DE3817148C2 - Computer tomograph with periodic focus deflection - Google Patents
Computer tomograph with periodic focus deflectionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Computertomographen mit einem eine Meßöffnung umschließenden Drehrahmen, auf dem ein von einer Reihe von Detektorelementen gebildeter Strahlendetektor und ein Röntgenstrahler für ein fächerförmiges, auf dem Strahlendetek tor auftreffendes Röntgenstrahlenbündel angeordnet sind und welcher zur Durchstrahlung des Untersuchungsobjektes unter ver schiedenen Richtungen um eine senkrecht zur Fächerebene liegen de, die Meßöffnung durchsetzende Achse drehbar ist, bei dem ein Rechner zur Erzeugung eines Querschnittsbildes des Untersu chungsobjektes aus den mit Hilfe eines Datenerfassungssystems erzeugten Meßwerten des Strahlendetektors vorhanden ist und bei dem eine Ablenkeinheit zur periodischen Ablenkung des Fokus des Röntgenstrahlers in der Fächerebene senkrecht zur Mittelsenk rechten des Strahlendetektors vorgesehen ist. Ein derartiger Computertomograph ist aus der DE 25 38 517 A1 bekannt.The invention relates to a computer tomograph with a Rotating frame enclosing the measuring opening, on which one of a Row of detector elements and a radiation detector X-ray tube for a fan-shaped, on the radiation detection tor impinging X-ray beam are arranged and which is used to scan the object under ver different directions around a perpendicular to the fan plane de, the axis passing through the measuring opening is rotatable, in which a Computer for generating a cross-sectional image of the subsu object from the with the help of a data acquisition system generated measured values of the radiation detector is present and at which a deflection unit for periodically deflecting the focus of the X-ray emitter in the fan plane perpendicular to the central sink right of the radiation detector is provided. Such one Computer tomograph is known from DE 25 38 517 A1.
In einem Computertomographen der genannten Art werden die Meß
werte durch folgende zwei Parameter beschrieben:
α kennzeichnet die Winkelposition des Fokusschwerpunktes ge
genüber einer festen Achse.
β ist der Winkel zwischen dem Zentralstrahl des Röntgenstrah
lenbündels und der Verbindungslinie zwischen dem jeweiligen Fo
kus und dem betrachteten Detektorelement.In a computer tomograph of the type mentioned, the measured values are described by the following two parameters:
α indicates the angular position of the focus of gravity against a fixed axis.
β is the angle between the central beam of the X-ray beam and the connecting line between the respective focus and the detector element under consideration.
Wenn der Fokus in dem Drehrahmen eine feste Position hat, also nicht abgelenkt wird, gibt es so viele verschiedene β-Werte wie Detektorelemente. Bei Realisierung einer periodischen Ab lenkung des Fokus um einen Punkt auf der Mittelsenkrechten des Detektors in Richtung senkrecht zu dieser Mittelsenkrechten kann man mit einem bestimmten Detektorelement Meßwerte für mehrere β-Werte gewinnen, also die Gesamtzahl der Meßwerte und damit die Bildauflösung erhöhen.If the focus has a fixed position in the rotating frame, that is is not distracted, there are so many different β values like detector elements. When realizing a periodic Ab directing the focus by a point on the perpendicular of the Detector in the direction perpendicular to this perpendicular bisector can be measured values for with a certain detector element gain several β values, i.e. the total number of measured values and thus increasing the image resolution.
