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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Röntgenstrahl-Abtastsystem
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art für Computertomographie- (CT-)
Systeme bzw. auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs
6 genannten Art zur Stabilisierung der der Detektor-Ausgangssignale
in einem derartigen System.
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CT-Abtastgeräte der dritten Generation schließen typischerweise
eine Röntgenstrahlquelle und
eine Anordnung von Röntgenstrahldetektoren ein,
die jeweils auf diametral gegenüberliegenden Seiten
einer ringförmigen
Scheibe angeordnet sind, wobei die letztere drehbar in einer Portalhalterung befestigt
ist. Während
einer Abtastung eines Patienten, der sich in der Öffnung der
Scheibe befindet, dreht sich die Scheibe um eine Drehachse, während Röntgenstrahlen
von dem Brennfleck der Röntgenstrahlquelle
durch den Patienten zu dem Detektorsystem laufen.
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Die Röntgenstrahlquelle und die Detektoranordnung
sind derart angeordnet, daß die
Röntgenstrahlpfade
zwischen dem Brennfleck und jedem Detektor alle in der gleichen
Ebene liegen (der sogenannten Scheibenebene, Drehebene oder Abtastebene),
die senkrecht zu der Drehachse der Scheibe steht. Weil die Röntgenstrahlen
im wesentlichen von einer Punktquelle ausgehen und sich unter unterschiedlichen
Winkeln zu den Detektoren erstrecken, ähneln die Strahlenpfade einem
Fächer,
so daß der Ausdruck 'Fächerstrahl' verwendet wird, um alle Strahlenpfade
zu irgendeinem Zeitpunkt zu beschreiben. Die Strahlung, die von
einem einzigen Detektor zu einem Meßzeitintervall während einer
Abtastung erfaßt
wird, wird als ein 'Strahl' betrachtet. Der
Strahl wird teilweise durch die Masse des Patienten auf seinem Pfad
gedämpft,
und jeder Detektor erzeugt eine einzelne Intensitätsmessung
als eine Funktion der Dämpfung
und somit der Dichte des Teils des Patienten in dem Pfad des Strahls
von dem Brenn punkt zu dem Detektor. Diese Röntgenstrahl-Intensitätsmessungen
oder Projektionen werden typischerweise während vorgegebener Meßintervalle
an jeder einer Vielzahl von Scheiben-Winkelpositionen durchgeführt.
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In idealer Weise sollte die gesamte
Strahlung innerhalb des Fächerstrahls
eine gleichförmige
Intensität
während
der Abtastung haben, und alle Detektoren sollten ein gleichförmiges Eingangs-Ausgangs-Ansprechverhalten
(oder eine Übertragungsfunktion)
haben, d.h. alle Detektoren sollten in idealer Weise das gleiche
Ausgangssignal für
einen vorgegebenen Eingangssignalpegel der Röntgenstrahlen liefern. Zusätzlich sollte
im Idealfall keine Änderung der
Stabilität
des Ansprechverhaltens des Detektorsystems auf die Strahlung auftreten,
d.h. die von dem Detektorsystem erzeugten Signale sollten keine
Drift zwischen aufeinanderfolgenden oder periodischen Abtastungen
aufweisen.
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Es wurden verschiedene Arten von
Detektoren entwickelt, unter Einschluß von Gas- und Festkörper-Typen.
Ein typischer Festkörperdetektor schließt einen
szintillierenden Kristall, der eine hohe Energie aufweisende Röntgenstrahlphotonen
in eine niedrige Energie aufweisende Photonen im sichtbaren Lichtbereich
umwandelt, und eine Photodiode ein, die die eine niedrige Energie
aufweisenden Photonen im sichtbaren Lichtbereich in eine extrem
niedrige Amplitude aufweisende elektrische Ströme umwandelt (d.h. in der Größenordnung
von Picoampere bis Nanoampere). Der eine extrem niedrige Amplitude
aufweisende Ausgangsstrom jedes Detektors stellt den Röntgenstrahlfluß dar, der
auf den Detektor auftrifft. Die Ausgangssignale der Detektoranordnung
werden über
eine Anordnung von Leitern zu einem Datenerfassungssystem (DAS)
zur Signalverarbeitung übertragen.
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Weil die Auflösung des resultierenden Bildes eine
Funktion der Größe der Detektoren
ist, schließt ein
CT-Abtastsystem typischerweise Hunderte von Detektoren ein, die
mit extrem engem Abstand innerhalb des Fächerstrahlbogens angeordnet
sind. Um die Kosten derartiger Detektoranordnungen zu verringern,
wurden vorgefertigte Festkörperdetektor-Moduleinheiten,
die jeweils mehrere Festkörperdetektoren
umfassen, in dem US-Patent 5 487 098 auf den Namen von John Dobbs
und David Banks beschrieben, das auf den Erwerber der vorliegenden Anmeldung übertragen
wurde und deren Inhalt durch diese Bezugnahme hier mitaufgenommen
mit. Beispielsweise schließt
ein CT-Abtastsystem der dritten Generation, das von dem Erwerber
der vorliegenden Anmeldung hergestellt wird, 384 Detektoren ein,
die durch 24 Moduleinheiten von jeweils 16 Detektoren gebildet sind
und mit engem Abstand in einem Bogen angeordnet sind, der sich über nicht
mehr als 48° erstreckt.
Die Breite eines einzelnen Detektors liegt damit in der Größenordnung
von 1 mm.
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Jede Detektor-Moduleinheit ist typischerweise
auf allen Seiten in einer elektrisch leitenden, optisch undurchlässigen Abschirmung
eingeschlossen, die im wesentlichen transparent für Röntgenstrahlen ist.
Die Abschirmung um die Moduleinheit ist typischerweise durch eine
dünne reflektierende
Folie gebildet. Zusätzlich
ist jeder einzelne Detektor (der im folgenden als 'Detektor' oder 'Detektorkristall' bezeichnet wird),
innerhalb einer Moduleinheit von einem weißen, stark reflektierenden
Material umgeben, das eine Dicke in der Größenordnung von zumindest 0,2
mm aufweist und den Durchgang von Röntgenstrahlen ermöglicht,
jedoch einen übermäßigen Lichtübergang
zwischen den Kristallen verhindert. Röntgenstrahlen können damit
auf den Detektorkristall von jedem Winkel aus auftreffen; das in dem
Kristall als Antwort auf diese Röntgenstrahlen erzeugte
sichtbare Licht ist jedoch nicht in der Lage, von einem Detektor
zum anderen zu gelangen oder zu diesem reflektiert zu werden, und
zwar aufgrund der optisch undurchlässigen Abschirmung um den Detektor,
wodurch in wesentlichen ein Übersprechen zwischen
benachbarten Detektorkanälen
verringert oder beseitigt wird.
