DE3227625A1

DE3227625A1 - Computer tomograph

Info

Publication number: DE3227625A1
Application number: DE19823227625
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. Pauli; Manfred Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 8520 Erlangen Pfeiler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-07-23
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1984-01-26

Abstract

The invention relates to a computer tomograph having a fan-shaped X-ray beam (1a), in which the scanning of the patient (4) is performed in such a fashion that firstly a data record is supplied upon forward travel of the turntable (3a) with the X-ray tube (1) and the radiation detector (2), that subsequently a slight lateral advancement of the focus (11) of the X-ray tube (1) is performed, and that finally thereafter a further data record is produced by the radiation detector (2) during the return travel. This increases the image resolution. <IMAGE>

Description

ComputertomographComputed tomograph

Die Erfindung betrifft einen Computertomographen zur Herstellung von Transversalschichtbildern eines Aufnahmeobjektes mit einer Patientenliege, einer Strahlenquelle, die ein das Aufnahmeobjekt durchdringendes Strahlenbündel erzeugt, einem Strahlenempfänger, der die Strahlungsintensität hinter dem Aufnahmeobjekt in elektrische Signale umwandelt, einem Rechner für die Verarbeitung der vom Strahlenempfänger gelieferten elektrischen Signale zur Erzeugung eines optisch sichtbaren Bildes und einem Drehkranz, auf dem die Strahlenquelle und der Strahlenempfänger gelagert sind und der zur Abtastung des Aufnahmeobjektes unter verschiedenen Richtungen um eine in der Längsrichtung der Patientenliege verlaufende Achse drehbar gelagert ist, sowie mit Mitteln zur lateralen Bewegung des Röntgenstrahlenbündels in der durchstrahlten Transversalschicht bei jeweils bestimmten Winkelstellungen des Drehkranzes.The invention relates to a computer tomograph for the production of Transverse slice images of a recording object with a patient couch, a Radiation source that generates a beam of rays that penetrates the subject, a radiation receiver that measures the radiation intensity behind the subject converts them into electrical signals, a computer for processing the received from the radiation receiver electrical signals supplied to generate an optically visible image and a slewing ring on which the radiation source and the radiation receiver are mounted and for scanning the subject in different directions by one axis running in the longitudinal direction of the patient bed is rotatably mounted, as well as means for the lateral movement of the X-ray beam in the irradiated Transversal layer at specific angular positions of the slewing ring.

Ein Computertomograph dieser Art ist in der DE-OS 25 38 517 beschrieben. Er erlaubt die Berechnung der Schwächungswerte von in einer Matrix in der untersuchten Schicht liegenden Bildpunkten und die bildliche Wiedergabe dieser Schwächungswerte. Hierzu wird die untersuchte Transversalschicht in jeder Winkelstellung des Drehkranzes auf verschiedenen Strahlenwegen von Röntgenstrahlung durchstrahlt. Der Strahlenempfänger ist als Detektorreihe ausgebildet. Jedem Detektor ist demgemäß.ein Strahlenweg zugeordnet, der von ihm zum Fokus der Strahlenquelle verläuft. Zur Erhöhung der Anzahl der Strahlenwege erfolgt bei dem bekannten Computertomographen eine elektronische Ablenkung des Fokus der als Röntgenröhre ausgebildeten Strahlenq#'eIeauf der Anodenbahn. In jeder Winkelstellung des Drehkranzes mit der Strahlenquelle und dem Strahlenempfänger wird demgemäß der Fokus elektronisch um ein vorbestimmtes Maß bewegt. Es können dabei 360 Winkelstellungen vorgesehen sein, so daß bei jedem Winkelgrad eine Abtastung des Aufnahmeobjektes erfolgt.A computer tomograph of this type is described in DE-OS 25 38 517. It allows the calculation of the attenuation values in a matrix in the examined Layer lying image points and the pictorial reproduction of these attenuation values. For this purpose, the examined transversal layer is placed in every angular position of the turntable irradiated by X-rays on different radiation paths. The radiation receiver is designed as a row of detectors. Each detector is accordingly assigned a beam path, which runs from it to the focus of the radiation source. To increase the number In the known computer tomograph, the beam path is electronic Deflection of the focus of the rays formed as an X-ray tube on the anode track. In every angular position of the slewing ring with the radiation source and the radiation receiver accordingly, the focus is moved electronically by a predetermined amount. It can 360 angular positions can be provided so that a scanning is carried out at every angular degree of the subject takes place.

