DE102008056891A1 - Computertomographiegerät, insbesondere zur Durchführung eine Spiralscans, und Verfahren zum Steuern eines Computertomographiegeräts - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Computertomographiegerät (2), insbesondere zur Durchführung eines Spiralscans, umfassend einen rotierbaren Röntgenstrahler (4) und einen diametral gegenüber positionierten Röntgendetektor (8) mit einer zugeordneten Auswerteeinheit (18). Dem Röntgenstrahler (4) ist ein Röntgenfilter (16) nachgeschaltet, dessen Position mit der des Röntgendetektors (8) korreliert ist. Mit Hilfe des Röntgenfilter (16) werden ein ungefilterter und ein gefilterter Strahlungsanteil (14a, 14b) des Strahlenfächers (14) erzeugt, wobei die Strahlungsanteile (14a, 14b) unterschiedliche Röntgenspektren (U, W, S) aufweisen. Um das Computertomographiegerät (2) in einem Dual-Energy-Modus zu betreiben, wertet die Auswerteeinheit (18) ein Messsignal des ungefilterten Strahlungsanteils (14a) von einem Messsignal des gefilterten Strahlungsanteils (14b) separat aus.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Computertomographiegerät, insbesondere zur Durchführung eines Spiralscans. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Steuern eines Computertomographiegeräts.
- In der klinischen Anwendung wird mit Hilfe des Computertomographiegeräts ein Datensatz für ein Röntgenbild erfasst, anhand dessen ein spezifisches Material innerhalb eines zu untersuchenden Objekts oder eines Patienten bestimmt wird. Der Aspekt der Materialbestimmung bekommt in der alltäglichen klinischen Fragestellung eine immer größere Bedeutung, so dass sich die Bedeutung und das Anwendungsspektrum der Computertomographiegeräte wesentlich vergrößert.
- Ein Computertomographiegerät mit dessen Hilfe eine Materialerkennung bei der Auswertung und Darstellung von Röntgendaten erfolgt, funktioniert nach dem Prinzip des sogenannten Dual-Energy-Verfahrens. Bei diesem Verfahren wird das zu untersuchende Objekt oder der Patient beispielsweise sowohl mit Röntgenquanten bis zu 80 keV als auch mit Röntgenquanten bis zu 140 keV gescannt. Dabei können entweder zwei Röntgenstrahler mit unterschiedlicher Energie eingesetzt werden oder die Röhrenspannung eines Röntgenstrahlers kann alternierend umgeschaltet werden. Durch die unterschiedlichen Röntgenspektren der beiden Röntgenstrahlungen wird eine unterschiedliche mittlere Abschwächung erzeugt, so dass im Vergleich zu einem konventionellen Computertomographiegerät in einem Normalbetrieb umfangreichere Informationen erhalten werden.
- In der
DE 10 2004 031 168 A1 ist ein bildgebendes Röntgengerät beschrieben, bei dem in einen fächerstrahlförmigen Strahlengang ein zweiteiliger Filter eingebracht ist. Die beiden in Stahlungsrichtung nebeneinander angeordneten Teile des Filters teilen den Fächerstrahl in zwei hinsichtlich ihrer Intensität unterschiedliche Strahlenfächer auf. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und einfache Gewinnung von Dual-Energy-Aufnahmen eines Objekts oder Patienten mittels eines einzigen Röntgenstrahlers zu ermöglichen.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Computertomographiegerät, insbesondere zur Durchführung eines Spiralscans, umfassend einen rotierbaren Röntgenstrahler zum Erzeugen eines Strahlenfächers und einen diametral gegenüber positionieren Röntgendetektor mit einer zugeordneten Auswerteeinheit, wobei ein dem Röntgenstrahler nachgeschalteter Röntgenfilter vorgesehen ist, dessen Position mit der des Röntgendetektors korreliert ist und der zum Erzeugen eines ungefilterten und eines gefilterten Strahlungsanteils des Strahlenfächers im Betrieb teilweise in den Strahlenfächer eingefahren ist, wobei die Strahlungsanteile unterschiedliche Röntgenspektren aufweisen und wobei die Auswerteeinheit dafür ausgebildet ist, ein Messsignal des ungefilterten Strahlungsanteils von einem Messsignal des gefilterten Strahlungsanteiles zur Gewinnung von Dual-Energy-Aufnahmen separat auszuwerten.
- Die Erfindung basiert auf der Überlegung, dass mit Hilfe des Röntgenfilters die Röntgenstrahlung eines einzigen Röntgenstrahlers in Bezug auf ihr Röntgenspektrum aufgeteilt werden kann. Dabei stellt der vorgeschlagene Röntgenfilter eine Material sparende und einfache Ausführung dar, die sich durch eine besonders kostengünstige Realisierung auszeichnet.