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Aufgrund der Beschichtungsdicke zwischen benachbarten
Detektorkristallen und den mechanischen Toleranzen, die sich bei
der Herstellung der einzelnen Kristalle ergeben, ist es praktisch
nicht möglich,
die Kristalle ausreichend nah aneinander anzuordnen, um einen wirklich
kontinuierlichen Detektionsbereich zu erzielen. Selbst die mit geringstem Abstand
voneinander angeordneten Detektorkristalle in einer Anordnung sind
durch einen Abstand von zumindest 0,2 mm voneinander getrennt, um
die mehrfachen Schichten von reflektierendem Material zwischen sich
aufzunehmen. Dieser kleine Abstand oder die Lücke zwischen einzelnen Detektorkristallen zeigt
sich als ein Bereich mit verringerter Signalinformation bei jeder
Projektion des Patienten.
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Das Vorhandensein derartiger Bereiche
verringert die Effektivität,
mit der die Detektorkristalle gleichförmig die Strahlung über den
Fächerstrahl
hinweg gleichförmig
erfassen können
und beeinflußt
somit die Genauigkeit und die Auflösung des rekonstruierten Bildes.
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Dieser Zustand wird durch die Notwendigkeit erschwert,
die Strahlung vor ihrem Auftreffen auf die Detektorkristalle zu
kollimieren. Weil dichtes Material dazu neigt, Röntgenstrahlen zu streuen, ist
es erforderlich, soweit wie möglich
das Auftreffen irgendeiner Strahlung, die nicht einen geradlinigen
Pfad von dem Brennfleck der Röntgenstrahlquelle
zu jedem Detektorkristall durchläuft,
auf die Detektorkristalle zu verhindern. Um das Auftreffen derartiger
gestreuter oder Streustrahlung auf die Detektorkristalle auszuschließen, ist
eine Anordnung von langgestreckten dünnen Kollimations- oder 'Streuschutz'-Platten zwischen
der Röntgenstrahlquelle
und den Detektorkristallen angeordnet. Die Streuschutzplatten sind
für Röntgenstrahlen
undurchlässig
und sie sind gegenüber
den Detektorkristallen derart angeordnet, daß die sie Röntgenstrahlen kollimieren und
somit im wesentlichen lediglich den Durchgang derjenigen Strahlen
ermöglichen,
die eine gerade Linie von der Quelle zu dem Detektorkristall durchlaufen.
Die Streuschutzplatten sind allgemein so angeordnet, daß sie mit
radialen Linien ausgerichtet sind, die sich von dem Brennfleck und
entsprechenden Lücken
zwischen benachbarten Detektorkristallen der Anordnung erstrecken,
so daß sie
alle Strahlen blockieren, die auf den Detektorkristall unter einem
Winkel auftreffen, der sich beispielsweise um nicht mehr als ungefähr 3° gegenüber einem
senkrecht auftreffenden Strahl entlang des jeweiligen Strahlenpfades ändert. Die Ausrichtung
jeder Streuschutzplatte mit einer entsprechenden Lücke zwischen
den Detektoren stellt sicher, daß jede Streuschutzplatte den
am wenigsten empfindlichen Teil benachbarter Detektoren abschattet,
so daß eine
maximale Menge der Strahlung von den entsprechenden Detektorkristallen
erfaßt
wird. Ein vorteilhaftes Streuschutzplatten-Ausrichtsystem ist ebenfalls
in dem US-Patent 5 487 098 beschrieben.
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Bei vorhandenen CT-Abtastsystemen
wird angenommen, daß zumindest
ein gewisser Abstand zwischen jedem Detektorkristall in einer Anordnung erforderlich
ist, um die Streuschutzplatten und die Schatten aufzunehmen, die
sie auf die Detektorkristalle werfen. Obwohl jede Streuschutzplatte
extrem dünn
ist, d.h. eine Dicke in der Größenordnung
von 0,1 mm aufweist, blockiert sie dennoch gelegentlich Röntgenstrahlen
oder sie ruft einen 'Schatten' auf einem oder beiden
entsprechenden benachbarten Detektorkristallen hervor. Ein Detektorkristall,
der durch eine Streuschutzplatte 'abgeschattet' ist, erzeugt ein Signal, dessen Stärke gegenüber einem
Signal von einem nicht abgeschatteten Detektorkristall entsprechend
verringert ist. Das Ansprechverhalten des Detektorsystems ist jedoch
wesentlich stärker
durch eine Signalinstabilität
als durch eine verringerte Signalstärke beeinflußt. Wenn
die die Detektorkristalle und die Streuschutzplatten tragende Platte
sich während
einer Abtastung dreht, können
sich die Streuschutzplatten mit der Zeit als Ergebnis von thermischen
Effekten oder aufgrund der Drehung der Scheibe bewegen. Diese mit
der Zeit auftretende Bewegung der Streuschutzplatten gegenüber den
Detektorkristallen erzeugt Änderungen
in dem Ausmaß der
Abschattung eines entsprechenden Detektorkristalls durch eine Streuschutzplatte.
Das Ergebnis dieser veränderlichen
Abschattung besteht darin, daß das
Ausgangssignal eines abgeschatteten Detektors durch die sich bewegende
Streuschutzplatte moduliert werden kann. Selbst wenn die Bewegung
der Streuschutzplatten in Ausdrücken
der räumlichen Bewegung
gering ist, kann das Ausmaß der
Schwankungen der Stromamplitude beträchtlich sein, weil der Ausgang
jedes Detektorkristalls in extrem großen Ausmaß kalibriert ist (0,03%) und
zur Durchführung von
Messungen mit diesem Präzisionsgrad
verwendet wird. Daher wurde vor der vorliegenden Erfindung angenommen,
daß jede
Streuschutzplatte so dünn wie
möglich
sein sollte und so genau wie möglich
mit der entsprechenden Lücke
zwischen zwei benachbarten Detektorkristallen (dem am wenigsten
empfindlichen Teil jedes Detektorkristalls) ausgerichtet sein sollte,
so daß der
Schattenwurf auf die Detektionsbereiche der benachbarten Detektorkristalle
zu einem Minimum gemacht wird und somit die Modulation des Ausgangssignals
von den Detektoren auch zu einem Minimum gemacht wird.
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Die optimale Systemkonstruktion erfordert jedoch
Kompromisse hinsichtlich der Konstruktion der Detektorbaugruppe.
Einerseits ist es wünschenswert,
die Lücke
zwischen den Detektorkristallen so klein wie möglich zu machen, um stärker einen
kontinuierlichen Erfassungs- oder Detektionsbereich nachzubilden.
Andererseits ist es wünschenswert, die
Lücke zwischen
benachbarten Detektorkristallen groß genug zu machen, um Schatten
von den Streuschutzplatten aufzunehmen und damit die Auswirkungen
der Schatten zu einem Minimum zu machen, die von den Platten auf
die Detektionsbereiche geworfen werden. Dieser Konstruktionskompromiß macht
es äußerst unpraktisch,
die Streuschutzplatten derart anzuordnen, daß ihre Schatten vollständig auf die
Lücken
zwischen den Detektorkristallen und nicht auf die Detektorbereiche
der Detektorkristalle fallen. Die Empfindlichkeit eines Detektorkristalls
gegenüber
der Strahlung weist im allgemeinen einen konstanten Maximalwert über dem
zentralen Detektionsbereich des Detektorkristalls auf und fällt in der
Nähe der
Ränder
des Kristalls scharf ab. Eine Abschattung der Kante und damit eines
weniger empfindlichen Bereichs eines Detektorkristalls, d.h. in
der Nähe
der Lücke
zwischen benachbarten Detektorkristallen, ruft immer noch erhebliche Änderungen
der Signalintensität
für relativ
kleine Bewegungen der Streuschutzplatte hervor, so daß eine unerwünschte Signalmodulation
und -instabilität
erzeugt wird.
