DE19933537B4

DE19933537B4 - X-ray computed tomography apparatus with means for modulating the x-ray power of an x-ray source

Info

Publication number: DE19933537B4
Application number: DE19933537A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. Berger (FH); Herbert Dipl.-Ing. Bittl (Fh); Ernst Dipl.-Ing. Neumeier (Fh)
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2019-07-17
Also published as: DE19933537A1; JP2000060839A

Abstract

Röntgen-CT-Gerät mit Mitteln (11 bis 16, 21, 29) zur Modulation der Röntgenleistung einer relativ zu einem Untersuchungsobjekt (5) verlagerbaren Röntgenstrahlenquelle (1, 22, 32) und mit einem Detektorsystem für die von der Röntgenstrahlenquelle (1, 22, 32) ausgehende Röntgenstrahlung, wobei das Röntgen-CT-Gerät in unterschiedlichen Positionen der Röntgenstrahlenquelle (1, 22, 32) Projektionen aufnimmt, wobei die Röntgenstrahlenquelle (1, 22, 32) die Röntgenstrahlung während der Aufnahme einer Projektion in einem oder mehreren Pulsen abgibt, und wobei mittels der Mittel (11 bis 16, 21, 29) zur Modulation der Röntgenleistung die Dauer der Pulse in Abhängigkeit von einem Schwächungsprofil des Untersuchungsobjektes (5) für die einzelnen Projektionen derart einstellbar ist, daß das im Mittel für die jeweilige Projektion applizierte mAs-Produkt dem Verlauf des Schwächungsprofils zumindest qualitativ entspricht, wobei die Strahlungsintensität der von der Röntgenstrahlenquelle (1, 22, 32) ausgehenden Röntgenstrahlung unverändert bleibt.X-ray CT device with means (11 to 16, 21, 29) for modulating the x-ray power of a relative to an X-ray source (1, 22, 32) and with a detector system for the X-ray source (1, 22, 32) outgoing X-radiation, the X-ray CT device in different Positions of the X-ray source (1, 22, 32) receives projections, wherein the x-ray source (1, 22, 32) the X-radiation while recording a projection in one or more pulses, and wherein by means (11 to 16, 21, 29) for modulation the x-ray power the duration of the pulses in dependence from a weakening profile of the examination object (5) for the individual projections is adjustable so that the im Funds for the respective projection applied mAs product the course of At least weakening profiles corresponds qualitatively, wherein the radiation intensity of the the X-ray source (1, 22, 32) outgoing X-ray radiation unchanged remains.

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgen-Computertomographie(CT)-Gerät mit Mitteln zur Modulation der Röntgenleistung einer relativ zu einem Untersuchungsobjekt verlagerbaren Röntgenstrahlenquelle und mit einem Detektorsystem für die von der Röntgenstrahlenquelle ausgehende Röntgenstrahlung.The The invention relates to an X-ray computed tomography (CT) device with means for the modulation of the x-ray power an X-ray source displaceable relative to an examination object and with a detector system for that from the X-ray source outgoing X-radiation.

Ein solches Röntgen-CT-Gerät ist beispielsweise in der US 5,379,333 , der DE 195 27 518 A1 , der DE 195 32 535 A1 und der DE 28 15 347 A1 beschrieben.Such an X-ray CT apparatus is for example in the US 5,379,333 , of the DE 195 27 518 A1 , of the DE 195 32 535 A1 and the DE 28 15 347 A1 described.

In der prioritätsälteren, aber nicht vorveröffentlichten DE 198 07 639 ist ein Röntgen-CT-Gerät mit Mitteln zur Modulation der Röntgenleistung einer relativ zu einem Untersuchungsobjekt verlagerbaren Röntgenstrahlenquelle und mit einem Detektorsystem für die von der Röntgenstrahlenquelle ausgehende Röntgenstrahlung beschrieben, wobei das Röntgen-CT-Gerät in unterschiedlichen Positionen der Röntgenstrahlenquelle Projektionen aufnimmt, und wobei die Mittel zur Modulation der Röntgenleistung die Röntgenleistung in Abhängigkeit von einem Schwächungsprofil des Untersuchungsobjektes für die einzelnen Projektionen derart einstellen, daß das im Mittel für die jeweilige Projektion applizierte mAs-Produkt dem Verlauf des Schwächungsprofils zumindest qualitativ entspricht.In the earlier, but not pre-published priority DE 198 07 639 An x-ray CT apparatus is described with means for modulating the x-ray power of an x-ray source displaceable relative to an examination subject and a detector system for x-ray radiation emanating from the x-ray source, the x-ray CT apparatus recording projections in different positions of the x-ray source, and wherein the means for modulating the x-ray power adjust the x-ray power as a function of a weakening profile of the examination object for the individual projections such that the mAs product applied on average for the respective projection corresponds at least qualitatively to the profile of the attenuation profile.

Im allgemeinen weist ein Röntgen-CT-Gerät eine Röntgenstrahlenquelle auf, die einen kollimierten, fächerförmigen Röntgenstrahl durch das Untersuchungsobjekt, z.B. einen Patienten, auf eine reihenförmige Bank von Detektoren des Detektorsystems richtet. Die Quelle, und je nach Bauart des Röntgen-CT-Gerät auch das Detektorsystem sind auf einer Gantry angebracht, die um das Untersuchungsobjekt rotiert. Ein Lage rungstisch für das Untersuchungsobjekt kann innerhalb der Gantry verschoben bzw. bewegt werden. Die Position, ausgehend von welcher der Röntgenstrahl das Untersuchungsobjekt durchdringt, und der Winkel, unter welchem der Röntgenstrahl das Untersuchungsobjekt durchdringt, werden infolge der Rotation der Gantry ständig verändert. Jeder Detektor des Detektorsystems produziert ein Signal, das ein Maß der Gesamttransparenz des Körpers des Untersuchungsobjekts für die von der Röntgenstrahlenquelle ausgehenden Röntgenstrahlung auf ihrem Weg zu dem Detektor darstellt. Der Satz von Ausgangssignalen der Detektoren des Detektorsystems, der für eine bestimmte Position der Röntgenstrahlenquelle gewonnen wird, wird als Projektion bezeichnet. Ein sogenannter Scan umfaßt einen Satz von Projektionen, die an verschiedenen Positionen der Gantry und/oder verschiedenen Positionen des Lagerungstisches gewonnen wurden. Das Röntgen-CT-Gerät nimmt während eines einen vollen Umlaufs der Gantry um 360° um das Untersuchungsobjekt umfassenden Scans eine Vielzahl von Projektionen auf, um ein zweidimensionales Schnittbild einer Schicht des Körpers des Untersuchungsobjekts aufbauen zu können. Neuere CT-Geräte nehmen viele Schichten gleichzeitig auf, indem sie Detektorsysteme mit mehreren Reihen von Detektoren verwenden. Für jede Projektion mißt ein als Monitor- oder Referenz-Detektor bezeichneter Detektor die ungeschwächte Intensität der Röntgenstrahlung.in the In general, an X-ray CT apparatus has an X-ray source on which a collimated, fan-shaped x-ray beam through the examination object, e.g. a patient, on a row-shaped bench directed by detectors of the detector system. The source, and depending on Type of X-ray CT device also the Detector system are mounted on a gantry, which surround the object under investigation rotates. A storage table for the examination object can be moved within the gantry or to be moved. The position from which the X-ray beam the object under examination penetrates, and the angle under which the x-ray the subject of the examination penetrates as a result of the rotation the gantry constantly changed. Each detector of the detector system produces a signal that a Measure of Total transparency of the body of the examination object for that from the X-ray source outgoing X-rays on its way to the detector. The set of output signals the detectors of the detector system, for a particular position of the X-ray source is won, is called projection. A so-called scan comprises a set of projections in different positions of the Gantry and / or different positions of the storage table won were. The X-ray CT device is taking while one full revolution of the gantry 360 ° around the examination subject extensive scans a variety of projections on to a two-dimensional Sectional view of a layer of the body of the examination object. Take newer CT devices many layers at the same time by using detector systems use multiple rows of detectors. For each projection measures one as Monitor or reference detector, the unattenuated intensity of the X-radiation.