Es sei S(t) die mit der Zeit t periodische Auslenkung des Fokus mit S(t+T) = S(t) undLet S (t) be the periodic deflection of the focus over time t with S (t + T) = S (t) and
wenn T die Periodendauer der Fokusablenkung ist. Die Phase der Fokusablenkung sei so gewählt, daßif T the Period of focus deflection is. The phase of focus deflection is like this chosen that
Der Fokusschwerpunkt im IntervallOf the Focus in the interval
ist also verschieden von dem Fokusschwerpunkt im Intervallis different from the focus in the interval
Mit Hilfe von Integratoren kann je Detektorelement ein Meßwert im ersten Intervall und ein weiterer Meßwert im zweiten Intervall gebildet werden. Bei geeigneter Wahl der Funktion S(t) läßt sich erreichen, daß die β-Werte des zweiten Intervalls zwischen den β-Werten des ersten Intervalls liegen.With the help of integrators, one measured value can be obtained for each detector element in the first interval and another measured value in the second interval be formed. With a suitable choice of function S (t) can be achieved that the β values of the second interval between the β values of the first interval.
Werden alle Meßwerte eines Intervalls gleichzeitig gebildet, müssen Speichermittel vorgesehen werden, in denen die am Ende eines Intervalls verfügbaren Meßwerte bis zur Ableitung von den jeweiligen Meßwerten zu proportionalen Digitalwerten gespeichert werden. Hierzu kann z. B. je ein Doppelintegrator für ein Detek torelement verwendet werden, der in den Zeitpunkten n · mit n = 1, 2, . . . umgeschaltet wird (n numeriert die Meßdaten sätze). Ein solches Datenerfassungssystem ist aufwendig.If all measured values of an interval are formed at the same time, storage means must be provided in which the end of an interval of available measured values up to the derivation from the respective Measured values for proportional digital values saved will. For this, e.g. B. each a double integrator for a detec gate element can be used, which at times n · with n = 1, 2,. . . is switched (n numbers the measurement data sentences). Such a data acquisition system is complex.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Computertomo graphen der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich ein einfach aufgebautes Datenerfassungssystem ergibt.The invention has for its object a computer tomo graphs of the type mentioned in such a way that a simple data acquisition system results.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Da tenerfassungssystem so ausgebildet ist, daß die Meßwertbildung von Detektorelement zu Detektorelement zeitlich versetzt er folgt.This object is achieved in that the Da tener registration system is designed so that the measured value formation it is offset in time from detector element to detector element follows.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Computertomographen nach der Erfindung, und Fig. 1 shows a computer tomograph according to the invention, and
Fig. 2 eine Einzelheit des Computertomographen nach Fig. 1. FIG. 2 shows a detail of the computer tomograph according to FIG. 1.
In der Fig. 1 ist ein Drehrahmen 1 dargestellt, der eine Meß öffnung 2 umschließt und einen aus einer Reihe von Detektorele menten 3a usw. bestehenden Strahlendetektor 3 sowie einen Rönt genstrahler 4 für ein fächerförmiges, auf dem Strahlendetektor 3 auftreffendes Röntgenstrahlenbündel 5 trägt. Der Drehrahmen 1 ist zur Durchstrahlung eines Meßfeldes 6, in dem sich ein Un tersuchungsobjekt, z. B. ein Patient auf einer Liege, befindet, unter verschiedenen Richtungen um eine Achse 19 drehbar, welche senkrecht zur Fächerebene des Röntgenstrahlenbündels 5 die Meß öffnung 2 und damit das Meßfeld 6 durchsetzt. Ein Rechner 7 er zeugt aus den dabei mit Hilfe eines Datenerfassungssystems 8 ge wonnen Meßwerten des Strahlendetektors 3 ein Querschnittsbild des Untersuchungsobjektes. Dieses wird auf einem Sichtgerät 9 wiedergegeben.In FIG. 1, a rotating frame 1 is shown, the opening of a measuring 2 encloses and supports a elements 3 a, etc. existing ray detector 3 and a Rönt genstrahler 4 for a fan-shaped from a number of Detektorele, incident on the radiation detector 3 X-ray beam 5. The rotating frame 1 is for irradiating a measuring field 6 in which there is a test object, for. B. a patient on a couch, is rotatable under different directions about an axis 19 which perpendicular to the fan plane of the X-ray beam 5 passes through the measurement opening 2 and thus the measurement field 6 . A computer 7 he creates a cross-sectional image of the examination object from the measured values of the radiation detector 3 obtained with the aid of a data acquisition system 8 . This is shown on a display device 9 .