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Als Ergebnis dieser Bedingungen war
eine extrem sorgfältige
und genaue Anbringung der Detektor-Moduleinheiten und der Streuschutzplatten
relativ zueinander erforderlich. Um einen Schattenwurf zu einem
Minimum zu machen und die Menge an direkter Strahlung, die erfaßt wird,
zu einem Maximum zu machen, um die Detektion von Streustrahlung
zu einem Minimum zu machen und um eine Signalinstabilität zu verhindern,
muß praktisch
jede Bewegung zwischen den Platten und den Detektorkristallen zu einem
Minimum gemacht oder verhindert werden. Wenn die Auflösung von
Detektorkristallen größer wird,
werden die Kristalle und die Lücken
zwischen diesen kleiner, und die Fähigkeit, die Schatten der Streuschutzplatten
vollständig
innerhalb der Lückenbereiche
zu halten, wird in der Praxis zunehmend schwieriger zu erzielen
und aufrechzuerhalten. Weil weiterhin der Detektionsbereich nicht
kontinuierlich ist, sondern stattdessen eine Anordnung von diskreten
Detektionsbereichen mit einer im wesentlichen konstanten maximalen
Empfindlichkeit ist, die durch Bereiche mit verringerter Empfindlichkeit
an den Rändern
eines Detektorkristalls getrennt sind, kann ein kleiner, jedoch
möglicherweise
bedeutsamer Teil der Gesamtstrahlung, die durch den Patienten hindurchläuft, nicht
erfaßt
werden. Die resultierenden Signale von den Detektoren sind mit großer Wahrscheinlichkeit
relativ unstabil, und die aus diesen Signalen rekonstruierten Bilder
können
verzerrt oder durch hindurch eingeführte Artifakte verfälscht sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundee, ein
Röntgenstrahl-Abtastsystem bzw,
ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen , das die vorstehend
genannten Nachteile beseitigt und die Auswirkungen von Relativbewegungen
der Röntgenstrahlquelle,
der Detektorbaugruppe und der Streuschutzbaugruppe verringert.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch
1 bzw. 6 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein Abtastsystem mit einer
Streuschutzplattenbaugruppe geschaffen, deren Position präzise gegenüber der
Röntgenstrahlquelle
und der Detektoranordnung festgelegt werden kann, um das Auftreten
und die Lage von Schatten von den Streuschutzplatten auf den Detektorkristallen
zu kontrollieren.
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Das erfindungsgemäße Abtastsystem weist eine
Detektoranordnung auf, die keinen minimalen Abstand zwischen den
Detektorkristallen erfordert, um Streuschutzplatten aufzunehmen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Abtastsystem ist
die Streuschutzplattenanordnung so angeordnet, daß irgendwelche
durch das Vorhandensein der Streuschutzplatten in dem Strahlungspfad
hervorgerufenen Schatten und jede Bewegung der Platten gegenüber den
Detektoren als Ergebnis von thermischen Effekten oder aufgrund der
Drehung der Scheibe die von den Detektoren erzeugten Signale nicht
wesentlich beeinflußt.
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Ein Röntgenstrahl-Abtastsystem gemäß der Erfindung
schließt
(a) ein Portal unter Einschluß einer Scheibe
zur Halterung einer Röntgenstrahlquelle
und einer Röntgenstrahl-Detektoranordnung
sowie einen Rahmen zur drehbaren Halterung der Scheibe für eine Drehung
um eine Drehachse, (b) eine Röntgenstrahldetektorbaugruppe
unter Einschluß einer
Vielzahl von Röntgenstrahldetektoren,
die mit der Röntgenstrahlquelle
zusammenwirken, (c) eine Streuschutzplattenbaugruppe mit einer Vielzahl
von Streuschutzplatten, die in dem Strahlungspfad zwischen der Quelle
und der Detektorbaugruppe angeordnet sind, und (d) eine Halterungsstruktur
ein, die mit der Scheibe verbunden ist, um die Detektorbaugruppe und
die Streuschutzplattenbaugruppe zu haltern. Das Abtastssytem umfaßt weiterhin
eine Baugruppe zur Stabilisierung der Signale gegen eine Modulation aufgrund
einer Relativbewegung der Röntgenstrahlquelle,
der Detektoren und der Streuschutzplatten.
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Die Signalstabilisierungsbaugruppe
umfaßt eine
Positionierbaugruppe zur Positionierung der Streuschutzplattenbaugruppe
gegenüber
der Detektorbaugruppe auf der Halterungsstruktur derart, daß jede der
Streuschutzplatten im wesentlichen mit dem kontinuierlichen Bereich
einer im wesentlichen konstanten maximalen Strahlungsempfindlichkeit
eines entsprechenden Detektors ausgerichtet ist. Das Ergebnis dieser
Ausrichtung der Streuschutzplatten gegenüber den Detektoren besteht
darin, daß alle
von den Detektoren erzeugten Signale gleichförmig gedämpft werden, so daß irgendeine
Bewegung der Röntgenstrahlquelle
oder der Streuschutzplatte gegenüber
dem Detektor immer noch dazu führt,
daß die
Streuschutzplatte den Bereich einer konstanten maximalen Empfindlichkeit
eines entsprechenden Detektors abschattet, so daß das Ausgangssignal des Detektors
durch irgendeine Bewegung der Streuschutzplatte nicht beeinflußt wird.
Die Auswirkung irgendeiner Relativbewegung der Quelle, der Platten und
der Detektoren aufgrund von thermischen Effekten oder der Drehung
der Scheibe auf die Signale wird somit vernachlässigbar.
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Jede Detektorbaugruppe und jede Streuschutzplattenbaugruppe
ist vorzugsweise eine modulare Einheit mit einer jeweiligen Bezugsoberfläche, die
mit der Bezugsoberfläche
der Halterungsstruktur zusammenpaßt. Die Halterungsstruktur
schließt
vorzugsweise eine Positionierbaugruppe ein, die sich von der Basis-Bezugsoberfläche aus
erstreckt und gegenüber
der Halterungsstruktur festgelegt ist. Wenn die Streuschutzplatten-Moduleinheit
auf der Halterungsstruktur gegenüber
der Detektor-Moduleinheit angeordnet ist, so sind die Streuschutzplatten
im wesentlichen mit Bereichen einer im wesentlichen konstanten maximalen
Empfindlichkeit der entsprechenden Detektoren ausgerichtet.