Es gibt zwei systematisch verschiedene Methoden, um die zur Erzeugung von CT-Bildern dreidimensionaler Bereiche eines Untersuchungsobjekts erforderlichen Daten aufzunehmen.It There are two systematically different ways of generating that required by CT images of three-dimensional areas of an examination subject To record data.

Bei der herkömmlichen Abtastung werden die Daten während einer vollständige Umdrehung der Gantry aufgenommen und damit eine Schicht abgetastet, während sich das Untersuchungsobjekt in einer festen Position befindet. Zwischen der Abtastung aufeinanderfolgender Schichten wird das Untersuchungsobjekt jeweils in eine neue Position bewegt, in der die nächste Schicht abgetastet werden kann. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis alle vor der Untersuchung festgelegten Schichten abgetastet sind.at the conventional one Sampling will be the data during a complete one Taken up rotation of the gantry and thus scanned a layer, while the object to be examined is in a fixed position. Between the scanning of successive layers becomes the object under investigation each moved to a new position in which the next shift can be sampled. This process continues until all scanned before the examination.

Bei der Spiralabtastung rotiert die Gantry mit der Röntgenstrahlenquelle um das Untersuchungsobjekt, während der Lagerungstisch und die Gantry kontinuierlich in Richtung der Längsachse des Lagerungstisches relativ zueinander verschoben werden. Die Röntgenröhre beschreibt so bezogen auf das Untersuchungsobjekt eine Spiralbahn, bis das vor der Untersuchung festgelegte Volumen abgetastet wurde. Aus den so gewonnen Spiraldaten werden dann Bilder einzelner Schichten errechnet.at The spiral scan rotates the gantry with the x-ray source around it Object of investigation while the storage table and the gantry are continuously in the direction of longitudinal axis the storage table are moved relative to each other. The x-ray tube describes so based on the object under investigation a spiral path, until the was scanned volume before the examination. From the Spiral data obtained in this way are then used to calculate images of individual layers.

Bei jeder der beiden Abtastarten wird die Bildqualität durch das Quantenrauschen beeinträchtigt. Daher muß die Strahlungsintensität der von der Röntgenstrahlenquelle abgegebenen Röntgenstrahlung für jede Projektion hoch genug sein, um zu gewährleisten, daß auch die minimale Strahlungsintensität der aus dem Körper eines Untersuchungsobjekts austretenden und zu einem Detektor gelangenden Röntgenstrahlung noch höher als der Rauschpegel ist.at Each of the two types of scanning will improve the picture quality by the quantum noise impaired. Therefore, the radiation intensity that from the X-ray source emitted X-rays for every Projection high enough to ensure that the minimum radiation intensity the one out of the body emerging from an object under investigation and reaching a detector X-rays even higher than the noise level is.

Bei den bekannten Röntgen-CT-Geräten mit Modulation der Röntgenleistung wird die Strahlungsintensität, d.h. der Photonenfluß, in geeigneter Weise als Funktion der Winkelstellung der Gantry während der Abtastung des Untersuchungsobjekts verändert, um einerseits bei der Aufnahme von Projektionen die Bereiche des Untersuchungsobjekts hoher Strahlenschwächung enthalten mit der erforderlichen hohen Strahlungsintensität zu arbeiten und andererseits bei der Aufnahme von Projektionen die Bereiche des Untersuchungsobjekts geringer Strahlenschwächung enthalten mit entsprechend geringerer Strahlungsintensität und somit geringerer Strahlenbelastung des Untersuchungsobjekts zu arbeiten.In the known x-ray CT X-ray modulating apparatus, the radiation intensity, ie, the photon flux, is appropriately changed as a function of angular position of the gantry during scanning of the examination subject to contain the areas of the examination object of high radiation attenuation when taking projections to work with the required high radiation intensity and on the other hand, in the recording of projections, the areas of Un low radiation attenuation object to work with correspondingly lower radiation intensity and thus lower radiation exposure of the examination subject to work.

Derartige Röntgen-CT-Geräte benötigen beispielsweise zwei orthogonale Tomogramme ( US 4 174 481 ) oder „Scout Views" ( US 5 379 333 ), um die zur Modulation der Röntgenleistung er forderliche Informationen bezüglich des Verlaufs des maximalen Strahlenschwächungswertes der einzelnen Projektionen als Funktion der Winkelstellung der Gantry, d.h. bezüglich des sog. Winkelschwächungsprofils des Untersuchungsobjekts, gewinnen zu können.Such X-ray CT devices, for example, require two orthogonal tomograms ( US 4,174,481 ) or "Scout Views" ( US 5,379,333 ) in order to be able to obtain the information necessary for the modulation of the x-ray power with respect to the profile of the maximum beam attenuation value of the individual projections as a function of the angular position of the gantry, ie with respect to the so-called angle attenuation profile of the examination subject.

Dazu kann beispielsweise aus der Schwächungsinformation jeder Linie der Topogramme oder aus den "Scout Views" ein den tatsächlichen Verhältnissen angenähertes Winkelschwächungsprofil bestimmt werden.To can for example from the attenuation information every line of the topograms or from the "Scout Views" to the actual circumstances approximated Angle attenuation profile be determined.

Die entsprechende Modulation der Röntgenleistung erfolgt durch eine der jeweils gewünschten Röntgenleistung entsprechende Einstellung der Strahlungsintensität der Röntgenstrahlung über die Veränderung des Röhrenstromes der Röntgenstrahlenquelle, und zwar durch Beeinflussung des Heizstroms der Glühkathode. Da dann aber die solche Einstellung des Röhrenstromes wegen der begrenzten Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit der Glühkathode relativ träge ist, vermag die Modulation der Röntgenleistung Winkelschwächungsprofilen mit raschen Änderungen der Strahlenschwächung nur ungenügend zu folgen. Es tritt daher durch eine ungenügende Anpassung der Modulation der Röntgenleistung an das Winkelschwächungsprofil zusätzliches, auch inhomogenes Bildrauschen auf.The appropriate modulation of the x-ray power is done by one of the respective desired x-ray power Adjustment of the radiation intensity of the X-ray radiation via the change of the tube current the X-ray source, by influencing the heating current of the hot cathode. Since then, however, such a setting of the tube current because of the limited Heating and cooling speed the hot cathode relatively sluggish is capable of modulating X-ray power Angle attenuation profiles with quick changes the radiation attenuation only insufficient to follow. It therefore occurs due to an insufficient adaptation of the modulation the x-ray power to the angle weakening profile additional, also inhomogeneous image noise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Röntgen-CT-Gerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Modulation der Röntgenleistung auch starken Änderungen des Schwächungsprofils zu folgen vermag.Of the Invention is based on the object, an X-ray CT apparatus of the beginning so-called type in such a way that the modulation of the X-ray power also strong changes the attenuation profile to follow.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Röntgen-CT-Gerät mit Mitteln zur Modulation der Röntgenleistung einer relativ zu einem Untersuchungsobjekt verlagerbaren Röntgenstrahlenquelle und mit einem Detektorsystem für die von der Röntgenstrahlenquelle ausgehende Röntgenstrahlung, wobei das Röntgen-CT-Gerät in unterschiedlichen Positionen der Röntgenstrahlenquelle Projektionen aufnimmt, wobei die Röntgenstrahlenquelle die Röntgenstrahlung während der Aufnahme einer Projektion in einem oder mehreren Pulsen abgibt, und wobei die Mittel zur Modulation der Röntgenleistung die Dauer der Pulse in Abhängigkeit von einem Schwächungsprofil des Untersuchungsobjektes für die einzelnen Projektionen derart einstellen, daß das im Mittel für die jeweilige Projektion applizierte mAs-Produkt dem Verlauf des Schwächungsprofils zumindest qualitativ entspricht.To According to the invention, this object is achieved by means of an X-ray CT apparatus with means for the modulation of the x-ray power an X-ray source displaceable relative to an examination subject and with a detector system for that from the X-ray source outgoing X-radiation, the X-ray CT device in different Positions of X-ray source projections receives, with the X-ray source the x-ray radiation while recording a projection in one or more pulses, and wherein the means for modulating the X-ray power is the duration of the Pulse depending from a weakening profile of the examination object for adjust the individual projections in such a way that on average for each Projection applied mAs product the course of the attenuation profile at least qualitatively.

