DE19650528A1

DE19650528A1 - Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung einer Röntgenstrahl-Position in Mehrfach-Schnitt-Computer-Tomographie-Abtasteinrichtungen

Info

Publication number: DE19650528A1
Application number: DE19650528A
Authority: DE
Inventors: Thomas Louis Toth; Armin Horst Pfoh
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 1997-06-26
Also published as: IL119772A; IL119772A0; JPH09215688A; JP4079472B2; US6370218B1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Computer-Tomogra phie(CT)-Abbildung und insbesondere auf eine Bestimmung einer Röntgenstrahlposition in einem Mehrfach-Schnitt-Com puter-Tomographie-System.

Bei zumindest einem bekannten Computer-Tomographie-System- Aufbau projiziert eine Röntgenstrahlquelle eine fächerför migen Strahl, der kollimiert ist innerhalb einer X-Y-Ebene eine karthesischen Koordinatensystems zu liegen und im allgemeinen als die "Abbildungsebene" bezeichnet wird. Der Röntgenstrahl passiert das abzubildende Objekt, wie bei spielsweise einen Patienten. Nach der Dämpfung durch das Objekt fällt der Strahl auf ein Feld von Strahlungserfas sungseinrichtungen. Die Intensität der Strahlung des am Erfassungseinrichtungsfeld empfangenen gedämpften Strahls hängt von der Dämpfung des Röntgenstrahls durch das Objekt ab. Jedes Erfassungseinrichtungselement des Felds erzeugt ein separates elektrisches Signal, das ein Maß für die Strahldämpfung am Erfassungseinrichtungsort ist. Die Dämp fungsmaße von allen Erfassungseinrichtungen werden separat erfaßt, um ein Durchlaßprofil zu erzeugen.

Bei bekannten Computer-Tomographie-Systemen der dritten Generation werden die Röntgenstrahlquelle und das Erfas sungseinrichtungsfeld mit einer Faßlager bzw. Gantry bzw. Drehrahmen innerhalb der Abbildungsebene und rund um das abzubildende Objekt gedreht, so daß sich der Winkel, in dem der Röntgenstrahl das Objekt schneidet, kontinuierlich ändert. Eine Gruppe von Röntgenstrahl-Dämpfungsmaßen, d. h. Projektionsdaten, vom Erfassungseinrichtungsfeld bei einem Drehrahmenwinkel wird als eine "Ansicht" bezeichnet. Eine "Abtastung" des Objekts umfaßt einen Satz von Ansichten bei verschiedenen Drehrahmenwinkeln während einer Umdre hung der Röntgenstrahlquelle und der Erfassungseinrich tung. Bei einer axialen Abtastung werden die Projektions daten verarbeitet, um ein Bild zu konstruieren, das einem zweidimensionalen Schnitt durch das Objekt entspricht. Ein Verfahren zur Rekonstruktion eines Bilds aus einem Satz von Projektionsdaten wird im Stand der Technik als die gefilterte Rückprojektionstechnik bezeichnet. Dieses Ver fahren wandelt diese Dämpfungsmaße von einer Abtastung in als "CT-Zahlen" oder "Hounsfield-Einheiten" bezeichnete Integer um, die zur Steuerung der Helligkeit eines ent sprechenden Pixels bzw. Bildelements auf einer Kathoden- Strahlröhren-Anzeigeeinrichtung verwendet werden.

Bekannte Computer-Tomographie-Abtasteinrichtungen enthal ten eine Kollimationseinrichtung vor dem Patienten mit einer Apertur bzw. Öffnung, die das Röntgenstrahlprofil auf der z-Achse (Patientenachse) definiert. Bei der Durch führung einer Abtastung bewegt sich der Röntgenstrahl auf grund von thermischen, Gravitations- und Zentrifugalkraft- Effekten typischerweise bis zu 2 mm in der z-Richtung auf dem Erfassungseinrichtungsfeld. Diese Bewegung des Fächerstrahls beeinflußt die Signalstärke an der Erfas sungseinrichtung, was zu Artefakten in einem rekonstruier ten Bild führt.

