DE102006020997A1

DE102006020997A1 - Röntgen-CT-Vorrichtung

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Publication number: DE102006020997A1
Application number: DE102006020997A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Hino Imai; Akihiko Hino Nishide; Mitsuru Hino Yahata; Masaya Hino Kumazaki
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2006-05-04
Publication date: 2006-11-16
Also published as: JP4299806B2; KR20060116754A; JP2006314425A; CN1862251A; US7263158B2; US20060256922A1

Abstract

Mit dem Ziel der Realisierung einer Röntgen-CT-Vorrichtung, die mehrere Teile einer Abbildung mit geringem Auflösungsverlust simultan erzeugt, während eine Erweiterung einer Datenakquisitionsgruppe, die ein elektrisches Signal eines Röntgendetektors empfängt, gering gehalten wird, ist ein derartiges Array geschaffen, dass Röntgendetektoren in einer Kanalrichtung jeweils zu zweit als ein Paar betrieben werden, was durch eine erste Detektorschalteinrichtung einer Schalteinheit bewerkstelligt wird. Dieses Array, das um einen einzelnen Röntgendetektor in der Kanalrichtung verschoben wird, wird in der Zeilen- oder Kanalrichtung in einer alternierenden Weise wiederholt. Deshalb können, selbst wenn die Anzahl von Empfängern gering ist, Daten über einem weiten Bildgebungsbereich simultan gewonnen werden, während der Verlust der Auflösung auf ein geringes Maß begrenzt ist. Darüber hinaus kann durch die Verwendung der Umschaltung der Bilderzeugung bei hoher Auflösung eine Abbildung erzielt werden, die mit einem von einem Bediener erstrebten Bild mehr übereinstimmt.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgen-CT-Vorrichtung, die einen konusförmigen Röntgenstrahl anwendet, der in Form eines Fächers mit einer Dicke aufgeweitet ist, und die den Röntgenstrahl mittels Röntgendetektoren erfasst, die in zweidimensionaler Weise in einer Ebene in etwa orthogonal zu der Richtung der Anwendung des Röntgenstrahls angeordnet sind.

Die in einer Röntgen-CT-Vorrichtung verwendeten Röntgendetektoren sind in letzter Zeit mit bei Festkörper- oder Halbleiter-Röntgendetektoren erzielten Fortschritten hinsichtlich ihrer Mehrkanalausbildung einer Scannrichtung und ihrer Mehrreihenausbildung in einer Dickenrichtung weiter entwickelt worden. Beispielsweise ergibt jeder Röntgendetektor in einer Kanalrichtung einen Detektor mit ungefähr 1000 Kanälen, während jeder Röntgendetektor in einer Dickenrichtung einen Detektor mit ungefähr mehreren zehn (zig???) Reihen ergibt (vgl. beispielsweise die Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2003-144 429 (Seite 6 und 3), auf die Bezug genommen wird).

Unter derartigen Umständen benötigt die Röntgen-CT-Vorrichtung eine große Anzahl elektronischer Schaltungsteile in einer Datenakquisitionsgruppe, die ein durch den zugehörigen Röntgendetektor erfasstes elektrisches Signal verstärkt und verarbeitet. Die Röntgen-CT-Vorrichtung ent hält diese elektronischen Schaltungsteile in einer Drehbaugruppe, die in einer Gantry angeordnet ist und gemeinsam mit einer Röntgenröhre sowie den Röntgendetektoren gedreht wird, um Daten zu sammeln oder zu akquirieren.

Somit kann oder sollte die Datenakquisitionsgruppe vorzugsweise kompakt sein. Die Erzielung einer eineindeutigen (1-zu-1) Beziehung oder Anordnung der elektronischen Schaltungsteile, die sämtlichen Röntgendetektoren entsprechen, ist im Hinblick auf die Effizienz ihrer Unterbringung in der Drehbaugruppe, ihrer Kosten etc. nicht einfach.

Deshalb sind mehrere Röntgendetektoren (z. B. zwei Kanäle in einer Kanalrichtung, miteinander elektrisch verbunden, um als ein einzelner Kanal zu dienen. Sie sind mit den elektronischen Schaltungsteilen der Datenakquisitionsgruppe verbunden. Somit sind die elektronischen Schaltungsteile, deren Anzahl kleiner ist als die der Röntgendetektoren, in der Lage, eine Aufnahme unter Verwendung der Röntgen-CT-Vorrichtung durchzuführen. (Vgl. Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-144 429 (Seite 6 und 3)).

Nach dem Stand der Technik ist jedoch die Auflösung eines erzeugten Röntgen-CT-Bildes vermindert, und die in großer Anzahl vorhandenen Röntgendetektoren werden nicht effektiv eingesetzt. Dies bedeutet, dass sich die Auflösung der Röntgen-CT-Vorrichtung verschlechtert, wenn die Größe jedes Röntgendetektors in der Kanal- und der Dickenrichtung steigt. Deshalb nimmt die Auflösung durch eine elektrische Verbindung mehrerer Kanäle und eine Konfiguration derselben in Form eines großen Röntgendetektors entsprechend ab.

Da die kleinen Röntgendetektoren in großer Anzahl vorhanden sind, ist die Röntgen-CT-Vorrichtung in der Lage, ursprünglich eine Aufnahme in hoher Auflösung zu erzeugen. Jedoch wird diese hochauflösende Bildgebung beschränkt, wenn die beiden Kanäle in der Kanalrichtung elektrisch miteinander verbunden werden.

Mit den bei den Festkörper-Röntgendetektoren erzielten Fortschritten werden die Mehrkanalausbildung und die Mehrreihenanordnung der Röntgendetektoren verhältnismäßig leicht bewerkstelligt. Andererseits ist es nicht einfach, die elektronischen Schaltungsteile der Datenakquisitionsgruppe im Hinblick auf die vorstehend beschriebene Effizienz der Unterbringung und Kosteneffizienz zu steigern.

Unter diesen Gesichtspunkten ist es wichtig zu überlegen, in welcher Weise eine Röntgen-CT-Vorrichtung realisiert werden würde, die mehrere Stücke einer Aufnahme mit einem geringen Verlust der Auflösung gleichzeitig erzeugt, während eine Erweiterung der Datenakquisitionsgruppe, die das elektrische Signal des Röntgendetektors empfängt, gering gehalten wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Röntgen-CT-Vorrichtung zu schaffen, die mehrere Bildgebungsteile mit geringem Auflösungsverlust gleichzeitig erzeugt, während sie eine Erweiterung der Datenakquisitionsgruppe, die ein elektrisches Signal eines Röntgendetektors empfängt, gering hält.

Um die obigen Probleme zu lösen und die vorstehende Aufgabe zu erfüllen, weist eine Röntgen-CT-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausführungsform eine Röntgenröhre, die einen konusförmigen, in seiner Dickenrichtung gespreizten bzw. aufgeweiteten Röntgenstrahl anwendet bzw. aussendet, einen Röntgendetektor, der in zweidimensionaler Weise in einer Ebene ungefähr orthogonal zu der Richtung der Anwendung des Röntgenstrahls angeordnet ist und der den Röntgenstrahl erfasst und diesen in ein elektrisches Signal umwandelt, so wie eine Datenakquisitionsgruppe auf, die Empfänger aufweist, die jeweils das elektrische Signal verstärken, wobei die Datenakquisitionsgruppe eine Schalteinheit aufweist, die Leitungen zur elektrischen Verbindung des Röntgendetektors mit den Empfängern ein- und abschaltet und den Röntgendetektor zur Durchführung der Detektion auswählt, und wobei die Schalteinheit eine Verbunddetektorauswahleinrichtung aufweist, die in einer Ebene des zweidimensional angeordneten Röntgendetektors platziert ist und in der eine elektrische Verbindung, die den beiden Röntgendetektoren, die in einer eine Röntgendetektorposition in der Dickenrichtung kennzeichnenden Koordinatenachsenrichtung oder in einer zu der Dickenrichtung orthogonalen Kanalrichtung nebeneinander liegen, ermöglicht, als ein einzelner Verbunddetektor zu arbeiten, in der Koordinatenachsenrichtung wiederholt hergestellt wird und eine elektrische Verbindung, bei der eine Position der wiederholt hergestellten elektrischen Verbindung in der Koordinatenachsenrichtung um einen einzelnen Röntgendetektor verschoben wird, zwischen den Röntgendetektoren hergestellt wird, die in einer zu der Koordinatenachsenrichtung senkrechten Orthogonalachsenrichtung nebeneinander liegen.

