DE10222397A1 - Verfahren zur Blendenregelung eines Computertomographen und Computertomograph - Google Patents
Verfahren zur Blendenregelung eines Computertomographen und ComputertomographInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Blendenregelung in einem Computertomographen und einen Computertomographen mit einer Blendenregelung und einem mehrzeiligen Detektor (6), wobei die Bilddetektorsignale zur Erzeugung eines Stellsignals für die Blendenregelung genutzt und entsprechende Mittel (18) hierzu im Rechnersystem (10) zur Verfügung gestellt werden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Blendenregelung eines Computertomographen, wobei eine Messeinheit, bestehend aus einer Strahlenquelle und einem Strahlenempfänger, und ein dazwischen angeordneter Objektträger, auf welchem sich ein zu untersuchendes Objekt befindet, relativ zueinander um eine Systemachse rotieren, und mit Hilfe eines Rechnersystems die von der Strahlenquelle fächerförmig zum Strahlenempfänger ausgesandte Strahlung bezüglich ihrer Intensitätsverteilung durch ein Detektorfeld, welches mindestens eine Zeile um den Fokus der Strahlenquelle angeordnete strahlenempfindliche Bilddetektoren aufweist, gemessen wird, um die Schwächungsverteilung in mindestens einer Ebene des zu untersuchenden Objektes zu errechnen, wobei das Objekt nur einen Teil des fächerförmigen Strahls vom Strahlenempfänger abschattet.
- Des weiteren betrifft die Erfindung einen Computertomographen mit einer beweglichen Messeinheit mit einer Strahlenquelle, die begrenzt durch eine verstellbare Blende ein fächerförmiges Strahlenbündel aussendet, einem Strahlenempfänger, der ein Detektorfeld mit mindestens einer Zeile von Bilddetektoren, die vorzugsweise kreisförmig, um den Fokus der Strahlenquelle angeordnet sind, aufweist, einem Computersystem mit einem Daten- und Programmspeicher zur Auswertung der Messungen und zum Errechnen der Schwächungsverteilung in mindestens einer, mit den BilddetektorZeilen korrelierenden Ebene, und Mitteln zur Blendenpositionierung.
- Computertomographen sind allgemein bekannt. Sie dienen dazu, mit Hilfe von gewebedurchdringender Strahlung Schichtaufnahmen eines zu untersuchenden Objektes, meistens eines Patienten, zu erzeugen. Bezüglich der Prinzipien der Computertomographie, insbesondere der Röntgen-Computertomographie, wird auf die Schrift "Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik, Heinz Morneburg (HRSG.) 3. Auflage verwiesen, insbesondere auf das Kapitel 5 "Prinzipien der Röntgen-Computertomographie".
- Die hier dargestellte Erfindung befasst sich im wesentlichen mit sogenannten Fächerstrahlgeräten, bei denen ein Röntgenstrahlenbündel, von einer Strahlenquelle ausgehend und durch eine einstellbare Blende begrenzt, das zu untersuchende Objekt durchdringt. Anschließend wird die Schwächung der Röntgenstrahlung auf der anderen Seite des Patienten in einem, um den Fokus der Strahlenquelle gekrümmten Detektorfeld gemessen, wobei die gesamte Messeinheit, bestehend aus Strahlenquelle und Strahlenempfänger, um das Objekt rotiert. Die Rotationsachse wird hierbei als Systemachse bezeichnet. Aufgrund der gemessenen Schwächung der Strahlung in den einzelnen Sektoren und unter unterschiedlichen Rotationswinkeln der Messeinheit werden die Schwächungseigenschaften des durchstrahlten Objektes in einer oder mehreren Ebenen errechnet und auf einem Display oder Bildträger wiedergegeben. Als Strahlung kann hierbei jede ionisierende Strahlung verwendet werden, wobei in der Regel Röntgenstrahlung, erzeugt durch eine Röntgenröhre mit Drehanode, die üblicherweise verwendete Strahlung darstellt.