Durch die elektronische Fokusbewegung wird die Anzahl der Meßinformationen pro Projektion, d.h. pro Winkelstellung, des Drehkranzes erhöht. Dadurch ergibt sich eine Steigerung der Bildauflösung. Die in der DE-OS 25 38 517 beschriebene Lösung, bei der eine elektronische Fokusverschiebung in jeder Winkelstellung erfolgt, ist jedoch relativ aufwendig und schwer realisierbar, da ein Spezialstrahler für die Erzeugung der durchdringenden Strahlung erforderlich ist.The electronic focus movement increases the number of measurement information increased per projection, i.e. per angular position, of the slewing ring. This results in an increase in image resolution. The one described in DE-OS 25 38 517 Solution in which an electronic focus shift takes place in every angular position, However, it is relatively complex and difficult to implement, as a special radiator for the generation of penetrating radiation is required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Computertomographen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem zur Erhöhung der Auflösung ein technischer Aufwand erforderlich ist, der kleiner als beim Stand der Technik ist, so daß eine solche Erhöhung mit einfachen Mitteln realisierbar ist.The invention is based on the object of a computer tomograph to create the type mentioned, in which to increase the resolution a technical Effort is required, which is smaller than in the prior art, so that a such an increase can be achieved with simple means.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Steuervorrichtung vorhanden ist, die die Bewegung des Drehkranzes und die Verstellung des Fokus der Strahlenquelle derart steuert, daß das Aufnahmeobjekt zunächst bei lateral feststehendem Fokus einer vollständigen Abtastung durch Drehung des Drehkranzes unterworfen wird, daß anschließend der Fokus um ein vorbestimmtes Maß lateral verstellt wird und daß schließlich erneut eine vollständige Abtastung des Aufnahmeobjektes erfolgt. Bei dem erfindungsgemäßen Computertomographen wird das Aufnahmeobjekt z. B. zweimal nacheinander durch Drehung des Drehkranzes mit der Strahlenquelle und dem Strahlenempfänger abgetastet, wobei der Fokus bei der zweiten Abtastung eine andere Stellung als bei der ersten Abtastung einnimmt. Dadurch wird gegenüber dem Fall, in dem der Fokus in lateraler Richtung bei einer Abtastung eine feste Lage einnimmt, die Bildauflösung verbessert. Die Erfindung ist mit relativ geringem Aufwand realisierbar, denn es ist möglich, bei als Röntgenröhre ausgebildeter Strahlenquelle diese lateral geringfügig vor der zweiten Abtastung zu verstellen.This object is achieved according to the invention in that a control device is present that controls the movement of the turntable and the adjustment of the focus of the Radiation source controls in such a way that the recording object is initially fixed laterally The focus is subjected to a complete scan by rotating the turntable, that then the focus is adjusted laterally by a predetermined amount and that in the end again a complete scan of the subject he follows. In the computer tomograph according to the invention, the subject is z. B. twice in a row by rotating the turntable with the radiation source and the radiation receiver scanned, the focus in the second scanning a assumes a different position than during the first scan. This is opposite to the Case in which the focus in the lateral direction has a fixed position during scanning takes, the image resolution improves. The invention is relatively inexpensive realizable, because it is possible with a radiation source designed as an X-ray tube to adjust this laterally slightly before the second scan.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Steuervorrichtung so ausgebildet ist, daß der Drehkranz aus der nach der ersten Abtastung erreichten Endstellung nach der Fokusverstellung für die zweite Abtastung in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird. Dadurch sind für eine vollständige Abtastung nur zwei Drehbewegungen erforderlich.It is particularly useful if the control device is designed in this way is that the turntable from the end position reached after the first scan moved back into its starting position for the second scanning after the focus adjustment will. This means that only two rotary movements are required for complete scanning.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail.

Es zeigen: Fig. 1 eine Darstellung eines Strahlendiagnostikgerätes nach der Erfindung, und Fig. 2 den Strahlengang bei dem Strahlendiagnostikgerät gemäß Figur 1 zur Erläuterung des Erfindungsgedankens.The figures show: FIG. 1 an illustration of a radiation diagnostic device according to the invention, and FIG. 2 shows the beam path in the radiation diagnostic device according to Figure 1 to explain the inventive concept.

In der Figur 1 sind vom Strahlendiagnostikgerät eine Röntgenröhre 1 als Strahlenquelle und ein Strahlen- empfänger 2, der größenordnungsmäßig über 100, z. B.An X-ray tube from the radiation diagnostic device is shown in FIG 1 as a radiation source and a radiation recipient 2, the order of magnitude over 100, e.g. B.