Bei der Erfindung gemäß der ersten Ausführungsform schaltet die Datenakquisitionsgruppe Leitungen zur elektrischen Verbindung des Röntgendetektors mit den Empfängern durch die Schalteinheit ein und ab, um den entsprechenden Röntgendetektor auszuwählen. Die Schalteinheit vollbringt wiederholt mittels der Verbunddetektorauswahleinrichtung die elektrische Verbindung, die dazu dient, den beiden Röntgendetektoren zu ermöglichen, als ein einzelner Verbunddetektor zu funktionieren, und zwar in der Koordinatenachsenrichtung, die die Röntgendetektorposition in der Dickenrichtung des zweidimensional angeordneten Röntgendetektors kennzeichnet, oder in der Kanalrichtung, die zu der Dickenrichtung orthogonal ausgerichtet ist, und sie erzielt die elektrische Verbindung, bei der die Position der wiederholt hergestellten elektrischen Verbindung in der Koordinatenachsenrichtung um einen einzelnen Röntgendetektor verschoben ist, und zwar zwischen den Röntgendetektoren, die in der Orthogonalachsenrichtung, die zu der Koordinatenachsenrichtung senkrecht ausgerichtet ist, nebeneinander liegen.

Es ist ferner eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Vorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung entsprechend der ersten Ausführungsform die Verbunddetektorauswahleinrichtung eine erste Detektorauswahleinrichtung enthält, bei der die Koordinatenachsenrichtung als die Kanalrichtung definiert ist.

Ferner ist eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Vorrichtung entsprechend einer dritten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung entsprechend der ersten oder zweiten Ausführungsform die Verbunddetektorauswahleinrichtung eine zweite Detektorauswahleinrichtung aufweist, bei der die Koordinatenachsenrichtung als eine Reihen- bzw. Zeilenrichtung definiert ist, die der Richtung entspricht, in der die Dicke des Röntgenstrahls vorliegt.

Bei der Erfindung gemäß der dritten Ausführungsform definiert die Verbunddetektorauswahleinrichtung die Koordinatenachsenrichtung als die Zeilenrichtung mittels der zweiten Detektorauswahleinrichtung.

Ferner ist eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Vorrichtung entsprechend einer vierten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung entsprechend einer der ersten bis dritten Ausführungsformen die Schalteinheit eine dritte Detektorauswahleinrichtung aufweist, die einen der Empfänger mit einem der Röntgendetektoren elektrisch verbindet.

Bei der Erfindung gemäß der vierten Ausführungsform verbindet die Schalteinrichtung oder -einheit in elektrischer Weise die Empfänger und den Röntgendetektor in einer eineindeutigen bzw. 1-zu-1-Beziehung mittels der dritten Detektorauswahleinrichtung.

Ferner ist eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Vorrichtung entsprechend einer fünften Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung gemäß der zweiten, dritten oder vierten Ausführungsform die Datenakquisitionsgruppe eine Schalteinrichtung enthält, die durch Umschaltung der ersten bis dritten Detektorauswahleinrichtung diesen ermöglicht zu arbeiten.

Ferner ist eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Vorrichtung entsprechend einer sechsten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung gemäß der fünften Ausführungs form die Schalteinrichtung eine Umschaltung zu der dritten Detektorauswahleinrichtung vornimmt, wenn ein herkömmlicher Scann oder ein Filmscann bzw. kinematographischer Scann (Cine Scan) durchgeführt wird.

Ferner ist eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Vorrichtung entsprechend einer siebten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung entsprechend der fünften oder sechsten Ausführungsform die Schalteinrichtung eine Umschaltung zu der ersten oder zweiten Detektorauswahleinrichtung vornimmt, wenn gleichzeitig eine Gewinnung von Daten, die durch den herkömmlichen Scann oder den Filmscann durchgeführt wird, in einem breiteren Bildgebungsbereich ausgeführt wird.

Ferner ist eine Röntgen-CT-Vorrichtung gemäß der Erfindung entsprechend einer achten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung entsprechend einer der fünften bis siebten Ausführungsformen die Schalteinrichtung eine Umschaltung zu der dritten Detektorauswahleinrichtung vornimmt, wenn ein Spiralscann durchgeführt wird.

Ferner ist eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Vorrichtung entsprechend einer neunten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung entsprechend einer der fünften bis achten Ausführungsformen die Schalteinrichtung eine Umschaltung zu der ersten oder zweiten Detektorauswahleinrichtung vornimmt, wenn gleichzeitig eine Gewinnung von Daten, die durch den Spiralscann durchgeführt wird, in einem breiteren Bildgebungsbereich ausgeführt wird.

Ferner ist eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Vorrichtung entsprechend einer zehnten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung entsprechend einer der ersten bis neunten Ausführungsformen der Röntgendetektor Szintillatoren enthält.

Bei der Erfindung gemäß der zehnten Ausführungsform wandelt der Röntgendetektor Röntgenstrahlen in Licht um.

Ferner ist eine Röntgen-CT-Vorrichtung gemäß der Erfindung entsprechend einer elften Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung entsprechend einer der ersten bis zehnten Ausführungsformen die Datenakquisitionsgruppe in einem Drehbereich oder einer Drehbaugruppe untergebracht ist, der bzw. die die Röntgenröhre und den Röntgendetektor enthält.

Ferner ist eine Röntgen-CT-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend einer zwölften Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung entsprechend einer der ersten bis elften Ausführungsformen die Schalteinheit Feldeffekttransistoren (FETs) enthält, die jeweils die Ein-/Abschaltung vornehmen.

Bei der Erfindung gemäß der zwölften Ausführungsform nimmt die Schalteinheit die Ein-/Abschaltung mit hoher Geschwindigkeit mittels der FETs vor.

Ferner ist eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Vorrichtung entsprechend einer dreizehnten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung entsprechend einer der ersten bis zwölften Ausführungsformen die Datenakquisitionsgruppe die Empfänger enthält, deren Anzahl kleiner ist als die der Röntgendetektoren.

Bei der Erfindung gemäß der dreizehnten Ausführungsform setzt die Datenakquisitionsgruppe die Anzahl der Empfänger kleiner als die Anzahl der Röntgendetektoren fest.

Ferner ist eine Röntgen-CT-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend einer vierzehnten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung gemäß der vierten und dreizehnten Ausführungsform die dritte Detektorauswahleinrichtung die Anzahl von Röntgendetektoren reduziert, die entweder in der Koordinatenachsenrichtung oder in der Orthogonalachsenrichtung ausgewählt werden.

Bei der Erfindung gemäß der vierzehnten Ausführungsform setzt die dritte Detektorauswahleinrichtung eine hohe Auflösung entweder für die Orthogonalachsenrichtung oder die Koordinatenachsenrichtung fest.

Es ist ferner eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Vorrichtung entsprechend einer fünfzehnten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung gemäß einer der ersten bis vierzehnten Ausführungsform die Röntgendetektoren die Positionen der jeweiligen Röntgendetektoren, die in der Koordinatenachsenrichtung angeordnet sind, als die gleichen Positionen, betrachtet in der Orthogonalachsenrichtung, festlegen.

Bei der Erfindung gemäß der fünfzehnten Ausführungsform werden die Positionen der Röntgendetektoren in einer perfekten Matrixform platziert.

Ferner ist eine Röntgen-CT-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nach einer beliebigen der ersten bis vierzehnten Ausführungsformen geschaffen, wobei die Rönt gendetektoren abwechselnd ein Array der Röntgendetektoren, die im gleichen Abstand bzw. Intervall zueinander in der Koordinatenachsenrichtung angeordnet sind, und ein Bewegungsarray erzielen, bei dem das Array der Detektoren in Bezug auf die einander abwechselnden Röntgendetektoren in der Orthogonalachsenrichtung um die Hälfte des jeweils gleichen Abstands bzw. Intervalls in der Koordinatenachsenrichtung verschoben sind.