- Unter Röntgenstrahlung wird hierbei die Strahlung verstanden, die aufgrund einer zwischen einer Anode und einer Kathode im Röntgenstrahler angelegten Röhrenspannung entsteht und vom Röntgenstrahler nach Art eines Strahlenfächers emittiert wird. Diese Röntgenstrahlung weist ein Spektrum auf, dessen Maximum im keV dem Maximum der Röhrenspannung in kV ent spricht. Durch den Einsatz des Röntgenfilters liegen sozusagen zwei räumlich aneinander angrenzende Teil-Strahlenfächer vor, nämlich der ungefilterte und der gefilterte Strahlungsanteil, welche unterschiedliche Röntgenspektren aufweisen und welche gleichzeitig den Patienten durchdringen und anschließend vom Röntgendetektor detektiert werden. Die Erzeugung beider Strahlungsanteile erfolgt über die Positionierung des Röntgenfilters, der nicht den vollständigen Strahlenfächer abdeckt. Der ungefilterte Strahlungsanteil ist dabei eine ursprüngliche Röntgenstrahlung, welche durch die Röhrenspannung bestimmt ist. Der Strahlungsanteil, der durch den Röntgenfilter durchgeht, besteht aus einer gefilterten Röntgenstrahlung, deren Röntgenspektrum in Bezug auf das der ungefilterten Röntgenstrahlung verändert ist. Die Änderung des Röntgenspektrums ist abhängig von der Ausgestaltung des Röntgenfilters, insbesondere vom eingesetzten Material und von der Dicke des Filtermaterials, die von der Röntgenstrahlung zu durchdringen ist.
- Da die Position des Röntgenfilters mit der des Röntgendetektors korreliert ist, können die vom Röntgendetektor aufgenommenen Bilddaten den beiden Teil-Strahlenfächern zugeordnet werden. Durch diese Zuordnung erhält man aus einem Scan mit einem Röntgenstrahler zwei Datensätze mit spezifischem Informationsgehalt, mit deren Hilfe insbesondere das durchstrahlte Gewebe oder Material bestimmt wird.
- Ein wesentlicher Vorteil beim Einsetzen eines solchen Röntgenfilters ist, dass der Röntgenstrahler zum Erzeugen der beiden Strahlungsanteile nicht umgeschaltet werden muss, sondern er wird während einer Untersuchung des Patienten stets mit der gleichen Röhrenspannung betrieben. Die vorgeschlagene Lösung zur Gewinnung von Dual-Energy-Aufnahmen ist zudem besonders günstig, da keine doppelten Komponenten des Computertomographiegeräts, wie zum Beispiel zwei mit unterschiedlichen Röntgenspannungen betriebene Röntgenstrahler bzw. zwei Röntgendetektoren, erforderlich sind. Darüber hinaus kann der Röntgenfilter zum Nachrüsten von herkömmlichen Computertomo graphiegeräten eingesetzt werden, indem er lediglich im Strahlenfächer zwischen dem Röntgenstrahler und dem Patienten positioniert wird und seine Position bei der Auswertung der Bilddaten berücksichtigt wird. Die vorgeschlagene Gewinnung von Dual-Energy-Aufnahmen durch Filterung der Röntgenstrahlung macht auf technisch einfachem Weg ein Single-Source-Computertomographiegerät zum Dual-Energy-Scanner und ermöglicht es, dass sich Dual-Energy-Aufnahmen auf breiter Basis im klinischen Alltag etablieren.