Bekannte Computer-Tomographie-Abtasteinrichtungen führen Datenkorrekturen zur Kompensation einer Erfassungseinrich tungs-Signalveränderung als eine Funktion der z-Achsen- Röntgenstrahl-Position auf der Erfassungseinrichtung durch. Insbesondere verwenden Mehrfach-Schnitt-Computer- Tomographie-Systeme typischerweise ein präzises z-Achsen- Nachführ-System mit geschlossener Schleife zur Minimierung einer Strahlbewegung und zur Durchführung von z-Achsen- Korrekturen zur Kompensation einer z-Achsen-Strahlbewegung und zur besseren Ausnutzung einer Röntgenstrahldosis. Be kannte z-Achsen-Strahl-Positions-empfindliche Einrichtun gen oder z-Achsen-Verschiebungs-Erfassungseinrichtungen enthalten einen Metallkeil oder eine Reihe von abwechseln den Keilen, die über einem oder mehreren Erfassungsein richtungskanälen angeordnet sind, um eine bedeutende und wiederholbare Signalveränderung als eine Funktion der z-Achsen-Position zu induzieren bzw. hervorzurufen. Eine genaue Beschreibung einer Erfassung von Fächerstrahl-Posi tionen unter Verwendung von bekannten Keilen ist bei spielsweise in dem US-Patent Nr. 4 559 639 mit dem Titel "X-Ray Detector with Compensation for Height-Dependant Sensitivity", das an den vorliegenden Rechtsnachfolger übertragen wurde, beschrieben.

Obwohl die bekannten z-Achsen Strahlpositions-empfindli chen-Einrichtungen annehmbare Ergebnisse erzeugen, d. h. eine Artefaktverringerung, wäre es wünschenswert, die Strahlpositions-Messungs-Empfindlichkeit und -Genauigkeit zu erhöhen, um die Artefaktverringerung weiter zu verbes sern. Es wäre auch wünschenswert, die Artefaktverringerung ohne bedeutende Erhöhung der Systemkosten und der Verar beitungszeit zu verbessern.

Diese und andere Aufgaben können in einem System zur Be stimmung der Röntgenstrahl-Position unter Verwendung von Signalen von Erfassungseinrichtungsdaten oder z-Positions zellen zur Erzeugung von Unterschieds- oder Verhältnis-Si gnalen, die die Strahl-Position darstellen, erreicht wer den. Derartige Unterschieds- oder Verhältnissignale können dann zur Steuerung der Kollimationseinrichtung vor dem Patienten verwendet werden, so daß, wenn der Strahl nicht ausgerichtet ist, der Strahl durch die Kollimationsein richtung in die Ausrichtung zurückgebracht wird. Die vor liegende Erfindung kann insbesondere in Mehrfach-Schnitt- Computer-Tomographie-Systemen einschließlich Zwei- und Vier-Schnitt-Systemen angewendet werden.

Bei einem Zwei-Schnitt-System wird ein kollimierter Rönt genstrahl auf zwei benachbarte erste und zweite Erfas sungseinrichtungszellen projiziert. Eine Ebene, die im allgemeinen als die "Fächerstrahlebene" bezeichnet wird, enthält die Mittellinie eines Brennpunkts und die Mittellinie des Strahls. Wenn der Strahl in seiner am mei sten gewünschten Ausrichtung positioniert ist, wird die Fächerstrahlebene in eine Linie mit der Mittellinie D₀ des Belichtungsbereichs auf den benachbarten Erfassungsein richtungszellen gebracht.

Die Signalintensität A des von der ersten Erfassungsein richtungszelle ausgegebenen Signals und die Signalintensi tät B des von der zweiten Erfassungseinrichtungszelle aus gegebenen Signals stehen in Beziehung zur Position des Brennpunkts. Insbesondere kann die z-Position der Mittel linie des Fächerstrahls durch in Beziehung Stellen der Signalintensitäten A und B entsprechend dem Verhältnis [(A-B)/(A+B)] bestimmt werden. Ein derartiges Verhältnis ist darstellend für den Strahlort und kann zur Steuerung einer Anpassung der Kollimationseinrichtung zur Beibehal tung des Strahls in der gewünschten Position verwendet werden.

Das vorstehend beschriebene System besitzt eine höhere Empfindlichkeit gegenüber einer Brennpunkt-Bewegung und erzeugt ein Signal, das genau die Brennpunkt-Position dar stellt. Eine derartige hohe Empfindlichkeit und Genauig keit erleichtert eine Verbesserung der Artefaktverringe rung. Weiterhin kann eine derartige Artefaktverringerung ohne bedeutende Erhöhung der Systemkosten und der Verar beitungszeit erreicht werden.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung wer den aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.

