DE19618507A1

DE19618507A1 - Röntgenstrahl-Computertomograph

Info

Publication number: DE19618507A1
Application number: DE19618507A
Authority: DE
Inventors: Hisahiro Shinohara
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-05-10
Filing date: 1996-05-08
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2016-05-09
Also published as: DE19618507C2; JPH08299320A; US5694446A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mit Röntgenstrahlen arbeitendes, Computer tomographisches Gerät (Röntgenstrahl-Computertomograph), das zur Durchführung einer helixförmigen bzw. schraubenlinienförmigen Abtastung imstande ist.

Ein schraubenlinienförmiger Abtastvorgang wird dadurch erreicht, daß eine Röntgen strahlröhre, ein Röntgenstrahl-Detektor des Typs mit mehreren Kanälen und eine Daten gewinnungseinheit usw. kontinuierlich synchron mit einer gleitenden Bewegung der Tischoberseite einer Couch gedreht werden, auf der ein Subjekt bzw. Patient angeordnet ist. Der Röntgenstrahldetektor des mehrkanaligen Typs weist eine gebogene oder ge krümmte Anordnung einer Mehrzahl von Detektorelementen auf.

Die Röntgenstrahlröhre bewegt sich auf einer helixförmigen Umlaufbahn um das sich bewegende Koordinatensystem des Patienten. Die Gewinnungseinheit wiederholt die Erlangung von Projektdaten mit hoher Geschwindigkeit.

Fig. 1 zeigt eine Scheibe, die durch einen einzigen Abtastvorgang erhalten wurde. Fig. 2 zeigt eine Scheibe, die versetzt ist, was durch eine schraubenlinienförmige Abtastung verursacht ist. Bei dem Vorgang der schraubenlinienförmigen Abtastung ändert sich die Position Z jedesmal dann, wenn Projektionsdaten erhalten werden. Um tomographische Bilddaten zu rekonstruieren, die einer von einem Betreiber gewünschten Scheibenposition entsprechen, müssen Projektionsdaten, die nahe bei den an der Scheibenposition erhaltenen Daten liegen, aus den aktuell gewonnenen Projektionsdaten (ursprüngliche Projektions daten) aus dem folgenden Grund interpoliert werden.

Damit tomographische Bilddaten jeweils eines Vollbilds rekonstruiert werden können, ist ein Satz von Projektionsdaten erforderlich, der während einer Umdrehung der Röntgen strahlröhre erhalten wurde. Dieser Satz von Projektionsdaten stellt einen Satz von Projek tionsdaten dar, die unterschiedliche Positionen Z aufweisen. Falls der Satz von Projektion daten mit unterschiedlichen Positionen Z für die Rekonstruktionsverarbeitung ohne Inter polation herangezogen wird, wird ein Artefakt (Störung) durch die Unterschiede der Position Z verursacht.

Der Echtzeit-Betrieb, der vor kurzem entwickelt worden ist, stellt eine Betriebsart zur Re konstruktion und zur Anzeige von tomographischen Bilddaten in Echtzeit während der Erlangung (Abtastung) von Projektionsdaten dar. Eine technische Bedingung, die für die Realisierung dieses Echtzeitbetriebs unabdingbar ist, besteht darin, daß die Zeitdauer, die zur Vervollständigung der Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten eines Vollbilds erforderlich ist, kürzer ist als diejenige, die zur Gewinnung eines Projektionsdatensatzes benötigt wird, der für die Rekonstruktion eines tomographischen Vollbilds erforderlich ist.