- Im Hinblick auf eine besonders genaue Auswertung der vom Röntgendetektor erhaltenen Daten ist bevorzugt die Position des Röntgenstrahlers mit der des Röntgendetektors derart korreliert, dass bei der Auswertung eine Zuordnung vorliegt auf welchen Bereichen des Röntgendetektors die beiden Strahlungsanteile auftreffen. Bei einer Änderung der Position des Röntgenfilters gegenüber dem Röntgenstrahler ändern sich auch die Größe und Position des durch den Röntgenfilter abgeschatteten Teilbereichs. Die Größe und Anordnung der Teilbereiche des Röntgendetektors sind jedoch durch die Korrelation mit der Position des Röntgenfilters zu jedem Zeitpunkt bekannt und werden für eine Echtzeit-Auswertung herangezogen.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Röntgenfilter zum Herausfiltern einer niederenergetischen Röntgenstrahlung wahlweise aus Zinn, Aluminium, Kupfer, Titan oder Wolfram ausgebildet. Unter niederenergetischer Röntgenstrahlung wird hierbei insbesondere das Röntgenspektrum bis zur Maximalintensität der emittierten, ungefilterten Bremsstrahlung verstanden. Es erfolgt dabei eine sogenannte Aufhärtung der Röntgenstrahlung, d. h. die Röntgenstrahlung wird insgesamt geschwächt, wobei sich diese Schwächung verstärkt auf den niederenergetischen Anteil auswirkt und somit einen größeren Anteil der höherenergetischen Röntgenstrahlung in der Verteilung im Röntgenspektrum bewirkt. Alternativ oder ergänzend ist es möglich die gewünschten Eigenschaften des Röntgenfilters durch eine passend gewählte Dicke des Filtermaterials einzustellen. Darüber hinaus kann der Röntgenfilter auch zwei- oder mehrlagig sein, d. h. er besteht aus zwei oder mehreren Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung, die eine Filtereinheit bilden, indem sie in Strahlungsrichtung übereinander gelegt sind, so dass sie nacheinander durchstrahlt werden. Abhängig von der Ausgestaltung des Röntgenfilters (Material, Dicke, etc.) wird eine Änderung des Röntgenspektrums bewirkt, wobei diese Änderung gegenüber dem ungefilterten Strahlungsanteil ausschlaggebend ist.
- Nach einer bevorzugten Ausgestaltung deckt der Röntgenfilter einen vorgegebenen Teilbereich des Röntgendetektors in einer definierten Erstreckungsrichtung des Röntgendetektors ab. Die Erstreckungsrichtung kann hierbei die φ-Richtung des Röntgendetektors, d. h. die Längsrichtung des Röntgendetektors sein. Alternativ kann der Röntgenfilter einen Teilbereich des Röntgendetektors in Z-Richtung, d. h. in Querrichtung des Röntgendetektors abdecken. In beiden Fällen ist der vorgegebene Teilbereich bekannt, so dass die Messsignale bei der Auswertung eindeutig der gefilterten und der ungefilterten Röntgenstrahlung zugeordnet werden können. Die genaue Justierung des Röntgenfilters im Strahlengang kann dabei durch bereits etablierte Kalibrier-Mechanismen erfolgen.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung deckt der Röntgenfilter die Hälfte des Röntgendetektors in der definierten Erstreckungsrichtung ab. Bei dieser Ausgestaltung sind beide Teilbereiche des Röntgendetektors, auf welche die gefilterte und die ungefilterte Röntgenstrahlung auftrifft, gleich groß, so dass für beide Strahlungsanteile eine möglichst große Fläche des Röntgendetektors zur Verfügung gestellt ist, damit ein ausreichendes Messsignal erhalten bzw. eine gute Bildqualität erreicht wird.
- Vorteilhafterweise ist der Röntgenfilter in den Strahlenfächer verfahrbar angeordnet. Durch das Einfahren des Röntgenfilters in den Strahlengang oder ein vollständiges Herausfahren aus dem Strahlengang kann das Computertomographiesystem zwischen einen Dual-Energy- und einem Standard-Modus geschal tet werden. Des Weiteren liegt durch den verfahrbaren Röntgenfilter ein in Bezug auf den Röntgenstrahler dynamischer Röntgenfilter vor, dessen Position verstellbar ist, so dass die Größe der Strahlungsanteile ebenfalls abhängig von den Scan-Anforderungen einstellbar ist.