Es zeigen:

Fig. 1 eine zeichnerische Darstellung eines Computer-Tomo graphie-Abbildungs-Systems,

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild des in Fig. 1 veranschaulichten Systems,

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbei spiels eines Röntgenstrahl-Positions-Bestimmungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4a, 4b und 4c schematische Ansichten eines anderen Ausführungsbeispiels eines Röntgenstrahl-Positions-Bestim mungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine genauere schematische Ansicht des in den Fig. 4a, 4b und 4c gezeigten Röntgenstrahl-Positions-Be stimmungssystems, und

Fig. 6 ein Differenzsignal aufgetragen gegen Brennpunkt z-Position veranschaulichender Graph.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Computer-Tomographie-Abbil dungs-System 10 gezeigt, das ein Faßlager bzw. Gantry bzw. einen Drehrahmen 12 enthält, das bzw. der für eine Compu ter-Tomographie-Abtasteinrichtung der "dritten Generation" steht. Der Drehrahmen 12 besitzt eine Röntgenstrahlquelle 14, die einen Strahl von Röntgenstrahlen 16 auf ein Erfas sungseinrichtungsfeld 18 auf der gegenüberliegenden Seite des Drehrahmens 12 projiziert. Das Erfassungseinrichtungs feld 18 wird von Erfassungseinrichtungselementen 20 gebil det, die zusammen die projizierten Röntgenstrahlen erfas sen, die einen medizinischen Patienten 22 passieren. Jedes Erfassungseinrichtungselement 20 erzeugt ein elektrisches Signal, das die Intensität eines auftreffenden Röntgen strahls darstellt und daher die Dämpfung des Strahls, so wie er den Patienten 22 passiert. Während einer Abtastung zur Erfassung von Röntgenstrahl-Projektionsdaten drehen sich der Drehrahmen 12 und die daran befestigten Komponen ten um einen Drehmittelpunkt 24 innerhalb der x-y-Ebene eines karthesischen Koordinatensystems.

Die Drehung des Drehrahmens 12 und der Betrieb der Rönt genstrahlquelle 14 werden von einer Steuereinrichtung 26 des Computer-Tomographie-Systems 10 gesteuert. Die Steuer einrichtung 26 enthält eine Röntgenstrahl-Steuereinrich tung 28, die Leistungs- und Zeitpunktsignale für die Rönt genstrahlquelle 14 erzeugt, und eine Drehrahmenmotor-Steu ereinrichtung 30, die die Drehgeschwindigkeit und Position des Drehrahmens 12 steuert. Ein Datenerfassungssystem (DAS) 32 in der Steuereinrichtung 26 tastet analoge Daten von den Erfassungseinrichtungselementen 20 ab und wandelt die Daten für die nachfolgende Verarbeitung in digitale Signale um. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34 emp fängt abgetastete und digitalisierte Röntgenstrahldaten von der Datenerfassungseinrichtung 32 und führt eine Hoch geschwindigkeits-Bildrekonstruktion durch. Das rekonstru ierte Bild wird als ein Eingangssignal an einen Computer 36 angelegt, der das Bild in einer Massenspeichereinrich tung 38 speichert.

Der Computer 36 empfängt auch Befehle und Abtastparameter von einem Bediener über eine Konsole 40 mit einer Tasta tur. Eine zugehörige Kathodenstrahlröhren-Anzeige einrichtung 42 ermöglicht dem Bediener eine Beobachtung des rekonstruierten Bilds und anderer Daten vom Computer 36. Die vom Bediener zugeführten Befehle und Parameter werden vom Computer 36 zur Erzeugung von Steuersignalen und Informationen für die Datenerfassungseinrichtung 32, die Röntgenstrahl-Steuereinrichtung 28 und die Drehrahmen motor-Steuereinrichtung 30 verwendet. Zusätzlich bedient der Computer 36 eine Tischmotor-Steuereinrichtung 44 zur Steuerung eines motorisierten Tisches 46 zur Positionie rung des Patienten 22 im Drehrahmen 12. insbesondere be wegt der Tisch 46 Teile des Patienten 22 durch eine Drehrahmenöffnung 48.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbei spiels eines Röntgenstrahl-Positions-Bestimmungssystems 50 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System 50 ist ein "Zwei-Schnitt"-System, in dem zwei Reihen 52 und 54 von Erfassungseinrichtungszellen zum Erhalten von Projektions daten verwendet werden. Erfassungseinrichtungszellen 56 und 58 werden zusätzlich zum Erhalten von Projektionsdaten zur Bestimmung einer Röntgenstrahl-z-Achsen-Position verwendet.

Noch genauer, wie in Fig. 3 gezeigt, geht der Röntgen strahl 16 von einem Brennpunkt 60 der Röntgenstrahlquelle 14 (Fig. 2) aus. Der Röntgenstrahl 16 wird durch eine Kol limationseinrichtung 62 vor dem Patienten kollimiert und der kollimierte Strahl 16 wird auf die Erfassungseinrich tungszellen 56 und 58 projiziert. Eine Ebene 64, die im allgemeinen als die "Fächerstrahlebene" bezeichnet wird, enthält die Mittellinie des Brennpunkts 60 und die Mittel linie des Strahls 16. In Fig. 3 ist die Fächerstrahlebene 64 mit der Mittellinie D₀ des Belichtungsbereichs 66 auf den Erfassungseinrichtungszellen 56 und 58 in eine Linie gebracht.

