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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Kalibrierung einer Röntgenanlage, die mehrere Detektorkanäle aufweist,
insbesondere eines Röntgen-Computertomographen,
durch Erstellung von Basiskalibriertabellen und Differenzkalibriertabellen
in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Einflussparametern, bei dem die Basiskalibriertabellen in
einem Kalibriervorgang in bestimmten Zeitabständen jeweils neu erstellt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Röntgenanlage mit mehreren Detektorkanälen, insbesondere
einen Röntgen-Computertomographen,
die ein System zur Kalibrierung der Detektorkanäle durch Erstellung von Basiskalibriertabellen
und Differenzkalibriertabellen in Abhängigkeit von unterschiedlichen
Einflussparametern umfasst, das die Basiskalibriertabellen in einem
Kalibriervorgang durch Ansteuerung der Röntgenanlage in bestimmten Zeitabständen jeweils
automatisch neu erstellt.
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Das Verfahren lässt sich besonders vorteilhaft
bei Computertomographen einsetzen, bei denen eine Vielzahl von Basiskalibriertabellen
und Differenzkalibriertabellen aufgrund der großen Anzahl von einstellbaren
Einflussparametern jeweils neu erstellt werden müssen. Ein Computertomograph
umfasst u. a. eine Röntgenröhre, zeilen-
oder matrixförmig angeordnete
Röntgendetektoren,
die einzelne Detektorkanäle
repräsentieren,
und einen Patientenlagerungstisch. Die Röntgenröhre und die Röntgendetektoren
sind an einem Drehrahmen, der sog. Gantry, angeordnet, welche während der
Messung um den Patientenlagerungstisch bzw. eine parallel zu diesem verlaufende
Untersuchungsachse rotiert. Alternativ hierzu können die Röntgendetektoren auch auf einem
feststehenden Detektorring um den Patientenlagerungstisch angeordnet
sein, wobei sich die Röntgenröhre mit
der Gantry bewegt.
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Der Patientenlagerungstisch ist in
der Regel relativ zu der Gantry entlang der Untersuchungsachse verschiebbar.
Die Röntgenröhre erzeugt
ein in einer Schichtebene senkrecht zur Untersuchungsachse fächerförmig aufgeweitetes
Strahlbündel.
Die Begrenzung dieses Strahlbündels
in Richtung der Schichtdicke wird durch die Größe bzw. den Durchmesser des
Fokus auf dem Targetmaterial der Röntgenröhre und eine oder mehrere im
Strahlengang des Röntgenstrahlbündels angeordnete
Blenden eingestellt. Das Röntgenstrahlbündel durchdringt
bei Untersuchungen in der Schichtebene eine Schicht eines Objektes,
bspw. eine Körperschicht
eines Patienten, welcher auf dem Patientenlagerungstisch gelagert
ist, und trifft auf die der Röntgenröhre gegenüberliegenden
Röntgendetektoren
auf. Der Winkel, unter dem das Röntgenstrahlbündel die
Körperschicht
des Patienten durchdringt und ggf. die Position des Patientenlagerungstisches
relativ zu der Gantry verändern
sich während
der Bildaufnahme mit dem Computertomographen kontinuierlich.
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Die Intensität der Röntgenstrahlen des Röntgenstrahlbündels, welche
nach der Durchdringung des Patienten auf die Röntgendetektoren treffen, ist abhängig von
der Schwächung
der Röntgenstrahlung
durch den Patienten. Dabei erzeugt jeder der Röntgendetektoren in Abhängigkeit
von der Intensität der
empfangenen Röntgenstrahlung
ein Spannungssignal, welches einer Messung der globalen Transparenz
des Körpers
für Röntgenstrahlen
von der Röntgenröhre zu dem
entsprechenden Röntgendetektor bzw.