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Bei einer Ausführungsform ist die Anzahl der Streuschutzplatten
gleich der Anzahl der Detektoren. Bei alternativen Ausführungsformen
muß die
Anzahl der Streuschutzplatten nicht gleich der Anzahl der Detektoren
sein, und sie kann entweder größer oder kleiner
als die Anzahl der Detektoren sein.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt
der Erfindung wird ein Verfahren zur Stabilisierung der von den
Detektoren erzeugten Signale gegen eine Modulation aufgrund der
Relativbewegung der Detektorbaugruppe, der Röntgenstrahlquelle und der Streuschutzplattenbaugruppe
in einem Röntgenstrahlsystem
geschaffen.
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Gemäß diesem Verfahren ist die
Streuschutzplattenbaugruppe gegenüber der Detektorbaugruppe derart
angeordnet, daß die
Streuschutzplatten im wesentlichen mit Bereichen von im wesentlichen
konstanter maximaler Empfindlichkeit der entsprechenden Detektoren
ausgerichtet sind.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt
der Erfindung wird eine Verbesserung einer modularen Anordnung für eine Röntgenstrahldetektorbaugruppe zur
Verwendung mit einer Röntgenstrahlquelle
in einem Röntgenstrahlsystem
geschaffen. Die Anordnung schließt zumindest eine Detektor-Moduleinheit mit
einer Bezugsoberfläche
und einem oder mehreren Detektoren, die gegenüber der Bezugsoberfläche festgelegt
sind, um von der Quelle erzeugte Röntgenstrahlen zu erfassen,
und zumindest eine Streuschutzplatten-Moduleinheit ein, die eine zweite Bezugsoberfläche und
an der zweiten Bezugsoberfläche
befestigte Einrichtungen zur Verringerung der Menge an gestreuten
Röntgenstrahlen
aufweist, die von dem Detektor empfangen werden. Eine Basis-Halterungsbaugruppe
ist an dem Röntgenstrahlsystem
befestigt, um die Detektor- und Streuschutzplatten-Moduleinheiten
zu haltern. Die Basis-Halterungsbaugruppe weist eine Basis-Bezugsoberfläche und
eine Positionierbaugruppe zur richtigen Positionierung und Festlegung
jeder der Moduleinheiten gegenüber
der Basis-Halterungsbaugruppe und relativ zueinander auf. Die Positionierbaugruppe
schließt drei
Stifte ein, die sich durch die Basis-Bezugsoberfläche erstrekken
und gegenüber
der Basis-Halterungsanordnung derart festgelegt sind, daß der erste Stift
mit einer Detektor-Moduleinheitzusammenwirkt, daß der zweite Stift mit einer
Streuschutzplatten-Moduleinheit zusammenwirkt und daß der dritte
Stift mit sowohl der Detektor- als auch der Streuschutzplatten-Moduleinheit zusammenwirkt
und diesen gemeinsam ist, so daß die
Bezugsoberflächen
jeder der Moduleinheiten in gegenseitig gegenüberliegender Beziehung zu der
Basis-Bezugsoberfläche
stehen.
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Die Detektor-Moduleinheit und die
Streuschutzplatten-Moduleinheit sind somit genau bezüglich einander
und bezüglich
der Quelle positioniert, wenn die Moduleinheiten und die Basis-Halterungsbaugruppe
an dem Röntgenstrahlsystem
befestigt sind. Die Verbesserung umfaßt eine Baugruppe zur Stabilisierung
der von den Detektoren empfangenen Signalen gegen eine Modulation
aufgrund einer Relativbewegung der Röntgenstrahlquelle, der Detektoren
und der Streuschutzplatten. Insbesondere ermöglicht es diese Signalstabilisierungsbaugruppe, daß die Streuschutzplatten-Moduleinheiten
und die Detektor-Moduleinheiten relativ zueinander derart befestigt
werden, daß die
Streuschutzplatten im wesentlichen mit den Bereichen einer konstanten
maximalen Empfindlichkeit entsprechender Detektoren ausgerichtet
sind.
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Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden ohne weiteres für
den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich,
in der lediglich zwei bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben
sind, lediglich zur Erläuterung
der besten Ausführungsform
der Erfindung. Wie dies zu erkennen ist, kann die Erfindung in anderen
und abweichenden Ausführungsformen ausgebildet
werden, und ihre verschiedenen Einzelheiten können in verschiedener Hinsicht
modifiziert werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Entsprechend
sollen die Zeichnungen und die Beschreibung als erläuternd und
nicht als beschränkend
aufgefaßt
werden.
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Für
ein vollständiges
Verständnis
der Art und der Ziele der vorliegenden Erfindung sollte auf die
folgende ausführliche
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden,
in denen:
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1 eine
Axialansicht eines CT-Abtastsystems ist, das eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beeinhaltet,
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2 eine
auseinandergezogene perspektivische und teilweise weggebrochene
Ansicht ist, die die Anordnung einer Detektor-Moduleinheit und einer Streuschutzplatten-Moduleinheit
bei ihrer Befestigung auf einer Halterungsstruktur zeigt,
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3 ist
eine perspektivische Ansicht einer Detektor-Moduleinheit,
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4A-B vereinfachte perspektivische
Ansichten von Einzel- bzw. Mehrfachdetektoren in einer Anordnung
sind,
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5 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht eines Teils eines bekannten
Röntgenstrahlsystems
ist, die die Relativpositionen der Detektoren und der Streuschutzplatten
zeigt, sowie eine entsprechende graphische Darstellung des Signalansprechverhaltens
der Detektoren in einem bekannten Röntgenstrahlsystem,
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6 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht eines Teils eines Röntgenstrahlsystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, bei dem die Streuschutzplatten im wesentlichen über Bereichen
mit konstanter maximaler Empfindlichkeit von entsprechenden Detektoren
ausgerichtet sind, sowie eine entsprechende graphische Darstellung
des Signalansprechverhaltens der Detektoren in einem Röntgenstrahlsystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung, und
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7A-B vereinfachte
perspektivische Ansichten eines Teils eines Röntgenstrahlsystems gemäß zwei weiteren
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind, bei denen die Anzahl der Streuschuztplatten
nicht gleich der Anzahl der Detektorkristalle ist.