Die Signalintensität A des von der Erfassungseinrichtungs zelle 56 ausgegebenen Signals und die Signalintensität B des von der Erfassungseinrichtungszelle 58 ausgegebenen Signals stehen in Beziehung zur Position des Brennpunkts 60. Insbesondere kann die z-Position der Mittellinie 64 des Fächerstrahls 16 durch in Beziehung Setzen der Signal intensitäten A und B gemäß dem Verhältnis [(A-B)/(A+B)] bestimmt werden. Ein derartiges Verhältnis kann durch den Computer 36 (Fig. 2) bestimmt werden. Das gemessene z-Po sitions-Signal kann dann zur Anpassung der Position der Kollimationseinrichtung 62 zur Korrektur der Position des Fächerstrahls 16 in der z-Ebene verwendet werden. Das z-Positions-Signal kann zur Anpassung der Kollimationsein richtungs-Position verwendet werden, wie beispielsweise im US-Patent Nr. 4 991 189 mit dem Titel "Collimation Appara tus for X-Ray Beam Correction", das an den vorliegenden Rechtsnachfolger übertragen wurde, beschrieben.

Als ein besonderes Beispiel, wenn die Mittellinie 64 des Strahls 16 auf die Mittelinie D₀ des Belichtungsbereichs 66 zentriert ist, dann würden das Signal A und B von der Zel len 56 und 58 ungefähr gleich sein. Daher würde A-B unge fähr gleich Null sein. Das Verhältnis [(A-B)/(A+B)] würde somit Null sein. Ein Wert von ungefähr Null würde daher durch den Computer 36 zum Kollimationseinrichtungs-Nach führmechanismus 68 zugeführt und die Kollimationseinrich tung 62 würde nicht angepaßt.

Als ein anderes Beispiel, wenn die Mittellinie 64 des Strahls 16 auf die Oberfläche der Erfassungseinrichtungs zelle 56 fällt, würde das Signal A einen größeren Wert als das Signal B besitzen. Das Verhältnis [(A-B)/(A+B)] würde daher einen positiven Wert haben. Umgekehrt, wenn die Mittellinie 64 des Strahls 16 auf die Oberfläche der Er fassungseinrichtungszelle 58 fällt, würde das Signal B einen größeren Wert besitzen als das Signal A. Das Ver hältnis [(A-B)/(A+B)] würde daher einen negativen Wert haben.

Durch Verwendung des vorstehend beschriebenen Verhältnis ses, im Gegensatz zu einer z-Keil-Erfassungseinrichtung, ist die Strahl-Positions-Meß-Empfindlichkeit und -Genauig keit verbessert, so daß die Artefaktverringerung weiter verbessert werden kann. Insbesondere wird das Signal-Rau sch-Verhältnis, d. h. die Signalveränderung im Hinblick auf eine gegebene Strahlbewegung geteilt durch Quantenrau schen, für einen 1 mm Strahl für 5-Mal besser gehalten als bei bekannten z-Verschiebungs-Erfassungseinrichtungen. Weiterhin wird die Verwendung eines derartigen Verhältnis ses als eine Verbesserung einer Artefaktverringerung ohne bedeutende Erhöhung der Systemkosten und der Verarbei tungszeit angesehen.

Fig. 4a ist eine vereinfachte schematische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Röntgenstrahl-Positi ons-Bestimmungssystems 100 gemäß der vorliegenden Erfin dung. Die Komponenten im System 100, die mit Komponenten im System 50 (Fig. 3) identisch sind, werden in den Fig. 4a, 4b und 4c unter Verwendung derselben Bezugszeichen wie in Fig. 3 bezeichnet. Das System 100 ist ein "Vier(fach)- Schnitt"-System, in dem vier Reihen 102, 104, 106 und 108 von Erfassungseinrichtungszellen zum Erhalten von Projek tionsdaten verwendet werden. Die Erfassungseinrichtungs zellen, die manchmal als z-Positions-Zellen bezeichnet werden, 102, 104, 106 und 108 werden zur Bestimmung der Röntgenstrahl-z-Achsen-Position verwendet.