- Um Schichtaufnahmen mit guter Qualität zu erreichen ist es notwendig, eine gute Ausleuchtung des Detektorfeldes zu erhalten und möglichst während der gesamten Aufnahmetätigkeit beizubehalten. Da die Strahlenbelastung der Patienten bei der Erstellung der tomographischen Aufnahme möglichst gering bleiben soll, wird versucht, das fächerförmig ausgebildete Strahlenbündel durch eine bewegliche Blende möglichst eng zu begrenzen, wodurch andererseits geringe Bewegungen oder sich sonst veränderte Randbedingungen, wie beispielsweise die thermische Fokusbewegung oder eine Kippung der Messeinheit (= Gantrykippung), sich ungünstig auf die Qualität der Ausleuchtung auswirken kann.
- Aus der Patentschrift DE 42 07 006 C2 der Anmelderin ist ein Röntgen-Computertomograph bekannt, welcher über eine Blendenregelung verfügt. Diese Blendenregelung wird dadurch erzeugt, dass randseitig am Detektorfeld spezielle Positionsdetektoren angebracht sind, auf denen der fächerförmig ausgesandte Strahl auftrifft und durch eine Messung der Intensitätsverteilung der Strahlung auf den speziellen Positionsdetektoren eine Auswanderung des Strahles erkennt, so dass sofort eine Nachregelung der Blende erfolgen kann, um wieder eine gute Ausleuchtung des Detektorfeldes zu erreichen.
- Nachteilig bei dieser Vorrichtung und diesem Verfahren zur Blendeneinstellung ist es, dass zusätzliche spezielle Positionsdetektoren notwendig sind, deren Aufbau außerdem relativ komplex ist, da die Detektoren die örtliche Verteilung der Strahlung auf sich bestimmen müssen.
- Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Blendenregelung in einem Computertomograph zu finden, welches auf die zusätzlichen aufwendigen Positionsdetektoren verzichten kann.
- Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, einen Computertomographen darzustellen, welcher auch ohne zusätzliche und spezielle Positionsdetektoren eine entsprechende Blendenregelung durchführen kann.
- Diese Aufgaben werden durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Die Erfinder haben erkannt, dass es bei einem mehrreihigen Detektorfeld eines Computertomographen möglich ist, die eigentlich zur Bilderzeugung vorliegenden Detektionssignale zu verwenden, um die Güte der Ausleuchtung und gegebenenfalls Verschiebungen in der Ausleuchtung zu bestimmen, so dass ein Regelkreis für die Blendensteuerung über diese Signale gebildet werden kann.
- Demgemäß schlagen die Erfinder vor, das an sich bekannte Verfahren zur Blendenregelung eines Computertomographen zu verbessern, wobei der Computertomograph über eine Messeinheit, bestehend aus einer Strahlenquelle und einem Strahlenempfänger, und einen dazwischen angeordneten Objektträger, auf welcher sich ein zu untersuchendes Objekt befindet, verfügt, wobei die Messeinheit und der Objektträger relativ zueinander um eine Systemachse rotieren. Mit Hilfe eines Rechnersystems wird die von der Strahlenquelle fächerförmig zum Strahlenempfänger ausgesandte Strahlung bezüglich ihrer Intensitätsverteilung durch ein Detektorfeld, welches mindestens eine Zeile um den Fokus der Strahlenquelle angeordnete strahlenempfindliche Bilddetektoren aufweist, gemessen, und die Schwächungsverteilung in mindestens einer Ebene des zu untersuchenden Objektes errechnet. Die erfindungsgemäße Verbesserung liegt nun darin, dass bei einem Computertomographen, dessen Detektorfeld mindestens zwei parallele Zeilen an Bilddetektoren verwendet, die zur Berechnung der Schwächungsverteilung genutzten Bilddetektor-Informationen zumindest teilweise zur Regelung der Blendenposition genutzt werden.