Die Zeitdauer, die für eine Interpolation benötigt wird, die ihrerseits für eine schraubenli nienförmige Abtastung unvermeidlich ist, behindert die Erfüllung der vorstehend genannten technischen Bedingungen und schließt auch die Einführung des Echtzeitbetriebs bei einer mit Schraubenlinienabtastung erfolgenden Betriebsweise aus.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein computertomographisches Gerät zu schaffen, das imstande ist, einen Echtzeitbetrieb bei einem schraubenlinienförmigen (helixförmigen) Abtastvorgang bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vor teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein computertomographisches Röntgenstrahl-Gerät (Röntgenstrahl-Computertomograph) geschaffen, das
eine Gewinnungseinrichtung zur wiederholten Erlangung von mit einem Subjekt verknüpften Projektionsdaten mit Hilfe eines schraubenlinienförmigen Abtastvorgangs,
eine Rekonstruktionseinrichtung zum wiederholten Rekonstruieren von tomogra phischen Bilddaten auf der Grundlage der Projektionsdaten, derart, daß eine Zeitdauer, die für die Rekonstruktion der tomographischen Bilddaten auf der Grundlage eines Projektions datensatzes, der für die Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten für ein Vollbild erforderlich ist, benötigt wird, kürzer ist als eine Zeitdauer, die für die Gewinnung des einen Projektionsdatensatzes erforderlich ist, und
eine Anzeigeeinrichtung für die Anzeige der rekonstruierten tomographischen Bilddaten als ein sich bewegendes Bild aufweist.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird auch ein computertomographi sches Röntgenstrahl-Gerät (Röntgenstrahl-Computertomograph) geschaffen, der
eine Gewinnungseinrichtung für die wiederholte Erlangung von mit einem Sub jekt verknüpften Projektionsdaten mit Hilfe eines schraubenlinienförmigen Abtastvorgangs,
eine Rekonstruktionseinrichtung, die zur Auswahl einer ersten Betriebsart, bei der tomographische Bilddaten auf der Grundlage von ursprünglichen Projektionsdaten, die durch die Gewinnungseinrichtung erhalten wurden, rekonstruiert werden, und einer zweiten Betriebsart imstande ist, bei der die ursprünglichen Projektiondaten, die durch die Gewinnungseinrichtung erhalten wurden, interpoliert werden und tomographische Bilddaten auf der Grundlage der interpolierten Projektionsdaten rekonstruiert werden,
wobei in der ersten Betriebsart eine Zeitdauer, die für die Rekonstruktion der tomographischen Bilddaten auf der Grundlage eines Projektionsdatensatzes, der für die Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten für ein Vollbild erforderlich ist, benötigt wird, kürzer ist als eine Zeitdauer, die für die Gewinnung des einen Projektionsdatensatzes erforderlich ist, und
eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der rekonstruierten tomographischen Bilddaten als ein sich bewegendes Bild aufweist.

Die vorliegende Erfindung weist die nachstehend angegebene Funktion auf.

Projektionsdaten werden wiederholt durch einen schraubenlinienförmigen Abtastvorgang gewonnen. Tomographische Bilddaten werden wiederholt auf der Grundlage der Projek tionsdaten rekonstruiert und als ein sich bewegendes Bild angezeigt. Generell ist bei einem schraubenlinienförmigen Abtastvorgang eine Interpolationsverarbeitung der Projektions daten unerläßlich, um Artefakte (künstliche Störungen) zu verringern. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden tomographische Bilddaten auf der Grundlage der erhaltenen ursprünglichen Projektiondaten rekonstruiert, ohne daß diese Interpolationsver arbeitung durchgeführt wird, wodurch die Bedingung erfüllt wird, daß die Zeitdauer, die zur Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten auf der Grundlage eines Projektions datensatzes, der für die Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten erforderlich ist, benötigt wird, kürzer ist als die Zeitdauer, die für die Gewinnung eines Projektionsdaten satzes erforderlich ist. Es läßt sich daher der Echtzeitbetrieb bei einem schraubenlinienför migen Abtastvorgang einführen bzw. bereitstellen.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich auch aus der nachstehenden Beschreibung und sind mindestens teilweise auch aus dieser offensichtlich oder lassen sich bei der Nacharbeitung der Erfindung in Erfahrung bringen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen werden hiermit ausdrücklich als Offenba rungsquelle herangezogen und bilden einen Teil der Offenbarung, wobei sie ein gegen wärtig bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen und gemeinsam mit der vorstehenden, allgemeinen Beschreibung und der nachstehenden detaillierten Beschreibung des Ausführungsbeispieles zur Erläuterung der Grundlagen der Erfindung beitragen.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht, in der eine Scheibe dargestellt ist, die durch einen einzigen Abtastvorgang erhalten wird,

Fig. 2 zeigt eine Ansicht, in der eine Scheibe gezeigt ist, die auf Grund eines schrau benlinienförmigen Abtastvorgangs versetzt ist,

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht, in der das äußere Erscheinungsbilds eines Computertomographen in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt ist,

Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht, in der die interne Ausgestaltung eines Tragge rüstes (gantry) gemäß Fig. 1 dargestellt ist,

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild, das die Ausgestaltung einer in Fig. 1 gezeigten Computereinheit veranschaulicht,

Fig. 6 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines schraubenlinienförmigen Abtastvor gangs,

Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm, in dem die Arbeitsweise der Computereinheit gemäß Fig. 3 dargestellt ist,

Fig. 8 zeigt eine Ansicht, in der Projektionsdatensätze dargestellt sind, die für eine Rekonstruktionsverarbeitung in Echtzeitbetrieb eingesetzt werden, und

Fig. 9 zeigt eine Ansicht, in der Projektionsdatensätze dargestellt sind, die für eine Rekonstruktionsverarbeitung bei einer zeitteilenden Betriebsart oder Zeitmulti plex-Betriebsart eingesetzt werden.