- Bevorzugt sind mehrere Röntgenfilter vorgesehen, die in den Strahlenfächer verfahrbar sind. Für die unterschiedlichen Anforderungen bzw. Anwendungsfälle sind mehrere Filter vorgesehen, die sich hinsichtlich ihres Materials und/oder ihrer Dicke unterscheiden. Der Satz von Röntgenfiltern ist insbesondere auf einem gemeinsamen Träger angeordnet und je nach Filterungsanforderungen werden einer oder mehrere der Röntgenfilter in den Strahlenfächer hineingefahren.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Computertomographiegeräts ist der Röntgenfilter derart verfahrbar angeordnet, dass er während einer vollständigen Rotation des Röntgenstrahlers mindestens zwischen einer Abdeckposition, in der er den Strahlenfächer vollständig abdeckt, und einer ausgefahrenen Position, in der er den Strahlenfächer vollständig freigibt, verstellbar ist. Somit ist der Bewegungsablauf des Röntgenfilters mit der Rotation des Röntgenstrahlers synchronisiert. Der Röntgenfilter kann mittels einer einfachen Bewegungsmechanik linear oder bei einer Rotation aus dem Strahlenfächer herausgefahren und wieder hineingefahren werden. Für die Auswertung bedeutet dies, dass beim Übergang von der Abdeckposition in die ausgefahrene Position der Teilbereich zum Detektieren der gefilterten Strahlung immer kleiner wird, bis der Röntgendetektor nur noch die ungefilterte Strahlung aufnimmt, wenn sich der Röntgenfilter in der ausgefahrenen Position befindet. Anschließend, beim Verfahren des Röntgenfilters von der ausgefahrenen Position in die Abdeckposition wird der Strahlungsanteil der gefilterten Strahlung immer größer, bis der Röntgenfilter wieder die Abdeckposition angenommen hat und der Röntgendetektor nur noch gefilterte Röntgenstrahlung aufnimmt. Dieser Vorgang kann sich innerhalb einer Rotation des Röntgenstrahlers um den Patienten auch mehr mals mit einem vorgegebenen Takt wiederholen. Dabei ist die Position des Röntgenfilters zu jedem Zeitpunkt in Bezug auf den Röntgendetektor bekannt, so dass die Auswertung der beiden Messsignale nicht verfälscht wird. Durch dieses Verfahren wird eine Pulsierung der ungefilterten und der gefilterten Röntgenstrahlung erhalten.
- Im Hinblick auf eine besonders effiziente Ausgestaltung eines verfahrbaren Röntgenfilters ist der Röntgenfilter bevorzugt rotierbar angeordnet. Insbesondere rotiert der Röntgenfilter um eine Mittelachse des Strahlenfächers. Wenn sich der Röntgenfilter bei seiner Rotation senkrecht zur Mittelachse befindet, deckt er den kompletten Strahlenfächer ab. Alternativ, wenn der Röntgenfilter sich parallel zur Mittelachse des Strahlenfächers erstreckt und komplett außerhalb des Strahlenfächers ist, dann detektiert der Röntgendetektor nur die ungefilterte Strahlung. In den anderen Positionen deckt der Röntgenfilter bei seiner Rotation einen ständig wachsenden oder schrumpfenden Teilbereich des Röntgendetektors ab, so dass sowohl gefilterte als auch ungefilterte Röntgenstrahlung gemessen wird.
- Im Hinblick auf eine konstruktiv möglichst einfache Ausgestaltung umfasst der Röntgenstrahler bevorzugt eine Strahlerblende, in welcher der Röntgenfilter eingebaut ist. Herkömmliche Computertomographiegeräte sind in der Regel mit einer Strahlerblende ausgestaltet, welche den Strahlenfächer formt. Dabei ist eine Erweiterung der Blende mit einem Röntgenfilter technisch relativ einfach zu realisieren. Die Strahlerblende lässt sich einfach tauschen, wodurch auch bestehende Standard-Computertomographiegeräte für Dual-Energy-Aufnahmen nachgerüstet werden können.
- Vorzugsweise ist das Computertomographiegerät in einem Normallbetrieb ohne Röntgenfilter und in einem Dual-Energy-Modus mit Röntgenfilter betreibbar, wobei im Dual-Energy-Modus bei einem Spiralscan eine Vorschubgeschwindigkeit eines Patiententisches relativ zum Röntgenstrahler reduziert ist. Da durch ein Einsatz des Röntgenfilters für jeden der beiden Strahlungsanteile nur noch ein Teilbereich des Röntgendetektors zur Verfügung steht, ist ein geringer Tischvorschub erforderlich, um einen vollständigen Bilddatensatz für jeden Strahlungsanteil zu erstellen. Wenn der Röntgenfilter während des Spiralscans beispielsweise die Hälfte des Röntgendetektors abdeckt, sind doppelt so viele Rotationen des Röntgenstrahlers um den Patienten benötigt, um sowohl die gefilterte als auch die ungefilterte Röntgenstrahlung die gleiche Menge an Informationen zu erhalten, wie im Betrieb ohne den Röntgenfilter.
- Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Steuern eines Computertomographiegeräts, insbesondere zur Durchführung eines Spiralscans, wobei das Computertomographiegerät einen Röntgenstrahler zum Erzeugen eines Strahlenfächers und einen diametral gegenüber positionieren Röntgendetektor mit einer zugeordneten Auswerteeinheit umfasst, wobei
- – dem Röntgenstrahler ein rotierbaren Röntgenfilter nachgeschaltet wird, dessen Position mit der des Röntgendetektors korreliert ist,
- – mit Hilfe des Röntgenfilters, der nur teilweise
in den Strahlenfächer (
14 ) eingefahren wird, ein ungefilterter und ein gefilterter Strahlungsanteil des Strahlenfächers ausgebildet werden, wobei die Strahlungsanteile unterschiedliche Röntgenspektren aufweisen, und - – ein Messsignal des ungefilterten Strahlungsanteil von einem Messsignal des gefilterten Strahlungsanteil zur Gewinnung von Dual-Energy-Aufnahmen separat ausgewertet wird.