Detektorkanal entspricht. Ein Satz von Spannungssignalen der Röntgendetektoren,
aus denen Schwächungswerte
berechnet werden und die für eine
spezielle Position der Röntgenstrahlquelle
relativ zu dem Patienten aufgenommen wurden, wird als Projektion
bezeichnet. Ein Satz von Projektionen, die an verschiedenen Positionen
der Gantry während
einer Umdrehung der Gantry während
einer Umdrehung der Gantry um den Patienten aufgenommen wurden,
wird als Scan bezeichnet. Der Computertomograph nimmt viele Projektionen
an verschiedenen Positionen der Röntgenstrahlquelle relativ zum
Körper
des Patienten auf, um ein Bild zu rekonstruieren, welches einem
zweidimensionalen Schnittbild des Körpers des Patienten oder einem
dreidimensionalen Bild entspricht. Für ein hochwertiges Rekonstruktionsergebnis
ist erforderlich, dass für
jeden Detektorkanal k und jeden Projektionswinkel der Gantry bzw. jede
Projektion korrekte Schwächungswerte
berechnet werden können.
Jeder Detektorkanal hat jedoch seine eigene Empfindlichkeit, so
dass bei gleichem Röntgenquanteneinfall
pro Kanal die elektrischen Ausgangssignale unterschiedlicher Kanäle in der
Regel verschieden hoch sind. Unter Detektorkanal ist dabei der gesamte
Signalweg vom Detektorelement bis zur Digitalisierung zu verstehen.
Aufgrund dieser unterschiedlichen Empfindlichkeiten ist eine Kalibrierung
der Detektorkanäle
für eine
zuverlässige
Messung unerlässlich.
Die Aufgabe der Kalibrierung besteht darin, die Einzelempfindlichkeiten
der Kanäle zu
bestimmen und entsprechende Kalibrierwerte in Tabellen, den Kalibriertabellen,
für spätere Messwertkorrekturen
zu hinterlegen. Ohne diese Korrekturen wären auch die Schwächungswerte
nicht definiert, da die Kalibrierwerte zugleich die Referenzwerte
der Strahlintensitäten
ohne schwächendes
Objekt bilden. Die Kalibriertabellen werden aus diesem Grund auch
als Lufttabellen oder Luftkalibriertabellen bezeichnet. Sie werden
in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Einflussgrößen bzw.
-parametern benötigt,
wie z. B. der eingestellten Schichtdicke,
der Röhrenspannung
der Röntgenquelle,
der Rotationszeit der Gantry, einer schaltbaren Vorfilterung, evtl.
dem Röhrenstrom
der Röntgenquelle
und der Detektortemperatur. Die Zahl der möglichen Parameterkombinationen
ist bei Computertomographen sehr groß, so dass aus Gründen des
Zeit- und Speicheraufwandes nicht für jede Kombination eine eigene
Kalibriertabelle erstellt werden kann. Vielmehr wird so verfahren, dass
bspw. für
jede einstellbare Schichtdicke eine Basiskalibriertabelle, im Folgenden
auch als Basistabelle bezeichnet, erstellt wird, welche täglich kalibriert
wird. Dabei werden die weiteren Parameter üblicherweise auf mittlere Werte
gesetzt. Bei allen anderen Parameterkombinationen ergibt sich die
bei einer Messung eingesetzte Tabelle aus der Addition einer Basistabelle
zur eingestellten Schichtdicke und einer oder mehrerer Differenzkalibriertabellen,
im Folgenden auch als Differenztabellen bezeichnet, welche die Abweichung
auf die geänderten
Parameter enthalten. Die Differenztabellen werden nicht täglich, sondern
bisher. nur einmal im Werk, bei Serviceeinsätzen oder bei Hardwareaustausch
kalibriert. Bspw. kann sich bei einem einzeiligen Computertomographen
die Tabelle für
die Parameterkombination Schichtdicke B = 1 mm,
Spannung U = 140 kV, Rotationszeit τ = 1 s
aus einer Basistabelle für
B = 1 mm, U = 120 kV, τ = 0,75 s
und einer Spannungs-Differenztabelle für B = 1 mm,
U = 140 kV, τ =,0,75 s
sowie einer Rotationszeit-Differenztabelle
für B =
1 mm, U = 120 kV, τ = 1 s
zusammensetzen.