Bei der Erfindung gemäß der sechzehnten Ausführungsform wird das Bewegungsarray der Röntgendetektoren, die jeweils um die Hälfte des jeweils gleichen Abstands bzw. Intervalls in der Koordinatenachsenrichtung verschoben werden, abwechselnd und in der Orthogonalachsenrichtung wiederholt bewerkstelligt.

Ferner ist eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Vorrichtung entsprechend einer siebzehnten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung gemäß der sechzehnten Ausführungsform die Röntgendetektoren Röntgendetektoren enthalten, deren jeweilige Länge in der Koordinatenachsenrichtung gleich dem halben Röntgendetektor ist. und die in der Koordinatenachsenrichtung an den Enden des Bewegungsarrays angeordnet sind.

Bei der Erfindung gemäß der siebzehnten Ausführungsform verhindern die Röntgendetektoren das Auftreten ihrer Unterdrückungen und Projektionen an den Enden des Bewegungsarrays in der Koordinatenachsenrichtung.

Ferner ist eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Vorrichtung entsprechend einer achtzehnten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung gemäß einer der ersten bis vierzehnten Ausführungsformen die Röntgendetektoren in einer derartigen Weise konfiguriert sind, dass ein Array der Röntgendetektoren, die in gleichem Abstand zueinander in der Orthogonalachsenrichtung angeordnet sind, und ein Bewegungsarray, bei dem das Array der Röntgendetektoren um die Hälfte des jeweils gleichen Abstands in der Orthogonalachsenrichtung verschoben ist, zwischen den Röntgendetektoren, die in der Koordinatenachsenrichtung nebeneinander liegen, realisiert werden.

Bei der Erfindung gemäß der achtzehnten Ausführungsform wird das Bewegungsarray der Röntgendetektoren, die jeweils um die Hälfte des jeweils gleichen Abstands in der Orthogonalachsenrichtung verschoben werden, wiederholt in der Koordinatenachsenrichtung abwechselnd erzielt.

Ferner ist eine Röntgen-CT-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend einer neunzehnten Ausführungsform geschaffen, wobei bei der Erfindung entsprechend der achtzehnten Ausführungsform die Röntgendetektoren Röntgendetektoren enthalten, deren Länge in der Orthogonalachsenrichtung gleich dem halben Röntgendetektor ist und die in der Orthogonalachsenrichtung an den Enden des Bewegungsarrays angeordnet sind.