Wie im System 50 (Fig. 3) und gemäß den Fig. 4a, 4b und 4c geht der Röntgenstrahl 16 von einem Brennpunkt 60 der Röntgenstrahlquelle 14 (Fig. 2) aus. Der Röntgenstrahl 16 wird von einer Kollimationseinrichtung 62 vor dem Patien ten kollimiert und der kollimierte Strahl 16 wird auf Er fassungseinrichtungszellen 102, 104, 106 und 108 proji ziert. Wie in Fig. 4a gezeigt, enthält eine Ebene 110, die im allgemeinen als die "Fächerstrahlebene" bezeichnet wird, die Mittellinie des Brennpunkts 60 und die Mittelli nie des Strahls 16.

in Fig. 4a ist die Fächerstrahlebene 110 mit der Mittelli nie D₀ des Belichtungsbereichs 112 auf den Erfassungsein richtungszellen 102, 104, 106 und 108 in eine Linie ge bracht. Gegenüberliegende periphere bzw. Rand-Zellen 102 und 108 erzeugen Signale mit Signalintensitäten A2 bzw. B2. Ähnlich erzeugen gegenüberliegende innere Zellen 104 und 106 Signale mit Signalintensitäten A1 bzw. B1. Die Zellen 104 und 106 sind typischerweise innerhalb des Strahl-(Kern)Schattens angeordnet und die Zellen 102 und 108 empfangen typischerweise sowohl Strahl-(Kern)Schatten als auch -Halbschatten.

Die Signalintensitäten A1, A2, B1, B2 stehen in Beziehung zur Position des Brennpunkts 60. Insbesondere kann die z-Position des Brennpunkts 60 durch in Beziehung Setzen der Signalintensitäten A1, A2, B1 und B2 gemäß dem Unter schied bzw. der Differenz [(A2/A1)-(B2/B1)] bestimmt wer den. Ein derartiger Unterschied kann durch den Computer 36 (Fig. 2) bestimmt werden.

Als ein besonderes Beispiel und unter Bezugnahme auf Fig. 4a, wenn die Mittellinie 110 des Strahls 16 auf der Mit tellinie D₀ des Belichtungsbereichs 112 zentriert ist, dann würden die Signale A2 und B2 von den Zellen 102 und 108 ungefähr gleich sein und die Signale A1 und B1 von den Zellen 104 und 106 würden ungefähr gleich sein. Daher wür de der Unterschied [(A2/A1)-(B2/B1)] ungefähr Null sein. Ein Wert von ungefähr Null würde daher durch den Computer 36 zum Kollimationseinrichtungs-Nachführmechanismus 68 zugeführt und die Kollimationseinrichtung 62 würde nicht angepaßt.

Als ein anderes Beispiel und gemäß Fig. 4b, wenn die Mit tellinie 110 des Strahls 16 sich verschiebt, so daß ein größerer Teil des Strahls 16 auf die Oberfläche der Zellen 106 und 108 fällt, wie gezeigt, dann würde die Signalin tensität B2 größer als die Signalintensität A2 sein. Auch, wenn die Verschiebung bedeutend genug ist, so daß die Zel le 104 nicht "überflutet" wird, dann würde die Signalin tensität B1 größer als die Signalintensität A1 sein. Daher würde der Unterschied [(A2/A1)-(B2/B1)] einen negativen Wert haben.

Gemäß Fig. 4c und wenn der Unterschied [(A2/A1)-(B2/B1)] negativ ist, würde beispielsweise ein negativer Wert durch den Computer 36 zum Kollimationseinrichtungs-Nachführ mechanismus zugeführt und die Kollimationseinrichtung 62 würde angepaßt, um den Strahl in eine wünschenswertere Ausrichtung zu bringen. Daher ist, wie in Fig. 4c gezeigt, auch wenn der Brennpunkt 60 nicht mit der Mittellinie D₀ des Belichtungsbereichs 112 in eine Linie gebracht ist, der Strahl 16 mit dem Belichtungsbereich 112 im wesentli chen in eine Linie gebracht, so daß die Mittelachse 110 des Strahls 16 direkt auf die Mittellinie D₀ gerichtet ist.

Als noch ein anderes Beispiel, wenn auch nicht gezeigt, wenn die Mittellinie 110 des Strahls 16 sich verschiebt, so daß ein größerer Teil des Strahls 16 auf die Oberfläche der Zellen 102 und 104 fällt, dann würde die Signalinten sität A2 größer als die Signalintensität B2 sein. Auch, wenn die Verschiebung bedeutend genug ist, so daß die Zel le 106 nicht "überflutet" ist, dann würde die Signalinten sität A1 größer als die Signalintensität B1 sein. Daher würde der Unterschied [(A2/A1)-(B2/B1)] ein positiver Wert sein. Ein positiver Wert würde beispielsweise vom Computer 36 zum Kollimationseinrichtungs-Nachführmechanismus 68 zugeführt und die Kollimationseinrichtung 62 würde angepaßt, um den Strahl 16 in eine wünschenswertere Aus richtung zu bringen.