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
ein CT-Abtastgerätesystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Um die Daten für eine
CT-Abtastung zu schaffen, schließt das Abtastgerät 8 eine
Röntgenstrahlquelle 12 und
eine Detektorbaugruppe 14 ein, die auf einer Scheibe 10 befestigt
sind. Die Quelle 12 und die Detektorbaugruppe 14 werden
um eine Drehachse 16 in Drehung versetzt (die sich senkrecht
zu der in 1 gezeigten Ansicht
erstreckt), so daß sie
sich um den Gegenstand 18 drehen, der sich durch die Mittelöffnung der Scheibe
während
einer CT-Abtastung erstreckt. Der Gegenstand 18 kann ein
Teil eines lebenden menschlichen Patienten sein, wie z.B. der Kopf
oder der Rumpf. Die Quelle 12 emittiert in der Abtastebene (senkrecht
zur Drehachse 16) einen kontinuierlichen fächerförmigen Strahl 20 von
Röntgenstrahlen,
der von einem Brennfleck 9 ausgeht und sich zu den Detektoren
der Baugruppe 14 erstreckt und von diesen gemessen wird,
nachdem er den Gegenstand 18 durchlaufen hat. Eine Anordnung
von Streuschutzplatten 22 ist zwischen dem Gegenstand 18 und
den Detektoren der Baugruppe 14 angeordnet, um das Ausmaß der von
den Detektoren gemessenen gestreuten Strahlung wesentlich zu verringern.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die Anzahl der Detektoren 384, und sie überdecken einen Bogen von 48°, obwohl
die Anzahl und der Winkel sich ändern
kann. Unter erneuter Bezugnahme auf 1 ist
festzustellen, daß die
Scheibe 10, die in vorteilhafter Weise aus einem ein geringes Gewicht
aufweisenden Material, wie z.B. Aluminium, bestehen kann, in eine
schnelle und gleichförmige Drehung
um die Achse 16 versetzt wird. Die Scheibe 10 weist
eine offene Rahmenkonstruktion auf, so daß der Gegenstand 18 durch
die Öffnung
der Scheibe hindurch angeordnet werden kann. Der Gegenstand 18 kann
beispielsweise auf einem Träger
oder einem Tisch 32 gehaltert sein, der soweit wie praktisch
möglich
für Röntgenstrahlen
durchlässig
sein sollte. Während
sich die Scheibe 10 dreht, werden die Detektoren der Baugruppe 14 periodisch
abgetastet, um diskrete Messungen von in der Abtastebene durch das Objekt 18 hindurchlaufenden
Röntgenstrahlen
von vielen Projektionswinkeln zu schaffen. Die Messungen werden
dann elektronisch mit geeigneten (nicht gezeigten) Signalverarbeitungsgeräten gemäß gut bekannter
mathematischer Techniken verarbeitet, um die abschließende Bildinformation
zu erzeugen. Die Bildinformation kann dann in einem Speicher gespeichert,
in einem Rechner analysiert oder in geeigneter Weise angezeigt werden.
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Im einzelnen schließt unter
Bezugnahme auf 1 und
gemäß der vorliegenden
Erfindung die Detektorbaugruppe 14 ein Basis-Halterungselement
in Form eines Halterungs-Bezugs-Stützteils 28 ein, das mit
einer flachen Festpunkt- oder Bezugsoberfläche versehen ist, die so ausgelegt
ist, daß sie
leicht und präzise
in dem rechtwinkligen Koordinatensystem von Werkzeugmaschinen bearbeitet
werden kann. Die Detektoren und die Streuschutzplatten sind jeweils
in einer Vielzahl von identischen Moduleinheiten 24 bzw.
26 zusammengebaut, und die Moduleinheiten sind ebenfalls präzise innerhalb
der rechtwinkligen Koordinaten üblicher
Werkzeugmaschinen bearbeitet. Die Moduleinheiten werden dann genau
gegenüber
der Bezugsoberfläche
des Stützteils 28 ausgerichtet
und an diesem befestigt, und das Stützteil ist an der Scheibe 10 mit
Hilfe geeigneter Halterungen, wie z.B. der Halterungen 30 gehaltert,
so daß die
Detektoren alle in der Abtastebene liegen und sich über einen
gleichen Winkel bezüglich
des Brennflecks 19 der Röntgenstrahlquelle 12 erstrecken.
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Gemäß 2 umfaßt die Detektorbaugruppe 14 das
Stützteil 28,
die Detektor-Moduleinheiten 24 und Streuschutzplatten-Moduleinheiten 26.
Im Gebrauch ist die vollständige
Detektorbaugruppe an der Scheibe 10 befestigt und kann
beispielsweise ein Stützteil,
acht Streuschutzplatten-Moduleinheiten und 24 Detektor-Moduleinheiten einschließen, wobei jede
Detektor-Moduleinheit 16 Detektoren haltert, Das Stützteil 28 ist
vorzugsweise bogenförmig
mit einem Krümmungsmittelpunkt,
der mit dem Brennfleck 9 der Quelle 12 zusammenfällt, wenn
das Stützteil richtig
an der Scheibe 10 befestigt ist. Das Stützteil schließt weiterhin
zwei flache parallele Oberflächen 40 und 42 ein,
von denen die Oberfläche 40 als
vordere Bezugs- oder Referenz-Oberfläche betrachtet werden kann.
Diese flachen Oberflächen
ermöglichen
das sehr genaue Bohren von Bezugsbohrungen 44, 48, 50 und 56 und
Befestigungsbohrungen 54, 58 in das Stützteil von
der Bezugsoberfläche 40 aus
und senkrecht hierzu unter Verwendung üblicher im Handel erhältlicher
Werkzeugmaschinen. Dübelstife
60A-D sind in die Bezugsbohrungen eingesetzt, wie dies in dem US-Patent
5 487 098 ausführlich
angegeben ist.
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Für
eine genaue Positionierung werden die Streuschutzplatten 22 zunächst zu
Streuschutzplatten-Moduleinheiten 26 zusammengebaut, die
beispielsweise 48 Streuschutzplatten 22 einschließen können, die
zwischen einer Grundplatte 70 mit einer flachen äußeren Bezugsoberfläche 72 und
einer oberen Platte 74 befestigt sind, wie dies in 2 gezeigt ist. Die einander
gegenüberliegenden
Oberflächen der
Grundplatte 70 und der oberen Platte 74 schliessen
vorzugsweise Einrichtungen zur Halterung der Platten 22 derart
ein, daß jede
Platte in Radialrichtung mit dem Brennfleck 9 ausgerichtet
ist, wenn die Detektorbaugruppe in richtiger Weise zusammengebaut
und an der Scheibe befestigt ist. Die Halterungseinrichtungen sind
vorzugsweise sehr dünne
erhöhte Grate 76,
die mit Positionierschlitzen zur Aufnahme der jeweiligen Streuschutzplatten 22 versehen
sind. Die Positionierschlitze liegen auf den erhöhten Graten, so daß die Streuschutzplatten 22 mit
Bereichen einer konstanten maximalen Empfindlichkeit entsprechender
Detektoren ausgerichtet sind, wenn die jeweiligen Streuschutzplatten-
und Detektor-Moduleinheiten auf dem Stützteil befestigt sind. Dies
wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß die Lage
der Positionierschlitze gleichförmig
entweder nach rechts oder nach links gegenüber ihren Positionen nach dem
US-Patent 5 487 098 über
eine Strecke verlegt sind, die gleich einer Hälfte der Breite des Detektorkristalls
und der Lücke
zwischen benachbarten Kristallen ist. Die Konstruktion der Streuschutzplatten-Moduleinheit
ist ausführlicher
in dem US-Patent 5 487 098 beschrieben und wird hier nicht weiter erläutert.
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Die bevorzugte Detektor-Moduleinheit 24 ist mit
weiteren Einzelheiten in 3 gezeigt.