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Es ist anzumerken, daß computertomographische Geräte verschiedene Arten von Geräten einschließen, nämlich zum Beispiel ein Gerät des drehenden/drehenden Typs, bei dem sich eine Röntgenstrahlröhre und ein Röntgenstrahldetektor vom Typ mit mehreren Kanälen gemeinsam drehen, oder ein Gerät des stationären/drehenden Typs, bei dem viele Detek torelemente in einer ringförmigen Anordnung ausgerichtet sind und sich lediglich eine Röntgenstrahlröhre dreht. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist anhand des Beispiels eines Geräts des drehenden/drehenden Typs erläutert. Dies bedeutet jedoch nicht, daß die vorliegende Erfindung nicht auch bei anderen Typen eingesetzt werden kann.

Damit tomographische Bilddaten für ein Vollbild rekonstruiert werden können, werden Projektionsdaten gewonnen, die wiederholt während nahezu einer Umdrehung der Rönt genstrahlröhre oder während nahezu einer halben Umdrehung derselben gewonnen werden. Es sei der erstgenannte Fall betrachtet. Dies bedeutet, daß tomographische Bilddaten für ein Vollbild auf der Grundlage von Projektionsdaten rekonstruiert werden, die während einer Umdrehung der Röntgenstrahlröhre erhalten wurden. Dies bedeutet jedoch nicht, daß nicht auch der letztgenannte Fall eingesetzt werden kann.

Ein Satz von Projektionsdaten, die zur Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten für ein Vollbild erforderlich sind und wiederholt während einer Umdrehung der Röntgen strahlröhre gewonnen werden, wird als ein Projektionsdatensatz definiert.

Ein Abtastvorgang ist als ein Vorgang definiert, bei dem Projektionsdaten mit einem vorbestimmten winkeimäßigen Teilungsabstand wiederholt gewonnen werden, während die Röntgenstrahlröhre um ein Subjekt herum gedreht wird. Ein schraubenlinienförmiger (helixförmiger) Abtastvorgang ist als ein Vorgang definiert, bei dem Projektionsdaten wiederholt bei bzw. mit einem vorbestimmten Teilungsabstand auf der schraubenlinienför migen Umlaufbahn der Röntgenstrahlröhre gewonnen werden, wobei diese schraubenli nienförmige Umlaufbahn von dem Subjekt aus gesehen ist und gebildet wird, wenn die Drehung (Umdrehung) der Röntgenstrahlröhre um das Subjekt herum gleichzeitig mit der Bewegung einer Tischoberseite, auf der das Subjekt angeordnet ist, und/oder des Subjekts oder des Röntgenstrahldetektors oder der Röntgenröhre relativ zueinander auftritt.

Fig. 3 zeigt die äußere Erscheinungsform des computertomographischen Geräts in Überein stimmung mit diesem Ausführungsbeispiel. In Fig. 4 ist die schematische interne Ausge staltung des Stützgerüstes (gantry) in Fig. 1 dargestellt. Das computertomographische Ge rät enthält ein Stütz- oder Traggerüst 1, eine Couch 2, eine Konsole 6, eine Anzeige 7 und ein Computersystem 20. In der Mitte des Traggerüstes 1 ist ein Öffnungsabschnitt 4 ausgebildet, der eine Einführung des Subjekts bzw. Patienten ermöglicht.

Das Traggerüst 1 weist eine Röntgenstrahlröhre 12, einen Hochspannungsgenerator 14, einen Röntgenstrahldetektor 17 des Typs mit mehreren Kanälen (mehrkanaliger Röntgen strahldetektor), ein Datengewinnungssystem (DAS = data acquisition system) 18, einen Drehmechanismus 8 und Schlupf- bzw. Gleitmechanismen (Kupplungsmechanismen) 11, 12′ und 13 auf. Bei dem Anlegen einer von dem Hochspannungsgenerator 14 erzeugten Hochspannung an die Röntgenstrahlröhre 12 erzeugt diese einen fächerförmigen Röntgen strahl, der auf ein Subjekt bzw. einen Patienten P einwirkt.

Der Röntgenstrahldetektor 16 des Typs mit mehreren Kanälen weist eine Mehrzahl von Erfassungselementen 17 auf. Die Erfassungselemente 17 sind im wesentlichen in der Form eines Bogens um den als Mittelpunkt dienenden Brennpunkt der Röntgenstrahlröhre 12 angeordnet. Es sei hierbei angenommen, daß ein Detektorelement einem Kanal entspricht und die Anzahl von Kanälen des mehrkanaligen Röntgenstrahldetektors 16 gleich "n" ist.

Damit Projektionsdaten über den Röntgenstrahldetektor 16 mit mehreren Kanälen erhalten werden können, weist das Datengewinnungssystem 18 n Vorverstärker für die Verstärkung von Erfassungssignalen entsprechend den Kanälen, n Abtast/Halteschaltungen zum Ab tasten/Halten von Ausgangssignalen, die von den Vorverstärkern abgegeben werden, einen Analog/Digital-Wandler zum Umwandeln von Ausgangssignalen, die von den Abtast/- Halteschaltungen abgegeben werden, in digitale Signale sowie einen Multiplexer für die sequentielle Verbindung der Abtast/Halteschaltungen mit dem Analog/Digital-Wandler jeweils eine nach der anderen, auf.