- Durch einen Vergleich der detektierten Intensitäten aus gleichen Sektoren unterschiedlicher Detektorreihen, ist es nun möglich, aufgrund der Veränderung von Intensitätsverteilungen in diesen Sektoren, auf eine Veränderung der Ausleuchtung zu schließen und damit ein Stellsignal an die Blende weiterzugeben, so dass eine schnelle Regelung dieser Blende möglich wird.
- Vorzugsweise werden hierbei nur Detektorinformationen verwendet, die aus nicht abgeschatteten Bereichen des Detektorfeldes stammen, so dass bei Objekten mit ungleicher Verteilung der Schwächungskoeffizienten der Einfluss des Objektes selbst ausgeschlossen werden kann. Bei der Untersuchung von Patienten sollte jedoch immer nur auf die Detektorinformationen aus nicht abgeschatteten Bereichen zurückgegriffen werden.
- Erfindungsgemäß können die abschattungsfreien Bereiche beispielsweise durch Überschreitung eines Schwellwertes der detektierten Strahlungsintensität bestimmt werden, da im abgeschatteten Bereich naturgemäß die Strahlungsintensität reduziert wird. Vorteilhaft kann es hierbei auch sein, dass ein gewisser Sicherheitsbereich zwischen abschattungsfreien und abgeschatteten Bereichen von der Verwendung zur Regelung der Blende ausgenommen wird.
- Als Regelgröße zur Blendenpositionierung kann erfindungsgemäß eine Differenzgröße zwischen den mindestens zwei Zeilen der Bilddetektoren im jeweils gleichen Kanalwinkelsegment verwendet werden, wobei vorzugsweise die Differenzgröße aus den Mittelwerten jeweils einer Gruppe von Detektoren bestimmt wird. Hierbei kann zum Ausschluss von Ausreißern auch mindestens ein kleinster und mindestens ein größter Einzelwert je Gruppe verworfen werden. Durch diese Maßnahme werden eventuell vorliegende Störungen bei der Messung unterdrückt.
- Wird der Computertomograph mit einer Röntgenröhre betrieben, die eine Drehanode als Strahlenquelle aufweist, oder können sonstige Effekte zu zeitlich schnell schwankenden Intensitäten der Strahlung führen, so schlägt der Erfinder vor, dass alle gemessenen Größen über eine Zeitspanne gemittelt werden, die es erlaubt, diese zeitlichen Schwankungen auszugleichen.
- Da sich in der Regel zentral über dem Detektorfeld das Objekt selbst befindet und in diesem Bereich mit Sicherheit keine abschattungsfreien Bereiche vorliegen, kann es vorteilhaft sein, nur vorgegebene, vorzugsweise randständige, Kanalwinkelsegmente und deren Bilddetektor-Informationen zur Regelung der Blendenposition zu verwenden.
- Des weiteren können auch nur Messungen zur Regelung der Blendenposition verwendet werden, die unter einem bestimmten Rotationswinkel der Messeinheit aufgenommen würde. Somit addieren oder subtrahieren sich nicht Zentrifugal- und Gravitationskraft auf die gelagerte Drehanode.
- Aus dem Betrieb des Computertomographen ist es bekannt, dass eine Verstellung der Blende besonders dann notwendig ist, wenn die Messeinheit sich bewegt, also um die Systemachse rotiert. Hier treten Fliehkräfte auf und wirken unterschiedlich angreifende Gravitationskräfte, deren Effekte zu kompensieren sind. Beim Stillstand der Messeinheit müssen im wesentlichen nur thermisch bedingte Veränderungen kompensiert werden. Daher kann es ausreichend und vorteilhaft sein, sich diesen Gegebenheiten anzupassen und die Frequenz der Messdatenauswertung zur Regelung der Blendenposition bei nicht rotierender Messeinheit konstant zu halten, während bei rotierender Messeinheit die Frequenz der Messdatenauswertung erhöht wird. Diese kann beispielsweise direkt proportional oder proportional zur Rotationsgeschwindigkeit eingestellt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, aufbauend auf einer Grundhäufigkeit, lediglich die Erhöhung selbst proportional zur Rotationsgeschwindigkeit anzupassen.