Fig. 5 ist eine genauere schematische Ansicht des Röntgen strahl-Positions-Bestimmungssytems 100, das in den Fig. 4a, 4b und 4c gezeigt ist. Insbesondere, wie in Fig. 5 gezeigt, sind die Erfassungseinrichtungs- (oder Daten-) Zellen 102, 104, 106 und 108 in einem z-Achsen-Positions- (oder z-empfindlichen) Feld 150. Ein zweites Feld 152 wird zum Sammeln von Projektionsdaten verwendet. Natürlich kön nen zusätzliche Erfassungseinrichtungsfelder im System 100 verwendet werden.

Das System 100 kann als ein Differenz-Halbschatten-Erfas sungseinrichtungs-System bezeichnet werden, in dem äußere Datenzellen 102 und 108 als im Halbschatten des Strahls 16 liegend gewählt werden. Innere Datenzellen 104 und 106 werden als im (Kern)Schatten des Strahls 16 liegend ge wählt. Wie vorstehend erklärt, stehen die Signalintensitä ten A1, A2, B1, B2 in Beziehung zur Position des Brenn punkts 60. Insbesondere kann die z-Position des Brenn punkts 60 durch in Beziehung Setzen der Signalintensitäten A1, A2, B1 und B2 gemäß dem Unterschied ((A2/A1)-(B2/B1)] bestimmt werden. Ein derartiger Unterschied kann durch den Computer 36 (Fig. 2) bestimmt werden.

Ein zusätzlicher Vorteil des Systems 100 ist die verbes serte geblockte bzw. abgeschattete Signaldurchführung.

Insbesondere werden bei Blockierung bzw. Abschattung der Erfassungszellen 102, 104, 106 und 108 durch die Patien tenanatomie erzeugte Positionsfehler verringert, da die Blockierung bzw. Abschattung durch die Anatomie ähnlich den Halbschatten-Zellen 102 und 108 und den (Kern)Schat ten-Zellen 104 und 106 ist. Daher gibt es weniger relati ven Signalfehler.

Fig. 6 ist ein Graph, der ein Differenzsignal aufgetragen gegen die Brennpunkt-z-Position veranschaulicht. Der Graph wurde erzeugt, um die Erfassungseinrichtungszellen-Antwort für das System 100 zu simulieren. Wie im Graphen gezeigt, ist die Kurvensteigung steil, so daß irgendeine Fehlaus richtung des Brennpunkts, in Millimetern, eine bedeutende Veränderung im Unterschied [(A2/A1)-(B2/B1)] ergibt. Eine derartige hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit vereinfacht eine Verbesserung der Artefaktverringerung. Weiterhin kann eine derartige verbesserte Artefaktverringerung ohne be deutende Erhöhung der Systemkosten und der Verarbeitungs zeit erreicht werden.

Natürlich können zur Ausbildung einer gleichmäßigeren Brennpunktposition gegen die Differenzsignal-Antwort die Ausgangssignale der Zellen 102, 104, 106 und 108 kali briert werden. Beispielsweise könnte das Signal A1 auf (g_a1 × a1) gesetzt werden, wobei g_a1 der Verstärkungs-Korrektur faktor der Zelle 104 und a1 gleich dem von der Zelle 104 ausgegebenen Original- bzw. unverarbeiteten Signal ist.

Ähnlich könnte B1 gleich (g_b1 × b1) gesetzt werden, wobei g_b1 der Verstärkungs-Korrekturfaktor für die Zelle 106 und b1 das von der Zelle 106 ausgegebene Original- bzw. unver arbeitete Signal ist. Wenn beide Zellen 104 und 106 vom Strahl-(Kern) Schatten vollständig "überflutet" sind, dann könnten die Verstärkungs-Korrekturfaktoren g_a1 und g_b1 so gewählt werden, daß A1 = B1.