Der Fokus 10 des Röntgenstrahlers 4 wird zur Erhöhung der Zahl der Meßwerte mit Hilfe einer Ablenkeinheit 11 in einem Röntgen generator 12 periodisch in Richtung des Doppelpfeils 13, also senkrecht zur Mittelsenkrechten 14 des Strahlendetektors 3, ab gelenkt.The focus 10 of the X-ray source 4 is periodically to increase the number of the measured values with the aid of a deflection unit 11 in an X-ray generator 12, directed in the direction of the double arrow 13, ie perpendicular to the perpendicular bisector 14 of the radiation detector 3 from.
In Fig. 1 ist für einen Fokusschwerpunkt der Winkel α und für das Detektorelement 3n der Winkel β eingezeichnet.In Fig. 1, the angle α for a focus of gravity and for the detector element 3, the angle β n located.
Die Fig. 2 zeigt den Aufbau des Röntgenstrahlers 4 zur periodi schen Ablenkung des Röntgenstrahlenbündels 5. Eine Kathode 15 sendet einen Elektronenstrahl 16 auf eine Anode 17, von der das Röntgenstrahlenbündel 5 so ausgeht, daß die Fächerebene senk recht zur Zeichenebene liegt. Mit Hilfe von Ablenkspulen 18, die an der Ablenkeinheit 11 angeschlossen sind, erfolgt die pe riodische Fokusablenkung senkrecht zur Zeichenebene. Fig. 2 shows the structure of the X-ray source 4 to the rule periodi deflection of the x-ray beam. 5 A cathode 15 sends an electron beam 16 to an anode 17 , from which the X-ray beam 5 extends so that the fan plane is perpendicular to the plane of the drawing. With the aid of deflection coils 18 , which are connected to the deflection unit 11 , the periodic focus deflection takes place perpendicular to the plane of the drawing.
Es werden nicht alle Meßwerte gleichzeitig gebildet. Not all measured values are generated at the same time.
In einer ersten Ausführungsform werden je Detektorelement 3a usw. zwei Meßwerte innerhalb der Zeit einer Fokusablenkperiode gebildet. Zur Vereinfachung wird angenommen, daß im Datener fassungssystem 8 nur ein einziger Analog/Digital-Umsetzer vor handen ist, dem die Analogsignale der einzelnen Meßkanäle der Reihe nach zugeführt werden. Der n-te Meßwert des Detektor elementes mit der Nummer v wird dann im ZeitbereichIn a first embodiment each detector element 3 are formed a two measured values, etc. within the time of a Fokusablenkperiode. For simplification, it is assumed that in the data acquisition system 8 there is only a single analog / digital converter before, to which the analog signals of the individual measuring channels are supplied in sequence. The nth measured value of the detector element with the number v is then in the time domain
gebildet mit v = 1, 2, . . . ND, wobei ND die Zahl der Detektor elemente ist. T ist die Periodendauer der Fokusablenkung, t die Zeit. Der Zeitabstand Δt zwischen zwei aufeinanderfolgenden A/D-Umsetzungen muß so klein sein, daß ND · Δt die Zeit T nicht wesentlich überschreitet.formed with v = 1, 2,. . . N D , where N D is the number of detector elements. T is the period of focus deflection, t is time. The time interval Δt between two successive A / D conversions must be so small that N D · Δt does not significantly exceed the time T.