Es ist anzumerken, daß die Projektionsdaten als ein Satz aus digitalen Signalen definiert sind, die gleichzeitig durch die Erfassungselemente detektiert werden und dem ersten bis n-ten Kanal entsprechen.

Der Drehmechanismus 8 weist einen rotierenden Ring und einen Motor auf. Die Röntgen strahlröhre 12 und der Röntgenstrahldetektor 16 des mehrkanaligen Typs sind an dem ro tierenden Ring derart angebracht, daß sie einander über den Öffnungsabschnitt 4 hinweg gegenüberliegen.

Um eine gleichzeitige Ausführung der kontinuierlichen Umdrehung des rotierenden Rings und eines kontinuierlichen Abtastvorgangs zu ermöglichen, ist die Röntgenstrahlröhre 12 elektrisch mit dem Hochspannungsgenerator 14 über den Schlupfring oder Gleitring 11 verbunden, und es ist das Datengewinnungssystem 18 elektrisch mit einer Abtaststeuerung 10 über zwei Schlupf- bzw. Gleitringe 12′ und 13 verbunden.

Die Couch 2 weist einen Mechanismus, einen Motor und dergleichen auf, die zum manuel len oder elektrischen Gleitverschieben einer Tischoberseite 5 erforderlich sind. Der Patient P ist auf der Tischoberseite 5 angeordnet. Wenn die Tischoberseite 5 gleitet, tritt der Pa tient P in den Öffnungsabschnitt 4 des Traggerüstes 1 zusammen mit der Tischoberseite 5 ein.

Die Konsole 6 ist mit dem Computersystem 20 verbunden, um dem Betreiber die Auswahl einer Scheibenbreite, einer Röhrenspannung (keV), eines Röhrenstroms (mA), einer Abtastzykluszeit, einer Betriebsart usw. zu ermöglichen. Es ist anzumerken, daß bei diesem Gerät ein Echtzeitbetrieb, bei dem ein Abtastvorgang und die Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten gleichzeitig durchgeführt werden, und ein zeitteilender Betrieb vorgesehen sind, bei dem ein Abtastvorgang und die Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten getrennt durchgeführt werden. Diese Betriebsweisen werden im weiteren Text in größeren Einzelheiten erläutert.

Die Anzeige 7 ist mit dem Computersystem 20 verbunden und dient dazu, rekonstruierte, tomographische Bilddaten anzuzeigen.

In Fig. 5 ist die Ausgestaltung des Computersystems 20 dargestellt. Eine Zentraleinheit (CPU) 22 enthält einen Taktoszillator 42 und steuert den gesamten Betrieb des Computer systems 20 auf der Grundlage eines Taktpulses, der von dem Taktoszillator 42 erzeugt wird. Die Abtaststeuereinrichtung 10, eine Vorverarbeitungseinrichtung (Präprozessor) 28, eine Platten-Schnittstelle (Disc I/F) 30, einen Speicher 36, ein Interpolationsprozessor 35, ein Rekonstruktionsprozessor 32 und ein Anzeigespeicher 34 sind mit einer Steuersammel leitung (Steuerbus) 24 verbunden. Die Vorverarbeitungseinrichtung 28, die Platten-Schnitt stelle 30, der Speicher 36, der Interpolationsprozessor 35, der Rekonstruktionsprozessor 32 und der Anzeigespeicher 34 sind mit einer Datensammelleitung (Datenbus) 26 ver bunden. Eine Platteneinheit 38 ist mit der Platten-Schnittstelle 30 verbunden. Die Anzeige 7 ist mit dem Anzeigespeicher 34 verbunden.

Die Abtaststeuereinrichtung 10 steuert das Datengewinnungssystem 18, den Hochspan nungsgenerator 14, die Couch 2 und den Drehmechanismus 8.

Die Vorverarbeitungseinrichtung 28 empfängt von dem Datengewinnungssystem 18 Projektionsdaten über den Schlupf- bzw. Gleitring 13 und führt eine Vorverarbeitung wie etwa eine Korrektur einer nicht gleichförmigen Empfindlichkeit der Erfassungselemente bezüglich der Projektionsdaten durch.

Der Speicher 36 ist ein wiederbeschreibbarer Speicher wie etwa ein DRAM (dynamic random access memory = dynamischer Direktzugriffsspeicher) oder ein EEPROM (electrically erasable and programmable read only memory = elektrisch löschbarer und programmierbarer Festwertspeicher), und dient zur Speicherung von erneut verarbeiteten oder vorverarbeiteten Projektionsdaten.