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Aus der
US 5 774 519 A sind ein Verfahren sowie
eine Vorrichtung zur Kalibrierung eines CT-Scanners bekannt, bei
denen zur Erstellung einer Kalibrierung ein Phantom mit einer bekannten Schwächungscharakteristik
eingesetzt wird. Aus den hierbei mit den Detektoren erhaltenen Schwächungswerten
wird durch Rückprojektion
ein Bild des Phantoms erzeugt. Das gemessene Bild wird in ein Idealbild
des Phantoms konvertiert, aus dem durch Vorwärtsprojektion ideale Schwächungswerte
erhalten werden. Aus dem Vergleich dieser idealen mit den gemessenen
Schwächungswerten
werden die Kalibrierwerte für
die einzelnen Detektorkanäle
berechnet. In dieser Druckschrift wird allerdings nicht auf die
Erstellung von Differenzkalibriertabellen und den damit verbundenen
Zeitaufwand eingegangen.
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Die
US 6 325 539 B1 beschreibt ein Verfahren
sowie eine Vorrichtung zur Vereinfachung der Kalibrierung in Computertomographen.
Bei diesem Verfahren wird die Kalibrierung für einen ersten Betriebsmodus
in gleicher Weise wie bei der vorgenannten Druckschrift durch Einsatz
eines Phantoms vorgenommen. Diese Kalibrierwerte werden dann auch
für die
Kalibrie rung der Detektorkanäle
in zumindest einem zweiten Betriebsmodus herangezogen. Hierbei können die
Kalibrierwerte entweder direkt verwendet oder interpoliert werden.
Auf diese Weise wird die Anzahl der durchzuführenden Kalibriermessungen reduziert.
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Bei der bisherigen Vorgehensweise
zur Kalibrierung einer Röntgenanlage
wird davon ausgegangen, dass sich der Einfluss der weiteren Parameter bzw.
Einflussgrößen während der
relativ lang auseinander liegenden Serviceeinsätze nur linear ändert und
durch die Basiskalibrierung korrigiert werden kann. Dies ist jedoch
einerseits vom zeitlichen Abstand der Serviceeinsätze abhängig und
andererseits von Einflussgröße zu Einflussgröße unterschiedlich,
so dass die Röntgenanlage
in einigen Zeitabschnitten nicht ausreichend kalibriert ist.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur
Kalibrierung einer Röntgenanlage
sowie eine Röntgenanlage
mit einem entsprechenden System zur Kalibrierung anzugeben, mit
denen eine gute Kalibrierung der Röntgenanlage unabhängig von
Serviceintervallen ohne signifikanten Zusatzaufwand für den Nutzer
erreicht wird.
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Die Aufgabe wird mit dem Verfahren
sowie der Röntgenanlage
gemäß den Patentansprüchen 1 bzw.
10 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie der Röntgenanlage
sind Gegenstand der Unteransprüche
oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ausführungsbeispielen
entnehmen.
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Bei dem vorliegenden Verfahren wird
ausgenutzt, dass die Basistabellen vom Nutzer der Röntgenanlage
in kurzen Zeitabständen
durch Auslösung eines
entsprechenden Kalibriervorganges jeweils neu erstellt werden. In
der Regel wird der Nutzer einen derartigen Kalibriervorgang zur
Erstellung der Basistabellen an jedem Betriebstag der Röntgenanlage
zumindest einmal durchführen.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird nun jeder der Differenztabellen
ein Zeitintervall zugeordnet, innerhalb dessen die jeweilige Differenztabelle
neu erstellt werden muss. Die Neuerstellung der Differenztabellen
wird dann unter Einhaltung der jeweils zugeordneten Zeitintervalle
annähernd
gleichmäßig auf
die Kalibriervorgänge
zur Erstellung der Basistabellen verteilt. Das Zeitintervall wird
für jeden
Einflussparameter bzw. die damit verbundenen Differenztabellen gesondert
festgelegt. Bei dieser Festlegung werden die gerätespezifischen Eigenheiten,
insbesondere das Driftverhalten dieses Einflussparameters, berücksichtigt.
Bei Einflussparametern mit einer starken nichtlinearen Änderung über der
Zeit wird ein kurzes Zeitintervall festgelegt, während bei Einflussparametern
mit einer im Wesentlichen linearen langsamen Änderung über der Zeit ein größeres Zeitintervall
festgelegt werden kann. Die jeweiligen Zeitintervalle können dabei bspw.
auf Erfahrungs- oder Messwerten bei der Benutzung der jeweiligen
Röntgenanlage
beruhen. Durch die annähernd
gleichmäßige Verteilung
der Neuerstellung der Differenztabellen auf die Kalibriervorgänge zur
Erstellung der Basistabellen wird erreicht, dass je Kalibriervorgang
nur ein geringer zusätzlicher
Zeitaufwand für
die Erstellung der Differenztabellen erforderlich ist, den der Nutzer
u. U. überhaupt nicht wahrnimmt.