Die zu den verschiedenen v gehörenden Phasen der Meßwertbildung bezüglich der Fokusbewegung S(t) sind verschieden, es entstehen aber Meßwerte für 2 ND verschiedene β-Werte: je Detektorele ment eine Menge von Meßwerten, bei denen der Fokusschwerpunkt in der einen Richtung ausgelenkt ist (z. B. Meßwerte mit geraden n) und eine zweite Menge von Meßwerten, bei denen der Fokus schwerpunkt in der anderen Richtung ausgelenkt ist (Meßwerte mit ungeraden n). Durch eine geeignete Interpolation zwischen diesen Werten kann man Projektionen erzeugen (das sind Meßwert sätze für einen festen Wert α und für viele äquidistant lie gende β-Werte), die mehr als ND Werte enthalten (z. B. 2 ND-Werte). Damit ergeben sich weniger Abtastfehler, als sie mit Projektionen gegeben sind, die ND Meßwerte enthalten.The phases of the measurement value formation relating to the focus movement S (t) belonging to the different v are different, but measurement values arise for 2 N D different β values: a set of measurement values for each detector element in which the focus of the focus is deflected in one direction (e.g. measured values with even n) and a second set of measured values in which the focus is deflected in the other direction (measured values with odd n). A suitable interpolation between these values can be used to generate projections (these are measured value sets for a fixed value α and for many equidistantly lying β values) which contain more than N D values (e.g. 2 N D values) . This results in fewer scanning errors than are given with projections that contain N D measured values.
Wesentliches Merkmal ist also die Kombination einer periodi schen Ablenkung des Fokus 10 mit einer von Detektorelement zu Detektorelement zeitlich versetzten (Δt) Meßwertbildung.An essential feature is therefore the combination of a periodic deflection of the focus 10 with a (Δt) measurement value formation which is staggered in time from detector element to detector element.
Bei einer zweiten Ausführungsform werden je Detektorelement Meßwerte gebildet mit einer Frequenz, die mindestens gleich der vierfachen Fokusablenkfrequenz ist (bei der ersten Ausführungs form ist die Frequenz der Meßwertbildung exakt gleich der dop pelten Fokusablenkfrequenz). Die Zeitpunkte tvn, in denen die analogen Meßwerte eines Meßkanals v einem der vorhandenen A/D- Umsetzer zugeführt werden, müssen keine feste Phasenlage zur Fokusablenkung haben. Durch Messung der zeitlichen Lage von tvn bezüglich der periodischen Funktion S(t) wird festgestellt, wie groß die mittlere Fokusablenkung für das im Zeitpunkt tvn beendete Meßintervall ist. Durch eine geeignete Zusammenfassung der zur gleichen Halbperiode der Fokusablenkung gehörenden Da ten eines Meßkanals und gegebenenfalls eine Interpolation der so erzeugten Daten in β-Richtung können wiederum Projektionen mit mehr als ND (z. B. 2 ND) Werten je Projektion erzeugt werden.In a second embodiment, measured values are formed for each detector element with a frequency that is at least equal to four times the focus deflection frequency (in the first embodiment, the frequency of the measurement value formation is exactly equal to the double focus deflection frequency). The times tvn at which the analog measured values of a measuring channel v are fed to one of the existing A / D converters need not have a fixed phase position for focus deflection. By measuring the temporal position of tvn with respect to the periodic function S (t), it is determined how large the mean focus deflection is for the measurement interval ended at the time tvn. By a suitable combination of the data belonging to the same half period of the focus deflection of a measuring channel and, if necessary, an interpolation of the data thus generated in the β direction, projections with more than N D (z. B. 2 N D ) values can be generated per projection.
Claims (4)
v = Nummer des Detektorelements
n = Nummer des jeweiligen Meßwertes
T = Periodendauer der Fokusablenkung
t = Zeit
Δt = Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden A/D-Wand lungen. 2. Computer tomograph according to claim 1, characterized in that the measurement value formation in the mutually offset time ranges takes place with v = 1, 2. . . N D , the focus being deflected in one direction for the measured values with even n and in the other direction for the measured values with odd n.N D = number of detector elements
v = number of the detector element
n = number of the respective measured value
T = period of focus deflection
t = time
Δt = time interval between two successive A / D conversions.
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Families Citing this family (1)
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