Wird eine herkömmliche Abtastung, bei der die Röntgenstrahlenquelle um das Untersuchungsobjekt rotiert, oder eine Spiralabtastung, bei der gleichzeitig eine Verschiebung der Röntgenstrahlenquelle und des Detektorsystems einerseits und des Untersuchungsobjektes andererseits in Richtung der Achse der Rotation erfolgt, vorgenommen, liegt das Schwächungsprofil in Form eines Winkelschwächungsprofils vor. Wird dagegen eine Abtastung vorgenommen, bei der die Rotation der Röntgenstrahlenquelle blockiert ist und lediglich eine Verlagerung der Röntgenstrahlenquelle und des Detektorsystems einerseits und des Untersuchungsobjektes andererseits in Richtung der Achse der Rotation relativ zueinander erfolgt, liegt das Schwächungsprofil in Form eines Axial-Schwächungsprofils vor, d.h., es gibt den Verlauf der Strahlenschwächung des Untersuchungsobjektes in Richtung der Achse der Rotation wieder.Becomes a conventional one Sampling at which the X-ray source rotated around the subject, or a spiral scan, at at the same time a displacement of the X-ray source and the Detector system on the one hand and the object under investigation on the other made in the direction of the axis of rotation, made the attenuation profile in the form of an angle weakening profile in front. If, however, a scan is made, in which the rotation the X-ray source is blocked and only a shift of the X-ray source and the detector system on the one hand and the examination object on the other hand, in the direction of the axis of rotation relative to each other takes place, is the attenuation profile in the form of an axial weakening profile before, i.e., there is the course of the radiation attenuation of the examination subject in the direction of the axis of rotation again.

Es wird also deutlich, daß sich die Erfindung für herkömmliche Abtastung, Sprialabtastung und die Ermittlung sogenannter Topogramme eignet.It So it becomes clear that the invention for conventional Sampling, sprial sampling and the determination of so-called topograms suitable.

Im Falle der Erfindung erfolgt also die Modulation der Röntgenleistung nicht in der Weise, daß über den Heizstrom der Glühkathode die Strahlungsintensität der Röntgenstrahlung verändert wird, sondern dadurch, daß die Röntgenstrahlenquelle die Röntgenstrahlung während der Aufnahme einer Projektion in mehreren Pulsen abgibt, deren Dauer zur Beeinflussung der zur Aufnahme der jeweiligen Projektion applizierten mittleren Röntgenleistung verändert wird. Im Gegensatz zu der Beeinflussung der Röntgenleistung über den Heizstrom der Glühkathode ist eine Veränderung der mittleren Röntgenleistung durch Pulsung der Röntgenstrahlung praktisch trägheitslos möglich, so daß die Modulation der Röntgenleistung auch starken Änderungen des Schwächungsprofils zu folgen vermag.in the In the case of the invention, therefore, the modulation of the x-ray power takes place not in the way that over the Heating current of the hot cathode the radiation intensity the X-ray radiation changed but by the fact that the X-ray source the x-ray radiation while the recording of a projection in several pulses, their duration for influencing the applied for receiving the respective projection average x-ray power changed becomes. In contrast to the influence of the x-ray power over the Heating current of the hot cathode is a change the average x-ray power by pulsing the X-radiation virtually inertia-free possible, So that the Modulation of X-ray power also strong changes the attenuation profile to follow.

Dabei ist von Vorteil, daß die Strahlungsintensität während eines Scans nicht verändert werden muß, sondern bei allen Pulsen eines Scans die gleiche Strahlungsintensität vorliegen kann, was vorzugsweise auch der Fall ist, da nicht die momentan vorliegende Röntgenleistung geändert werden muß, sondern nur die während der Aufnahme einer Projektion wirksame mittlere Röntgenleistung durch entsprechende Einstellung der Dauer der Pulse geändert wird. Dies bietet zugleich den Vorteil, daß stets mit einer für einen guten Signal/Rausch-Abstand ausreichend hohen Strahlungsintensität, u.U. sogar der maximalen Strahlungsintensität der Röntgenstrahlenquelle, gearbeitet werden kann, wobei dies infolge der dem Schwächungsprofil entsprechend gewählten Dauer der Pulse, die bei gegebener Anzahl der Pulse und gegebenem Röhrenstrom für das mAs-Produkt maßgeblich ist, dennoch nicht dazu führen kann, daß das Untersuchungsobjekt eine unnötig hohe Strahlenbelastung erfährt.It is advantageous that the radiation intensity during a scan does not have to be changed, but the same radiation intensity can be present for all pulses of a scan, which is preferably the case, since not the currently present X-ray power has to be changed, but only during the scan Recording a projection of effective mean X-ray power is changed by appropriately adjusting the duration of the pulses. This also offers the advantage that it is always possible to work with a radiation intensity which is sufficiently high for a good signal-to-noise ratio, possibly even the maximum radiation intensity of the X-ray source, this being the case due to the attenuation profile correspondingly selected duration of the pulses, which is relevant for a given number of pulses and given tube current for mAs product, yet can not lead to the subject under investigation experiences an unnecessarily high radiation exposure.

Da die Röntgenstrahlenquelle infolge der Pulsung der Röntgenstrahlung nicht während der gesamten zur Erfassung einer Projektion jeweils erforderlichen Zeit in Betrieb ist, wird auch eine verbesserte Bildauflösung erreicht, da infolge der verringerten Gesamtzeit, während derer die Röntgenstrahlenquelle zur Aufnahme einer Projektion im allgemeinen aktiv ist, eine Verringerung der azimutalen Verschleifung der Meßwerte bei herkömmlichen Abtastungen wie auch bei Spiralabtastungen erreicht wird, was insbesondere für größere Abstände von der Rotationsachse gilt.There the X-ray source due to the pulsation of the X-radiation not while of the total required to capture a projection Time is in operation, an improved image resolution is also achieved, because of the reduced total time during which the X-ray source to take a projection is generally active, a reduction the azimuthal slurring of the measured values in conventional Scans as well as spiral scans is achieved, which in particular for greater distances from the axis of rotation applies.

Bezüglich des Schwächungsprofils kann vorgesehen sein, daß dieses in an sich bekannter Weise auf Basis von Topogrammen oder Scout Views vor der eigentlichen Untersuchung ermittelt wird; es kann aber auch vorgesehen sein, daß das Schwächungsprofil während der Untersuchung auf Basis geeigneter Algorithmen aus den zurückliegend gewonnenen Projektionen vorausberechnet wird.Regarding the weakening profile can be provided that this in a known manner based on topograms or scout Views is determined before the actual examination; but it can also be provided that the attenuation profile while the investigation on the basis of suitable algorithms from the past projections are calculated in advance.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das erfindungsgemäße Röntgen-CT-Gerät eine Röntgenstrahlenquelle mit einem Vakuumgehäuse auf, in dem eine Anode und ein Elektronenemitter zur Erzeugung eines Elektronenstrahls aufgenommen sind, wobei der Elektronenstrahl zur Erzeugung von Röntgenstrahlung auf die Anode trifft, und mit einer dem Elektronenemitter zugeordneten Steuerelektrode, z.B. einem Wehnelt-Zylinder oder einem Gitter, welche durch die Mittel zur Modulation der Röntgenleistung an ein Sperrpotential zur Unterbrechung des Elektronenstrahls anschaltbar ist. Die Röntgenstrahlenquelle ist also analog zu einer Triode aufgebaut und erlaubt eine trägheitslose Pulsung der Röntgenstrahlung.According to one particularly preferred embodiment According to the invention, the X-ray CT apparatus according to the invention has an X-ray source with a vacuum housing in which an anode and an electron emitter for generating a Electron beam are recorded, wherein the electron beam to Generation of X-rays meets the anode, and with an associated with the electron emitter Control electrode, e.g. a Wehnelt cylinder or a grid, which by the means for modulating the x-ray power to a blocking potential can be connected to interrupt the electron beam. The X-ray source is thus constructed analogously to a triode and allows a non-inertial Pulsation of X-rays.

Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß die Mittel zur Modulation der Röntgenleistung Schaltmittel zum Anlegen des Sperrpotentials aufweisen, die mit der Röntgenstrahlenquelle zu einer Einheit zusammengefaßt sind. Auf diese Weise ist die Verbindung zwischen den Schaltmitteln und der Steuerelektrode kurz, so daß nachteilige Einflüsse auf das Sperrverhalten und damit die Pulsung der Röntgenstrahlung infolge hoher Kapazitäts- und Induktivitätswerte der zwischen den Schaltmitteln und der Steuerelektrode befindlichen Leitungen ausgeschlossen sind. Vorzugsweise ist die Einheit der Schaltmittel und der Röntgenstrahlenquelle dadurch hergestellt, daß entweder die Schaltmittel an der Röntgenstrahlenquelle angebracht oder im Inneren des Vakuumgehäuses der Röntgenstrahlenquelle aufgenommen sind.A Variant of the invention provides that the means for modulation the x-ray power Have switching means for applying the blocking potential, with the X-ray source combined into one unit are. In this way, the connection between the switching means and the control electrode short, so that adverse influences the blocking behavior and thus the pulsation of the X-radiation due to high capacity and inductance values located between the switching means and the control electrode Lines are excluded. Preferably, the unit is the Switching means and the X-ray source made by either the switching means at the X-ray source attached or housed inside the vacuum housing of the X-ray source.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Mittel zur Modulation der Röntgenleistung die Dauer der Pulse für jede Projektion derart einstellen, daß für die jeweilige Projektion das zur Einhaltung eines gewünschten Signal/Rausch-Abstandes erforderliche mAs-Produkt erreicht wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß ein bestimmter Signal/Rausch-Abstand erreicht wird, ohne daß dem Untersuchungsobjekt unnötige Röntgendosis verabreicht wird.A another embodiment the invention provides that the Means for modulating the x-ray power the duration of the pulses for adjust each projection so that for each projection that to comply with a desired Signal / noise ratio required mAs product is achieved. This ensures that the existence certain signal / noise ratio is achieved without the object to be examined unnecessary X-ray dose is administered.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das erfindungsgemäße Röntgen-CT-Gerät einen Monitor-Detektor aufweist, auf den die von der Röntgenstrahlenquelle ausgehende Röntgenstrahlung ungeschwächt auftrifft, wobei das Schwächungsprofil unter Verwendung der Ausgangssignale des Detektorsystems und des Monitor-Detektors ermittelt wird.A other embodiment the invention provides that the Inventive X-ray CT apparatus a Monitor detector, on which the outgoing from the X-ray source X-ray unimpaired impinges, wherein the weakening profile using the output signals of the detector system and the Monitor detector is detected.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die zur Ermittlung des Schwächungsprofils vorgesehenen Mittel gemeinsam mit der Röntgenstrahlenquelle und dem Detektorsystem relativ zu dem Untersuchungsobjekt verlagerbar sind. In diesem Fall ist es nämlich nicht erforderlich die zur Ermittlung des Schwächungsprofils erforderlich, von dem Detektorsystem gelieferten Daten zwischen einem bewegten und einem feststehenden Teil hin und her zu übertragen. Außerdem wir eine Entlastung des Bildrechners, der prinzipiell auch die Ermittlung des Schwächungsprofils übernehmen könnte, erreicht.A particularly preferred embodiment the invention provides that the to determine the attenuation profile provided with the X-ray source and the detector system be displaced relative to the object to be examined. In this case it is not required to determine the attenuation profile, data supplied by the detector system between a moving and to transfer a fixed part back and forth. Besides, we one Relief of the image computer, which in principle also the determination of the attenuation profile could be achieved.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:embodiments The invention are in the attached schematic drawings shown. Show it:

1 ein Röntgen-CT-Gerät, wie es verwendet wird, um Querschnittsbilder von einem Untersuchungsobjekt zu erzeugen, 1 an x-ray CT device, as used to generate cross-sectional images of an examination subject,

2 das typische Winkelschwächungsprofil für einen vollständigen Umlauf der Röntgenstrahlenquelle eines Röntgen-CT-Geräts gemäß 1 um einen menschlichen Patienten im Bereich von dessen Schulter, 2 the typical angle attenuation profile for a complete rotation of the X-ray source of an X-ray CT apparatus according to 1 around a human patient in the area of his shoulder,

3 und 4 für zwei Projektionen mit unterschiedlicher maximaler Strahlenschwächung die zur Aufnahme der jeweiligen Projektion abgestrahlte gepulste Röntgenstrahlung, 3 and 4 for two projections with different maximum beam attenuation, the pulsed X-radiation emitted to record the respective projection,

5 und 6 in zu den 3 und 4 analoger Darstellung die Verhältnisse für einen Betriebszustand, in dem pro Projektion nur ein einziger Puls der Röntgenstrahlung abgestrahlt wird, 5 and 6 in to the 3 and 4 analogous representation of the conditions for a Betriebszu stood in which only a single pulse of X-radiation is emitted per projection,

7 das CT-Gerät gemäß 1 in teilweise blockschaltbildartiger Darstellung, 7 the CT device according to 1 in partially block diagram representation,

8 und 9 eine Variante der Röntgenstrahlenquelle des Röntgen-CT-Geräts gemäß den 1 und 5, und 8th and 9 a variant of the X-ray source of the X-ray CT apparatus according to the 1 and 5 , and

10 in zu der 7 analoger Darstellung ein weiteres erfindungsgemäßes CT-Gerät. 10 in to the 7 analogous representation of another inventive CT device.

Das in 1 dargestellte Röntgen-CT-Gerät der dritten Generation weist eine Röntgenstrahlenquelle 1 auf, die ein kollimiertes, fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel 2 in Richtung auf eine Detektorbank 3 aufweisendes Detektorsystem abstrahlt. Die Röntgenstrahlenquelle 1 und die Detektorbank 3 sind auf einer nur teilweise dargestellten drehbaren Gantry 4 angeordnet, die kontinuierlich in φ-Richtung um eine Rotationsachse Z um einen Patienten 5 als Untersuchungsobjekt rotieren kann. Ein Monitor-Detektor 6 (siehe 7) dient dazu, von der Röntgenstrahlenquelle 1 kommende Röntgenstrahlung ungeschwächt zu empfangen.This in 1 The third generation X-ray CT apparatus shown has an X-ray source 1 which is a collimated, fan-shaped x-ray beam 2 towards a detector bank 3 radiating detector system radiates. The X-ray source 1 and the detector bank 3 are on a partially shown rotatable gantry 4 arranged continuously in the φ-direction about a rotation axis Z around a patient 5 can rotate as examination object. A monitor detector 6 (please refer 7 ) serves to from the X-ray source 1 to receive incoming X-rays unattenuated.

Um eine Projektion aufzunehmen durchdringt das Röntgenstrahlenbündel 2 eine Schicht des Patienten 5 und die resultierenden Ausgangssignale der einzelnen Detektoren der Detektorbank 3 werden von den Kanälen eines in 1 nicht dargestellten Datenerfassungs- und Meßsystems erfaßt. Werden beispielsweise in Winkelabständen von jeweils 1° Projektionen während eines vollständigen Umlaufs der Gantry 4 aufgenommen und weist die Detektorbank 3 beispielsweise 512 Detektoren auf, werden während eines vollständigen Umlaufs der Gantry 4 360 Projektionen aufgenommen, wobei jede Projektion 512 Daten umfaßt, bei denen es sich um die bei der jeweiligen Projektion auftretenden Ausgangssignale der Detektoren handelt.To record a projection penetrates the X-ray beam 2 a layer of the patient 5 and the resulting output signals of the individual detectors of the detector bank 3 be from the channels of an in 1 not shown data acquisition and measurement system detected. For example, at angular intervals of 1 ° each projection, during one complete revolution, the gantry 4 taken and instructs the detector bank 3 For example, 512 detectors are turned on during one complete revolution of the gantry 4 360 projections were recorded, each projection comprising 512 data, which are the output signals of the detectors occurring in the respective projection.