- Werden mehr als zwei Zeilen Bilddetektoren verwendet, so kann es zur Reduzierung des Mess- und Rechenaufwandes vorteilhaft sein, nur die Messungen von Bilddetektoren geeigneter Zeilen, vorzugsweise der ersten und letzten Zeile, zur Regelung der Blendenposition zu nutzen.
- Andererseits ist es auch möglich, wenn bei Verwendung von mehr als zwei Zeilen Bilddetektoren, zur Regelung der Blendenposition Messungen aus gleichen Kanalwinkelsegmenten mehrerer Zeilen verwendet werden, um einen Intensitätsverlauf der Strahlung über die Zeilen zu ermitteln und die Position des Maximums des Intensitätsverlaufes als Regelgröße für die Blendenpositionierung zu verwenden.
- Soll eine zusätzliche Verbesserung der Blendenregelung durch Erzeugung einer Redundanz erreicht werden, so können zusätzlich die an sich bekannten speziellen Positionsdetektoren verwendet werden. Diese Positionsdetektoren können sowohl strahlerseitig als auch empfängerseitig eingebaut sein. In diesem Fall können die zusätzlichen Positionsdetektoren dann zur Blendenregelung verwendet werden, wenn kein abschattungsfreies Bilddetektorsignal zur Verfügung steht.
- In einer solchen Ausführung können zwei sich überlagernde Regelkreise verwendet werden, wobei ein erster Regelkreis als Regelgröße Signale aus den Bilddetektoren und ein zweiter Regelkreis als Regelgröße Signale aus den speziellen Positionsdetektoren erhält. Vorzugsweise können hierbei die Regelkreise entsprechend der Güte und/oder Verlässlichkeit der Regelgröße gewichtet werden, so dass insgesamt eine Optimierung der Blendeneinstellung erreicht wird.
- Entsprechend dem durch das oben dargestellte Verfahren beschriebenen Erfindungsgedanken schlagen die Erfinder auch vor, den an sich bekannten Computertomograph mit einer beweglichen Messeinheit mit einer Strahlenquelle, die begrenzt durch eine verstellbare Blende ein fächerförmiges Strahlenbündel aussendet, einem Strahlenempfänger, der ein Detektorfeld mit mindestens einer Zeile von Bilddetektoren, die kreisbogenförmig um den Fokus der Strahlenquelle angeordnet sind, aufweist, einem Computersystem mit einem Daten- und Programmspeicher zur Auswertung der Messungen und Errechnung der Schwächungsverteilung mindestens einer, mit der Bilddetektorzeile korrelierenden Ebene und Mitteln zur Blendenpositionierung, dahingehend zu verbessern, dass das Detektorfeld über mindestens zwei parallele Zeilen an Bilddetektoren verfügt und die Mittel zur Blendenpositionierung einen Eingang zur Übertragung von Bilddetektor- Informationen aufweisen.
- Erfindungsgemäß kann das Mittel zur Blendenpositionierung mindestens einen Regelkreis enthalten, wobei hier Mittel, vorzugsweise ein Computerprogramm oder Programm-Modul zur Durchführung der Verfahrensschritte eines der oben beschriebenen Verfahren, vorgesehen sind.
- Ein vorteilhafter Effekt der oben beschriebenen Erfindung besteht neben dem optionalen Weglassen von speziellen Positionsdetektoren auch darin, dass aufgrund der extrem genauen strahlenquellenseitigen Blende auf eine verfahrbare Detektorblende verzichtet werden kann. Hierdurch wird auch eine bessere Dosisnutzung bewirkt, so dass die gesamte Strahlenbelastung eines untersuchten Patienten insgesamt reduziert wird.
