DE3817724C2 - Computertomograph - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Computertomograph mit einem eine Meßöffnung umschließenden Drehrahmen, auf dem ein von einer Reihe von Detektorelementen gebildeter Strahlendetektor und ein Röntgenstrahler für ein fächerförmiges, auf dem Strahlen­ detektor auftreffendes Röntgenstrahlenbündel angeordnet sind und welcher zur Durchstrahlung des Untersuchungsobjektes unter verschiedenen Richtungen um eine senkrecht zur Fächer­ ebene liegende, die Meßöffnung durchsetzende Achse drehbar ist, bei dem ein Rechner zur Erzeugung eines Querschnitts­ bildes des Untersuchungsobjektes aus den mit Hilfe eines Datenerfassungssystems erzeugten Meßwerten des Strahlendetek­ tors vorhanden ist und bei dem eine Ablenkeinheit zur Ablen­ kung des Fokus des Röntgenstrahlers in der Fächerebene senk­ recht zur Symmetrieachse des Strahlendetektors vorgesehen ist (DE 81 35 726 U1, DE 26 31 516 B2). In DE 36 32 811 A1 ist ein Computertomograph beschrieben, bei dem die Istposition des Fokus mittels einer Steuervorrichtung entsprechend der Sollposition nachgeregelt wird.

Bei einem bekannten Computertomographen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erhält man gegenüber einer Ausbildung, bei der der Fokus in dem Drehrahmen eine feste Position hat, aufgrund der periodischen Ablenkung des Fokus eine erhöhte Gesamtzahl von Meßwerten und damit eine verbesserte Bildauf­ lösung. Die Sollposition des Fokus wird dabei relativ zum Drehrahmen vorgegeben, da der Strahlendetektor beim Stand der Technik ortsfest auf dem Drehrahmen angeordnet ist. Dies hat den Nachteil, daß Erschütterungen des Drehrahmens in uner­ wünschtem Maße auf den Strahlendetektor übertragen werden, was zu Störsignalen führen kann, die zu Bildartefakten füh­ ren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Computertomo­ graphen der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich Erschütterungen des Drehrahmens praktisch nicht auf die Bild­ qualität auswirken.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Strahlendetektor auf dem Drehrahmen tangential zu seiner Um­ laufbahn federnd gelagert ist und daß eine Steuervorrichtung für die Sollposition des Fokus vorhanden ist, die diese Soll­ position in Abhängigkeit von der jeweiligen Detektorposition bestimmt. Aufgrund der federnden Lagerung des Strahlendetektors wirken sich Erschütterungen des Drehrahmens praktisch nicht auf die Bildqualität aus. Bewegt sich der federnd aufgehängte Strahlendetektor während eines Umlaufes aufgrund der Schwer­ kraft tangential zu seiner Umlaufbahn, so wird die Sollposition des Fokus entsprechend nachgeführt. Die Verlagerung des Strah­ lendetektors führt also nicht zu einer Änderung der Meßwerte und damit auch nicht zu Bildfehlern.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Computertomographen nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine Einzelheit des Computertomographen nach Fig. 1.

In der Fig. 1 ist ein Drehrahmen 1 dargestellt, der eine Meß­ öffnung 2 umschließt und einen aus einer Reihe von Detektor­ elementen 3a usw. bestehenden Strahlendetektor 3 sowie einen Röntgenstrahler 4 für ein fächerförmiges, auf dem Strahlen­ detektor 3 auftreffendes Röntgenstrahlenbündel 5 trägt. Der Drehrahmen 1 ist zur Durchstrahlung eines Meßfeldes 6, in dem sich ein Untersuchungsobjekt, z. B. ein Patient auf einer Liege, befindet, unter verschiedenen Richtungen um eine Achse 19 dreh­ bar, welche senkrecht zur Fächerebene des Röntgenstrahlenbün­ dels 5 die Meßöffnung 2 und damit das Meßfeld 6 durchsetzt. Ein Rechner 7 erzeugt aus den dabei mit Hilfe eines Datenerfas­ sungsystems 8 gewonnen Meßwerten des Strahlendetektors 3 ein Querschnittsbild des Untersuchungsobjektes. Dieses wird auf einem Sichtgerät 9 wiedergegeben.

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 Doppelpfeiles 13, also senkrecht zur Symmetrieachse 14 des Strahlendetektors 3, abge­ lenkt.

Die Fig. 2 zeigt den Aufbau des Röntgenstrahlers 4 zur periodi­ schen Ablenkung das 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 periodische Fokusablenkung senkrecht zur Zeichenebene.

Aus der Fig. 1 geht hervor, daß der Strahlendetektor 3 in einer Lagerung 21 zur Absorption von Erschütterungen elastisch, also federnd gelagert ist. Sein Fokussierungspunkt, der in der in der Fig. 1 gezeigten Stellung mit dem Fokus 10 zusammenfällt, verlagert sich aufgrund des Gewichtes bei der Rotation des Drehrahmens 1 relativ zum Drehrahmen 1. Zum Ausgleich dieser Verlagerung ist dem Strahlendetektor 3 ein die Ablenkeinheit 11 steuernder Sensor 20 zugeordnet, der ein elektrisches Signal liefert, das dem Ortsvektor eines Detektorpunktes P entspricht.