- Die in Bezug auf das Computertomographiegerät angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auf das Verfahren zum Steuern des Computertomographiegeräts zu übertragen.
- Die weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele. Hierin zeigen schematisch und stark vereinfacht:
-
1 in einer Vorderansicht ein Computertomographiegerät in einem Normalbetrieb, -
2 in einer Vorderansicht das Computertomographiegerät gemäß1 in einem Dual-Energy-Betrieb, -
3 in einer Seitenansicht ein Computertomographiegerät in einem Normalbetrieb, -
4 in einer Seitenansicht das Computertomographiegerät gemäß3 in einem Dual-Energy-Betrieb, -
5 in einer Vorderansicht ein Computertomographiegerät mit einem rotierenden Röntgenfilter, der einen Strahlenfächer vollständig abdeckt, -
6 –11 in einer Seitenansicht das Computertomographiegerät gemäß5 , wobei der Röntgenfilter bei seiner Rotation sich in unterschiedlichen Positionen befindet, -
12 in einem Diagramm das Röntgenspektrum einer ungefilterten Röntgenstrahlung, und -
13 in einem Diagramm das Röntgenspektrum einer Röntgenstrahlung gefiltert durch zwei unterschiedliche Filter. - In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
- In
1 ist schematisch ein Computertomographiegerät2 dargestellt, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Röntgenstrahler4 , eine vor dem Röntgenstrahler4 ange ordnete Strahlerblende6 und einen diametral gegenüber dem Röntgenstrahler4 positionierten Röntgendetektor8 angegeben ist. Der Röntgenstrahler4 und der Röntgendetektor8 sind um eine Achse A, die senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft, drehbar angeordnet. Ein Patiententisch10 erstreckt sich entlang der Achse A, so dass die Komponenten des Computertomographiegeräts2 im Betrieb um einen auf dem Patiententisch10 gelagerten Patienten12 rotieren. Die Rotation des Computertomographiegeräts2 ist mit einem Vorschub des Patiententisches10 entlang der Achse A kombiniert, wodurch ein Spiralscan des Patienten12 erfolgt. - Der Röntgenstrahler
4 umfasst hier nicht näher gezeigte Kathode und Anode, die in einem Vakuumgehäuse angeordnet sind. Zwischen der Kathode und der Anode liegt eine einstellbare Röhrenspannung von ca. 25 kV bis ca. 150 kV an. Aufgrund dieser Röhrenspannung werden von der Kathode emittierte Elektronen auf die Anode hin beschleunigt, auf die sie dann mit einer Energie maximal von 25 keV bis 150 keV auftreffen. Beim Auftreffen der Elektronen entsteht eine Röntgenstrahlung, die das Vakuumgehäuse durch ein Strahlenaustrittsfenster verlässt und durch die Strahlerblende6 nach Art eines Strahlenfächers14 um eine Mittelachse M geformt wird. Die Röntgenstrahlung besitzt eine Energieverteilung, deren maximale Energie in Kiloelektronenvolt zahlenmäßig gleich der zwischen der Kathode und der Anode angelegten Röhrenspannung in Kilovolt ist. Bei einer Röhrenspannung von zum Beispiel 140 kV besitzt daher die maximale Röntgenstrahlung eine Energie von 140 keV. Der größte Teil der Röntgenstrahlung liegt jedoch in einem Energiebereich bei etwa der Hälfte bis zu 2/3 der Röhrenspannung. - In der Strahlerblende
6 ist ein Röntgenfilter16 eingebaut, der linear in den Strahlenfächer14 verfahrbar ist, wie dies aus2 ersichtlich ist. Der Strahlenfächer14 trifft auf dem flächigen Röntgendetektor8 auf, der zur Detektion der gesamten Röntgenstrahlung bogenförmig ausgestaltet und sich in eine φ-Richtung, welche mit der Längsrichtung des Rönt gendetektors8 zusammenfällt und eine Z-Richtung, welche die Querrichtung des Röntgendetektors8 angibt, erstreckt. In dem in1 und2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Röntgenfilter16 in φ-Richtung des Röntgendetektors8 verfahrbar. - Beim Hineinfahren des Röntgenfilters