Nimmt man in einem vollständigen Umlauf der Gantry 4 den Schulterbereich des Patienten 5 auf und bestimmt für jede der Projektionen das Ausgangssignal desjenigen Detektors, der das kleinste Ausgangssignal aufweist, kann man anhand des zu der jeweiligen Projektion gehörigen Ausgangssignals des Monitor-Detektors 6 die maximalen Strahlenschwächungswerte A_{proj_max} der einzelnen Projektionen ermitteln.If you take the gantry in one full turn 4 the shoulder area of the patient 5 For each of the projections, the output signal of the detector having the smallest output signal can be determined from the output signal of the monitor detector associated with the respective projection 6 determine the maximum beam _{attenuation values} A _{proj_max of} the individual projections.

Die 2 zeigt für den Schulterbereich eines Patienten die maximalen Strahlenschwächungswerte A_{proj_max} der einzelnen Projektionen eines vollständigen Umlaufs der Gantry 4 als Funktion der Winkelstellung π der Gantry 4, das sogenannte Winkelschwächungsprofil. Demnach wird deutlich, daß der maximale Strahlenschwächungswert A_{proj_max} als Funktion der Winkelstellung π der Gantry 4 stark schwankt.The 2 shows for the shoulder region of a patient the maximum radiation _{attenuation values} A _{proj_max of} the individual projections of a complete rotation of the gantry 4 as a function of the angular position π of the gantry 4 , the so-called angle weakening profile. Accordingly, it becomes clear that the maximum beam _{attenuation value} A _{proj_max} as a function of the angular position π of the gantry 4 varies greatly.

Wird wie bei Röntgen-CT-Geräten ohne Dosismodulation mit einer konstanten Intensität der Röntgenstrahlung gearbeitet, die auch für die Projektion mit dem größten maximalen Strahlenschwächungswert A_{proj_max} eine gute Bildqualität gewährleistet, wird dem Patienten bei der Aufnahme der übrigen, einen niedrigeren Strahlenschwächungswert A_{proj_max} aufweisenden Projektionen eine Strahlendosis zugeführt, die viel höher ist, als dies in Röntgen-CT-Geräten der Fall ist, bei denen eine Dosismodulation entsprechend dem Winkelschwächungsprofil des zu untersuchenden Bereichs des jeweiligen Patienten vorgesehen ist. Im Falle des erfindungsgemäßen Röntgen-CT-Geräts erfolgt nun die Dosismodulation dadurch, daß einerseits die Röntgenstrahlung derart gepulst abgegeben wird, daß während der Aufnahme einer Projektion ein Puls oder mehrere Pulse auftreten, und andererseits die Dauer der Pulse für die einzelnen Projektionen dem Winkelschwächungsprofil entsprechend unterschiedlich eingestellt wird, und zwar derart, daß im Falle von Projektionen mit hohem Strahlenschwächungswert A_{proj_max} die Dauer der Pulse länger als im Falle von Projektionen mit geringem Strahlenschwächungswert A_{proj_max} ist.If a constant intensity of the X-ray radiation is used, which _ensures a good image quality even for the projection with the greatest maximum radiation _{attenuation value} A _{proj_max} , then the patient will have a lower radiation _attenuation value A _{proj_max} when taking the remaining radiation Projections a radiation dose supplied, which is much higher than is the case in X-ray CT equipment in which a dose modulation is provided according to the angle attenuation profile of the area to be examined of each patient. In the case of the X-ray CT apparatus according to the invention, the dose modulation now takes place in such a way that, on the one hand, the X-ray radiation is emitted in such a pulsed manner that one pulse or several pulses occur during the recording of a projection and, on the other hand, the duration of the pulses for the individual projections corresponds to the angle attenuation profile is set differently, in such a way that in the case of projections with high radiation _{attenuation value} A _{proj_max} the duration of the pulses is longer than in the case of projections with low beam _{attenuation value} A _{proj_max} .

Dies ist in den 3 und 4 für den Fall veranschaulicht, daß zur Aufnahme von zwei unterschiedlichen Projektionen jeweils mehrere, beispielsweise fünf, Pulse verwendet werden, wobei im Falle der 3, die die Verhältnisse für einen größeren Strahlenschwächungswert veranschaulicht, die Dauer der Pulse etwa doppelt so lang wie im Falle der 4 ist, die die Verhältnisse für einen geringeren Strahlenschwächungswert zeigt. In den 3 und 4 ist die Intensität der Röntgenstrahlung I_R über der Zeit t aufgetragen. Die Gesamtfläche der Pulse entspricht daher dem jeweils zur Aufnahme der jeweiligen Projektion applizierten mAs-Produkt, das somit im Falle der 3 etwa doppelt so hoch wie im Falle der 4 ist.This is in the 3 and 4 illustrates for the case that are used to receive two different projections each several, for example five, pulses, wherein in the case of 3 , which illustrates the ratios for a larger beam attenuation value, the duration of the pulses about twice as long as in the case of 4 which shows the ratios for a lower radiation attenuation value. In the 3 and 4 the intensity of the X-radiation I _{R is} plotted against the time t. The total area of the pulses therefore corresponds to the mAs product applied in each case for receiving the respective projection, which thus in the case of the 3 about twice as high as in the case of 4 is.

Die 5 und 6 veranschaulichen die Aufnahme der gleichen Projektionen wie im Falle der 3 und 4 für den Fall, daß zur Aufnahme jeder der beiden Projektionen nur ein einziger Puls verwendet wird, wobei im Falle der 5 die Verhältnisse für einen größeren Strahlenschwächungswert veranschaulicht sind und die Dauer des Pulses etwa doppelt so lang wie im Falle der 6 ist, wo die Verhältnisse für einen geringeren Strahlenschwächungswert dargestellt sind.The 5 and 6 illustrate the inclusion of the same projections as in the case of 3 and 4 in the event that only one pulse is used to record each of the two projections, in the case of 5 the ratios are illustrated for a greater beam attenuation value and the duration of the pulse is about twice as long as in the case of 6 where the ratios are shown for a lower radiation attenuation value.

Infolge der Pulsung der Röntgenstrahlung muß zur Modulation der Röntgenleistung nicht die Strahlungsintensität geändert werden. Vielmehr weisen sämtliche Pulse bei der Aufnahme einer Projektion die gleiche, eine dem jeweiligen Unter suchungsfall angemessenen Bildqualität gewährleistende Strahlungsintensität auf. Darüber hinaus wird vorzugsweise während der Aufnahme sämtlicher Projektionen eines Scans mit der gleiche Strahlungsintensität gearbeitet. Wie die 3 bis 6 beispielhaft veranschaulichen, kann bei der Aufnahme sämtlicher Projektionen mit der maximalen Intensität der Röntgenstrahlung gearbeitet werden, was den Vorteil bietet, daß stets der maximal mögliche Signal/Rausch-Abstand erreicht wird, ohne daß der Patient 5 mit einer unnötig hohen Strahlungsdosis belastet wird.Due to the pulsation of the X-ray radiation, the radiation intensity does not have to be changed in order to modulate the X-ray power. Rather, all pulses in the recording of a projection the same, a the respective sub search case of adequate image quality ensuring radiation intensity. In addition, it is preferable to work with the same radiation intensity during the recording of all the projections of a scan. As the 3 to 6 By way of example, all the projections can be taken with the maximum intensity of the X-radiation, which offers the advantage that the maximum possible signal-to-noise ratio is always achieved without the patient 5 is loaded with an unnecessarily high radiation dose.

Das Röntgen-CT-Gerät gemäß 1 ist in 7 näher veranschaulicht. Demnach weist die Röntgenstrahlenquelle 1 ein Vakuumgehäuse 7 auf, in dem eine Anode 8 und eine Kathode 9, bei der es sich um eine Glühkathode handelt, aufgenommen sind. Die Röntgenstrahlenquelle 1 ist mit einer elektrischen Generatorschaltung 10 verbunden, die die zum Betrieb der Röntgenstrahlenquelle erforderlichen Spannungen bereitstellt, nämlich zum einen die zwischen Anode 8 und Kathode anliegende Röhrenspannung U_R = U+ + U– und zum anderen die an der Kathode 9 anliegende Heizspannung U_H. Von der Kathode 9 geht im Betrieb der Röntgenstrahlenquelle 1 ein in 7 punktiert angedeuteter Elektronenstrahl aus, der auf die Anode 8 auftrifft, von der dann wiederum das Röntgenstrahlenbündel 2 ausgeht. Zwischen der Kathode 9 und der Anode 8 ist eine Steuerelektrode angeordnet, die im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß den 1 und 7 als Gitter 11 ausgebildet ist.The X-ray CT device according to 1 is in 7 illustrated in more detail. Accordingly, the X-ray source 1 a vacuum housing 7 in which an anode 8th and a cathode 9 , which is a hot cathode, are included. The X-ray source 1 is with an electric generator circuit 10 connected, which provides the required for the operation of the X-ray source voltages, namely on the one between the anode 8th and cathode applied tube voltage U _R = U + + U- and the other at the cathode 9 applied heating voltage U _H. From the cathode 9 goes in the operation of the X-ray source 1 a in 7 dotted lines indicated electron beam, which on the anode 8th from the then in turn the X-ray beam 2 emanates. Between the cathode 9 and the anode 8th a control electrode is arranged, which in the case of the embodiment according to the 1 and 7 as a grid 11 is trained.