- Da die Regelsignale für die Steuerung der Blende vorliegen, ist es nun auch möglich, diese dazu zu nutzen, dass bei der Erzeugung von Kalibriertabellen, mit welcher der Computertomograph kalibriert wird, nur Aufnahmen ausgewertet werden, bei denen das Dosisprofil in Richtung der Systemachse sehr gut positioniert ist. Im Ergebnis werden hierdurch qualitativ bessere und aussagekräftigere Kalibriertabellen erstellt, bei denen eventuelle Fehleinstellungen der Blende eliminiert sind.
- Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellen dar:
- Fig. 1 Schematische Darstellung eines Röntgen-Computertomographen im Querschnitt senkrecht zur Symmetrieachse, einschließlich Rechnereinheit;
- Fig. 2 Röntgen-Computertomograph im Längsschnitt, entlang der Systemachse mit zwei Bilddetektorzeilen;
- Fig. 3 Röntgen-Computertomograph im Längsschnitt, entlang der Systemachse mit vier Bilddetektorzeilen.
- Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ausführung eines Computertomographen, hier eines Röntgen- Computertomographen ist in der Fig. 1 im Querschnitt dargestellt. Der Schnitt verläuft senkrecht zur Systemachse 4, um die sich die Messeinheit oder Gantry des Computertomographen bei der Herstellung von Schichtbildern drehen kann. Die Messeinheit besteht aus einer Röntgenröhre 2, welche mit einer Drehanode 2.1, zur Erzeugung von Röntgenstrahlung ausgestattet ist. Der Röntgenstrahl der Drehanode 2 wird mit Hilfe einer Blendenverstellvorrichtung 3 mit integrierter Blende 3.1 in Querrichtung und 3.2 in Längsrichtung begrenzt und eingestellt. Unterhalb der Röntgenröhre 2 befindet sich ein Detektor mit einem Detektorfeld, welches aus einer Vielzahl von Detektoren 6.1.1 bis 6.n.m in m Zeilen mit n Reihen aufgebaut ist. Aufgrund der Schnittdarstellung sind allerdings die hintereinander angeordneten Zeilen in dieser Figur nicht direkt erkennbar, sondern nur die erste Zeile mit den Detektoren 6.1.1 bis 6.n.1 gezeigt.
- Zwischen der Röntgenröhre 2 und dem Detektor 6 befindet sich eine Patientenliege 9, auf der ein zu untersuchender Patient 5 schematisch mit Torso und Kopf dargestellt ist. Der Patient befindet sich in einem Strahlengang eines fächerförmig ausgebildeten Röntgenstrahles 7 und schattet das Detektorfeld gegenüber der Röntgenröhre 2 in dem Segment, welches durch den gestrichelten Strahlenverlauf 8 dargestellt ist, ab. Außerhalb des durch die Strahlen 8begrenzten Segmentes verläuft der Röntgenstrahl abschattungsfrei zum Detektorfeld.
- Im Detektorfeld werden mit Hilfe von m-Reihen und n-Zeilen Bilddetektoren die gemessenen Strahlungsintensitätswerte über die Signalleitungen 16.1.1 bis 16.n.1 und die Sammelleitung 16 an eine Signalerfassung 15 übergeben. Selbstverständlich werden auch die weiteren, hier nicht sichtbaren Detektorenzeilen durch die Signalerfassung 15 ausgewertet, in digitaler Form an eine Rechnereinheit 10 weitergeleitet, um dort für die Bildaufbereitung zur Verfügung zu stehen.
- Erfindungsgemäß werden die vorliegenden Signale des Detektorfeldes jedoch nicht nur zur Bildaufbereitung verwendet, sondern auch zur Ermittlung der Ausleuchtung des Detektorfeldes durch den fächerförmigen Röntgenstrahl. Ungleichmäßigkeiten und Veränderungen der Ausleuchtung des Detektorfeldes stoßen hierbei einen Regelkreis an, welcher über eine Steuerleitung 17 Signale an die Blendenverstellvorrichtung 3 weitergibt, so dass die entsprechende Blendenverstellung vorgenommen werden kann, um die gleichmäßige Ausleuchtung des Detektorfeldes wieder zu erreichen.