Diese Moduleinheit umfaßt
einen Metallblock 90 mit einer Anordnung von Festkörperdetektoren 92 und
einem Mehrleiter-Bandkabel 94 oder einer anderen flexiblen Verbindung,
die auf einer Fläche
hiervon befestigt ist. Der Block 90 kann ebenfalls vorteilhafterweise
aus extrudiertem Aluminium bestehen, obwohl auch andere Materialien
verwendet werden können.
Wie dies mit weiteren Einzelheiten in den 4A-4B gezeigt ist,
können
die Detektoren 92 jeweils einen szintillierenden Kristall 97 zur
Umwandlung von Röntgenstrahlenergie
in Licht und eine Photodiode 99 umfassen, um das Licht
in elektrischen Strom umzuwandeln. Die Dioden können mit Hilfe gut bekannter Techniken
auf einem Substrat 96 gebildet sein, und die Kristalle
können
direkt auf die Oberseite der Dioden geklebt sein. Ein Mehrleiter-Bandkabel 24 kann durch
Löten oder
auf andere Weise an dem Substrat 96 befestigt sein, so
daß das
Ausgangssignal jedes Detektors getrennt über einen entsprechenden Leiter in
dem Bandkabel an die Abtastgeräte-Signalverarbeitungsbauteile
geleitet wird. Die vollständige
Substratbaugruppe kann auf den Block 90 aufgeklebt werden.
Die Moduleinheit 24 kann beispielsweise 16 Detektoren enthalten,
die jeweils eine Breite in der Größenordnung von 1 mm haben.
Wenn sie auf 1/8°-Bogenintervallen
befestigt sind, weisen ihre Mittelpunkte einen Abstand von weniger
als zwei Millimetern auf. Die Gleichförmigkeit des Detektorabstandes
ist, wie dies weiter oben erwähnt
wurde, wichtig für
die Zuordnung von Messungen zu den richtigen Pixeln in dem rekonstruierten
Bild. Obwohl eine Gleichförmigkeit
der Detektor-Charakteristiken wünschenswert
ist, wird in der Praxis jeder Detektor vorzugsweise über den
Bereich von zu erwartenden Temperaturen kalibriert. Eine gute thermische
Verbindung für
eine gleichförmige
Detektortemperatur ist daher wünschenswert.
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Die Positionierungsbaugruppe umfaßt beispielsweise
drei Stifte oder Dübel,
die sich durch die Basis-Bezugsoberfläche hindurch erstrecken und
gegenüber
der Halterungsstruktur derart festgelegt sind, daß ein erster
Stift oder Dübel
mit einer Detektor-Moduleinheit
zusammenwirkt, daß ein
zweiter Stift oder Dübel
mit einer Streuschutzplatten-Moduleinheit zusammenwirkt, und daß ein dritter
Stift oder Dübel
mit beiden Moduleinheiten zusammenwirkt und diesen gemeinsam ist,
so daß die
Bezugsoberflächen
der Moduleinheiten in gegenseitig gegenüberliegender Beziehung zu der
Basis-Bezugsoberfläche
der Halterungsstruktur stehen. Die Detektor-Moduleinheiten und die
Streuschutzplatten-Moduleinheiten sind somit genau relativ zueinander
und zu der Quelle positioniert, wenn die Moduleinheiten und die Halterungsstruktur
an dem Röntgenstrahlsystem
befestigt sind.
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Jede der Detektor-Moduleinheiten
und der Streuschutzplatten-Moduleinheiten
schließt
eine kreisförmige
Bohrung zur engen Aufnahme des dritten der drei Stifte sowie einen
Schlitz mit einer Breite auf, die schmaler als seine Länge ist
und mit der Bohrung ausgerichtet ist. Die Breite des Schlitzes ist
so ausgebildet, daß er
die jeweiligen ersten und zweiten Stifte eng aufnimmt, während die
Länge des
Schlitzes irgendwelche Toleranzen zwischen den ersten und dritten
Stiften und den zweiten und dritten Stiften aufnimmt.
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Weitere Einzelheiten der Detektorbaugruppe,
der Streuschutzplatten-Baugruppe, der Anordnung der Detektor-Moduleinheiten
und der Streuschutzplatten-Moduleinheiten auf dem Stützteil und der
Einrichtungen zu ihrer Einstellung sind in dem US-Patent 5 487 098
beschrieben, so daß sie
hier nicht weiter beschrieben werden.
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Wie dies ausführlicher in den 4A und 4B gezeigt ist, ist jeder Detektor 92 zumindest
auf den einander gegenüberliegenden
Seiten (und vorzugsweise auf allen Seiten mit Ausnahme der Unterseite, die
mit der Photodiode in Berührung
steht) mit einer Abschirmung beschichtet, die beispielsweise aus
einem dünnen
Film 107 aus stark optisch reflektierendem Material hergestellt
ist, um ein Auslecken von Licht von einem Detektor zu einem anderen
zu verhindern. Diese Abschirmung um die Detektoren herum ist jedoch
gegenüber
Röntgenstrahlen
(die als Pfeile 109 dargestellt sind) transparent. Wie
dies weiter oben erwähnt
wur de, ist der Bereich des Detektorkristalls zwischen den Folienbeschichtungen 107 wesentlich
empfindlicher gegenüber
Röntgenstrahlen, als
die Ränder
des Detektors, und zwar teilweise aufgrund des Abstandes oder der
Lücke 121,
die zwischen benachbarten Detektoren aufgrund des Vorhandenseins
der Folie 107 gebildet werden. Obwohl die Detektoren mit
ziemlich engem Abstand in einer Detektorbaugruppe angeordnet sind,
liegt diese schmale Lücke
oder der Abstand 121 zwischen den Detektoren typischerweise
in der Größenordnung von
ungefähr
0,2 mm. Die Signalintensität
der Strahlung, die im wesentlichen auf die Lücke 121 zwischen Detektorkristallen
auftrifft, beträgt
ungefähr
1% der Signalintensität
für Strahlung,
die auf dem Kristall auftrifft.
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5 zeigt
in vereinfachter Form die Relativpositionen der Detektoren 92 und
der Streuschutzplatten 22 in einem bekannten Röntgenstrahlsystem. Bei
bekannten CT-Systemen sind die Streuschutzplatten 22 so
angeordnet, daß sie
im wesentlichen mit den Lücken 121 (bestehend
aus mehrfachen Schichten von optisch stark reflektierendem Material 107)
zwischen benachbarten Detektoren ausgerichtet sind. Die Anordnung
der Streuschutzplatten über den
Lücken
zwischen den Detektoren bei bekannten Röntgenstrahlsystemen wurde als
notwendig erachtet, um die Auswirkung einer Schattenbildung der Platten
auf den Detektoren zu einem Minimum zu machen, wodurch die Modulation
der von den Detektoren erzeugten Signalen aufgrund einer Relativbewegung
der Streuschutzplatten verringert wird. Wie dies jedoch aus der
entsprechenden graphischen Darstellung des Signalansprechverhaltens
unter der Detektordarstellung zu erkennen ist, ist es äußerst unpraktisch
und schwierig, die Streuschutzplatten 22 präzise und
vollständig über den
Lückenbereichen 121 zwischen
den Detektoren anzuordnen, weil diese Lückenbereiche extrem schmal
sind. Die geringste Relativbewegung der Röntgenstrahlquelle, der Streuschutzplatten
oder der Detektoren kann dazu führen,
daß die
Streuschutzplatten 22 gegenüber den Lücken fehlausgerichtet werden
und Schatten über
die Detektorkristalle statt über
die Lücken
zwischen den Kristallen werfen. Die intermittierende Einführung eines
Schattens auf den Kristall führt
eine Instabili tät
in die von diesem Kristall erzeugten Signale ein und ruft unerwünschte Artifakte
in dem rekonstruierten Bild hervor.