Aus der vorstehenden Beschreibung von zahlreichen Ausfüh rungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist ersicht lich, daß die Aufgaben der Erfindung erreicht werden. Ob wohl die Erfindung genau beschrieben und veranschaulicht wurde, ist klar zu verstehen, daß dasselbe nur zur Veran schaulichung und als Beispiel und nicht zur Beschränkung geschah. Beispielsweise ist das hier beschriebene Compu ter-Tomographie-System ein System der "dritten Generati on", in dem sich sowohl die Röntgenstrahlquelle als auch die Erfassungseinrichtung mit dem Drehrahmen drehen. Viele andere Computer-Tomographie-Systeme, einschließlich Syste men der "vierten Generation", in denen die Erfassungsein richtung eine stationäre Vollring-Erfassungseinrichtung ist und sich nur die Röntgenstrahlquelle mit dem Drehrah men dreht, können verwendet werden. Ähnlich kann, während die hier beschriebenen Systeme Zwei-Schnitt-, Vier- Schnitt- und Sechs-Schnitte-Systeme waren, irgendein Mehr fach-Schnitt-System verwendet werden. Darüber hinaus kann, während das Kollimationseinrichtungs-Nachführsystem genau beschrieben wurde, irgendein bekanntes Kollimationsein richtungs-Nachführsystem verwendet werden. Des weiteren kann irgendein Brennpunkt-Neupositionierungssystem oder irgendein Erfassungseinrichtungs-Neupositionierungssystem verwendet werden. Demgemäß ist der Schutzumfang der Erfin dung nur durch die Ansprüche beschränkt.

Es werden Brennpunkt-Positions-Bestimmungssysteme mit hoher Empfindlichkeit gegenüber Brennpunkt-Bewegungen zur Ver wendung in Verbindung mit Mehrfach-Schnitt-Computer-To mographie-Abbildungs-Systemen beschrieben. In einem Aus führungsbeispiel ist das Bestimmungssystem ausgebildet zur Anwendung in einem Zwei-Schnitt-System. Signale von be nachbarten Erfassungseinrichtungszellen in separaten Rei hen werden verglichen, um die Brennpunkt-Position zu be stimmen. Insbesondere stehen die Signalintensität A des von der ersten Erfassungseinrichtungszelle ausgegebenen Signals und die Signalintensität B des von der zweiten Erfassungseinrichtungszelle ausgegebenen Signals in Bezie hung zur Position des Brennpunkts. Das heißt, die z-Posi tion der Mittellinie des Fächerstrahls kann durch in Be ziehung Setzen der Signalintensitäten A und B gemäß dem Verhältnis [(A-B)/(A+B)] bestimmt werden. Ein derartiges Verhältnis stellt den Strahlort dar und kann zur Steuerung einer Anpassung der Kollimationseinrichtung vor dem Pati enten des Abbildungs-Systems zum Beibehalten des Strahls in der gewünschten Position verwendet werden.

Claims

1. System (50) zur Bestimmung einer Röntgenstrahl-Position in einem Mehrfach-Schnitt-Computer-Tomographie-System (10), wobei das Computer-Tomographie-System (10) eine Röntgenstrahlquelle (14) mit einem Brennpunkt (60) und zumindest zwei Reihen von Erfassungseinrichtungszellen (52, 54), die entlang der z-Achse verschoben sind, ent hält, wobei die Röntgenstrahlquelle (14) einen Röntgen strahl entlang der z-Achse erzeugt, wobei das Strahl-Posi tions-Bestimmungssystem
eine Einrichtung zum Erhalten von separaten Signalen von einer ersten Erfassungseinrichtung (56) in der ersten Rei he (52) und einer zweiten Erfassungseinrichtung (58) in der zweiten Reihe (54) und
eine Einrichtung zur Bestimmung der Strahlposition aus den Intensitäten der separaten Signale aufweist.

2. System (50) nach Anspruch 1, wobei
das Signal von der ersten Erfassungseinrichtung (56) eine Intensität A und das Signal von der zweiten Erfassungsein richtung (58) eine Intensität B besitzt, und
die Einrichtung zur Bestimmung der Strahlposition die Be stimmung der Strahlposition aus den Intensitäten A und B unter Verwendung der Beziehung [(A-B]/(A+B)] durchführt.

3. System (50) nach Anspruch 2, wobei das Computer-Tomographie-System (10) ein Zwei-Schnitt-Sy stem ist.

4. System (100) nach Anspruch 1, wobei
das Computer-Tomographie-System (10) zumindest vier Reihen von Erfassungseinrichtungszellen (102, 104, 106, 108) be sitzt, die entlang der z-Achse verschoben sind, und wobei das Strahl-Positions-Bestimmungssystem (100)
eine Einrichtung zum Erhalten separater Signale von einer ersten Erfassungseinrichtung (104) in der ersten Reihe, von einer zweiten Erfassungseinrichtung (102) in der zwei ten Reihe, von einer dritten Erfassungseinrichtung (106) in der dritten Reihe und von einer vierten Erfassungsein richtung (108) in der vierten Reihe und
eine Einrichtung zur Bestimmung der Strahlposition aus den Intensitäten der separaten Signale aufweist.