Der Interpolationsprozessor 35 schätzt oder bewertet bzw. bildet einen Projektionsdaten satz, der einer durch den Betreiber bezeichneten Scheibenposition entspricht, durch Interpolation (Abstandsinterpolation) auf der Grundlage von mindestens zwei Projektions datensätzen, die wiederholt während mindestens zweier Umdrehungen der Röntgenstrahlröhre 12 erhalten werden. Dies bedeutet, daß der gewichtete Mittelwert von mindestens zwei Projektionsdatensätzen, die bei dem gleichen Drehwinkel erhalten wurden, in Ab hängigkeit von dem Abstand zwischen der Position Z (Position in Richtung der Achse Z), bei der jeder Projektionsdatensatz erhalten wurde, und der bezeichneten Position Z berechnet wird.

Der Rekonstruktionsprozessor 32 rekonstruiert tomographische Bilddaten auf der Grundla ge des erhaltenen Projektionsdatensatzes.

Die rekonstruierten tomographischen Bilddaten werden über den Anzeigespeicher 34 an die Anzeige 7 für eine Anzeige geleitet. Die rekonstruierten tomographischen Bilddaten werden ebenfalls zu der Platteneinheit 38 über die Platten-Schnittstelle 30 geleitet, um in einem Speichermedium wie etwa einer magnetischen Platte gespeichert zu werden.

In Fig. 6 ist ein schraubenlinienförmiger Abtastvorgang schematisch dargestellt. Es sei angenommen, daß die Gleit- bzw. Verschieberichtung der Tischoberseite 5 in der Richtung Z liegt und daß die Position der Tischoberseite 5 die Position Z ist. Weiterhin sei an genommen, daß der Betreiber einen Einstellvorgang dahingehend vorgenommen hat, daß ein schraubenlinienförmiger Abtastvorgang durchgeführt wird, während sich die Tisch oberseite 5 von einer Position Z1 zu einer Position Z2 bewegt.

Die Röntgenstrahlröhre 12 und der Röntgenstrahldetektor 16 des Typs mit mehreren Kanälen werden durch den Drehmechanismus 8 kontinuierlich gedreht. Die Tischoberseite 5 der Couch 2, auf der der Patient angeordnet ist, wird mit einer vorbestimmten Ge schwindigkeit gleitend verschoben. Ein schraubenlinienförmiger Abtastvorgang wird dadurch erreicht, daß diese beiden Bewegungen gleichzeitig durchgeführt werden
In Fig. 7 ist eine Betriebsfolge in dem Computersystem 20 gezeigt. Im folgenden wird auf Fig. 7 bezug genommen. Schritte S1 bis S8 entsprechen dem Echtzeitbetrieb, bei dem ein schraubenlinienförmiger Abtastvorgang und eine Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten gleichzeitig durchgeführt werden. Schritte S9 bis S13 entsprechen der zeitteilen den Betriebsart, bei der eine Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten nach einem Abtastvorgang durchgeführt wird. Der Betrieb in Echtzeit und der Betrieb mit Zeitteilung werden sequentiell ausgeführt.

Zunächst werden die Rotation der Röntgenstrahlröhre 12 und des mehrere Kanäle auf weisenden Röntgenstrahldetektors 16 sowie die gleitende Verschiebung der Tischoberseite 5 begonnen (Schritt S1). Die Drehung der Röntgenstrahlröhre 12 und des mehrere Kanäle aufweisenden Röntgenstrahldetektors 16 sowie die gleitende Verschiebung der Tisch oberseite 5 werden fortgesetzt, bis der Abtastvorgang abgeschlossen ist. Wenn die Tisch oberseite 5 die Position Z1 (Schritt S2) erreicht, werden die Röntgenbestrahlung und die Datengewinnung begonnen (Schritt S3). Durch diesen Vorgang wird die Gewinnung von Projektionsdaten eingeleitet. Diese Gewinnung von Projektionsdaten wird mit einer vorbestimmten Periode wiederholt. Die Gewinnung von Projektionsdaten ist als ein Vorgang des Abtastens von n Kanalsignalen mit einer vorbestimmten Periode, des Um wandelns der abgetasteten Signale in digitale Signale, der eindimensionalen Umordnung der Signale und des Abgebens der resultierenden Signale definiert.

Wenn die Röntgenstrahlröhre 12 sich nach dem Beginn der Gewinnung von Projektions daten einmal gedreht hat, ist die Gewinnung des ersten Projektionsdatensatzes abgeschlos sen. Tomographische Bilddaten werden auf der Grundlage dieses Projektionsdatensatzes rekonstruiert (Schritt S4) und es werden die rekonstruierten, tomographischen Bilddaten auf der Anzeige 7 angezeigt.

Die Zeitdauer, die zur Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten auf der Grundlage eines Projektionsdatensatzes, der für die Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten für ein Vollbild erforderlich ist, benötigt wird, ist kürzer als die Zeitdauer, die zur Gewin nung eines Projektionsdatensatzes erforderlich ist. Darüber hinaus ist das Intervall zwi schen dem Zeitpunkt, zu dem ein Projektionsdatensatz, der für die Rekonstruktion von to mographischen Bilddaten erforderlich ist, gewonnen wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die tomographischen Bilddaten, die auf der Grundlage des Projektionsdatensatzes rekonstruiert wurden, angezeigt werden, auf eine vorbestimmte Zeitperiode bzw. Zeitdauer festgelegt.