Bei der Erfindung gemäß der neunzehnten Ausführungsform verhindern die Röntgendetektoren das Auftreten ihrer Unterdrückungen und Projektionen an den Enden des Bewegungsarrays in der Orthogonalachsenrichtung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben ist, schaltet die Datenakquisitionsgruppe Leitungen zur elektrischen Verbindung eines Röntgendetektors mit Empfängern mittels einer Schalteinheit zur Auswahl des entsprechenden Röntgendetektors ein und aus. Die Schalteinheit stellt wiederholt über die Verbunddetektorauswahleinrichtung eine elektrische Verbindung her, die zwei Röntgendetektoren ermöglicht, als ein einzelner Verbunddetektor zu arbeiten, und zwar in einer Koordinatenachsenrichtung, die eine Röntgendetektorposition in einer Dickenrichtung des zweidimensional angeordneten Röntgendetektors kennzeichnet, oder in einer Kanalrichtung, die zu der Dickenrichtung orthogonal verläuft, und sie stellt eine elektrische Verbindung her, bei der die Position der Wiederholung der elektrischen Verbindung in der Koordinatenachsenrichtung um einen Röntgendetektor zwischen den Röntgendetektoren, die in einer zu der Koordinatenachsenrichtung senkrechten Orthogonalachsenrichtung nebeneinander liegen, verschoben ist. Deshalb kann eine simultane Gewinnung von Daten mittels Empfängern, deren Anzahl kleiner ist als die der Röntgendetektoren, und in einem breiteren Bildgebungsbereich erzielt werden, in dem die Beeinträchtigung der Auflösung auf einen geringeren Grad verringert wird. Im Ergebnis ist eine kostengünstige Röntgen-CT-Vorrichtung, deren Anzahl von Empfängern verringert ist, in der Lage, unterschiedliche Bilderzeugungen, die die verschiedenen Anforderungen eines Bedieners erfüllen, durchzuführen.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockschaltbild unter Veranschaulichung eines gesamten Aufbaus einer Röntgen-CT-Vorrichtung.
2 zeigt eine äußere Ansicht, die eine Röntgenröhre, einen Röntgendetektor und eine Datenakquisitionsgruppe einer Ausführungsform veranschaulicht.
3 zeigt ein Blockschaltbild unter Veranschaulichung der Datenakquisitionsgruppe der Ausführungsform.
4 zeigt ein Blockschaltbild unter Veranschaulichung der ersten Detektorauswahleinrichtung der Ausführungsform.
5 zeigt ein erläuterndes Diagramm unter Veranschaulichung der Auswahl des Röntgendetektors durch die erste Detektorauswahleinrichtung.
6 zeigt ein Blockschaltbild unter Veranschaulichung einer zweiten Detektorauswahleinrichtung der Ausführungsform.
7 zeigt ein erläuterndes Diagramm unter Veranschaulichung der Auswahl eines Röntgendetektors durch die zweite Detektorauswahleinrichtung.
8 zeigt ein Blockschaltbild und ein erläuterndes Diagramm, die beide eine dritte Detektorauswahleinrichtung der Ausführungsform (Teil 1) veranschaulichen.
9 zeigt ein Blockschaltbild und ein erläuterndes Diagramm, die beide die dritte Detektorauswahleinrichtung der Ausführungsform (Teil 2) veranschaulichen.
10 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Betriebsweise der Röntgen-CT-Vorrichtung der Ausführungsform.
11 zeigt ein erläuterndes Diagramm unter Veranschaulichung einer Reduktion des Auflösungsverlustes durch die erste Detektorauswahleinrichtung.
12 zeigt ein Layoutdiagramm, das ein Beispiel eines weiteren Arrays von zweidimensional angeordneten Röntgendetektoren veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Röntgen-CT-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Im Übrigen ist die vorliegende Erfindung nicht durch oder auf diese Ausführungsform beschränkt.
Zunächst wird ein Gesamtaufbau der Röntgen-CT-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 veranschaulicht ein Blockschaltbild der Röntgen-CT-Vorrichtung. Wie in 1 gezeigt, weist die vorliegende Vorrichtung eine Scanngantry 10 und eine Bedienerkonsole 6 auf.
Die Scanngantry 10 weist eine Röntgenröhre 20 auf. Nicht veranschaulichte Röntgenstrahlen, die von der Röntgenröhre 20 abgestrahlt werden, weiten sich in Form eines eine Dicke aufweisenden Fächers auf und werden beispielsweise durch einen Kollimator 22 derart geformt, dass sie einen konusförmigen Röntgenstrahl bilden, und sie werden anschließend auf einen Röntgendetektor 24 angewandt. Der Röntgendetektor 24 enthält mehrere Szintillatoren, die in der Richtung, in der sich der konusförmige Röntgenstrahl auf weitet, in Form einer Matrix angeordnet sind. Der Röntgendetektor 24 ist als ein weiter Mehrkanaldetektor konfiguriert, bei dem die mehreren Szintillatoren in Form einer Matrix angeordnet sind.
Der Röntgendetektor 24 bildet eine Einfallsebene für die Röntgenstrahlen, die in einer konkaven Weise gebogen ist. Der Röntgendetektor 24 entspricht beispielsweise einem Detektor, in dem Szintillatoren, die aus anorganischen Kristallen bestehen, und Fotodioden, die optoelektronischen Wandlern entsprechen, miteinander kombiniert sind.
Mit dem Röntgendetektor 24 ist eine Datenakquisitionsgruppe 26 verbunden. Die Datenakquisitionsgruppe 26 sammelt Informationen, die durch die einzelnen Szintillatoren des Röntgendetektors 24 erfasst werden. Die Anwendung der Röntgenstrahlen von der Röntgenröhre 20 ist durch eine Röntgensteuerungseinrichtung 28 gesteuert. Im Übrigen ist die Anordnung der Verbindung zwischen der Röntgenröhre und einer Röntgensteuerungseinrichtung 28 und die Anordnung einer Verbindung zwischen dem Kollimator 22 und einer Kollimatorsteuerungseinrichtung 30 in der Zeichnung nicht veranschaulicht. Der Kollimator 22 ist durch die Kollimatorsteuerungseinrichtung 30 gesteuert.
Die obigen Komponenten, die zwischen der Röntgenröhre 20 und der Kollimatorsteuerungseinrichtung 30 vorgesehen sind, sind auf einer Drehbaugruppe oder in einem Drehbereich 34 der Scanngantry 10 montiert. Hier wird ein zu untersuchendes Objekt oder ein zu untersuchender Körper oder ein Phantomgebilde auf einem Aufnahmetisch 4 platziert, der in einer Bohrung 29 angeordnet ist, die in der Mitte der Drehbaugruppe 34 positioniert ist. Die Drehbaugruppe 34 wird unter der Steuerung durch eine Drehsteuerungseinrichtung 36 gedreht, um Röntgenstrahlen von der Röntgenröhre 20 auszustrahlen. Der Röntgendetektor 24 erfasst die das Objekt oder Phantomgebilde durchdringenden Röntgenstrahlen in Form eines Projektionsinformationssatzes, wobei jede Ansicht einem entsprechenden Drehwinkel entspricht. Im Übrigen ist die Anordnung der Verbindung zwischen der Drehgruppe 34 und der Drehsteuerungseinrichtung 36 nicht veranschaulicht.
Die Bedienerkonsole 6 weist einen Datenprozessor 60 auf. Der Datenprozessor 60 weist beispielsweise einen Rechner oder Computer oder dergleichen auf. Mit dem Datenprozessor 60 ist eine Steuerungsschnittstelle 62 verbunden. Die Steuerungsschnittstelle 62 ist mit der Scanngantry 10 verbunden. Der Datenprozessor 60 steuert die Scanngantry 10 über die Steuerungsschnittstelle 62.
Die Datenakquisitionsgruppe 26, die Röntgensteuerungseinrichtung 28, die Kollimatorsteuerungseinrichtung 30 und die Drehsteuerungseinrichtung 36, die innerhalb der Scanngantry 10 vorgesehen sind, werden über die Steuerungsschnittstelle 62 gesteuert. Im Übrigen sind die einzelnen Verbindungen zwischen diesen jeweiligen Teilen und der Steuerungsschnittstelle 62 in der Zeichnung nicht veranschaulicht.
Mit dem Datenprozessor 60 ist ein Datenakquisitionspuffer oder -zwischenspeicher 64 verbunden. Der Datenakquisitionspuffer 64 ist mit der Datenakquisitionsgruppe 26 der Scanngantry 10 verbunden. Durch die Datenakquisitionsgruppe 26 akquirierte oder gewonnene Daten werden dem Datenprozessor 60 durch den Datenakquisitionspuffer 64 zugeführt.
Der Datenprozessor 60 führt eine Bildrekonstruktion unter Verwendung der durchgedrungenen Röntgensignale, d. h. der durch das Datenakquisitionspuffer 64 akquirierten Projektionsinformationen, durch.
Ferner ist mit dem Datenprozessor 60 eine Speichervorrichtung 66 verbunden. In der Speichervorrichtung 66 werden die Projektionsinformationen, die in dem Datenakquisitionspuffer 64 gesammelt werden, rekonstruierte tomographische Bildinformationen sowie Programme zur Verwirklichung der Funktion der vorliegenden Vorrichtung, etc. gespeichert.