16 in den Strahlenfächer14 entstehen zwei Strahlungsanteile14a ,14b deren Energieverteilung in zwei unterschiedlichen Energiebereichen liegt. Der Strahlungsanteil14a ist ungefiltert und weist die Energieverteilung auf, mit der der Röntgenstrahler14 betrieben wird. Der gefilterte Strahlungsanteil14b , der durch eine schraffierte Fläche angedeutet ist, geht durch den Röntgenfilter16 durch, so dass sein Röntgenspektrum im Vergleich zur ungefilterter Röntgenstrahlung14a eingeschränkt ist. - Beispielweise wird zwischen der Kathode und der Anode eine Röhrenspannung von 140 kV angelegt. Der Röntgenfilter
16 ist dabei aus einem Metall wie z. B. Zinn ausgebildet, welches den niederenergetischen Anteil der Röntgenstrahlung stärker schwächt als den hochenergetischen Anteil. Die ungefilterte Röntgenstrahlung14a trifft auf einen Teilbereich8a des Röntgendetektors8 auf. Gleichzeitig misst der übrige Teilbereich8b des Röntgendetektors8 ein Signal der gefilterten Röntgenstrahlung14b . - Die Wirkung des Röntgenfilters
16 auf das Spektrum der Röntgenstrahlung wird aus den12 und13 deutlich. In12 ist die Quantenzahl QZ über der Energieverteilung E einer ungefilterten Röntgenstrahlung bis 140 keV aufgetragen. Die Peaks zwischen 50 und 70 keV entsprechen dabei der charakteristischen Röntgenstrahlung. In13 sind die Röntgenspektren W und S nach der Filterung der Röntgenstrahlung durch zwei unterschiedliche Filter gezeigt. Als Röntgenfilter16 sind dabei Wolfram (Kurve W) und Zinn (Kurve S) eingesetzt. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, bewirkt die Filterung im Wesentlichen eine Abschwächung und vor allem eine andere Verteilung bzw. Verlauf des Röntgenspektrums. Durch das Fil termaterial wird die niederenergetische Röntgenstrahlung, d. h. die Röntgenstrahlung bis zur Maximalintensität Imax der ungefilterten Bremsstrahlung (der „Buckel” kurz vor 50 keV in12 ) deutlich geschwächt. Dieses geänderte Röntgenspektrum (W, S) wird nunmehr zusammen mit dem ungefilterten Röntgenspektrum U gemäß12 für die Dual-Energy-Auswertung herangezogen. - Der Röntgendetektor
8 ist datentechnisch mit einer Auswerteeinheit18 verbunden, die dafür ausgebildet ist, die Messsignale der beiden Teilbereiche8a ,8b getrennt voneinander auszuwerten, so dass die beiden erhaltenen Datensätze zur Rekonstruktion einer Dual-Energy-Bilddaten verwendet werden können. Die Auswerteeinheit18 dient dabei einerseits zur Messdatenerfassung und andererseits zur Rekonstruktion der Bilddaten. Eine Weiterverarbeitung der Bilddaten erfolgt auf einer Arbeitsstation19 , die mit der Auswerteeinheit18 kommuniziert. Mit Hilfe der rekonstruierten Bilddaten kann anschließend nach bereits bekannten Verfahren zur Dual-Energy-Verarbeitung weiterverfahren werden. Diese Weiterverarbeitung geschieht in der Regel auf Applikationsebene auf der Arbeitsstation19 . - In den
3 und4 ist eine zweite Ausführungsvariante eines Computertomographiegeräts2 dargestellt, bei welcher der Röntgenfilter16 in die Z-Richtung, d. h. quer zum Röntgendetektor8 verfahrbar ist. Wie aus4 ersichtlich ist, wird der Röntgenfilter16 in Z-Richtung so weit in den Strahlenfächer14 hineingefahren, dass er die Hälfte des Strahlenfächers14 abdeckt, wobei der gefilterte Strahlungsanteil14b gleichzeitig mit dem ungefilterten Strahlungsanteil14a durch die Teilbereiche8a ,8b des Röntgendetektors8 gemessen wird. - Eine dritte Ausführungsvariante des Computertomographiegeräts
2 ist in5 bis11 gezeigt, bei der der Röntgenfilter16 um einen Drehpunkt D rotierbar ist, der auf der Mittelachse M des Strahlenfächers14 liegt. - Bei der Vorderansicht in
5 und der Seitenansicht in6 ist eine Abdeckposition des Röntgenfilters16 gezeigt, bei der der komplette Strahlenfächer14 bzw. der Röntgendetektor16 abgedeckt ist. Der Röntgenfilter16 befindet sich in einem oberen Bereich der Strahlerblende6 und ist senkrecht zur Mittelachse M ausgerichtet und überdeckt den Strahlenfächer komplett. Diese Position wird als 12-Uhr-Position bezeichnet. - Ausgehend von der Position in