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Das vorliegende Verfahren hat den
Vorteil, dass zu jedem Zeitpunkt während der Betriebsdauer einer
Röntgenanlage
unabhängig vom
zeitlichen Abstand zum nächsten
Serviceeinsatz immer eine optimale Kalibrierung der Röntgenanlage
vorliegt. In der bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden
Verfahrens werden die jeweiligen Differenztabellen zusammen mit
den Basistabellen bei der Veranlassung eines Kalibriervorganges
durch den Nutzer automatisch erstellt. In diesem Falle sind keinerlei
Zusatztätigkeiten
für den
Nutzer erforderlich und auch der zusätzliche Zeitaufwand pro Kalibriervorgang
ist aufgrund der optimierten Verteilung der Erstellung der Differenztabellen über die
einzelnen Kalibriervorgänge
gering.
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Ein wesentlicher Vorteil des vorliegenden Verfahrens
besteht somit einerseits darin, dass durch eine optimierte Verteilung
der Differenzkalibrierungen zu jeder Basiskalibrierung nur einige
wenige Differenzkalibrierungen durchgeführt werden, die vom Zeitaufwand
her zu vernachlässigen
sind, und andererseits darin, dass jede Einflussgröße in ihrem
Driftverhalten getrennt betrachtet werden kann, so dass insgesamt
ein Optimum zwischen Kalibrierungsaufwand und Aktualität der Kalibrierung
erreicht wird.
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Die Verteilung der Erstellung der
Differenztabellen auf die einzelnen Kalibriervorgänge kann durch
Vorgabe einer festen Anzahl von Differenztabellen erfolgen, die
bei jedem Kalibriervorgang zusätzlich
zu den Basistabellen neu erstellt werden. Dies setzt voraus, dass
die Zeitabstände
zur Durchführung
der Kalibriervorgänge
bzw. die Anzahl der innerhalb einer bestimmten Zeitspanne durchgeführten Kalibriervorgänge annähernd bekannt
ist. Die feste Anzahl der jeweils zusätzlich durchzuführenden
Differenzkalibrierungen muss dabei selbstverständlich so gewählt werden,
dass die den einzelnen Differenztabellen zugeordneten Zeitintervalle
eingehalten werden können.
Vorzugsweise wird diese feste Anzahl so gewählt, dass sich unter Berücksichtigung
der genannten Randbedingungen pro Kalibriervorgang ein minimaler
zusätzlicher
Zeitaufwand für
die Kalibrierung ergibt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
des vorliegenden Verfahrens wird aus der Gesamtanzahl der zu erstellenden
Differenztabellen und der Information über die zugeordneten Zeitintervalle
eine Anzahl an pro Zeiteinheit zu erstellenden Differenztabellen
ermittelt. Bei jedem Kalibriervorgang zur Erstellung der Basistabellen
werden dann in Abhängigkeit vom
Zeitabstand zum zuletzt durchgeführten
Kalibriervorgang – in
der Regel ein Zeitabstand von 1–3 Tagen – gerade
so viele Differenztabellen neu erstellt, dass die ermittelte Anzahl
an pro Zeiteinheit zu erstellenden Differenztabellen über diesen
Zeitabstand erreicht wird. Diese Vorgehensweise entspricht einer
adaptiven Anpassung des Kalibriervorganges an die tatsächlichen
Gegebenheiten, insbesondere das Verhalten des Nutzers. Führt der
Nutzer in kürzeren
Zeitabständen
Kalibriervorgänge
durch, so reduziert sich automatisch der pro Kalibriervorgang für die Erstellung
der Differenztabellen zusätzlich
erforderliche Zeitaufwand. Führt
der Nutzer die Kalibriervorgänge
in längeren
Zeitabständen
durch, so erhöht sich
entsprechend der für
jeden Kalibriervorgang erforderliche Zeitaufwand. Auch eine unregelmäßige Durchführung der
Kalibriervorgänge
stellt bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens kein Problem dar.