Mit dem Datenprozessor 60 sind jeweils eine Anzeigevorrichtung 68 und eine Bedienvorrichtung 70 verbunden. Die Anzeigevorrichtung 68 zeigt die Tomographiebildinformationen und sonstige Informationen, die von dem Datenprozessor 60 ausgegeben werden, an. Die Bedienvorrichtung 70 wird durch einen Bediener betätigt, um verschiedene Anweisungen und Informationen oder dergleichen in den Datenprozessor 60 einzugeben. Der Bediener betreibt in interaktiver Weise die vorliegende Vorrichtung durch Verwendung der Anzeigevorrichtung 68 und der Bedienvorrichtung 70. Im Übrigen nehmen die Scanngantry 10, der Aufnahmetisch 4 und die Bedienkonsole 6 das Objekt oder Phantomgebilde auf, um ein Tomographiebild zu akquirieren.
2 zeigt ein dreidimensionales Layout des Röntgendetektors 24 und der Datenakquisitionsgruppe 26. Der Röntgendetektor 24 enthält Szintillatoren 41, von denen jeder einen durch die Röntgenröhre 20 erzeugten konusförmigen Röntgenstrahl erfasst, Fotodioden 42, die jeweils einem optoelektronischen Wandler entsprechen, der von dem Szintillator 41 emittiertes Licht erfasst, sowie ein Substrat 43.
Die Szintillatoren 41 sind in einer zweidimensionalen Weise in einer dem konusförmigen Röntgenstrahl gegenüberliegenden Ebene angeordnet. Wenn die Röntgenstrahlen eindringen, emittieren die Szintillatoren 41 Licht. Die Szintillatoren 41, deren Anzahl ungefähr 64 Zeilen bzw. Reihen und ungefähr 1000 Kanälen entspricht, sind nun in einer Zeilen- bzw. Reihenrichtung, die der Richtung der Dicke des konusförmigen Röntgenstrahls entspricht, und einer Kanalrichtung angeordnet, die der Richtung entspricht, in der sich der Röntgenstrahl in Form eines Fächers aufweitet.
Jede der Fotodioden ist auf dem Substrat 43 ausgebildet und erfasst das von dem Szintillator 41 ausgesandte Licht. Hier sind die Fotodioden 42, die den mehreren Kanälen entsprechen, auf dem Substrat 43 ausgebildet, so dass ein integraler Aufbau erzielt wird. In dem in 2 veranschaulichten Beispiel bilden die Fotodioden 42, die vier Kanälen entsprechen, einen integralen Aufbau.
Die Datenakquisitionsgruppe 26 enthält flexible Leiterplatten 44, Leiterplatten 45 und elektrische Kabel 46. Jede der flexiblen Leiterplatten 44 übermittelt ein auf Röntgenstrahlen basiertes durch die Fotodiode 42 erfasstes elektrisches Signal zu ihrer zugehörigen Leiterplatte 45. Die zugehörige Leiterplatte 45 verstärkt das erfasste Rönt genstrahl basierte elektrische Signal, wandelt dieses analoge Signal in ein digitales Signal um und übermittelt das digitale Signal an den Datenakquisitionspuffer 64 der nachfolgenden Stufe.
Jedes der elektrischen Kabel 46 verbindet jede Leiterplatte 45 mit dem Datenakquisitionspuffer 64 in elektrischer Weise.
3 zeigt ein Blockschaltbild unter Veranschaulichung des Aufbaus der Datenakquisitionsgruppe 26. Die Datenakquisitionsgruppe 26 enthält eine Schalteinheit 51, eine Empfangseinheit 52, einen A/D-Wandler 53, eine Kommunikationseinheit 54 sowie eine Schalteinrichtung 55. Im Übrigen sind elektrische Teile, die diese jeweiligen Teile bilden, auf jeder Leiterplatte 45 angeordnet, wie sie in 2 veranschaulicht ist.
Die Schalteinheit 51 verbindet elektrisch den Röntgendetektor 24 mit der Empfangseinheit 52. Bei einer elektrischen Verbindung wird eine Schaltergruppe, in der beispielsweise FETs (Feldeffekttransistoren) oder dergleichen in großer Anzahl angeordnet sind, verwendet. Die Schalteinheit 51 weist eine schnell schaltbare kompakte Konfiguration auf. Außerdem enthält die Schalteinheit 51 eine erste Detektorauswahleinrichtung 56, eine zweite Detektorauswahleinrichtung 57 und eine dritte Detektorauswahleinrichtung 58, die eine Verbunddetektorauswahleinrichtung bilden. Im Übrigen sind ihre Konfigurationen in Einzelheiten nachstehend beschrieben.
Die Empfangseinheit 52 weist mehrere Empfänger auf, von denen jeder ein von der zugehörigen Fotodiode 42 ausge gebenes elektrisches Signal verstärkt. Hier weist der Röntgendetektor 24 die Szintillatoren 41 und Fotodioden 42 auf, deren Anzahl ungefähr 1000 × 64 beträgt, während die Anzahl der Empfänger der Empfangseinheit 52 beispielsweise ungefähr gleich der halben Anzahl der Szintillatoren 41 festgesetzt ist. Somit sind die Größen der in dem Datenakquisitionspuffer 64 gesammelten Daten durch die Anzahl der Empfänger begrenzt.
Der A/D-Wandler 53 wandelt ein analoges Signal, das durch jeden der Empfänger empfangen wird, in ein digitales Signal um. Die Kommunikationseinheit 59 wandelt das digitale Signal beispielsweise von einem parallelen Signal in ein serielles Signal um und überträgt dasselbe zu dem Datenakquisitionspuffer 64 mit hoher Geschwindigkeit.
Die Schalteinrichtung 55 führt eine Umschaltung unter der ersten Detektorauswahleinrichtung 56, der zweiten Detektorauswahleinrichtung 57 und der dritten Detektorauswahleinrichtung 58 der Schalteinheit 51 entsprechend Anweisungen durch, die von der Steuerungsschnittstelle 62 ausgegeben werden.
Nachstehend sind die Konfigurationen der ersten Detektorauswahleinrichtung 56, der zweiten elektorauswahleinrichtung 57 und der dritten Detektorauswahleinrichtung 58 erläutert. Im Übrigen wird zur Vereinfachung der Erläuterung angenommen, dass der Detektor 24 in Form einer Matrix mit 12 Kanälen, betrachtet in der Kanalrichtung, und 6 Reihen bzw. Zeilen, betrachtet in der Reihen- bzw. Zeilenrichtung, wie in 3 veranschaulicht, konfiguriert ist. Ferner ist ein Parameter zur Bezeichnung jeder Röntgendetektorposition in der Kanalrichtung als i definiert, während ein Parameter zur Bezeichnung einer Zeilenposition jedes Röntgendetektors in der Zeilenrichtung als r definiert ist.
4 zeigt ein Schaubild unter Veranschaulichung der Konfiguration der ersten Detektorauswahleinrichtung 56, die die Verbunddetektorauswahleinrichtung bildet. 4(A), 4(B) und 4(C) zeigen jeweils die Röntgendetektoren 24, die erste Detektorauswahleinrichtung 56 und die Empfangseinheit 52 mit Blick in den Kanalrichtungen der Zeilen r + 1, r und r – 1. Hier sind die Zeilenrichtungspositionen r willkürliche Zeilennummern. In der ersten Detektorauswahleinrichtung 56 ist eine Koordinatenachsenrichtung zur Bezeichnung der Position jedes zweidimensional angeordneten Röntgendetektors als die Kanalrichtung festgelegt, während eine zu der Koordinatenachsenrichtung rechtwinklige Orthogonalachsenrichtung als die Zeilenrichtung definiert ist.
Die erste Detektorauswahleinrichtung 56 weist Schalter, deren Anzahl die gleiche ist wie die der Röntgendetektoren 24, sowie elektrische Leitungen zur Verbindung dieser Schalter auf. Bezugnehmend auf den Röntgendetektor 24 der Zeile r + 1, wie in 4(A) veranschaulicht, wenn die Schalter an oder leitend sind, verbindet die erste Detektorauswahleinrichtung 56 in elektrischer Weise jeweils einander benachbarte zwei Kanäle, d. h. Kanäle der Kanalnummern 1 und 2, 3 und 4, 5 und 6, ..., 11 und 12, miteinander und dient als mehrere Verbunddetektoren mit zwei Detektoren, die jeweils ein Paar bilden. Diese elektrisch miteinander verbundenen Anschlussausgänge werden als Eingänge der jeweiligen Empfänger 59 der Empfangseinheit 52 verwendet.
Bezugnehmend auf den Röntgendetektor 24 der Zeile r, wie in 4(B) veranschaulicht, wenn die Schalter an oder leitend sind, verbindet die erste Detektorauswahleinrichtung 56 elektrisch die jeweils einander benachbarten zwei Kanäle in einer verglichen mit der Zeile r + 1 in der Kanalrichtung um einen einzelnen Kanal verschobenen Weise, d. h. die Kanäle der Kanalnummern 2 und 3, 4 und 5, 6 und 7, ..., 10 und 11, miteinander und dient als mehrere Verbunddetektoren mit jeweils zwei Detektoren, die ein einzelnes Paar bilden. Diese elektrisch miteinander verbundenen Anschlussausgänge werden als Eingänge der jeweiligen Empfänger 59 der Empfangseinheit 52 verwendet.
Bezugnehmend auf den Röntgendetektor 24 der Zeile r – 1, wie in 4(C) veranschaulicht, wenn die Schalter an oder leitend sind, verbindet die erste Detektorauswahleinrichtung 56 die jeweils einander benachbarten zwei Kanäle elektrisch in ähnlicher Weise wie bei 4(A), d. h. die Kanäle der Kanalnummern 1 und 2, 3 und 4, 5 und 6, ..., 11 und 12, miteinander und hat die Funktion mehrerer Verbunddetektoren, wobei die beiden Detektoren ein einzelnes Paar bilden. Diese elektrisch miteinander verbundenen Anschlussausgänge werden als Eingänge der jeweiligen Empfänger 59 der Empfangseinheit 52 verwendet. Ähnlich zu dem Vorstehenden werden nachfolgend die elektrischen Verbindungen der elektrisch verbundenen Anordnungen in der Kanalrichtung um eine einzelne Röntgendetektorposition verschoben, jedes Mal wenn die Zeilen in der Zeilenrichtung verschoben werden.