6 bei einer Drehung des Röntgenfilters16 um 90° im Uhrzeigersinn um den Drehpunkt D wird die 3-Uhr-Position gemäß7 erreicht, in der der Röntgenfilter16 parallel zur Mittelachse M verläuft und außerhalb des Strahlenfächers14a angeordnet ist, so dass er mit diesem nicht interferiert. In dieser ausgefahrenen Position ist somit der Strahlenfächer14a vollständig freigegeben und es wird nur die ungefilterte Röntgenstrahlung gemessen. - Bei einer weiteren Drehung des Röntgenfilters
16 im Uhrzeigersinn wird gemäß8 die 6-Uhr-Position erreicht, die ebenfalls eine Abdeckposition darstellt, in der der Röntgenfilter16 vollständig den Strahlenfächer14 abdeckt, jedoch im Vergleich zur 12-Uhr-Position sich im unteren Bereich der Strahlerblende6 befindet. - In der 9-Uhr-Position gemäß
9 ist der Röntgenfilter16 wieder parallel zur Mittelachse M angeordnet, so dass der Strahlenfächer14a ungefiltert durch den Patienten12 durchdringt. Im Vergleich zu der 3-Uhr-Position befindet er sich jedoch auf der anderen Seite des Strahlenfächers14a . - In
10 und11 sind zwei Zwischenpositionen, nämlich eine 5-Uhr-Position und eine 7-Uhr-Position gezeigt, bei welchen sich der Röntgenfilter16 schräg zur Mittelachse M erstreckt und nur die Hälfte des Strahlenfächers14 abdeckt. - Auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Position des Röntgenfilters
16 stets in Bezug auf die Position des Röntgendetektors8 bekannt, so dass zu jedem Zeitpunkt der Rota tion des Röntgenfilters16 die Größe der Teilbereiche8a ,8b ebenfalls bekannt ist. Das Computertomographiegerät2 ist insbesondere dafür ausgebildet, dass während einer Rotation des Röntgenstrahlers4 um die Achse A der Röntgenfilter16 auch eine vollständige Rotation um den Drehpunkt D ausführt. Möglich ist auch, dass bei einer Drehung des Röntgenstrahlers4 um den Patienten12 der Röntgenfilter16 mehrere, insbesondere vollständige Rotationen um den Drehpunkt D ausführt. Durch dieses Verfahren wird eine Pulsierung der ungefilterten und der gefilterten Röntgenstrahlung (14a ,14b ) erhalten. - Bei allen drei gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Anteil der ungefilterten Röntgenstrahlung
14a sowie der gefilterten Strahlung14b nur halb so groß wie im Normalbetrieb des Computertomographiegeräts2 gemäß1 und3 , bei dem kein Röntgenfilter16 eingesetzt ist. Um ein vollständiges Röntgenbild für jeden Strahlungsanteil14a ,14b zu erhalten, sind daher doppelt so viele Rotationen des Röntgenstrahlers4 um den Patienten12 erforderlich. Vor diesem Hintergrund ist eine Vorschubgeschwindigkeit des Patiententisches10 bei einem Spiralscan im Dual-Energy-Betrieb des Computertomographiegeräts2 nur halb so groß wie die Vorschubgeschwindigkeit im Normalbetrieb. - Durch den Einsatz des Röntgenfilters
16 kann das Computertomographiegerät2 , welches nur einen Röntgenstrahler4 aufweist, für Dual-Energy-Aufnahmen bei einem Spiralscan eingesetzt werden. Ein aufwendiges Umschalten der Röhrenspannung in dem Röntgenstrahler4 ist dabei nicht erforderlich. Das oben beschriebene Funktionsprinzip ist damit besonders günstig und technisch einfach zu realisieren, so dass auch herkömmliche Single-Source-Computertomographiegeräte mit einem geringen Umrüstaufwand ergänzend auch als Dual-Energy-Scanner betrieben werden können. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004031168 A1 [0004]
Claims (12)
- Computertomographiegerät (
2 ), insbesondere zur Durchführung eines Spiralscans, umfassend einen rotierbaren Röntgenstrahler (4 ) zum Erzeugen eines Strahlenfächers (14 ) und einen diametral gegenüber positionieren Röntgendetektor (8 ) mit einer zugeordneten Auswerteeinheit (18 ), wobei ein dem Röntgenstrahler (4 ) nachgeschalteter Röntgenfilter (16 ) vorgesehen ist, dessen Position mit der des Röntgendetektors (8 ) korreliert ist und der zum Erzeugen eines ungefilterten und eines gefilterten Strahlungsanteils (14a ,14b ) des Strahlenfächers (14 ) nur im Betrieb teilweise in den Strahlenfächer (14 ) eingefahren ist, wobei die Strahlungsanteile (14a ,14b ) unterschiedliche Röntgenspektren (U, W, S) aufweisen und wobei die Auswerteeinheit (18 ) dafür ausgebildet ist, ein Messsignal des ungefilterten Strahlungsanteils (14a ) von einem Messsignal des gefilterten Strahlungsanteiles (14b ) zur Gewinnung von Dual-Energy-Aufnahmen separat auszuwerten. - Computertomographiegerät (