So wird nach einer entsprechenden mehrtägigen Pause automatisch eine
größere Anzahl
von Differenztabellen während
des Kalibriervorganges neu erstellt.
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Die Einhaltung der jeweils den einzelnen
Differenztabellen zugeordneten Zeitintervalle wird vorzugsweise
dadurch sichergestellt, dass bei jedem Kalibriervorgang für jede der
Differenztabellen ein Dringlichkeitsfaktor berechnet wird und die
Differenztabellen mit den jeweils höchsten Dringlichkeitsfaktoren
neu erstellt werden. Die Dringlichkeitsfaktoren ergeben sich hierbei
aus dem zeitlichen Abstand zur letzten Erstellung der jeweiligen
Differenztabelle und dem zugeordneten Zeitintervall und stellen
vorzugsweise den Quotienten aus diesen beiden Größen dar. Ein Dringlichkeitsfaktor
von 1 bedeutet in letzterem Fall, dass die entsprechende Differenztabelle
in jedem Falle beim aktuellen Kalibriervorgang erstellt werden muss,
während
Dringlichkeitsfaktoren < 1
anzeigen, dass die entsprechenden Differenztabellen nicht unbedingt
mit dem aktuellen Kalibriervorgang neu erstellt werden müssen.
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Vorzugsweise erfolgen beim vorliegenden Verfahren
sämtliche
Schritte mit Ausnahme der einmaligen Festlegung der jeweiligen Zeitintervalle
automatisiert, so dass der Nutzer jeweils nur den Kalibriervorgang
starten muss. Die entsprechenden Schritte zur Erstellung der Basistabellen
sowie der Auswahl und Erstellung der Differenztabellen bei jedem
Kalibriervorgang werden durch ein entsprechendes in der Röntgenanlage
vorgesehenes System durchgeführt.
Dieses System steuert die Röntgenanlage
zur Aufnahme von Messdaten bei den entsprechenden Einstellungen
der Einflussparameter und führt
die Berechnung und Abspeicherung der Werte der zugehörigen Basis-
und Differenztabellen durch. Dem Nutzer wird vorzugsweise lediglich
der Start und das Ende sowie gegebenenfalls der Fortschritt des Kalibriervorganges
angezeigt.
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Die vorgeschlagene Röntgenanlage
umfasst somit ein System zur Kalibrierung der Detektorkanäle durch
Erstellung von Basistabellen und Differenztabellen in Abhängigkeit
von unterschiedlichen Einflussparametern, das die Basistabellen
in einem Kalibriervorgang in bestimmten Zeitabständen durch Ansteuerung der
Röntgenanlage
jeweils automatisch neu erstellt. Das System weist ein Modul auf,
das bei jedem Kalibriervorgang zur Erstellung der Basistabellen
eine Anzahl von Differenztabellen unter Einhaltung von jeweils zugeordneten
Zeitintervallen und einer annähernd
gleichmäßigen Verteilung über die Kalibriervorgänge auswählt und
durch entsprechende Ansteuerung der Röntgenanlage automatisch neu erstellt.
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In den bevorzugten Ausgestaltungen
der vorliegenden Röntgenanlage
ist das Modul derart ausgestaltet, dass es die vorangehend im Zusammenhang
mit dem Verfahren erläuterten
Verfahrensschritte automatisch durchführt.
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Das vorliegende Verfahren ist in
erster Linie für
einen Einsatz in Computertomographie-Anlagen vorgesehen. Es lässt sich
jedoch auch zur Kalibrierung von anderen Röntgenanlagen einsetzen, die mehrere
Detektorkanäle
aufweisen. Dies betrifft selbstverständlich auch Röntgenanlagen,
die außerhalb
des medizinischen Bereiches, bspw. bei der Gepäckprüfung oder bei Materialuntersuchungen,
eingesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Teils eines Computertomographen zur Gewinnung
von Schnittbildern einer Körperschicht
eines Patienten;
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2 ein
schematisches Blockdiagramm von Komponenten eines Computertomographen
zur Ausführung
des vorliegenden Verfahrens; und
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3 ein
beispielhaftes Ablaufdiagramm für die
Durchführung
des vorliegenden Verfahrens.