5. System (100) nach Anspruch 4, wobei das Signal von der ersten Erfassungseinrichtung (104) eine Intensität A1, das Signal von der zweiten Erfassungsein richtung (10) eine Intensität A2, das Signal von der drit ten Erfassungseinrichtung (106) eine Intensität B1 und das Signal von der vierten Erfassungseinrichtung (108) eine Intensität B2 besitzt.

6. System (100) nach Anspruch 5, wobei
ein Teil der ersten Erfassungseinrichtung (104) benachbart zu einem Teil der dritten Erfassungseinrichtung (106) ist und
die ersten und dritten Erfassungseinrichtungen (104, 106) angeordnet sind, im wesentlichen innerhalb eines Kern schattens des Röntgenstrahls zu sein.

7. System (100) nach Anspruch 6, wobei
ein Teil der zweiten Erfassungseinrichtung (102) benach bart zu einem Teil der ersten Erfassungseinrichtung (104) und ein Teil der vierten Erfassungseinrichtung (108) be nachbart zu einem Teil der dritten Erfassungseinrichtung (106) ist, und
die zweiten (102) und vierten (108) Erfassungseinrichtun gen angeordnet sind, im wesentlichen innerhalb eines Halb schattens des Röntgenstrahls zu sein.

8. System (100) nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung zur Bestimmung der Strahlposition die Be stimmung der Strahlposition aus den Intensitäten A1, A2, B1 und B2 unter Verwendung der Beziehung [(A2/A1]-(B2/B1)] durchführt.

9. Verfahren zum Bestimmen einer Röntgenstrahl-Position in einem Mehrfach-Schnitt-Computer-Tomographie-System (10), wobei das Computer-Tomographie-System (10) eine Röntgen strahlquelle (14) mit einem Brennpunkt (60) und zumindest zwei Reihen von Erfassungseinrichtungszellen (52, 54), die entlang der z-Achse verschoben sind, enthält, wobei die Röntgenstrahlquelle (14) einen Röntgenstrahl entlang der z-Achse erzeugt, wobei das Verfahren die Schritte
Erhalten von separaten Signalen von einer ersten Erfas sungseinrichtung (56) in der ersten Reihe (52) und einer zweiten Erfassungseinrichtung (58) in der zweiten Reihe (54) und
Bestimmen der Strahlposition aus den Intensitäten der se paraten Signale aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei
das Signal von der ersten Erfassungseinrichtung (56) eine Intensität A und das Signal von der zweiten Erfassungsein richtung (58) eine Intensität B besitzt, und
das Bestimmen der Strahlposition aus den Intensitäten A und 13 unter Verwendung der Beziehung [(A-B]/(A+B)] durch geführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Computer-Tomographie-System (10) ein Zwei-Schnitt-Sy stem ist.

12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei
das Computer-Tomographie-System (10) zumindest vier Reihen von Erfassungseinrichtungszellen (102, 104, 106, 108) be sitzt, die entlang der z-Achse verschoben sind, und wobei das Erhalten separater Signale von einer ersten Erfas sungseinrichtung (104) in der ersten Reihe, von einer zweiten Erfassungseinrichtung (102) in der zweiten Reihe, von einer dritten Erfassungseinrichtung (106) in der drit ten Reihe und von einer vierten Erfassungseinrichtung (108) in der vierten Reihe und
das Bestimmen der Strahlposition aus den Intensitäten der separaten Signale durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Signal von der ersten Erfassungseinrichtung (104) eine Intensität A1, das Signal von der zweiten Erfassungsein richtung (10) eine Intensität A2, das Signal von der drit ten Erfassungseinrichtung (106) eine Intensität B1 und das Signal von der vierten Erfassungseinrichtung (108) eine Intensität 132 besitzt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei
ein Teil der ersten Erfassungseinrichtung (104) benachbart zu einem Teil der dritten Erfassungseinrichtung (106) ist und
die ersten und dritten Erfassungseinrichtungen (104, 106) angeordnet sind, im wesentlichen innerhalb eines Kern schattens des Röntgenstrahls zu sein.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei
ein Teil der zweiten Erfassungseinrichtung (102) benach bart zu einem Teil der ersten Erfassungseinrichtung (104) und ein Teil der vierten Erfassungseinrichtung (108) be nachbart zu einem Teil der dritten Erfassungseinrichtung (106) ist, und
die zweiten (102) und vierten (108) Erfassungseinrichtun gen angeordnet sind, im wesentlichen innerhalb eines Halb schattens des Röntgenstrahls zu sein.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Bestimmen der Strahlposition aus den Intensitäten A1, A2, B1 und B2 unter Verwendung der Beziehung [(A2/A1]-(B2/B1)] durchgeführt wird.