An das Gitter 11 kann mittels einer Schaltstufe 12 ein von Sperrpotential angelegt werden. In Abhängigkeit von dem an einem Steuereingang der Schaltstufe 12 anliegenden Signal ist das Gitter 11 von dem Sperrpotential getrennt, mit der Folge, daß der Elektronenstrahl zu der Anode 8 gelangen kann, oder mit dem Sperrpotential verbunden, das so bemessen ist, daß bei an dem Gitter 11 anliegendem Sperrpotential verhindert ist, daß Elektronen von der Kathode 9 zu der Anode 8 gelangen können. Es ist also möglich, mittels des Gitters 11 und der Schaltstufe 12 die Röntgenstrahlung zu pulsen.To the grid 11 can by means of a switching stage 12 one of blocking potential can be applied. Depending on the at a control input of the switching stage 12 applied signal is the grid 11 separated from the blocking potential, with the result that the electron beam to the anode 8th can reach, or connected to the blocking potential, which is so dimensioned that at the grid 11 adjacent blocking potential prevents electrons from the cathode 9 to the anode 8th can reach. So it's possible, by means of the grid 11 and the switching stage 12 to pulse the X-radiation.

Die Schaltstufe 12 und der Pulsweitenmodulator 15 sind zur Bildung einer Einheit mit der Röntgenstrahlenquelle 1 ebenso wie diese unmittelbar auf der Gantry 4 angebracht, so daß die Verbindung der Schaltstufe 12 mit dem Gitter 11 kurz und demnach kapazitäts- und induktivitätsarm ist.The switching stage 12 and the pulse width modulator 15 are to form a unit with the X-ray source 1 as well as these directly on the gantry 4 attached so that the connection of the switching stage 12 with the grid 11 short and thus low in capacitance and inductance.

Die Schaltstufe 12 weist einen Steuereingang auf, der mit dem Ausgang eines Pulsweitenmodulators 15 verbunden ist. Dem Pulsweitenmodulator 15 ist von einer im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels stationären, also nicht auf der Gantry 4 angebrachten, elektronischen Recheneinrichtung 16, die sowohl als Steuerungseinheit des Röntgen-CT-Geräts als auch als Bildrechner dient, einerseits ein Taktsignal und andererseits ein Signal zugeführt, das dazu dient, die Pulsdauer von synchron zum dem Taktsignal am Ausgang des Pulsweitenmodulators 15 auftretenden und somit dem Steuereingang der Schaltstufe 12 zugeführten Pulsen und damit die Dauer der Pulse der Röntgenstrahlung einzustellen.The switching stage 12 has a control input connected to the output of a pulse width modulator 15 connected is. The pulse width modulator 15 is of a stationary in the case of the described embodiment, not on the gantry 4 attached, electronic computing device 16 , which serves both as a control unit of the X-ray CT apparatus and as an image computer, on the one hand a clock signal and on the other hand supplied a signal which serves the pulse duration of synchronous to the clock signal at the output of the pulse width modulator 15 occurring and thus the control input of the switching stage 12 supplied pulses and thus to adjust the duration of the pulses of the X-radiation.

An die elektronische Recheneinrichtung 16 sind eine Tastatur 17 und eine Anzeigeeinheit 18, z.B. ein Monitor, angeschlossen. Die Tastatur 17 gestattet es einer Bedienperson, das Röntgen-CT-Gerät zu bedienen. Die Anzeigeeinheit 18 dient dazu, mittels des Röntgen-CT-Geräts erstellte Bilder anzuzeigen.To the electronic computing device 16 are a keyboard 17 and a display unit 18 , eg a monitor, connected. The keyboard 17 allows an operator to operate the X-ray CT device. The display unit 18 is used to display images created by the X-ray CT device.

An die elektronische Recheneinrichtung 16 ist auch ein Datenerfassungs- und Meßsystem 19 angeschlossen, mit dessen Eingangskanälen die Detektoren der Detektorbank 3 verbunden sind, die an der Gantry 4 der Röntgenstrahlenquelle 1 gegenüberliegend angebracht ist. Der bereits erwähnte Monitor-Detektor 6 ist an einen besonderen Monitor-Kanal des Datenerfassungs- und Meßsysteme 19 angeschlossen, das auf der gantry 4 angebracht ist und somit gemeinsam mit der Detektorbank 3 rotiert.To the electronic computing device 16 is also a data acquisition and measurement system 19 connected, with its input channels, the detectors of the detector bank 3 connected to the gantry 4 the X-ray source 1 opposite is attached. The already mentioned monitor detector 6 is connected to a special monitor channel of the data acquisition and measurement systems 19 Connected to the gantry 4 is attached and thus together with the detector bank 3 rotates.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist das dem Pulsweitenmodulator 15 zugeführte Taktsignal mit dem Arbeitstakt des Datenerfassungs- und Meßsystems 19 synchronisiert, so daß selbst dann, wenn nur mit einem Puls der Röntgenstrahlung pro Projektion gearbeitet wird, eine ordnungsgemäße Funktion gewährleistet ist. Wird mit mehreren Pulsen der Röntgenstrahlung pro Projektion gearbeitet, ist die genannte Synchronisation nicht unbedingt erforderlich, jedoch für die Bildrekonstruktion von Vorteil.In the case of the embodiment described, this is the pulse width modulator 15 supplied clock signal with the power stroke of the data acquisition and measurement system 19 synchronized, so that even if only one pulse of X-radiation per projection is used, a proper function is ensured. If several pulses of X-ray radiation per projection are used, said synchronization is not absolutely necessary, but is advantageous for image reconstruction.

Die elektronische Recheneinrichtung 16 enthält einen Speicher 21, in dem ein oder mehrere Winkelschwächungsprofile des jeweils zu untersuchenden Patienten 5 gespeichert sind, die vor der eigentlichen Untersuchung auf der Basis von Topogrammen oder "Scout Views" in an sich bekannter Weise ermittelt wurden. Auf Grundlage des für den jeweils abgetasteten Bereich des Patienten 5 maßgeblichen Winkelschwächungsprofils ändert die elektronische Recheneinrichtung 16 das dem Pulsweitenmodulator 15 zugeführte Steuersignal derart, daß das mAs-Produkt, das dem Patienten 5 zur Aufnahme der jeweiligen Projektion appliziert wird, sicherstellt, daß das Bildrauschen einen bestimmten über die Tastatur 17 vorwählbaren Wert nicht überschreitet.The electronic computing device 16 contains a memory 21 in which one or more angle attenuation profiles of each patient to be examined 5 stored, which were determined prior to the actual investigation on the basis of topograms or "scout views" in a conventional manner. Based on the scanned area of the patient 5 significant angle attenuation profile changes the electronic computing device 16 that the pulse width modulator 15 supplied control signal such that the mAs product that the patient 5 is applied to receive the respective projection, ensures that the image noise a specific on the keyboard 17 does not exceed the preselectable value.