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1 zeigt
in einer schematischen Ansicht einen Teil eines Computertomographen
zur Veranschaulichung der geometrischen Verhältnisse bei der Bildaufnahme.
Der Computertomograph weist eine Röntgenquelle in Form einer Röntgenröhre 1 auf,
die ein fächerförmiges Röntgenstrahlbündel 4 in
Richtung auf eine Detektorzeile 2 mit einer größeren Anzahl
von aufeinander folgenden Detektoren bzw. Detektorkanälen 3 emittiert.
Sowohl die Röntgenröhre 1 als
auch die Detektorzeile 2 sind an einer Gantry 5 angeordnet,
welche kontinuierlich um einen Patienten 6 rotieren kann.
Der Patient 6 liegt auf einem in 1 nicht dargestellten Patientenlagerungstisch, der
sich in die Gantry 5 erstreckt. Die Gantry 5 rotiert in
einer x-y-Ebene
eines in 1 angedeuteten
kartesischen Koordinatensystems x-y-z. Der Patientenlagerungstisch
ist entlang der z- Achse,
die der Schichtdickenrichtung der jeweils darzustellenden Schichten
des Patienten 6 entspricht, beweglich. In der Figur ist
weiterhin die vom Röntgenstrahlbündel 4 durchstrahlte
Schicht 7 angedeutet, von der ein Schichtbild erzeugt werden
soll.
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2 zeigt
eine andere Ansicht des Computertomographen von 1 als schematisches Blockdiagramm, das
wesentliche Systemkomponenten des vorliegenden Computertomographen
beinhaltet. In der Figur ist die während einer Messung um das Drehzentrum
rotierende Gantry 5 mit der Röntgenröhre 1 und der gegenüberliegenden
Detektorzeile 2 zu erkennen. Die Röntgenröhre 1 wird über einen Hochspannungsgenerator 8 mit
einer Hochspannung von bspw. 120 kV
versorgt. Diese Hochspannung ist veränderbar und stellt eine der
Einflussgrößen bei der
Erstellung der Basis- und Differenztabellen dar. Eine Steuerung 9 dient
der Ansteuerung der einzelnen Komponenten des Computertomographen,
insbesondere des Hochspannungsgenerators 8, der Gantry 5,
der Detektoren 3 sowie der nicht dargestellten Patientenliege,
zur Durchführung
der Bildaufnahme eines Patienten oder zur Durchführung von Kalibriermessungen.
Die aufgenommenen Messdaten werden an einen Bildrechner 11 weitergeleitet,
in dem die Bildrekonstruktion aus den Messdaten durchgeführt wird.
In der Figur ist weiterhin das in der Schichtebene fächerförmig aufgeweitete
Röntgenstrahlbündel 4 zu
erkennen, das – gg.
nach Schwächung
durch den Patientenkörper 6 – auf die
Detektorelemente 3 auftrifft. Die Ausdehnung des fächerförmigen Strahlenbündels 4 in
Schichtdickenrichtung – und
somit die Schichtdicke der durchstrahlten Körperschicht – wird durch
das röhrenseitige
Blendensystem 13 eingestellt. Diese Schichtdicke stellt
einen weiteren Einflussparameter für die Erstellung der Basis-
und Differenztabellen dar.
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Über
die Steuereinrichtung 9 kann u. a.
die Schichtdicke B durch Ansteuerung des Blendensystems 13,
die Rotationszeit τ für eine vollständige Umdrehung
der Gantry 5 durch Ansteuerung eines Antriebs für die Gantry
oder auch die Röhrenspannung U
durch Ansteuerung des Hochspannungsgenerators 8 eingestellt
werden. Somit wird deutlich, dass für den Betrieb eines derartigen
Computertomographen unterschiedliche Parameter-Kombinationen von
Röhrenspannung
U, Rotationszeit τ und
Schichtdicke B auftreten können.
Dies ist selbstverständlich keine
abschließende
Aufzählung.
So kann bspw. bei Computertomographen mit mehrzeiligen Röntgendetektoren
zusätzlich
noch die Anzahl der betriebenen Zeilen eingestellt werden.
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Wie bereits eingangs erläutert, existieren
für jede
Parameterkombination in der Regel eine Basistabelle und mehrere
Differenztabellen. So können bspw.