512 Einzeldetektoren in einer Reihe angeordnet aufweist, dargestellt. Die Röntgenröhre 1 sendet ein fächerförmiges Strahlenbündel 1a aus, das eine Transversalschicht eines Patienten 4 durchsetzt, der auf einer Liege 4a liegt. Der Strahlenempfänger 2 ist um den Fokus 11 der Röntgenröhre 1 gekrümmt. Die Meßanordnung 1, 2 ist um eine Achse 3, die etwa mit der Längsachse des Patienten 4 zusammenfällt, mit Hilfe eines Drehkranzes 3a drehbar. Die Anzahl der Detektoren des Strahlenempfängers 2 ist der gewünschten Bildauflösung entsprechend gewählt, so daß aufgrund einer Drehung der Meßanordnung 1, 2 von einem Computer 5 die Schwächungswerte einer Bildpunktmatrix der durchstrahlten Transversalschicht des Patienten 4 berechnet und als Bild auf einem Sichtgerät 6 wiedergegeben werden können. Die Röntgenröhre 1 wird von einem Röntgengenerator 7 gespeist.Having 512 individual detectors arranged in a row is shown. The X-ray tube 1 emits a fan-shaped beam 1a, which is a transverse layer of a patient 4 who is lying on a bed 4a. The radiation receiver 2 is curved around the focus 11 of the X-ray tube 1. The measuring arrangement 1, 2 is around an axis 3, which coincides approximately with the longitudinal axis of the patient 4, with the aid a turntable 3a rotatable. The number of detectors of the radiation receiver 2 is selected according to the desired image resolution, so that due to a rotation of the measuring arrangement 1, 2 from a computer 5 the attenuation values of a pixel matrix the irradiated transverse slice of the patient 4 is calculated and as an image a display device 6 can be reproduced. The X-ray tube 1 is from a X-ray generator 7 fed.

Zur Abtastung der Transversalschicht des Patienten 4 wird die Röntgenröhre 1 bei der Drehung des Drehkranzes 3a periodisch gepulst, so daß bei jedem Röntgenstrahlenimpuls ein Satz von Daten von den Einzeldetektoren des Strahlenempfängers 2 aufgenommen wird.The X-ray tube is used to scan the transverse slice of the patient 4 1 pulsed periodically during the rotation of the turntable 3a, so that with each X-ray pulse a set of data recorded by the individual detectors of the radiation receiver 2 will.

Der Drehkranz 3a wird durch einen Motor 8 angetrieben, der von einer Steuervorrichtung 9 angesteuert ist. Die Steuervorrichtung 9 bewirkt auch, wie dies durch einen Doppelpfeil in der Figur 1 dargestellt ist, eine laterale Verstellung des Fokus 11 der Röntgenröhre 1.The slewing ring 3a is driven by a motor 8, which is of a Control device 9 is controlled. The control device 9 also acts like this is shown by a double arrow in Figure 1, a lateral adjustment of the focus 11 of the X-ray tube 1.

Eine hohe Bildauflösung ist dadurch erreicht, daß durch die Steuervorrichtung 9 die Bewegung des Drehkranzes 3a und die Verstellung des Fokus 11 derart gesteuert wird, daß der Patient 4 zunächst bei lateral feststehendem Fokus 11 einer vollständigen Abtastung durch Drehung des Drehkranzes 3a um 360° unterworfen wird, daß anschließend der Fokus 11 um ein vorbestimmtes Maß la-@@@@ herstellt wird und daß anschließend erneut eine @@@@@@@@@@ Abtastung des Patientes 4 durch Drehung-Die Figur 2 zeigt näher, warum dadurch eine Erhöhung ne Stellung I des Fokus 11 dargestellt und es sind einige in der Mitte der Einzeldetektoren des Strahlenempfängers 2 auftreffende Strahlen voll ausgezogen gezeichnet dargestellt. Für die zweite Abtastung des Patienten 4 erfolgt eine Pulsung der Röntgenröhre zu Zeitpunkten, in denen der Strahlenempfänger 2 um einen Winkel d, versetzt ist gegenüber den Stellungen des Strahlenempfängers 2, bei denen bei der ersten Abtastung die Röntgenröhre 1 gepulst worden ist. Demgemäß sind alle Winkelpositionen des Drehkranzes 3a der zweiten Abtastung (des Rücklaufes) gegenüber den entsprechenden Winkelpositionen der ersten Abtastung (des Hinlaufes) verdreht. Die gestrichelten Linien in Figur 2 zeigen, daß allein durch diese Verdrehung keine Erhöhung der für eine Projektion des Hinlaufes gelieferten Informationen erfolgt. Eine solche Erhöhung ergibt sich aber, wenn für den Rücklauf der Fokus 11 um die Bogenlänge a verschoben wird, so-daß er auch beim Rücklauf in bezug auf den Strahlenempfänger 2 die Stellung I einnimmt. In diesem Fall ergeben sich nämlich die in der Figur 2 strichpunktiert eingezeichneten Strahlenwege, die in der Mitte zwischen den voll ausgezogenen Strahlenwegen liegen, so daß die Zahl der Informationen bezogen auf die Projektionen des Hinlaufes erhöht wird.A high image resolution is achieved by the control device 9 the movement of the turntable 3a and the adjustment of the focus 11 are controlled in this way is that the patient 4 initially with laterally fixed focus 11 subjected to a complete scan by rotating the turntable 3a through 360 ° is that the focus 11 is then produced by a predetermined amount la - @@@@ and that then again a @@@@@@@@@@ scanning of the patient 4 by rotation-die FIG. 2 shows in more detail why this represents an increase in position I of the focus 11 and there are some impinging in the middle of the individual detectors of the radiation receiver 2 Rays shown fully drawn. For the second scan of the patient 4, the X-ray tube is pulsed at times when the radiation receiver 2 is offset by an angle d relative to the positions of the radiation receiver 2, in which the X-ray tube 1 has been pulsed during the first scan. Accordingly are all angular positions of the turntable 3a of the second scan (of the return) compared to the corresponding angular positions of the first scan (of the trailing edge) twisted. The dashed lines in Figure 2 show that this rotation alone there is no increase in the information supplied for a projection of the outward path. However, such an increase arises when the focus 11 for the return travel by the Arc length a is shifted so-that it is also on return with respect to the radiation receiver 2 is in position I. In this case, namely, result in the figure 2 ray paths drawn in dash-dotted lines, which are in the middle between the full extended ray paths, so that the number of information is based on the projections of the outward run are increased.

