Rand des Primärfächerstrahlengangs anzuordnen und den Anteil der Primärstrahlung entsprechend mit höherem Aufwand herauszurechnen.

Zur Verwendung preisgünstiger Sensoren sind mehrere Streustrahlungssensoren vorgesehen. Dann ist es zur einfachen und zuverlässigen Auswertung ferner günstig, wenn die Streustrahlungssensoren in zwei Reihen bezüglich einer Gantry-Rotationsachse beidseitig des Primärfächerstrahlengangs angeordnet sind. Dies kann beispielsweise eine Anordnung mit beidseitig gleichem Abstand zur Mitte des Primärstrahls sein, d.h., bei +z und –z bezüglich der Mitte des Primärstrahls. Zur einfachen und zuverlässigen Auswertung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Streustrahlungssensoren einer Reihe in definierten Abständen (in Beta-Richtung) von einander angeordnet sind, insbesondere jeweils im Abstand eines Modulpitches.

Der Streustrahlungssensor ist vorzugsweise eine Fotodiode mit darauf aufgebrachter Szintillationskeramik.

Es ist auch günstig, wenn der Streustrahlungssensor mindestens einen Strahleintrittsschlitz zur Einleitung der Sekundärstrahlung aufweist, der entsprechend eingerichtet und angeordnet ist, dass die Streustrahlung (und möglichst nur diese) durch den Strahleintrittsschlitz auf die Szintillationskeramik fällt. Zur Unterdrückung seitlich einfallender Strahlung als der Streustrahlung wird der Strahleintrittsschlitz zumindest teilweise durch Gehäuseteile mit strahlungsabsorbierendem Material gebildet bzw. ist von solchen umgeben. Dabei können die Gehäuseteile vollständig aus strahlungsabsorbierendem Material bestehen, was die Herstellungsschritte vereinfacht; alternativ können die Gehäuseteile Einlegeteile aus strahlungsabsorbierendem Material aufweisen, was die Materialkosten senkt. Zur einfachen Herstellung sind die Gehäuseteile spritzgussgefertigt. Dadurch sind keine filigranen Kollimator-Bleche an den Streustrahlsensoren notwendig, sondern die Kollimierung der Streustrahlung kann mittels einfacher Spritzgussteile aus absorbierendem Material erreicht werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen und vereinfachten Darstellungen:
1 eine perspektivische Darstellung einer Strahlungserfassungseinheit,
2 eine perspektivische Darstellung einer Leiterplatte der Strahlungserfassungseinheit aus 1 mit ersten Streustrahlungssensoren,
3 eine perspektivische Darstellung einer Unterseite eines Sensormoduls mit ersten Streustrahlungssensoren nach 2, und
4 eine perspektivische Darstellung einer Leiterplatte der Strahlungserfassungseinheit aus 1 mit zweiten Streustrahlungssensoren.
In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in der 1 gezeigte Strahlungserfassungseinheit 1 weist streifenförmig angeordnete einzelne Streustrahlungssensoren 2 auf, die in z-Richtung beidseitig außerhalb des Primär-Fächerstrahls angeordnet sind, um die dort auftretende Streustrahlung messen. In dieser Ausführungsform sind die Streustrahlungssensoren 2 dazu beidseitig eines Strahlungseintrittsfensters 3 für die Primärstrahlung angeordnet. Dazu sitzen die Streustrahlungssensoren 2 auf einer streifenförmigen Leiterplatte (nicht dargestellt) in definierten Abständen in β-Richtung (Abstand = z.B. Modulpitch), was in 2 genauer gezeigt ist.
2 zeigt eine in 1 verwendete Leiterplatte 4, auf der Streustrahlungssensoren 2 in unterschiedlichen Zuständen des Zusammenbaus gezeigt sind. Die rechts angeordnete 4er-Gruppe A1 von Streustrahlungssensoren 2 zeigt diese ohne Gehäuse und mit Fotodioden 5, auf denen Szintillatorkeramiken 6 aufgebracht sind.
Die in der Mitte angeordnete 4er-Gruppe A2 von Streustrahlungssensoren 2 ist zusätzlich mit einen gemeinsamen Sensorgehäuse 7 überdeckelt, das komplett aus strahlungsabsorbierendem, d.h. zumeist, aus röntgenstrahlenabsorbierendem, Ma terial hergestellt ist. Das Sensorgehäuse 7 weist Strahleneintrittsschlitze 8 zur Streustrahlkollimierung auf. Das Sensorgehäuse 7 wird im Spritzgussverfahren, z.B. aus mit Wolframpulver gefülltem PA, kosten- und montagegünstig hergestellt.
Zur Eliminierung eines eventuellen Lichteinfalls in die Strahleneintrittsschlitze 8 sind bei der links angeordnete 4er-Gruppe A3 von Streustrahlungssensoren 2 über den entsprechenden Gehäuseteilen Licht undurchlässige Dichthauben 9 (aus z.B. schwarz eingefärbtem Kunststoff) angeordnet. Über den Schlitz 8 eindringende Röntgen-Streustrahlung wird im Szintillator 6 in Licht und anschließend in der Photodiode 5 in einen äquivalenten Strom umgewandelt. Die benötigte Genauigkeit der Schlitzbreite wird durch einen hochgenauen Steg in der Spritzgussform (nicht gezeigt) hergestellt.
Die Leiterplatte 4 weist weiterhin einen Stecker 10 zum Abgriff von Sensorsignalen der Streustrahlungssensoren 2 und zur Weiterleitung an eine entsprechende Auswerteelektronik auf.
3 zeigt das Sensorgehäuse 7 aus 2 von der Unterseite, wobei die Strahleneintrittsschlitze 8 weiterhin sichtbar sind.
4 zeigt die Leiterplatte 4 mit einer weiteren Ausführungsform von Streustrahlungssensoren 11 in unterschiedlichen Zuständen des Zusammenbaus. Die rechts angeordnete 4er-Gruppe B1 von Streustrahlungssensoren 11 zeigt anhand der beiden rechten Elemente diese analog zur rechts angeordnete 4er-Gruppe A1 aus 1 ohne Gehäuse mit Fotodioden 5, auf denen Szintillatorkeramiken 6 aufgebracht sind.
Der dritte Streustrahlungssensor 11 von rechts der 4er-Gruppe B1 weist dazu weiterhin eine mit Abstandsstegen 12 ausgerüstete erste Abschirmplatte 13 auf. Der vierte Streustrahlungssensor 11 von rechts der 4er-Gruppe B1 weist weiterhin eine zweite Abschirmplatte 14 auf. Durch die hochgenauen Abstandsstege 12 wird der Strahleneintrittsschlitz 8 in der benötigten Genauigkeit definiert.
Die absorbierenden Abschirmplatten 13, 14 werden im Spritzgussverfahren, z.B. aus mit Wolframpulver gefülltem PA, hergestellt.
Die in der Mitte angeordnete 4er-Gruppe B2 von Streustrahlungssensoren 2 sind zusätzlich in einem gemeinsamen Sensorgehäuse 15 eingefasst.
Ähnlich zu 2 sind bei der links angeordneten 4er-Gruppe A3 von Streustrahlungssensoren 11 über den entsprechenden Gehäuseteilen 13, 14, 15 lichtundurchlässige Dichthauben 9 aus schwarz eingefärbtem Kunststoff angeordnet. Die Leiterplatte 4 weist auch hier einen Stecker 10 zum Abgriff von Sensorsignalen auf.