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Es ist aus zu 5 zu erkennen, daß die Anordnung der Streuschutzplatten 22 derart,
daß ihre Schatten
lediglich auf die Lückenbereiche 121 zwischen
den Detektoren fallen, wünschenswert
sein würde,
wenn die Lückenbereiche
zwischen den Detektoren ausreichend groß sein würden, um sie aufzunehmen, ohne
daß Schatten
auf die Kristalle auftreffen können.
Wenn die Detektoren jedoch näher aneinander
bewegt werden, so werden die Lücken zwischen
diesen in ihrer Größe verringert,
und es wird wesentlich schwieriger, die Streuschutzplatten so anzuordnen,
daß Schatten
lediglich über
den Lückenbereichen 121 auftreten.
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Wenn die Lückenbereiche mit verringerter Empfindlichkeit
zwischen den Detektoren schmaler werden, müssen die Streuschutzplatten
mit größerer Präzision so
angeordnet werden, daß sie
lediglich über
diesen Bereichen liegen, und es kann nur eine geringere Relativbewegung
zwischen den Streuschutzplatten und den Detektoren hingenommen werden.
Selbst wenn die Streuschutzplatten präzise über einem extrem schmalen Lückenbereich 121 zwischen
Detektoren angeordnet würden,
könnten relativ
kleine Bewegungen der Streuschutzplatten dazu führen, daß ihre Schatten über den
eine konstante maximale Empfindlichkeit aufweisenden Bereich eines
Detektors fallen, was zu unvorhersagbaren Änderungen der Signalintensität führt, wenn
die Schatten sowohl über
den Bereichen mit konstanter maximaler Empfindlichkeit 92A als
auch den weniger empfindlichen Lückenbereichen 121 zwischen
den Detektoren hin- und herschwingen.
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Wie dies aus 5 zu erkennen ist, ist die Intensität des Signals
von einem Detektor, der nicht durch eine Streuschutzplatte abgeschattet
ist, ein konstanter maximaler Wert über den Bereich einer im wesentlichen
konstanten Empfindlichkeit, die den Bereichen 92A in der
graphischen Darstellung entspricht, während sich ein sehr niedriger
Pegel zwischen den Detektoren entsprechend den Bereichen 121A in
der graphischen Darstellung ergibt. Im Gegensatz hierzu zeigt 6 die Relativpositionen
der Streuschutzplatten und der Detektoren einer bevorzugten Ausführungsform
eines Röntgenstrahlsystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Es sei bemerkt, daß die
Streuschutzplatten 22 nicht über den Lückenbereichen 121 zwischen
den Detektoren angeordnet sind, sondern stattdessen so angeordnet sind,
daß sie
im wesentlichen mit den Bereichen der Detektoren ausgerichtet sind,
in denen die Empfindlichkeit gegenüber einer Strahlung einen Maximalwert
aufweist, der im wesentlichen konstant ist.
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Wie dies in 6 gezeigt ist, weist die Intensität eines
Signals von einem Detektor, der von einer Streuschutzplatte abgeschattet
ist, einen Maximalwert über
dem Bereich einer konstanten maximalen Empfindlichkeit entsprechend
den Bereichen 92A in der graphischen Darstellung und einen
Minimalwert innerhalb des abgeschatteten Bereichs direkt unterhalb
der Streuschutzplatte auf, entsprechend den Bereichen 121a in
der graphischen Darstellung. Strahlung, die auf die Detektorkristalle
entsprechend den Bereichen 92A auftrifft, erzeugt Signale
mit maximaler Intensität;
Strahlung, die auf den Lückenbereich
zwischen Detektorkristallen entsprechend den Bereichen 121A oder
auf eine Streuschutzplatte entsprechend den Bereichen 123A auftrifft,
erzeugt Signale mit minimaler Intensität. Obwohl die unter den Detektorkristallen
liegenden Photodioden in der bereits erwähnten Weise relativ unempfindlich
gegenüber
Strahlung, verglichen mit der Empfindlichkeit eines Detektorkristalls
sind, wird eine gewisse Strahlung (in der Größenordnung von 1%) immer noch
in dem Lückenbereich
erfaßt.
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Wenn die Streuschutzplatten so angeordnet sind,
daß ihre
Schatten über
den Bereichen mit konstanter maximaler Empfindlichkeit der Detektoren
liegen, wie dies in 6 gezeigt
ist, so wird die Intensität
der Signale von jedem der Detektoren gleichförmig durch das Vorhandensein
der Streuschutzplatten in dem Strahlungspfad gedämpft, jedoch nicht in anderer
Weise durch die Lage der Streuschutzplatten beeinflußt. Von
Bedeutung ist, daß sich
hier keine abrupten Diskontinuitäten
in der Signalintensität
(d.h. Signalinstabilitäten)
als Ergebnis von Schatten ergeben, die intermittierend auf die Bereiche
mit konstanter maximaler Empfindlichkeit und auf die Bereiche mit
niedriger Empfindlich keit fallen. Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden
Erfindung besteht darin, daß der
minimale Abstand zwischen den Detektorkristallen nicht mehr erforderlich
ist, um die Streuschutzplatten aufzunehmen, weil die Streuschutzplatten nicht
mehr in den Abständen
zwischen den Detektoren angeordnet werden müssen. Als Ergebnis können die
Streuschutzplatten so angeordnet werden, daß sie Schatten an irgendeiner
Stelle über
den relativ großen
Detektionsbereichen 92A anstatt über den relativ schmalen Lükkenbereichen 121 zwischen
den Detektoren werfen. Eine Relativbewegung der Streuschutzplatten,
der Detektoren und der Röntgenstrahlquelle
in diesem Bereich kann daher in wesentlich größerem Ausmaß hingenommen werden, ohne
daß in
nachteiliger Weise die Stabilität
der von den Detektoren erzeugten Signale beeinflußt wird.