Bei dem zeitteilenden Betrieb, der im weiteren Text beschrieben wird, wird, wie in Fig. 9 gezeigt ist, ein Projektionsdatensatz, der der gleichen Position Z entspricht, durch Inter polation auf der Basis von zwei Projektionsdatensätzen in dem Bereich Z, der zwei Umdrehungen der Röntgenstrahlröhre 12 entspricht, abgeschätzt bzw. bewertet oder gebildet, und es werden tomographische Bilddaten auf der Grundlage des einen, inter polierten Projektionsdatensatzes rekonstruiert.

Bei dem Betrieb in Echtzeit werden, wie in Fig. 8 gezeigt ist, tomographische Bilddaten auf der Grundlage eines ursprünglichen Projektionsdatensatzes in dem Bereich Z (Z1, Z2, Z3. . .), der einer Umdrehung der Röntgenstrahlröhre 12 entspricht, rekonstruiert.

Dies bedeutet, daß bei dem Echtzeitbetrieb keine Interpolation durchgeführt wird. Das heißt, daß einer Hochgeschwindigkeitsverarbeitung, d. h. einer Echtzeitverarbeitung Vorrang gegenüber einem Artefakt gegeben wird, der verursacht wird, wenn sich die Position Z innerhalb eines Projektionsdatensatzes ändert. Der Echtzeitbetrieb ist derart ausgelegt, daß während eines Abtastvorganges überprüft wird, ob ein gewünschter Ab schnitt sichtbar gemacht wird, und erfordert demzufolge keine Bilder hoher Qualität für eine Diagnose. Diese Betriebsart beruht auf der Tatsache, daß der vorstehend erwähnte Artefakt die minimale Bildqualität nicht beeinträchtigt, die zur Lösung der vorstehend genannten Zielsetzung erforderlich ist.

Wie vorstehend erläutert, ist es wichtig, zwischen der Ausführung der Interpolationsverar beitung oder des Unterbleibens dieser Ausführung in Abhängigkeit von der Betriebsart zu wählen.

Die tomographischen Bilddaten werden wiederholt aus dem Anzeigespeicher 34 ausgelesen und kontinuierlich auf der Anzeige 7 angezeigt, bis die nachfolgenden tomographischen Bilddaten rekonstruiert sind.

Um die Geschwindigkeit der Bewegung eines internen Organs oder dergleichen wirklich keitsgetreu zu reproduzieren, indem die Zeitskala der Echtzeit mit der Zeitskala der Anzeige in Übereinstimmung gebracht wird, wird das Intervall zwischen dem Zeitpunkt, zu dem ein Projektionsdatensatz gewonnen wird, z. B. eine Gewinnung eines Projektions datensatzes abgeschlossen ist, und dem Zeitpunkt, zu dem tomographische Bilddaten, die auf der Grundlage des Projektionsdatensatzes rekonstruiert werden, angezeigt werden, vorzugsweise auf einen festen Wert festgelegt.

Eine Reihe von Echtzeitvorgängen in den Schritten S3 bis S5, nämlich die Gewinnung von Projektionsdaten, die sofortige Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten und die Anzeige der tomographischen Bilddaten, wird solange wiederholt, bis die Tischoberseite 5 die Position Z2 erreicht (Schritt S6), oder ein Befehl zum Beenden der Abtastung über die Konsole 6 eingegeben wird (Schritt S7).

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, werden jedes Mal dann, wenn sich die Röntgenstrahlröhre 12 um beispielsweise 120° dreht, unmittelbar vorhergehende tomographische Bilddaten auf der Grundlage von Projektionsdaten, die während der Drehung um 120° erhalten wurden, und von Projektionsdaten, die der Drehung um 120° eine Umdrehung früher entsprechen, korrigiert. Mit Hilfe dieser Verarbeitung können tomographische Bilddaten eines Bildes oder Vollbildes jedesmal dann rekonstruiert werden, wenn sich die Röntgenstrahlröhre 12 um 120° dreht, wodurch die zeitliche Auflösung stark verbessert wird, verglichen mit einem Fall, bei dem tomographische Bilddaten auf der Grundlage eines Projektionsdaten satzes rekonstruiert werden, der jedesmal dann neu gewonnen wird, wenn sich die Rönt genstrahlröhre 12 um 360° gedreht hat.

Wenn die Tischoberseite 5 die Position Z2 erreicht (Schritt S6), oder wenn ein Befehl zum Beenden der Abtastung über die Konsole 6 eingegeben wird (Schritt S7), werden die Drehung der Röntgenstrahlröhre 12, die gleitende Verschiebung der Tischoberseite 5, die Röntgenbestrahlung und die Gewinnung von Projektionsdaten beendet. Auf Grund dieser Vorgehensweise wird auch der Echtzeitbetrieb beendet.