Claims

Strahlungserfassungseinheit (1) für einen Computertomographen, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Streustrahlungssensor (3) aufweist, der eingerichtet und angeordnet ist, eine Streustrahlung zu messen.
Strahlungserfassungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Streustrahlungssensor (3) außerhalb eines Primärfächerstrahlengangs angeordnet ist.
Strahlungserfassungseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Streustrahlungssensoren (3) aufweist.
Strahlungserfassungseinheit (1) nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streustrahlungssensoren (3) in zwei Reihen bezüglich einer Gantry-Rotationsachse (z) beidseitig des Primärfächerstrahlengangs angeordnet sind.
Strahlungserfassungseinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Streustrahlungssensoren (3) einer Reihe in definierten Abständen voneinander angeordnet sind, insbesondere im Abstand eines Modulpitches.
Strahlungserfassungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Streustrahlungssensor (3) eine Fotodiode (5) mit aufgebrachter Szintillationskeramik (6) umfasst.
Strahlungserfassungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Streustrahlungssensor (3) mindestens einen Strahleneintrittsschlitz (8) zur Einleitung der Sekundärstrahlung aufweist.
Strahlungserfassungseinheit (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahleneintrittsschlitz (8) zumindest teilweise durch Gehäuseteile (7; 13, 14) mit strahlungsabsorbierendem Material gebildet wird.
Strahlungserfassungseinheit (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (7) vollständig aus strahlungsabsorbierendem Material bestehen.
Strahlungserfassungseinheit (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile Einlegeteile (13, 14) aus strahlungsabsorbierendem Material aufweisen.
Strahlungserfassungseinheit (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (7; 13, 14) spritzgussgefertigt sind.
Computertomograph mit mindestens einer der Strahlungserfassungseinheiten (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin eine Auswerteeinheit ausweist, welche die von dem mindestens einen Streustrahlungssensor (3) ausgegebenen Messwerte für eine Streustrahlungskorrektur bei einer Bildberechnung verwendet.