Für den Winkel # gilt: Ferner gilt für den Winkel da Bei einer praktischen Ausführungsform haben sich folgende Werte ergeben: a = 760 mm b = 375 mm c = 1135 mm d = 1,6 mm (Detektorabstand) d= = 0,1220 = =1,62 mm Eine besonders leichte Fokusverschiebung mit geringen bewegten Massen ergibt sich, wenn die Röntgenröhre 1 in ihrem ortsfest auf dem Drehkranz 3a gelagerten Gehäuse mit ihrem Fokus in der Ebene des Strahlenbündels 1a verstellbar gelagert wird. Wie oben schon ausgeführt, wird die Abtastzeit sehr kurz, wenn die Steuervorrichtung 9 so ausgebildet wird, daß der Drehkranz 3a aus der nach der ersten Abtastung (Hinlauf) erreichten Endstellung nach der Fokusverstellung für die zweite Abtastung (Rücklauf) in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird.The following applies to the angle #: Furthermore, da applies to the angle In a practical embodiment, the following values resulted: a = 760 mm b = 375 mm c = 1135 mm d = 1.6 mm (detector distance) d = = 0.1220 = = 1.62 mm A particularly slight focus shift with little moving Masses are obtained when the x-ray tube 1 is mounted in its stationary mounted housing on the rotating ring 3a with its focus adjustable in the plane of the beam 1a. As already stated above, the scanning time is very short if the control device 9 is designed so that the turntable 3a is moved back from the end position reached after the first scanning (forward) after the focus adjustment for the second scanning (reverse) into its starting position.

3 Patentansprüche 2 Figuren3 claims 2 figures

Claims

Claims 1. Computed tomograph for the production of transverse slice images a recording object with a patient bed (4a), a radiation source (1), which generates a beam (la) penetrating the object (4), a Radiation receiver (2), which shows the radiation intensity behind the object (4) converts into electrical signal, a computer (5) for processing the from Radiation receiver (2) supplied electrical signals for generating an optically visible image and a turntable (3a) on which the radiation source (1) and the Radiation receiver (2) are mounted and the one for scanning the subject (4) in different directions around one in the longitudinal direction of the patient bed (4a) extending axis (3) is rotatably mounted, and with means (9) for the lateral Movement of the X-ray beam (la) in the transverse slice irradiated at certain angular positions of the turntable (3a), d a -d u r c h g e it is not indicated that a control device (9) is present, which the Movement of the turntable (3a) and the adjustment of the focus (11) of the radiation source (1) controls in such a way that the object (4) is initially fixed laterally The focus (11) is subjected to a complete scan by rotating the turntable (3a) is that then the focus (11) laterally adjusted by a predetermined amount and that finally again a complete scan of the subject (4) takes place.

2. Computed tomograph according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z E i c h n e t that the radiation source is an X-ray tube (1) which is stationary in its on the turntable (3a) mounted housing with its focus (11) in the plane of the fan-shaped X-ray beam (la) is adjustable.

3. Computed tomograph according to claim 1 or 2, d a -d u r c h g e k E n n z e i c h n e t that the control device (9) is designed so that the Slewing ring (3a) from the end position reached after the first scan after Focus adjustment for the second scan moved back to its starting position will.