Die Schalter der ersten Detektorauswahleinrichtung 56 werden durch ein Steuerungssignal, das von der hier nicht veranschaulichten Schalteinrichtung 55 ausgegeben wird, synchron zueinander ein- und ausgeschaltet.
5 zeigt ein Schaubild unter Veranschaulichung einer zweidimensionalen Anordnung in der Kanal- und Zeilenrichtung der Verbunddetektoren 52, die durch die erste Detektorauswahleinrichtung 56 gebildet werden, die die Verbunddetektorauswahleinrichtung bilden. Der Verbunddetektor 25 weist einen Aufbau auf, bei dem zwei Röntgendetektoren 24 in der Kanalrichtung miteinander kombiniert sind. Jedes Mal, wenn sich die Zeilen in der Zeilenrichtung ändern, ist die sich wiederholende Teilung der Verbunddetektoren 25 oder der Abstand zwischen diesen in der Kanalrichtung um die Hälfte der Teilungslänge in der Kanalrichtung verschoben.
6 zeigt ein Schaubild unter Veranschaulichung der Konfiguration der zweiten Detektorauswahleinrichtung 57, die die Verbunddetektorauswahleinrichtung bildet. 6(A), 6(B) und 6(C) veranschaulichen jeweils die Röntgendetektoren 24, die zweite Detektorauswahleinrichtung 57 und die Empfangseinheiten 52, betrachtet in den Zeilenrichtungen der Kanäle i + 1, i und i – 1. Hier stellen die Kanalrichtungspositionen i willkürliche Kanalnummern dar. In der zweiten Detektorauswahleinrichtung 57 ist eine Koordinatenachsenrichtung zur Bezeichnung der Position jedes zweidimensional angeordneten Röntgendetektors als die Zeilenrichtung definiert, während eine zu der Koordinatenachsenrichtung orthogonale Orthogonalachsenrichtung als die Kanalrichtung definiert ist.
Die zweite Detektorauswahleinrichtung 57 weist die gleiche Anzahl von Schaltern wie Röntgendetektoren 24 sowie elektrische Leitungen zur Verbindung dieser Schalter auf. Bezugnehmend auf den Röntgendetektor 24 des Kanals i + 1, wie in 6(A) veranschaulicht, wenn die Schalter an bzw. leitend sind, verbindet die zweite Detektorauswahleinrich tung 57 jeweils einander benachbarte zwei Zeilen, d. h. Zeilen der Zeilennummern 1 und 2, 3 und 4 sowie 5 und 6, elektrisch miteinander und dient als eine Mehrzahl von Verbunddetektoren mit jeweils den beiden, die ein einzelnes Paar bilden. Die Ausgaben dieser elektrisch miteinander verbundenen Anschlüsse werden den jeweiligen Empfängern 59 der Empfangseinheit 52 zugeführt.
Bezugnehmend auf den Röntgendetektor 24 des Kanals i, wie in 6(B) veranschaulicht, verbindet die zweite Detektorauswahleinrichtung 57, wenn die Schalter an sind, jeweils einander benachbarte zwei Zeilen, die im Vergleich zu dem Kanal i + 1 um eine einzelne Zeile in der Zeilenrichtung verschoben sind, d. h. die Zeilen der Zeilennummern 2 und 3 sowie 4 und 5, elektrisch miteinander und dient als eine Mehrzahl von Verbunddetektoren mit jeweils zwei, die ein einzelnes Paar bilden. Die Ausgänge dieser elektrisch miteinander verbundenen Anschlüsse werden den jeweiligen Empfängern 59 der Empfangseinheit 52 zugeführt.
Bezugnehmend auf den Röntgendetektor 24 des Kanals i – 1, wie in 6(C) veranschaulicht, verbindet die zweite Detektorauswahleinrichtung 57, wenn die Schalter an sind, jeweils zwei Zeilen in einer der 6(A) ähnlichen Weise, d. h. die Zeilen der Zeilennummern 1 und 2, 3 und 4 sowie 5 und 6, elektrisch miteinander und dient als mehrere Verbunddetektoren, bei denen die beiden jeweils ein Paar bilden. Diese elektrisch miteinander verbundenen Anschlussausgänge stellen Eingänge der jeweiligen Empfänger 59 der Empfangseinheit 52 dar. Jedes Mal, wenn der Kanal bewegt oder verschoben wird, wird die Position jedes der elektrisch miteinander verbundenen Röntgendetektoren in der Zeilenrichtung um einen weiterbewegt, um dadurch die zweite De tektorauswahleinrichtung als den Verbunddetektor zu definieren.
7 zeigt ein Schaubild unter Veranschaulichung einer zweidimensionalen Anordnung der Verbunddetektoren 27, die durch die zweite Detektorauswahleinrichtung 57 gebildet werden, die die Verbunddetektorauswahleinrichtung bildet, in der Kanal- und Zeilenrichtung. Der Verbunddetektor 27 weist einen Aufbau auf, bei dem zwei Röntgendetektoren 24, die in der Zeilenrichtung nebeneinander liegen, miteinander kombiniert sind. Jedes Mal, wenn sich die Kanäle ändern, wird die sich wiederholende Teilung der Verbunddetektoren 27 bzw. der Abstand zwischen diesen in der Zeilenrichtung um die Hälfte in der Zeilenrichtung bewegt oder verschoben.
Die Schalter der Detektorauswahleinrichtung 57 werden alle durch ein Steuerungssignal, das von der hier nicht veranschaulichten Schalteinrichtung 55 ausgegeben wird, synchron zueinander ein- und ausgeschaltet.
8 zeigt ein Schaubild unter Veranschaulichung der Konfiguration der dritten Detektorauswahleinrichtung 58. 8(A) veranschaulicht einen Röntgendetektor 24, die dritte Detektorauswahleinrichtung 58 und eine Empfangseinheit 52, betrachtet in der Kanalrichtung. Hier stellt eine Zeilenrichtungsposition r eine willkürliche Zeilennummer dar, wobei bei der vorliegenden Konfiguration kein Unterschied bei den Zeilen besteht. Wenn jeder Schalter der dritten Detektorauswahleinrichtung ein- bzw. leitend geschaltet wird, definiert oder legt die dritte Detektorauswahleinrichtung 58 einen einzelnen Kanal als den Eingang jedes Empfängers 59 der Empfangseinheit 52 fest. In dem in 8(A) veranschaulichten Beispiel entspricht der Rönt gendetektor 24, der die Kanalnummer 4, 5, 6, 7, 8 und 9 aufweist, den Eingängen der zugehörigen Empfänger 59 der Empfangseinheit 52.
8(B) zeigt ein Schaubild unter Veranschaulichung einer zweidimensionalen Anordnung der durch die dritte Detektorauswahleinrichtung 58 ausgewählten Röntgendetektoren 24 in der Kanal- und der Zeilenrichtung. Die Röntgendetektoren 24, die sich in einem diagonal gestrichelten Bereich der 8(B) befinden, sorgen für Empfang und Akquisition der Projektionsdaten.
Im Übrigen kann die dritte Detektorauswahleinrichtung 58 derart konfiguriert sein, dass der Röntgendetektor 24 und jeder Verstärker der Empfangseinheit 52 in einer eineindeutigen bzw. 1-zu-1-Entsprechung zueinander platziert sind. Die dritte Detektorauswahleinrichtung 58 kann eine derartige Verbindung aufweisen, dass beispielsweise die Anzahl von Zeilen in der Zeilenrichtung abnimmt, während die Anzahl von Kanälen in der Kanalrichtung steigt.
9 zeigt ein Schaubild unter Veranschaulichung der Konfiguration der dritten Detektorauswahleinrichtung 58, bei der die Anzahl von Zeilen reduziert ist und sämtliche Röntgendetektoren 24 in der Kanalrichtung verwendet werden. 9(A) veranschaulicht den Röntgendetektor 24, die dritte Detektorauswahleinrichtung 58 und die Empfangseinheit 52, betrachtet in der Zeilenrichtung. Hier stellt eine Kanalrichtungsposition i eine willkürliche Kanalnummer dar, und es besteht kein Unterschied bei der vorliegenden Konfiguration infolge der Kanalnummer. Wenn jeder Schalter der dritten Detektorauswahleinrichtung eingeschaltet ist, setzt die dritte Detektorauswahleinrichtung 58 eine einzelne Zei le als den Eingang jedes Empfängers 59 der Empfangseinheit 52 fest. In dem in 9(A) veranschaulichten Beispiel entspricht der Röntgendetektor 24 mit den Kanalnummern 3, 4 und 5 den Eingängen der jeweiligen Empfänger 59 der Empfangseinheit 52.
9(B) zeigt ein Schaubild unter Veranschaulichung einer zweidimensionalen Anordnung der durch die dritte Detektorauswahleinrichtung 58 ausgewählten Röntgendetektoren 24 in der Kanal- und der Zeilenrichtung. Die Röntgendetektoren 24 in einem diagonal gestrichelten Bereich der 9(B) vollbringen den Empfang und führen die Akquisition von Projektionsdaten aus. Die dritte Detektorauswahleinrichtung 58 kann sich die Verwendung dieser mehreren Verbindungen ebenfalls teilen.
Als nächstes wird unter Verwendung der 10 die Funktionsweise der Röntgen-CT-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert. 10 zeigt ein Flussdiagramm unter Veranschaulichung der Betriebsweise der Röntgen-CT-Vorrichtung. Ein Bediener platziert zunächst ein Objekt, das untersucht werden soll, in der Umgebung des Mittelpunktes der Bohrung 29 (Schritt S901). Anschließend wählt der Bediener die Röntgendetektoren 24 aus (Schritt S902). Hier betätigt der Bediener die Schaltereinrichtung 55 über die Bedienvorrichtung 70, um die erste Detektorauswahleinrichtung 56, die zweite Detektorauswahleinrichtung 57 oder die dritte Detektorauswahleinrichtung 58 der Datenakquisitionsgruppe 26 gemäß den Bildgebungszwecken auszuwählen.