2 ) nach Anspruch 1, wobei die Position des Röntgenfilters (16 ) mit der des Röntgendetektors (8 ) derart korreliert ist, dass bei der Auswertung eine Zuordnung vorliegt auf welchen Teilbereichen (8a ,8b ) des Röntgendetektors (8 ) die beiden Strahlungsanteile (14a ,14b ) auftreffen. - Computertomographiegerät (
2 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Röntgenfilter (16 ) wahlweise aus Zinn, Aluminium, Kupfer, Titan oder Wolfram ausgebildet ist. - Computertomographiegerät (
2 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Röntgenfilter (16 ) einen vorgegeben Teilbereich (8b ) des Röntgendetektors (8 ) in einer definierten Erstreckungsrichtung (φ, Z) des Röntgendetektors (8 ) abdeckt. - Computertomographiegerät (
2 ) nach Anspruch 4, wobei der Röntgenfilter (16 ) die Hälfte des Röntgendetektors (8 ) in der definierten Erstreckungsrichtung (φ, Z) abdeckt. - Computertomographiegerät (
2 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Röntgenfilter (16 ) in den Strahlenfächer (14 ) verfahrbar angeordnet ist. - Computertomographiegerät (
2 ) nach Anspruch 6, wobei mehrere unterschiedliche Röntgenfilter (16 ) vorgesehen sind, die in den Strahlenfächer (14 ) verfahbar sind. - Computertomographiegerät (
2 ) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Röntgenfilter (16 ) derart verfahrbar angeordnet ist, dass während einer vollständigen Rotation des Röntgenstrahlers (4 ) mindestens zwischen einer Abdeckposition, in der er den Strahlenfächer (14 ) vollständig abdeckt, und einer ausgefahrenen Position, in der er den Strahlenfächer (14 ) vollständig freigibt, verstellbar ist. - Computertomographiegerät (
2 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Röntgenfilter (16 ) rotierbar angeordnet ist. - Computertomographiegerät (
2 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Röntgenstrahler (4 ) eine Strahlerblende (6 ) umfasst, in welcher der Röntgenfilter (16 ) eingebaut ist. - Computertomographiegerät (
2 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches in einem Normallbetrieb ohne Röntgenfilter (16 ) und in einem Dual-Energy-Modus mit Röntgenfilter (16 ) betreibbar ist, wobei im Dual-Energy-Modus bei einem Spiralscan eine Vorschubgeschwindigkeit eines Patiententisches (10 ) relativ zum Röntgenstrahlers (4 ) reduziert ist. - Verfahren zum Steuern eines Computertomographiegeräts (
2 ), insbesondere zur Durchführung eines Spiralscans, wobei das Computertomographiegerät (2 ) einen rotierbaren Röntgenstrahler (4 ) zum Erzeugen eines Strahlenfächers (14 ) und einen diametral gegenüber positionieren Röntgendetektor (8 ) mit einer zugeordneten Auswerteeinheit (18 ) umfasst, wobei – dem Röntgenstrahler (4 ) ein Röntgenfilter (16 ) nachgeschaltet wird, dessen Position mit der des Röntgendetektors (8 ) korreliert ist, – mit Hilfe des Röntgenfilters (4 ), der nur teilweise in den Strahlenfächer (14 ) eingefahren wird, ein ungefilterter und ein gefilterter Strahlungsanteil (14a ,14b ) des Strahlenfächers ausgebildet werden, wobei die Strahlungsanteile (14a ,14b ) unterschiedliche Röntgenspektren (U, W, S) aufweisen, und – ein Messsignal des ungefilterten Strahlungsanteil (14a ) von einem Messsignal des gefilterten Strahlungsanteil (14a ) zur Gewinnung von Dual-Energy-Aufnahmen separat ausgewertet wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20120713 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140603 |