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Diese Positionierung der Streuschutzplatten über den
Bereichen mit konstanter Empfindlichkeit der entsprechenden Detektoren
anstatt über
den Lückenbereichen
zwischen den Detektoren ergibt weitere wichtige Vorteile. Erstens
führt die
Anordnung der Streuschutzplatten derart, daß sie Schatten über die
Mittelbereiche der Detektoren werfen, in denen die Empfindlichkeit
gegenüber
eine hohe Energie aufweisenden Photonen einen Maximalwert hat, der im
wesentlichen gleichförmig
und konstant ist, anstatt über
den weniger empfindlichen Lückenbereichen 121 dazu,
daß die
Signale von den Detektoren gleichförmig gedämpft werden (selbst wenn sie
normalen Arten von mechanischen Bewegungen unterworfen werden),
wodurch eine Signalmodulation verhindert wird, die durch thermische
Effekte oder durch eine intermittierende Abschattung einiger oder
aller der Detektoren hervorgerufen wird. Zweitens ermöglicht die
Anordnung der Streuschutzplatten über den Bereichen konstanter
Empfindlichkeit der Detektoren anstatt über den Lückenbereichen zwischen den
Detektoren ein wesentlich größeres Ausmaß einer
Relativbewegung der Detektoren, der Streuschutzplatten und der Röntgenstrahlquelle,
ohne daß die
Stabilität der
Signale von den Detektoren nachteilig beeinflußt wird. Wie dies in Verbindung
mit bekannten Systemen erläutert
wurde, muß der
Lückenbereich 121A zwischen
den Detektoren, selbst wenn er relativ schmal ist, immer noch ausreichend breit
sein, um die Streuschutzplatten 22 darin aufzunehmen. Im Gegensatz
hierzu können
die Streuschutzplatten 22 bei der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung an irgendeiner Stelle innerhalb der Bereiche mit konstanter
Empfindlichkeit 92A der Detektoren angeordnet werden, und
sie müssen
nicht in den Lücken
zwischen den Detektoren angeordnet werden. Eine wichtige Folge der
vorliegenden Erfindung besteht darin, daß Herstellungstoleranzen der
Detektoren und der sie aufnehmenden Moduleinheiten und der Streuschutzplatten
gelockert werden, weil die präzise Lage
der Streuschutzplatten gegenüber
den Detektoren nicht mehr kritisch ist. Wenn beispielsweise die Streuschutzplatten über den
Lückenbereichen
zwischen den Detektoren angeordnet sind, wie dies bei bekannten
Systemen der Fall ist, so müssen
die Toleranzen innerhalb von 0,0125 mm gehalten werden. Wenn im
Gegensatz hierzu die Streuschutzplatten über den Bereichen mit konstanter
Empfindlichkeit der Detektoren anstatt über den Lücken zwischen den Detektoren
angeordnet werden, so müssen
die Toleranzen lediglich innerhalb von 0,1 mm liegen, d.h. eine
Größenordnung
mehr, als die, die bei bekannten Systemen erforderlich waren.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind die Streuschutzplatten 22 im wesentlichen über den
Bereichen mit konstanter maximaler Empfindlichkeit von entsprechenden
Detektoren 92 dadurch angeordnet, daß die Befestigungsschlitze
für die
Streuschutzplatten 22 in dem Gehäuse der Streuschutzplatten-Moduleinheit 26 präzise in ihrer
Lage festgelegt werden. Die gewünschte
Ausrichtung der Streuschutzplatten und der Detektoren kann in irgendeiner
Weise erzielt werden, die das gewünschte Ziel erreichbar macht,
wie beispielsweise durch einfaches Verkleben der Streuschutzplatten
an den gewünschten
Stellen innerhalb der Streuschutzplatten-Moduleinheit, so daß die relative
Positionierung der Streuschutzplatten und der Detektoren so ist,
wie dies gewünscht
wird, oder durch präzises Festlegen
der Lage der Bezugsbohrungen und der Befestigungsbohrungen auf dem
Stützteil,
oder durch die Schaffung von in geeigneter Weise ausgerichteten
Schlitzen anstelle von Bohrungen in den Detektor- und/oder Streuschutzplatten-Moduleinheiten
zur einstellbaren Positionierung dieser Moduleinheiten auf dem Stützteil relativ zueinander.
Andere in der Technik bekannte Einrichtungen zur Ausbildung der
gewünschten
Ausrichtung zwischen den Streuschutzplatten und den Detektoren sind
hier nicht ausführlich
beschrieben, werden jedoch als innerhalb des Rahmens der Erfindung
liegend betrachtet.
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Es sei bemerkt, daß keine
Eins-zu-Eins-Entsprechung der Streuschutzplatten zu Detektoren vorliegen
muß. Bei
bestimmten Anwendungen kann es wünschenswert
sein, weniger Streuschutzplatten als Detektoren zu verwenden, indem
die Abstände
zwischen benachbarten Streuschutzplatten vergrößert werden, wie dies in den 7A-7B gezeigt ist. Alternativ kann es wünschenswert
sein, mehr Streuschutzplatten einzufügen, als dies der Anzahl der
Detektoren entspricht. Entsprechend kann das System beispielsweise
eine Streuschutzplatte für
jeweils n Detektoren einschließen,
wobei n eine ganze Zahl oder ein Bruchteil hiervon sein kann, vorausgesetzt, daß die Streuschutzplatten
nicht über
den Lückenbereichen
zwischen benachbarten Detektoren angeordnet sind. Wie dies in 7B gezeigt ist, können die Streuschutzplatten 22 an
irgendeiner Stelle gegenüber
den entsprechenden Detektoren angeordnet werden, um Schatten über den
gleichförmigen
Detektionsbereich mit konstanter maximaler Empfindlichkeit zu werfen.
Faktoren, die die Dichte der Streuschutzplatten gegenüber den
Detektoren beeinflussen, schließen
die mechanischen Abmessungen der Streuschutzplatten, das Ausmaß der erwarteten Streustrahlung,
mechanische Beschränkungen
und die Kosten der Herstellung und des Zusammenbaus der Streuschutzplatten-Moduleinheiten
ein.
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Die gewünschte Ausrichtung der Streuschutzplatten
mit den Bereichen konstanter maximaler Empfindlichkeit von entsprechenden
Detektoren kann daher leicht und bequem durchgeführt werden. Wenn die Detektorauflösung ansteigt,
werden Herstellungstoleranzen enger, und die Detektoren müssen zunehmend
in ihrer Größe homogen
sein. Als Ergebnis ist anzunehmen, daß die Lückenbereiche zwischen Detektoren
in ihrer Größe verringert
werden, und es wird zunehmend schwierig und praktisch nicht durchführbar, zu
versuchen, die Streuschutzplatten innerhalb der Lücken zwischen
den Detektoren zu positionieren und zu halten. Somit wurde es von
kritischer Bedeutung, ein anderes Schema zur Anbringung der Streuschutzplatte
zur Verfügung
zu haben, das die Qualität
und Genauigkeit der rekonstruierten Bilder nicht in nachteiliger
Weise beeinträchtigt.
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Die Anordnung der Halterungen 30 und
die Möglichkeit
einer Einstellung des Stützteils
sowohl in radialen als auch tangentialen Richtungen ist in der US-Patentschrift
5 487 098 ausführlich
angegeben und wird nicht als Teil der vorliegenden Erfindung betrachtet.