Bei bekannter Bewegung des Strahlendetektors 3 wird die Soll­ position des Fokus 10 relativ zum Fokussierungspunkt des Strah­ lendetektors 3 vorgegeben. Wird der Fokusort relativ zum Dreh­ rahmen 1 gemessen und sind
rF1 der Ortsvektor der Sollposition des Fokus 10 bei in be­ zug auf den Drehrahmen 1 ortsfestem Strahlendetektor 3,
rDU der Ortsvektor eines Detektorpunktes P für den Fall, daß der Strahlendetektor 3 zum Drehrahmen 1 fixiert ist,
rDb der Ortsvektor desselben Detektorpunktes P für den Fall, daß der Strahlendetektor 3 beweglich gelagert ist,
so erhält man den Ortsvektor rF2 für die Sollposition des Fokus 10, die sich auf den Fokussierungspunkt des Strahlendetektors 3 bezieht, folgendermaßen
rF2 = rF1 + Tangentialkomponente des Vektors (rDU - rDb).

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der zur Kompen­ sation der tangentialen Bewegung des Strahlendetektors 3 vor­ gesehenen Verlagerung der Sollposition des Fokus 10 eine peri­ odische Fokusbewegung zur Erhöhung der Zahl der Meßwerte über­ lagert. Diese periodische Fokusbewegung kann auch entfallen.

Der Sensor 20 kann entfallen, wenn der jeweilige Ortsvektor des Detektorpunktes P dadurch gewonnen wird, daß die jeweilige Po­ sition des Detektorpunktes P in bezug auf einen ortsfesten Punkt auf dem Drehrahmen 1 bei der jeweiligen Projektion erfaßt wird. Hierzu kann eine Kurve abgespeichert sein, die die Ab­ hängigkeit des jeweiligen Ortsvektors des Detektorpunktes P von der jeweiligen Projektion wiedergibt.

Die Position des Strahlendetektors 3 kann z. B. nach folgender Rechnung bestimmt werden:

t (rDU - rDb) = t₀ · cosα,

wobei
t (rDU - rDb) die Tangentialkomponente eines Vektors bezeichnet,
α der Winkel ist, den die durch den Fokus 10 gehen­ de und auf der Achse 19 senkrecht stehende Gerade mit der in der Fächerebene liegenden Horizontalen bildet,
t₀ eine konstante Eigenschaft der Detektorlagerung 21 und des Detektors 3 ist, nämlich die Amplitude der Tangentialauslenkung des Detektors.

Claims (2)

1. Computertomograph mit einem eine Meßöffnung (2) umschließen­ den Drehrahmen (1), auf dem ein von einer Reihe von Detektor­ elementen (3a, . . . ) gebildeter Strahlendetektor (3) und ein Röntgenstrahler (4) für ein fächerförmiges, auf dem Strahlen­ detektor (3) auftreffendes Röntgenstrahlenbündel (5) angeordnet sind und welcher zur Durchstrahlung des Untersuchungsobjektes unter verschiedenen Richtungen um eine senkrecht zur Fächer­ ebene liegende, die Meßöffnung (2) durchsetzende Achse (19) drehbar ist, bei dem ein Rechner (7) zur Erzeugung eines Quer­ schnittsbildes des Untersuchungsobjektes aus den mit Hilfe ei­ nes Datenerfassungssystems (8) erzeugten Meßwerten des Strah­ lendetektors (3) vorhanden ist und bei dem eine Ablenkeinheit (11) zur Ablenkung des Fokus (10) des Röntgenstrahlers (4) in der Fächerebene senkrecht zur Symmetrieachse (14) des Strahlen­ detektors (3) vorgesehen sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strahlendetektor (3) auf dem Dreh­ rahmen (1) tangential zu seiner Umlaufbahn federnd gelagert ist und daß eine Steuervorrichtung (11) für die Sollposition des Fokus (10) vorhanden ist, die diese Sollposition in Abhängig­ keit von der jeweiligen Detektorposition bestimmt.

2. Computertomograph nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ortsvektor rF2 für die Sollposition des Fokus, bezogen auf den Fokussierungspunkt des Strahlendetektors (3) nach folgender Formel bestimmt wird: rF2 = rF1 + Tangentialkomponente des Vektors (rDu - rDb),wobei ist: rF1 = Ortsvektor der Sollposition des Fokus (10) bei in bezug auf den Drehrahmen (1) ortsfestem Strahlendetektor (3),
rDU = Ortsvektor eines Detektorpunktes (P) bei in bezug auf den Drehrahmen (1) ortsfestem Strah­ lendetektor (3),
rDb = Ortsvektor desselben Detektorpunktes (P) bei beweglich gelagertem Strahlendetektor (3).