- Neben der erfindungsgemäßen Nutzung werden die gemessenen Detektorsignale, wie bisher auch, zur Erstellung von Schichtaufnahmen verwendet, die anschließend auf einem Display 11 - gesteuert durch die Tastatur 12 - dargestellt werden können.
- Der Fächer wird in Richtung der Systemachse 4 eingestellt, da hier auf ein besonders enges Strahlungsfeld zu achten ist. Denn die Breite dieses Strahlungsfeldes in der Systemachse ist wesentlich mitbestimmend für die an den Patienten übergebenen Dosis Belastung bei der Herstellung der CT- Aufnahmen. Die Fig. 2 und 3 zeigen daher nochmals einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Röntgen-CT-Anlage in Längsrichtung, wobei die Fig. 2 ein Detektorfeld 6 zeigt, welches zweireihig ausgebildet ist, während die Fig. 3 ein vierreihig ausgebildetes Detektorfeld darstellt.
- Unterhalb des Detektors 6 ist jeweils in einem Koordinatensystem die Intensitätsverteilung I(z) in Ortsabhängigkeit zu den darüber befindlichen Detektoren dargestellt. Das Koordinatensystem entspricht in seiner Z-Achse der Systemachse 4 des Computertomographen, während auf der Ordinate die Intensität I der Röntgenstrahlung aufgetragen ist. In der dargestellten Ausführung lässt sich erkennen, dass der Röntgenstrahl zum Zeitpunkt der Aufnahme leicht, bezüglich seines Maximums und seiner Grenzen, nach rechts verschoben ist. Entsprechend wird auch auf den Detektoren unterschiedlicher Reihe und gleicher Zeile eine unterschiedliche Intensität der Röntgenstrahlung gemessen. Dieses Differenzsignal kann aus den normalerweise zur Erstellung einer Schichtaufnahme verwendeten Informationen entnommen werden, so dass über einen Regelkreis eine entsprechende Veränderung der Blende gesteuert werden kann, die anschließend zu einer Wiederherstellung einer gleichmäßigen Ausleuchtung des Detektorfeldes führt.
- Entsprechendes gilt auch für den in der Fig. 3 dargestellten Computertomographen, der über ein vierzeiliges Detektorfeld 6.1.1 bis 6.n.4 verfügt, wobei hier entsprechend dem zuvor beschriebenen Verfahren zur Einstellung der Detektorfeldausleuchtung beziehungsweise der Blendenregulierung lediglich die jeweils äußere Reihe an Detektoren herangezogen werden können und deren Differenzsignal bestimmt wird, welches dann als Regelgröße zur Einstellung der Blende dienen kann. Im einfachsten Fall können beispielsweise nur die Detektoren 6.1.1, 6.1.m, 6.n.1 und 6.n.m zur Blendensteuerung herangezogen werden, wobei hiermit sogar zusätzlich zur Breiten- und Längenverstellung eine Drehung der Blendenöffnung um eine Hochachse reguliert werden kann, falls dies erforderlich ist.
- Alternativ können bei mehr als 3 Detektorzeilen jedoch auch die Messwerte der einzelnen Reihen herangezogen werden, um in Z-Richtung eines Intensitätsprofils durch eine Näherungsrechung oder direkte Lösung eines Gleichungssystems zu erstellen. Hiermit kann die Position des errechneten Maximums dieser Intensitätsverteilung und deren Abweichung von der tatsächlichen Mitte der Detektorzeilen als Regelgröße zur Einstellung der Blendensteuerung verwendet werden. Wird die Position des Maximums an beiden Seiten des Detektorfeldes bestimmt, so kann hierdurch auch eine Verdrehung des Strahlenfächers senkrecht zur Systemachse detektiert und gegebenenfalls ausgeglichen werden.