Wenn die erste Detektorauswahleinrichtung 56 ausgewählt ist, werden die beiden in der Kanalrichtung liegenden Röntgendetektoren 24 miteinander kombiniert, um als ein Verbunddetektor 25 zu dienen. Die Röntgendetektoren 24 in der Kanalrichtung, die der doppelten Anzahl von Empfängern 59 entsprechen, die in der Empfangseinheit 52 vorhanden sind, werden für die Bilderzeugung verwendet. Die erste Detektorauswahleinrichtung 56 ist in der Lage, durch die Empfänger 59, deren Anzahl gering ist, simultan Daten zu sammeln, die über einen Bildgebungsbereich in der Kanalrichtung reichen. Da die Position jedes Verbunddetektors 25 simultan um die Hälfte der sich wiederholenden Teilung von diesem, betrachtet in der Zeilenrichtung, die die Tiefe kennzeichnet, verschoben wird, kann der Auflösungsverlust gering gehalten werden.
11 veranschaulicht Projektionslinien, an denen bei der Vornahme einer Bilderzeugung unter Verwendung der ersten Detektorauswahleinrichtung 56 von der Röntgenröhre 20 ausgestrahlte Röntgenstrahlen durch die zugehörigen Verbunddetektoren 25 erfasst werden. Im Übrigen ist in der Figur für die Zwecke der Bezugnahme das Array aus den Verbunddetektoren 25 in den Zeilen r + 1 und r in einer auf eine Ebene projizierten Form veranschaulicht.
Da die Position jedes der Verbunddetektoren 25 in den Zeilen r und r + 1 um die Hälfte der sich wiederholenden Teilung in der Kanalrichtung, wie in 4 veranschaulicht, verschoben ist, ergibt jeder der Verbunddetektoren 25 einen Detektor, bei dem die Position jeder der Projektionslinien in den Zeilen r und r + 1 in 11 um die halbe Teilung verschoben ist. Dies hat den Effekt zur Folge, dass die Auflösung der Projektionsinformation in der Kanalrichtung verbessert ist. Somit kann ein kleiner Auflösungsverlust eines axialen Schnittbildes erzielt werden.
Wenn die zweite Detektorauswahleinrichtung 57 ausgewählt ist, werden zwei Röntgendetektoren 24, die sich in einer Zeilenrichtung erstrecken, miteinander kombiniert, um als ein Verbunddetektor 27 zu dienen. Die Röntgendetektoren 24 in der Zeilenrichtung, die der doppelten Anzahl von Verstärkern entsprechen, die in der entsprechenden Empfangseinheit 52 vorhanden sind, werden zur Bildgebung verwendet. Daten, die über einen weiten Bildgebungsbereich in der Zeilenrichtung reichen, können simultan durch die Empfänger 59, deren Anzahl gering ist, gesammelt werden. Da die Position jedes Verbunddetektors 27 um die Hälfte der sich wiederholenden Teilung von diesen in einer simultanen Weise in der Kanalrichtung verschoben wird, kann aus den ähnlichen Gründen, wie sie in 11 veranschaulicht sind, der Auflösungsverlust gering gehalten werden.
Wenn die dritte Detektorauswahleinrichtung 58 ausgewählt ist, wird der Röntgendetektor 24 und jeder Empfänger 59 der Empfangseinheit 52 in einer Eins-zu-Eins-Zuordnung platziert. Obwohl der Bildgebungsbereich schmal wird, wird die Erfassungsebene der Röntgenstrahlen schmal im Vergleich zu dem Verbunddetektor 25 oder 27, so dass folglich eine Bildgebung mit hoher Auflösung durchgeführt wird.
Bezugnehmend erneut auf 10 führt der Bediener anschließend einen Scann durch (Schritt S903). Im Übrigen akquirieren die vorstehend beschriebene erste Detektorauswahleinrichtung 56, zweite Detektorauswahleinrichtung 57 und dritte Detektorauswahleinrichtung 58 die von dem Bediener erstrebten Bilder in Verbindung mit einem Spiralscann, einem herkömmlichen Scann, einem kinematographischen Scann etc.
Wenn beispielsweise ein Spiralscann durchgeführt wird, wird die erste Detektorauswahleinrichtung 56 ausgewählt, um eine Bilderzeugung zu vollziehen, die betrachtet in der Zeilenrichtung, die der Dickenrichtung entspricht, der doppelten Anzahl von Zeilen entspricht, während der Verlust der Auflösung in der Kanalrichtung auf einen geringen Grad verringert wird. Andererseits wird die dritte Detektorauswahleinrichtung 58 ausgewählt, so dass ein Bild mit hoher Auflösung, betrachtet in der Kanalrichtung, akquiriert wird, obwohl die Anzahl von Zeilen verringert ist.
Weiter wird, wenn der herkömmliche Scann durchgeführt wird, die erste Detektorauswahleinrichtung 56 ausgewählt, um die Bilderzeugung entsprechend der doppelten Anzahl von Zeilen, betrachtet in der Zeilenrichtung, die der Dickenrichtung entspricht, vorzunehmen, während der Verlust der Auflösung in der Kanalrichtung bei einem geringen Grad niedergehalten wird. Alternativ wird die zweite Detektorauswahleinrichtung 57 ausgewählt, um ein Bild mit hoher Auflösung, betrachtet in der Zeilenrichtung, unter Verringerung des Auflösungsverlustes in der Kanalrichtung auf einen geringen Grad zu akquirieren.
Danach zeigt der Bediener das akquirierte Bild an (Schritt S904) und beendet die momentane Verarbeitung.
In der vorstehend beschriebenen momentanen Ausführungsform wird ein derartiges Array, bei dem die Röntgendetektoren 24 in der Kanal- oder Zeilenrichtung jeweils zu zweit als ein Paar betrieben werden, durch die Schalteinheit 51 bewerkstelligt. Die Verschiebung des Arrays um einen einzelnen Röntgendetektor 24 in der Kanal- oder Zeilen richtung, wird in der Zeilen- oder Kanalrichtung alternierend wiederholt. Deshalb können, selbst wenn die Anzahl der Empfänger 59 gering ist, die Daten, die über den weiten Bildgebungsbereich reichen, simultan gesammelt werden, während der Verlust der Auflösung auf einen geringen Grad verringert werden kann. Darüber hinaus kann durch Verwendung der Umschaltung zur Bildgebung bei hoher Auflösung eine Bilderzeugung vorgenommen werden, die mehr mit dem vom Bediener gewünschten Bild übereinstimmt.
Obwohl die Röntgendetektoren 24 in der vorliegenden Ausführungsform zweidimensional in Form einer Matrix in der Kanal- und Zeilenrichtung, wie in 2 veranschaulicht, angeordnet sind, können die Röntgendetektoren, die jeweils um eine halbe Teilungslänge in der Kanal- oder Zeilenrichtung verschoben werden, auch einander wiederholt abwechselnd angeordnet werden, betrachtet in der Zeilen- oder Kanalrichtung. 12 zeigt ein Beispiel, das Röntgendetektoren 31 veranschaulicht, die jeweils in einer Kanalrichtung um eine halbe Teilungslänge zueinander verschoben sind und deren Bewegungsanordnungen in wiederholter Weise alternierend in einer Zeilenrichtung vorgesehen sind. Auf diese Weise können die Röntgendetektoren 31 die Auflösung in der Kanalrichtung weiter verbessern, wenn die dritte Detektorauswahleinrichtung 58, auf die vorstehend Bezug genommen ist, ausgewählt wird. Andererseits wird, wenn die obige erste Detektorauswahleinrichtung 56 ausgewählt wird, der Effekt der Geringhaltung des Verlustes der Auflösung in der Kanalrichtung gering im Vergleich zu dem Fall, wenn die Röntgendetektoren in Form einer Matrix angeordnet sind.
Die Bestückung der Enden in der Kanalrichtung mit Röntgendetektoren der Größe einer halben Teilungslänge wird an den Röntgendetektoren, die einander abwechselnd in der Zeilenrichtung vorgesehen sind, in wiederholter Weise bewerkstelligt, um dadurch eine Herstellung der Röntgendetektoren 31, die in 12 als vollkommene Rechtecke veranschaulicht sind, einfach zu gestalten.
Es können weit unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung konfiguriert werden, ohne von dem Schutzumfang und dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die in der Beschreibung erläuterten speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Mit dem Ziel der Realisierung einer Röntgen-CT-Vorrichtung, die mehrere Teile einer Abbildung mit geringem Auflösungsverlust simultan erzeugt, während eine Erweiterung einer Datenakquisitionsgruppe, die ein elektrisches Signal eines Röntgendetektors empfängt, gering gehalten wird, ist ein derartiges Array geschaffen, dass Röntgendetektoren in einer Kanalrichtung jeweils zu zweit als ein Paar betrieben werden, was durch eine erste Detektorschalteinrichtung einer Schalteinheit bewerkstelligt wird. Dieses Array, das um einen einzelnen Röntgendetektor in der Kanalrichtung verschoben wird, wird in der Zeilen- oder Kanalrichtung in einer alternierenden Weise wiederholt. Deshalb können, selbst wenn die Anzahl von Empfängern gering ist, Daten über einem weiten Bildgebungsbereich simultan gewonnen werden, während der Verlust der Auflösung auf ein geringes Maß begrenzt ist. Darüber hinaus kann durch die Verwendung der Umschaltung zur Bilderzeugung bei hoher Auflösung eine Abbildung erzielt werden, die mit einem von einem Bediener erstrebten Bild mehr übereinstimmt.