In den Schritten S9 bis S13 ist eine Betriebsfolge bei dem zeitteilenden Betrieb angezeigt. Der zeitteilende Betrieb ist als ein Vorgang bzw. eine Betriebsweise definiert, bei der die Gewinnung von Projektionsdaten und die Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten, genauer gesagt die Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten unter Heranziehung von gewonnenen Projektionsdaten, in zeitteilender Weise durchgeführt werden. Die Projek tionsdaten in dem Bereich von der Position Z1 zu der Position Z2 wurden bereits erhalten und in dem Speicher 36 gespeichert.

Zunächst gibt der Betreiber bzw. Benutzer eine gewünschte Position Z (Scheibenposition) mit Hilfe der Konsole 6 in die Zentraleinheit 22 ein (Schritt S9). Wie in Fig. 9 gezeigt ist, werden mindestens Projektionsdatensätze in dem Bereich Z, die mindestens zwei Um drehungen der Röntgenstrahlröhre 12 um die gewünschte Scheibenposition als dem Zentrum entsprechen, selektiv aus dem Speicher 36 in den Interpolationsprozessor 35 geladen (Schritt S10). Ein Projektionsdatensatz, der der Scheibenposition entspricht, wird durch Interpolation auf der Grundlage dieser beiden Projektionsdatensätze bewertet bzw. gebildet (Schritt S11). Im Anschluß hieran werden tomographische Bilddaten, die der Scheibenposition entsprechen, auf der Grundlage des einen interpolierten Projektionsdaten satzes rekonstruiert (Schritt S12).

Wie vorstehend beschrieben, wird bei der zeitteilenden Betriebsart eine Interpolationsver arbeitung durchgeführt, um tomographische Bilddaten hoher Qualität zu rekonstruieren, die einen geringen Artefakt bzw. nur kleine künstliche Störungen enthalten. Im Unterschied hierzu wird bei der Echtzeit-Betriebsart die Interpolationsverarbeitung weggelassen, um hierdurch die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu vergrößern und eine Verarbeitung in Echtzeit zu realisieren. Durch die Auswahl zwischen der Ausführung der Interpolationsver arbeitung oder der unterbleibenden Ausführung der Interpolationsverarbeitung in Ab hängigkeit von der Betriebsart läßt sich auf diese Weise ein Echtzeitbetrieb bei einem schraubenlinienförmigen Abtastvorgang realisieren. Weiterhin läßt sich in der zeitteilenden Betriebsart ein tomographisches Bild hoher Qualität erhalten.

Da dem Fachmann zusätzliche Vorteile und Modifikationen ohne weiteres ersichtlich werden, ist die Erfindung nicht auf die hier offenbarten speziellen Details und Einrichtun gen beschränkt.

Bei dem beschriebenen Computertomograph werden Projektionsdaten wiederholt während einer schraubenlinienförmigen Abtastung gewonnen, auf deren Basis tomographische Bilddaten wiederholt rekonstruiert werden. Allgemein ist bei einem schraubenlinienför migen Abtastvorgang eine Interpolationsverarbeitung der Projektionsdaten zur Verringe rung künstlicher Störungen unvermeidlich. Jedoch wird ein tomographisches Bild auf der Grundlage der gewonnenen ursprünglichen Projektionsdaten ohne Durchführung dieser Interpolationsverarbeitung rekonstruiert, um hierdurch die Bedingung zu erfüllen, daß die Zeitdauer, die zur Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten auf der Grundlage eines Projektionsdatensatzes, der zur Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten erforderlich ist, benötigt wird, kürzer ist als die Zeitspanne, die zur Gewinnung eines Projektionsdaten satzes erforderlich ist. Es kann daher bei einem schraubenlinienförmigen Abtastvorgang ein Echtzeitbetrieb bereitgestellt werden.