- In der schematischen Darstellung der Fig. 1 bis 3 sind Bilddetektoren und deren Abstände untereinander relativ groß dargestellt, um die Übersichtlichkeit der Darstellung zu wahren. Typische Fächerwinkel liegen bei 50°. Die Ausdehnung des Detektors in z-Richtung beträgt typisch ca. 20 mm.
- Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Computertomographen, insbesondere der Blendenregelung und die Anwendung des beschriebenen Verfahrens zur Blendenregelung ist es nun also möglich, die an sich ursprünglich nur zur Bilderzeugung dienenden Detektorsignale für einen Regelkreis zur Blendensteuerung der Röntgenröhre zu verwenden, wodurch eine sehr effektive und kostengünstige Blendenregelung möglich wird.
- Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, dass die hier gezeigten Beispiele eines Röntgen-Computertomographen lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen. Eine derartige Blendensteuerung ist jedoch ebenfalls bei der Verwendung von Gamma-Strahlern oder Beta-Strahlern oder sonstigen ionisierenden Strahlungen möglich.
- Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Claims (20)
1. Verfahren zur Blendenregelung eines
Computertomographen, wobei eine Messeinheit (1), bestehend aus einer
Strahlenquelle (2) und einem Strahlenempfänger (6), und ein
dazwischen angeordneter Objekttisch (9), auf welcher sich
ein zu untersuchendes Objekt (5) befindet, relativ
zueinander um eine Systemachse (4) rotieren, und mit Hilfe eines
Rechnersystems (10) die von der Strahlenquelle (2)
fächerförmig zum Strahlenempfänger (6) ausgesandte Strahlung (7)
bezüglich ihrer Intensitätsverteilung durch ein
Detektorfeld, welches mindestens eine Zeile um den Fokus (14) der
Strahlenquelle (2) angeordnete strahlenempfindliche
Bilddetektoren (6.1.1-6.n.m) aufweist, gemessen wird, um die
Schwächungsverteilung (I(z)) in mindestens einer Ebene des
zu untersuchenden Objektes (5) zu errechnen, wobei das
Objekt (5) nur einen Teil des fächerförmigen Strahls (7) vom
Strahlenempfänger abschattet,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Strahlenempfänger mindesten zwei parallele Zeilen an
Bilddetektoren (6.1.1-6.n.m) verwendet werden, wobei die,
zur Berechnung der Schwächungsverteilung genutzten,
Bilddetektor-Informationen zumindest teilweise zur Regelung der
Blendenposition verwendet werden.
2. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
nur Detektorinformationen aus nicht abgeschatteten
Bereichen verwendet werden.
3. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die abschattungsfreien Bereiche aufgrund des Überschreitens
eines Schwellwertes der detektierten Strahlungsintensität
(I) bestimmt werden.
4. Verfahren gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
als Regelgröße zur Blendenpositionierung eine
Differenzgröße zwischen den einander entsprechenden Kanälen mindestens
zweier Zeilen der Bilddetektoren (6.1.1-6.n.m) im
gleichen Kanalwinkelsegment verwendet wird.
5. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Differenzgröße aus den Mittelwerten einer Gruppe von
Detektoren bestimmt wird, wobei vorzugsweise mindestens ein
kleinster und ein größter Einzelwert je Gruppe verworfen
wird.
6. Verfahren gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
alle gemessenen Größen über eine Zeitspanne gemittelt
werden, die es erlaubt, zeitliche Schwankungen der gemessenen
Strahlungsintensität auszugleichen.
7. Verfahren gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
nur vorgegebene, vorzugsweise randständige,
Kanalwinkelsegmente (6.1.1, 6.1.m, 6.n.1, 6.n.m) und deren Bilddetektor-
Informationen zur Regelung der Blendenposition verwendet
werden.
8. Verfahren gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
nur Messungen zur Regelung der Blendenposition verwendet
werden, die unter einem bestimmten Rotationswinkel der
Messeinheit aufgenommen wurden, vorzugsweise
Rotationswinkel unter denen sich auftretende Kräfte eher kompensieren
als addieren.