1

4: Aufnahmetisch
6: Bedienerkonsole
10: Scanngantry
20: Röntgenröhre
22: Kollimator
24: Röntgendetektor
26: Datenakquisitionsgruppe
28: Röntgensteuerungseinrichtung
29: Bohrung
30: Kollimatorsteuerungseinrichtung
36: Drehsteuerungseinrichtung
60: Datenprozessor
62: Steuerungsschnittstelle
64: Datenakquisitionspuffer
66: Speichervorrichtung
68: Anzeigevorrichtung
70: Bedienvorrichtung

2

: Richtung der Strahlung
: Zeilenrichtung
: Kanalrichtung
24: Röntgendetektor
26: Datenakquisitionsgruppe
29: Bohrung
41: Szintillator
42: Fotodiode
43: Substrat
44: Flexible Leiterplatte
45: Leiterplatte
46: Elektrisches Kabel
: Zum Datenakquisitionspuffer 64

3

: Zeilenrichtung
: Kanalrichtung
24: Röntgendetektor
26: Datenakquisitionsgruppe
51: Schalteinheit
52: Empfangseinheit
53: A/D-Wandler
54: Kommunikationseinheit
55: Schalteinrichtung
56: Erste Detektorauswahleinrichtung
57: Zweite Detektorauswahleinrichtung
58: Dritte Detektorauswahleinrichtung
: Zum Datenakquisitionspuffer 64
: Von der Steuerungsschnittstelle 62

4

: Kanalrichtung
: Zeile r + 1
24: Röntgendetektor
52: Empfangseinheit
56: Erste Detektorauswahleinrichtung
59: Empfänger
: Kanalrichtung
: Zeile r
24: Röntgendetektor
52: Empfangseinheit
56: Erste Detektorauswahleinrichtung
59: Empfänger
: Kanalrichtung
: Zeile r – 1
24: Röntgendetektor
52: Empfangseinheit
56: Erste Detektorauswahleinrichtung
59: Empfänger

5

: Kanalrichtung
: Zeilenrichtung
25: Verbunddetektor

6

: Zeilenrichtung
: Kanal i + 1
24: Röntgendetektor
52: Empfangseinheit
57: Zweite Detektorauswahleinrichtung
59: Empfänger
: Zeilenrichtung
: Kanali
24: Röntgendetektor
52: Empfangseinheit
57: Zweite Empfangseinheit
59: Empfänger
: Zeilenrichtung
: Kanal i – 1
24: Röntgendetektor
52: Empfangseinheit
57: Zweite Detektorauswahleinrichtung
59: Empfänger

7

: Kanalrichtung
: Zeilenrichtung
27: Verbunddetektor

8

: Kanalrichtung
24: Röntgendetektor
52: Empfangseinheit
58: Dritte Detektorauswahleinrichtung
59: Empfänger
: Kanalrichtung
: Zeilenrichtung

9

: Zeilenrichtung
24: Röntgendetektor
52: Empfangseinheit
58: Dritte Detektorauswahleinrichtung
59: Empfänger
: Kanalrichtung
: Zeilenrichtung

10

: Start
S901: Objekt platzieren
S902: Röntgendetektor auswählen
S903: Scann durchführen
S904: Anzeige
: Ende

11

20: Röntgenröhre
: Projektionslinie
: Zeile r
: Projektionslinie
: Zeile r + 1
25: Verbunddetektor (Zeile r + 1)
25: Verbunddetektor (Zeile r)

12

: Kanalrichtung
: Zeilenrichtung
31: Röntgendetektor

Claims

Röntgen-CT-Vorrichtung, zu der gehören: eine Röntgenröhre, die einen konusförmigen Röntgenstrahl anwendet, der in seiner Dickenrichtung aufgeweitet ist; ein Röntgendetektor, der zweidimensional in einer Ebene angeordnet ist, die zu der Richtung der Anwendung des Röntgenstrahls ungefähr orthogonal verläuft, und der den Röntgenstrahl erfasst und diesen in ein elektrisches Signal wandelt; und eine Datenakquisitionsgruppe mit Empfängern, die jeweils das elektrische Signal verstärken, wobei die Datenakquisitionsgruppe eine Schalteinheit aufweist, die Leitungen zur elektrischen Verbindung des Röntgendetektors mit den Empfängern ein- und abschaltet und den Röntgendetektor zur Durchführung der Erfassung auswählt, und wobei die Schalteinheit eine Verbunddetektorauswahleinrichtung aufweist, die in einer Ebene des zweidimensional angeordneten Röntgendetektors platziert ist und in der eine elektrische Verbindung, die den beiden Röntgendetektoren, die in einer Koordinatenachsenrichtung, die eine Röntgendetektorposition in der Dickenrichtung kennzeichnet, oder in einer zu der Dickenrichtung orthogonalen Kanalrichtung zueinander benachbart angeordnet sind, ermöglicht, als ein einzelner Verbunddetektor zuarbeiten, in der Koordinatenachsenrichtung wiederholt hergestellt wird und eine e lektrische Verbindung, bei der eine Position der Wiederholung der elektrischen Verbindung in der Koordinatenachsenrichtung um einen einzelnen Röntgendetektor verschoben ist, zwischen den Röntgendetektoren hergestellt wird, die in einer zu der Koordinatenachsenrichtung senkrechten Orthogonalachsenrichtung zueinander benachbart angeordnet sind.
Röntgen-CT-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbunddetektorauswahleinrichtung eine erste Detektorauswahleinrichtung aufweist, bei der die Koordinatenachsenrichtung als die Kanalrichtung definiert ist.
Röntgen-CT-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbunddetektorauswahleinrichtung eine zweite Detektorauswahleinrichtung aufweist, bei der die Koordinatenachsenrichtung als eine Zeilenrichtung definiert ist, die der Dickenrichtung des Röntgenstrahls entspricht.
Röntgen-CT-Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schalteinheit eine dritte Detektorauswahleinrichtung aufweist, die einen der Empfänger mit einem der Röntgendetektoren elektrisch verbindet.
Röntgen-CT-Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Datenakquisitionsgruppe in einer Drehbaugruppe untergebracht ist, die die Röntgenröhre und den Röntgendetektor enthält.
Röntgen-CT-Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schalteinheit Feldeffekttransistoren enthält, die jeweils die Ein-/Abschaltung vornehmen.
Röntgen-CT-Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Datenakquisitionsgruppe die Empfänger enthält, deren Anzahl kleiner ist als die der Röntgendetektoren.
Röntgen-CT-Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Röntgendetektoren in einer derartigen Weise konfiguriert sind, dass die Positionen der jeweiligen Röntgendetektoren, die in der Koordinatenachsenrichtung angeordnet sind, als die gleichen Positionen, betrachtet in der Orthogonalachsenrichtung, festgesetzt sind.
Röntgen-CT-Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Röntgendetektoren in einer derartigen Weise konfiguriert sind, dass zwischen den zueinander benachbarten Röntgendetektoren in der Orthogonalachsenrichtung ein Array der Röntgendetektoren, die im zueinander gleichen Abstand in der Koordinatenachsenrichtung angeordnet sind, sowie ein Bewegungsarray, bei dem das Array der Röntgendetektoren um die Hälfte des jeweils gleichen Abstands in der Koordinatenachsenrichtung verschoben ist, realisiert werden.
Röntgen-CT-Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Röntgendetektoren in einer derartigen Weise konfiguriert sind, dass zwischen den in der Koordinatenachsenrichtung zueinander benachbarten Röntgendetektoren ein Array der Röntgendetektoren, die in gleichen Abständen in der Orthogonalachsenrichtung zueinander angeordnet sind, sowie ein Bewegungsarray, bei dem das Array der Röntgendetektoren um die Hälfte des jeweils gleichen Abstands in der Orthogonalachsenrichtung verschoben ist, realisiert werden.