Claims

1. Röntgenstrahl-Computertomographiegerät, mit
einer Gewinnungseinrichtung (2, 8, 10, 12, 18) für die wiederholte Gewinnung von mit einem Subjekt verknüpften Projektionsdaten mit Hilfe eines schraubenlinienförmi gen Abtastvorganges,
einer Rekonstruktionseinrichtung (32) für die wiederholte Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten auf der Grundlage der Projektionsdaten, wobei ein Zeitinter vall, das für die Rekonstruktion der tomographischen Bilddaten auf der Grundlage eines Satzes der Projektionsdaten, der für die Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten eines Vollbildes erforderlich ist, benötigt wird, kürzer ist als eine Zeitspanne, die für die Gewinnung des einen Satzes von Projektionsdaten erforderlich ist, und
einer Anzeigeeinrichtung (7) für die Anzeige der rekonstruierten tomographi schen Bilddaten als ein sich bewegendes Bild.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die An zeigeeinrichtung (7) die tomographischen Bilddaten nach einem vorbestimmten Intervall nach der Gewinnung eines entsprechenden Satzes von Projektionsdaten anzeigt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnungseinrichtung eine Röntgenstrahlröhre (12), eine Röntgenstrahl-Erfassungsein richtung (18), die derart angeordnet ist, daß sie der Röntgenstrahlröhre unter Zwischenlage des Subjekts gegenüberliegt, eine Couch (2) und eine Einrichtung (2) zum Bewegen der Couch und/oder der Röntgenstrahlröhre relativ zueinander aufweist, wobei der schrauben linienförmige Abtastvorgang dadurch erzielt wird, daß die Röntgenstrahlröhre kontinuier lich um das Subjekt gedreht wird, die Couch und/oder die Röntgenröhre relativ zueinander bewegt werden und die Röntgenstrahl-Erfassungseinrichtung dazu veranlaßt wird, Projek tionsdaten wiederholt mit einer vorbestimmten Periode zu gewinnen.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekon struktionseinrichtung tomographische Bilddaten auf der Grundlage eines Satzes von Projektionsdaten rekonstruiert, der während im wesentlichen einer Umdrehung der Rönt genstrahlröhre erhalten wurde.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekon struktionseinrichtung tomographische Bilddaten jedesmal dann wiederholt rekonstruiert, wenn die Röntgenstrahlröhre um einen vorbestimmten Winkel dreht, der kleiner ist als ein Winkel, der einer Umdrehung entspricht.

6. Röntgenstrahl-Computertomographiegerät, mit
einer Gewinnungseinrichtung (2, 8, 10, 12, 18) für die wiederholte Gewinnung von mit einem Subjekt verknüpften Projektionsdaten mit Hilfe eines schraubenlinienförmi gen Abtastvorgangs,
einer Rekonstruktionseinrichtung (32), die zur Auswahl einer ersten Betriebsart, bei der tomographische Bilddaten auf der Grundlage von ursprünglichen, durch die Gewin nungseinrichtung gewonnenen Projektionsdaten rekonstruiert werden, und einer zweiten Betriebsart im Stande ist, bei der die ursprünglichen, durch die Gewinnungseinrichtung gewonnenen Projektionsdaten interpoliert werden und die tomographischen Bilddaten auf der Grundlage der interpolierten Projektionsdaten rekonstruiert werden, wobei bei der ersten Betriebsart eine Zeitspanne, die für die Rekonstruktion der tomographischen Bilddaten auf der Grundlage eines Satzes von Projektionsdaten, der für die Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten eines Bildes oder Vollbildes erforderlich ist, benötigt wird, kürzer ist als eine Zeitspanne, die für die Gewinnung des einen Satzes von Projektions daten erforderlich ist, und
einer Anzeigeeinrichtung (7) für die Anzeige der rekonstruierten tomographi schen Bilddaten als ein sich bewegendes Bild.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die An zeigeeinrichtung (7) die tomographischen Bilddaten nach einem vorbestimmten Intervall nach der Gewinnung eines entsprechenden Satzes von Projektionsdaten in der ersten Betriebsart anzeigt.

8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinnungseinrichtung eine Röntgenstrahlröhre (12), eine Röntgenstrahl-Erfassungsein richtung (18), die derart angeordnet ist, daß sie der Röntgenstrahlröhre unter Zwischenlage des Subjekts gegenüber liegt, eine Couch bzw. ein Bett (2) und eine Einrichtung (2) zum Bewegen der Couch und/oder der Röntgenstrahlröhre relativ zu einander aufweist, wobei der schraubenlinienförmige Abtastvorgang dadurch erzielt wird, daß die Röntgenstrahlröh re kontinuierlich um das Subjekt gedreht wird, die Couch und/oder die Röntgenstrahlröhre relativ zueinander bewegt werden und die Röntgenstrahlerfassungseinrichtung dazu veranlaßt wird, daß Projektionsdaten wiederholt mit einer vorbestimmten Periode gewon nen werden.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekon struktionseinrichtung tomographische Bilddaten auf der Grundlage eines Satzes von Projektionsdaten rekonstruiert, die während im wesentlichen einer Umdrehung der Rönt genstrahlröhre gewonnen werden.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruktionseinrichtung tomographische Bilddaten bei der ersten Betriebsart jedes Mal dann wiederholt rekonstruiert, wenn die Röntgenstrahlröhre um einen vorbestimmten Winkel dreht, der kleiner ist als ein Winkel, der einer Umdrehung bei der ersten Betriebs art entspricht.

11. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruktionseinrichtung eine Einrichtung zum Interpolieren eines einer speziellen Schei benposition entsprechenden Satzes von Projektionsdaten auf der Grundlage von mindestens zwei Sätzen von Projektionsdaten, die während mindestens zwei Umdrehungen der Röntgenstrahlröhre gewonnen wurden, in der zweiten Betriebsart aufweist.