Das Winkelschwächungsprofil muß nicht notwendigerweise aus vor der eigentlichen Untersuchung aufgenommenen Topogrammen oder "Scout Views" gewonnen und in dem Speicher 21 abgelegt werden, sondern kann in einer alternativen Betriebsweise auch während der eigentlichen Untersuchung sozusagen "on line" gewonnen werden, indem der für die jeweils nächste aufzunehmende Projektion gehörige Strahlenschwächungswert des Winkelschwächungsprofils aus den Daten einer Anzahl unmittelbar zuvor aufgenommener Projektionen und den zugehörigen Daten des Monitor-Detektors 6 sowie eines weiteren im Bereich der Rönt genstrahlenquelle angebrachten Monitor-Detektors 20, dieser ist an die elektronische Recheneinrichtung 16 angeschlossen, durch die elektronische Recheneinrichtung 16 extrapoliert wird. Diese Extrapolation kann beginnen, sobald eine gewisse Anzahl von Projektionen, z.B. die einem halben Umlauf der Gantry 4 entsprechende Anzahl, von Projektionen mit eine fest vorgegebenen Dauer der Pulse, z.B. der maximalen Dauer der Pulse, aufgenommen wurdeThe angle attenuation profile does not necessarily have to be taken from topographies taken before the actual examination or "Scout Views "won and in the store 21 but can also be obtained "on line" during the actual examination in an alternative mode of operation, by the radiation attenuation value of the angle attenuation profile belonging to the next projection to be recorded being taken from the data of a number of immediately recorded projections and the associated data of the monitor detector 6 and another in the field of Rönt genstrahlenquelle mounted monitor detector 20 , this is to the electronic computing device 16 connected by the electronic computing device 16 is extrapolated. This extrapolation can begin as soon as a certain number of projections, eg half a revolution of the gantry 4 corresponding number, of projections with a fixed duration of the pulses, eg the maximum duration of the pulses was recorded

Im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß den 1 und 7 sind wie die Röntgenstrahlenquelle 1, die Schaltstufe 12 und der Pulsweitenmodulator 15 gemeinsam auf der Gantry 4 angebracht, so daß diese Komponenten zu einer Einheit zusammengefaßt sind und somit die Verbindung der Schaltstufe 12 mit dem Gitter 11 kurz und demnach kapazitäts- und induktivitätsarm ist. Im Interesse eines nochmals induktivitäts- und kapazitätsärmeren Aufbaus kann jedoch gemäß 8 auch vorgesehen sein, daß die Röntgenstrahlenquelle, die Schaltstufe und der Pulsweitenmodulator unmittelbar zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.In the case of the embodiment according to the 1 and 7 are like the X-ray source 1 , the switching stage 12 and the pulse width modulator 15 together on the gantry 4 attached, so that these components are combined into one unit and thus the connection of the switching stage 12 with the grid 11 short and thus low in capacitance and inductance. In the interest of a more inductively and less capacious structure, however, according to 8th Also be provided that the X-ray source, the switching stage and the pulse width modulator are combined directly into a structural unit.

Wie aus der 8 ersichtlich ist, weist die Röntgenstrahlungsquelle 22 ein insgesamt mit 23 bezeichnetes Vakuumgehäuse auf, in dem eine Drehanode 24 mittels zweier Wälzlager 25 und 26 drehbar gelagert ist. Das Vakuumgehäuse 22 weist einen Ansatz 27 auf, in dem eine als Glühkathode ausgeführte Kathode 28 aufgenommen ist.Like from the 8th can be seen has the X-ray source 22 a total with 23 designated vacuum housing, in which a rotary anode 24 by means of two rolling bearings 25 and 26 is rotatably mounted. The vacuum housing 22 has an approach 27 in which a cathode designed as a hot cathode 28 is included.

Der Kathode 28 ist als Steuerelektrode anders als im Falle der Röntgenstrahlenquelle gemäß 7 kein Gitter, sondern eine Wehnelt-Elektrode 29 zugeordnet, so daß der im Betrieb der Röntgenstrahlenquelle 22 von der Kathode 28 ausgehende Elektronenstrahl 30 bei Bedarf unterbrochen werden kann, indem die Wehnelt-Elektrode 29 über die Schaltstufe 12 mit dem Pulsweitenmodulator 15 verbunden wird. Sowohl die Schaltstufe 12 als auch der Pulsweitenmodulator 15 sind zur Bildung einer Baueinheit in dem Ansatz 27 des Vakuumgehäuses 23 auf genommen, und zwar außerhalb des Vakuumraumes, der im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß 8 durch einen die Kathode 28 und die Wehnelt-Elektrode 29 tragenden Isolator 31 begrenzt ist.The cathode 28 is different as a control electrode in the case of the X-ray source according to 7 no grid, but a Wehnelt electrode 29 assigned, so that in the operation of the X-ray source 22 from the cathode 28 outgoing electron beam 30 If necessary, can be interrupted by the Wehnelt electrode 29 via the switching stage 12 with the pulse width modulator 15 is connected. Both the switching stage 12 as well as the pulse width modulator 15 are to form a unit in the approach 27 of the vacuum housing 23 taken on, outside the vacuum space, in the case of the embodiment according to 8th through a the cathode 28 and the Wehnelt electrode 29 carrying insulator 31 is limited.

Im Interesse eines nochmals induktions- und kapazitätsärmeren Aufbaus besteht auch die Möglichkeit, die Baueinheit von Röntgenstrahlenquelle, Schaltstufe und Pulsweitenmodulator dadurch herzustellen, daß – so wie dies in 9 schematisch angedeutet ist – die Schaltstufe 12 und der Pulsweitenmodulator 15 innerhalb des Vakuumgehäuses 23 der ansonsten mit der 8 übereinstimmenden Röntgenstrahlenquelle 32 aufgenommen sind. Diese Vorgehensweise setzt voraus, daß die Schaltstufe 12 und der Pulsweitenmodulator 15 aus vakuumtauglichen Komponenten aufgebaut oder andernfalls hermetisch dicht gekapselt sind.In the interest of a further induction and capacity poorer structure, it is also possible to produce the assembly of X-ray source, switching stage and pulse width modulator in that - as in 9 is indicated schematically - the switching stage 12 and the pulse width modulator 15 inside the vacuum housing 23 otherwise with the 8th consistent X-ray source 32 are included. This procedure assumes that the switching stage 12 and the pulse width modulator 15 constructed of vacuum-compatible components or otherwise hermetically sealed.

Vorstehend ist eine Betriebsart beschrieben, bei der eine einzige Schicht des Patienten 5 abgetastet wird. In einer weiteren Betriebsart werden die Gantry 4 und der Patienten 5 relativ zueinander in Richtung der Drehachse Z verschoben, so daß dreidimensionale Bereiche des Patienten 5 abgetastet werden, sei es durch aufeinanderfolgendes Abtasten ebener Schichten, sei es durch Spiralabtastung.The above describes a mode in which a single layer of the patient 5 is scanned. In another mode, the gantry 4 and the patient 5 shifted relative to each other in the direction of the axis of rotation Z, so that three-dimensional areas of the patient 5 be scanned, whether by successive scanning of planar layers, be it by spiral scanning.

In einer weiteren Betriebsart ist die Rotation der Gantry 4 blockiert und die Gantry 4 und der Patient 5 werden relativ zueinander in Richtung der Drehachse Z verschoben, um sogenannte Topogramme aufnehmen zu können. Auch in diesem Falle erfolgt eine Pulsung der Röntgenstrahlen unter Anpassung der Dauer der Pulse an ein in diesem Falle Axial-Schwächungsprofil, das vorzugsweise von der elektronischen Recheneinrichtung 16 durch Extrapolation ermittelt wird, wobei analog zu der zuvor für die rotierende Gantry 4 beschriebene Extrapolation verfahren wird.In another mode, the rotation of the gantry 4 blocked and the gantry 4 and the patient 5 are moved relative to each other in the direction of the axis of rotation Z in order to record so-called topograms can. Also in this case, a pulsation of the X-rays takes place while adjusting the duration of the pulses to a in this case Axial-attenuation profile, preferably from the electronic computing device 16 is determined by extrapolation, analogous to that previously for the rotating gantry 4 described extrapolation is proceeded.