Basistabellen für
unterschiedliche Schichtdicken B mit mittleren Werten für die Röhrenspannung U
und die Rotationszeit τ sowie
Differenztabellen für in
diesem Fall unterschiedliche Röhrenspannungen U
und unterschiedliche Rotationszeiten τ vorgesehen sein. Diese Basis-
und Differenztabellen sind in einem Speicher abgelegt, auf den die
Steuereinrichtung 9 Zugriff hat.
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Beim Betrieb des Computertomographen
mit einer Einstellung der Röhrenspannung
U und der Rotationszeit τ,
die nicht in den Basistabellen enthalten ist, wird die für eine andere
Rotationszeit und eine andere Röhrenspannung
erstellte Basistabelle TB(k) für die eingestellte
Schichtdicke ausgewählt
und die Differenztabellen, die der jeweils eingestellten Rotationszeit τ (TD1(k)) und der jeweils eingestellten Röhrenspannung
U (TD2(k)) entsprechen, werden zu der Basistabelle
TB(k) addiert, so dass eine Kalibriertabelle
S(k)= TB(k) + TD1(k)
+ TD2(k) erhalten wird. Mit dieser kombinierten
Tabelle werden die späteren Messdaten
dann in diesem eingestellten Betriebsmodus automatisch korrigiert.
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Die Erstellung der Basis- und Differenztabellen
erfolgt beim vorliegenden Verfahren mit Hilfe eines in der 2 angedeuteten Systems 10,
das ein Softwaremodul 12 enthält. Das System 10 veranlasst die
Steuereinrichtung 9 zur Durchführung eines Kalibriervorganges
mit den jeweils vorgegebenen Einstellungen der Einflussparameter
und berechnet aus den erhaltenen Messwerten die Basis- und Differenztabellen.
Bei der Erstellung einer Basistabelle wird ohne einen Patienten
ein sog. Luftscan, in der Regel eine volle Umdrehung der Gantry 5 unter
Messung der auf die Detektorelemente 3 auftreffenden Röntgenstrahlung,
durchgeführt.
Diese Messung wird in Abhängigkeit
von den unterschiedlichen Einflussparametern, wie der Schichtdicke
B, der Röhrenspannung
U oder der Rotationszeit τ der
Gantry durchgeführt.
Bei den Basistabellen entsprechen die in der Tabelle enthaltenen
Werte der jeweils 100%igen Röntgenintensität. Bei den
Differenztabellen wird jeweils nur die Abweichung gegenüber einer
zugeordneten Basistabelle, gegenüber
der ein Einflussparameter verändert
wurde, aufgenommen.
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Beim vorliegenden Verfahren wird
zunächst zu
jeder zu erstellenden Differenztabelle ein Zeitintervall definiert,
innerhalb dessen die Tabelle neu erstellt werden soll. Dieses Zeitintervall
ist abhängig
vom Veränderungsverhalten
der jeweiligen Einflussgröße und davon,
wie stark nichtlinear diese Veränderung erfolgt.
Bei relativ schnellen Änderungen
bzw. Drifts wird ein kürzeres
Zeitintervall als bei relativ langsamen Änderungen gewählt. Aus
der Gesamtanzahl der unterschiedlichen Differenztabellen und den
jeweils zugeordneten Zeitintervallen wird durch das Softwaremodul 12 eine
Anzahl an pro Zeiteinheit jeweils neu zu erstellenden Differenztabellen
berechnet.
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Der in der Regel täglich durchzuführende Kalibriervorgang
zur Erstellung der Basistabellen wird vom Nutzer in üblicher
Weise gestartet. Im Gegensatz zur bisher bekannten Vorgehensweise
werden nun neben den Basistabellen zusätzlich einige Differenztabellen
erstellt. Dazu wird vom Softwaremodul 12 für jede Differenztabelle
ein Dringlichkeitsfaktor berechnet, der sich aus der Zeitspanne
seit dem letzten Erstellen dieser Tabelle und dem gewünschten bzw.
zugeordneten Zeitintervall für
eine Neuerstellung ergibt.