9. Verfahren gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Frequenz der Messwertauswertung zur Regelung der
Blendenposition bei nicht rotierender Messeinheit (1) konstant
und bei rotierender Messeinheit (1) proportional zur
Rotationsgeschwindigkeit der Messeinheit (1) eingestellt wird.
10. Verfahren gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehr als zwei Reihen Bilddetektoren (6.1.1-6.n.m)
verwendet werden, wobei nur die Messungen von Bilddetektoren
geeigneter Zeilen, vorzugsweise der ersten und letzten Zeile,
zur Regelung der Blendenposition verwendet werden.
11. Verfahren gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehr als zwei Zeilen Bilddetektoren, zur Regelung der
Blendenposition Messungen aus gleichen Kanalwinkelsegmenten
mehrerer Zeilen verwendet werden, um einen
Intensitätsverlauf (I(z)) der Strahlung über die Reihen zu ermitteln und
die Position des Maximums des Intensitätsverlaufes als
Regelgröße genutzt wird.
12. Verfahren gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
zusätzlich spezielle Positionsdetektoren verwendet werden.
13. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zusätzlichen Positionsdetektoren dann zur
Blendenregelung verwendet werden, wenn kein abschattungsfreies
Bilddetektorsignal zur Verfügung steht.
14. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwei sich überlagernde Regelkreise verwendet werden, wobei
ein erster Regelkreis als Regelgröße Signale aus den
Bilddetektoren und ein zweiter Regelkreis als Regelgröße
Signale aus den speziellen Positionsdetektoren erhält.
15. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelkreise entsprechend der Güte und/oder
Verlässlichkeit der Regelgröße gewichtet werden.
16. Verfahren gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Erzeugung von Kalibriertabellen nur Aufnahmen
ausgewertet werden, die aufgrund der Regelsignale auf eine sehr
gute Positionierung der Messstrahlung und gleichmäßige
Ausleuchtung des Detektorfeldes, insbesondere in Richtung der
Systemachse, hinweisen.
17. Verwendung von Bilddetektorinformationen zur
Blendensteuerung in einem Computertomographen mit einem
mehrzeiligen Detektor.
18. Computertomograph mit:
dadurch gekennzeichnet, dass
das Detektorfeld über mindestens zwei parallele Zeilen an Bilddetektoren verfügt und die Mittel (20) zur Blendenpositionierung einen Eingang zur Übertragung von Bilddetektor- Informationen aufweisen.
- einer beweglichen Messeinheit (1) mit:
- einer Strahlenquelle (2), die begrenzt durch eine
verstellbare Blende (3) ein fächerförmiges Strahlenbündel
(7) aussendet,
- einem Strahlenempfänger (6), der ein Detektorfeld mit
mindestens einer Zeile von Bilddetektoren
(6.1.1-6.n.m), die um den Fokus (14) der Strahlenquelle (2)
angeordnet sind, aufweist,
- einem Computersystem (10) mit einem Daten- und
Programmspeicher (19) zur Auswertung der Messungen und
errechnen der Schwächungsverteilung mindestens einer, mit
der Bilddetektorzeile korrelierenden, Ebene, und
- Mitteln (20) zur Blendenpositionierung,
das Detektorfeld über mindestens zwei parallele Zeilen an Bilddetektoren verfügt und die Mittel (20) zur Blendenpositionierung einen Eingang zur Übertragung von Bilddetektor- Informationen aufweisen.
19. Computertomograph gemäß dem voranstehenden
Patentanspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Mittel zur Blendenpositionierung mindestens einen
Regelkreis enthält.
20. Computertomograph gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 18 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Mittel (20) zur Blendenpositionierung Mittel,
vorzugsweise ein Computerprogramm oder Programm-Modul, zur
Durchführung der Verfahrensschritte eines der
Verfahrensansprüche 1 bis 16 enthält.
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