Übrigens kann auch vorgesehen sein, daß die Speicherung der Schwächungsprofile in dem Pulsweitenmodulator 15 erfolgt bzw. der Pulsweitenmodulator 15 die Extrapolation des Schwächungsprofils vornimmt. Der Pulsweitenmodulator 15 wird dann von der elektronischen Recheneinrichtung 16 mit den erforderlichen Daten versorgt.Incidentally, it can also be provided that the storage of the attenuation profiles in the pulse width modulator 15 takes place or the pulse width modulator 15 extrapolation of the attenuation profile. The pulse width modulator 15 is then from the electronic computing device 16 supplied with the necessary data.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 10 unterscheidet sich von dem vorgeschriebenen dadurch, daß der Pulsweitenmodulator 15 derart ausgebildet ist, daß er auch das jeweils zu berücksichtigende Schwächungsprofil vollständig ermittelt, wobei er die hierzu erforderlichen Daten nicht von der elektronischen Recheneinrichtung 16, sondern unmittelbar von dem Datenerfassungs- und Meßsystem 19 erhält, was in 10 durch eine entsprechende Leitung veranschaulicht ist. Hierdurch wird zum einen die im Falle des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels erforderliche Übertragung von Daten von der stationären elektronischen Recheneinrichtung 16 zu dem auf der Gantry 4 befindlichen Pulsweitenmodulators 15 vermieden; zum anderen wird die elektronische Recheneinrichtung 16 entlastet, so daß sie ihre sonstigen Aufgaben, beispielsweise die Bildrekonstruktion, entsprechend schneller erfüllen kann.The embodiment according to 10 differs from the prescribed in that the pulse width modulator 15 is formed such that it also completely determines the attenuation profile to be considered in each case, wherein he does not require the data required for this purpose from the electronic computing device 16 but directly from the data acquisition and measurement system 19 gets what's in 10 is illustrated by a corresponding line. As a result, on the one hand, the transmission of data from the stationary electronic computing device required in the case of the embodiment described above becomes possible 16 to the one on the gantry 4 located pulse width modulator 15 avoided; the other is the electronic computing device 16 relieved, so that they can fulfill their other tasks, such as image reconstruction, accordingly faster.

Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele weist der Detektor eine einzige Zeile von Detektorelementen auf. Die Erfindung kann jedoch auch im Zusammenhang mit solchen Röntgen-CT-Geräten Verwendung finden, die einen Detektor aufweisen, der mehrere Zeilen von Detektorelementen aufweist und der es somit gestattet, mehrere Projektionen gleichzeitig aufzunehmen.in the Case of the described embodiments the detector has a single row of detector elements. However, the invention can also be used in connection with such X-ray CT devices find that have a detector, the multiple rows of detector elements and thus allows multiple projections simultaneously take.

Die Röntgenstrahlenquelle des erfindungsgemäßen Röntgen-CT-Geräts kann Röntgenröhren unterschiedlichster Bauart, z.B. Festanodenröhren wie im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß den 1 und 7, Drehanodenröhren wie im Falle der Ausführungsbeispiele gemäß den 8 und 9 oder an sich bekannte Drehkolbenstrahler, aufweisen. Wesentlich ist nur, daß diese über Mittel zur Pulsung der Röntgenstrahlung verfügen. Dabei muß die Pulsung der Röntgenstrahlung nicht wie im Falle der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele mittels einer den Elektronenfluß unterbindenden Steuerelektrode erfolgen, sondern kann auch anders, z.B. durch Pulsung der Röhrenspannung, erfolgen.The X-ray source of the X-ray CT apparatus according to the invention can X-ray tubes of various types, such as fixed-anode tubes as in the case of the embodiment according to the 1 and 7 Rotary anode tubes as in the case of the embodiments according to the 8th and 9 or rotary lobe radiators known per se. It is only important that they have means for pulsing the X-radiation. In this case, the pulsation of the X-ray radiation does not have to take place as in the case of the exemplary embodiments described above by means of a control electrode which inhibits the flow of electrons, but can also be carried out differently, for example by pulsing the tube voltage.

Die Erfindung ist vorstehend am Beispiel von Röntgen-CT-Geräten der dritten Generation beschrieben. Sie kann aber auch in Röntgen-CT-Geräten der vierten Generation Verwendung finden, wo anstelle der mit der Röntgenstrahlenquelle um das Untersuchungsobjekt umlaufenden Detektorbank eine ringförmige stationäre Detektorbank vorgesehen ist.The The invention is above the example of X-ray CT equipment of third generation described. But it can also be used in X-ray CT devices fourth generation use where instead of using the X-ray source around the object under investigation revolving detector bank an annular stationary detector bank is provided.

Obwohl die Erfindung am Beispiel einer medizinischen Anwendung beschrieben ist, kann sie auch im nichtmedizinischen Bereich Anwendung finden.Even though the invention described using the example of a medical application is, it can also be applied in the non-medical field.

Claims

X-ray CT device with means ( 11 to 16 . 21 . 29 ) for modulating the x-ray power of a relative to an examination subject ( 5 ) displaceable X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) and a detector system for the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) X-ray radiation, wherein the X-ray CT apparatus in different positions of the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) Recording projections, wherein the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) emit X-ray radiation during the recording of a projection in one or more pulses, and wherein by means of ( 11 to 16 . 21 . 29 ) for the modulation of the X-ray power, the duration of the pulses as a function of a weakening profile of the examination object ( 5 ) is adjustable for the individual projections in such a way that the mAs product applied on average for the respective projection corresponds at least qualitatively to the profile of the attenuation profile, the radiation intensity of the radiation emitted by the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) outgoing X-radiation remains unchanged.

X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) around the examination object ( 5 ) is displaceable and the weakening profile is in the form of an angle weakening profile.

X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein the displacement of the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) takes place in the form of a rotation and during the rotation a displacement of the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) and the detector system, on the one hand, and the object to be examined, on the other hand, in the direction of the axis of rotation.

X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein the X-ray source is rotatable about an axis about the examination subject and the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) and the detector system on the one hand and the examination subject ( 5 ) on the other hand without rotation of the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) are displaceable relative to each other in the direction of the axis and the weakening profile is in the form of an axial weakening profile.

X-ray CT apparatus according to one of claims 1 to 4, which is an X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) with a vacuum housing ( 7 ), in which an anode ( 8th ) and an electron emitter are received for generating an electron beam, wherein the electron beam for generating X-ray radiation to the anode ( 8th ), and with a control electrode associated with the electron emitter, which is controlled by the means ( 11 to 16 . 21 . 29 ) can be connected to the modulation of the x-ray power to a blocking potential for interrupting the electron beam.

X-ray CT apparatus according to claim 5, whose X-ray source ( 22 . 32 ) as a Wehnelt electrode ( 29 ) has executed control electrode.

X-ray CT apparatus according to claim 5, whose X-ray source ( 1 ) one as grid ( 11 ) has executed control electrode.

X-ray CT apparatus according to one of Claims 1 to 7, the means for modulating the X-radiation comprising switching means for applying the blocking potential associated with the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) are combined into one unit.

X-ray CT apparatus according to claim 8, wherein the unit of the switching means and the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) is produced in that the switching means together with the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) around the examination object ( 5 ) are relocatable.

X-ray CT apparatus according to claim 8, wherein the unit of the switching means and the X-ray source ( 22 . 32 ) is produced in that the switching means at the X-ray source ( 22 . 32 ) are mounted.

X-ray CT apparatus according to claim 8, wherein the unit of the switching means and the X-ray source ( 32 ) is produced in that the switching means in the interior of the vacuum housing ( 7 ) of the X-ray source ( 32 ) are included.

X-ray CT apparatus according to claim 8, wherein the unit of the switching means and the X-ray source ( 32 ) is produced by the fact that the switching means in one with the X-ray source ( 32 ) connectable high voltage plugs or cables are integrated.

X-ray CT device after one the claims 1 to 12, whose means for modulating the X-ray power the duration of Pulses for adjust each projection so that for each projection that to comply with a desired Signal / noise ratio required mAs product is achieved.

X-ray CT apparatus according to one of Claims 1 to 13, which has a monitor detector ( 6 ) to which the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) emanates unattenuated X-ray radiation, wherein an electronic computing device ( 16 ) the angle attenuation profile using the output signals of the detector system and the monitor detector ( 6 ).

X-ray CT apparatus according to one of claims 1 to 14, in which means are provided for determining the attenuation profile which together with the X-ray source ( 1 . 22 . 32 ) and the detector system around the examination object ( 5 ) are relocatable.