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Die Anzahl der bei jedem Kalibriervorgang zusätzlich zu
erstellenden Differenztabellen kann entweder durch vorherige Festlegung
einer festen Anzahl von zusätzlichen
Tabellen vorgegeben sein oder adaptiv bei jedem Kalibriervorgang
neu ermittelt werden. Bei der Festlegung einer festen Anzahl von jeweils
zusätzlich
zu berechnenden Differenztabellen muss selbstverständlich darauf
geachtet werden, dass diese Anzahl hoch genug gewählt wird,
um die Zeitintervalle für
die Neuerstellung aller Differenztabellen einhalten zu können. Bei
der adaptiven Ermittlung wird aus der vorab berechneten Anzahl der
pro Zeiteinheit neu zu erstellenden Differenztabellen und der Zeitspanne
seit der letzten Basiskalibrierung, d. h. dem letzten Kalibriervorgang,
der in der Regel einen Tag zurückliegt,
durch das Softwaremodul 12 eine Anzahl an bei diesem Kalibriervorgang
neu zu erstellenden Differenztabellen berechnet, die der vorab ermittelten
Anzahl pro Zeiteinheit entspricht.
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In Abhängigkeit von der bei diesem
Kalibriervorgang festgelegten oder adaptiv ermittelten Anzahl an
neu zu erstellenden Differenztabellen werden nun durch das Softwaremodul 12 die
Differenztabellen ausgewählt,
die den höchsten
Dringlichkeitsfaktor aufweisen. Das System 10 veranlasst
nun die Steuerung 9, den Kalibriervorgang zur Erstellung
der notwendigen Basistabellen sowie der ausgewählten Differenztabellen durchzuführen. Nach
Durchführung dieses
Kalibriervorganges wird dem Nutzer das Ende der Kalibrierung angezeigt,
so dass dieser mit den computertomographischen Messungen beginnen kann.
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Die Berechnungen für die Auswahl
der Differenztabellen bei jedem Kalibriervorgang werden durch das
Softwaremodul 12 in dem System 10 vorgenommen.
So können
bspw. bei einem Computertomographen jeweils 16 unterschiedliche
Basistabellen immer neu, 10 unterschiedliche Differenztabellen
einmal wöchentlich sowie
70 unterschiedliche Differenztabellen einmal in zwei Monaten zu
berechnen sein. Bei den 10 Differenztabellen, deren Zeitintervall für eine Neuberechnung
auf eine Woche gesetzt wurde, handelt es sich vornehmlich um Differenztabellen für Einflussgrößen, die
sich relativ schnell oder nichtlinear ändern. Ein Beispiel für eine derartige
Einflussgröße ist der
Durchmesser des Brennflecks auf der Drehanode der Röntgenröhre, der
die minimale einstellbare Schichtdicke sowie die Schärfe der
Röntgenaufnahme
beeinflusst und sich alterungsbedingt verändert. Ein Beispiel für eine Einflussgröße der 70 Differenztabellen,
die in einem relativ großen
Zeitintervall von zwei Monaten jeweils neu zu berechnen sind, kann
bspw. die Röhrenspannung
sein. Die jeweils festzusetzenden Zeitspannen sind jedoch geräteabhängig und
können
nicht verallgemeinert werden.
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Bei dieser beispielhaften Vorgabe
werden bei einem täglichen
Kalibriervorgang neben den 16 Basistabellen lediglich 4 Differenztabellen
zusätzlich erstellt.
Bei einem Mess- und Rechenaufwand pro Tabelle von 20 Sek. ergibt
dies immer gleich bleibende 6,6 Min.
Kalibrierzeit. Bei der Durchführung
von zwei Kalibriervorgängen
pro Tag müssen
sogar nur zwei Differenztabellen zusätzlich berechnet werden, was
einer Gesamtkalibrierzeit von 6 Min.
entspricht. Im Vergleich zu der bisherigen Vorgehensweise verlängert sich
der Kalibriervorgang für
den Benutzer hierdurch lediglich um 1 Min.
und 20 Sek. In vielen Fällen wird
diese Verlängerung
vom Benutzer kaum wahrgenommen. Eine Unterscheidung in tägliche Basiskalibrierung,
wöchentliche
erweiterte Kalibrierung und zweimonatige Gesamtkalibrierung würde demgegenüber Kalibrierzeiten
von 5,3, 8,6 und 32 Min. bedeuten.
Diese Schwankungsbreite ist für den
Nutzer nicht akzeptabel.