DE4015105C3

DE4015105C3 - Röntgen-Computer-Tomographie-System

Info

Publication number: DE4015105C3
Application number: DE4015105A
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Vincent; Guenther Prof Dr Laukien; Arne Prof Dr Kasten
Original assignee: Bruker Analytik GmbH; Bruker Analytische Messtechnik GmbH
Current assignee: Bruker Biospin GmbH
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1990-05-11
Publication date: 1997-06-19
Anticipated expiration: 2010-05-12
Also published as: US5195112A; GB2244900A; GB2244900B; DE4015105A1; DE4015105C2; GB9109510D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgen-Computer-Tomographen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Gerät ist aus GB 20 34 149 A bekannt. Röntgen-Computer-Tomographen, bei denen weder die Röntgenquelle noch die Detektoren eine mechanische Bewegung aufweisen, sind aus den US-Patentschriften No. 4,352,021 und 4,158,142 sowie aus DE 27 14 759 B2 bekannt.

DE-27 14 759 B2 beschreibt ein Tomographie-System mit einem stationären Anodenring und eine nicht drehbare ringförmige Detektoranordnung mit kleinerem Durchmesser. Eine Vielzahl von Röntgenstrahlenquellen sind gegenüber und in enger Nachbarschaft zur gemessenen Hochspannung zwischen der Anode und einer bestimmten Quelle sequentiell aktiviert, damit ein Elektronenstrahl sukzessiv zwischen der jeweiligen angeschalteten Quelle und dem gegenüberliegenden Teil der Anode erstellt wird, wobei der Elektronenstrahl bei einem Brennfleck auf die Anode trifft. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß nur ein Teil der gesamten Anodenfläche benutzt wird, um Röntgenstrahlen zu erzeugen, was wiederum zu einem niedrigeren Signal-Rausch-Verhältnis bzw. einer verkürzten Anodenlebensdauer führt.

Die eingangs zitierte GB 20 34 149 A beschriebt ein Röntgenstrahlengerät für Computer-Tomographieanwendungen, das in einem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von gegenüber einer stationären Anode angeordneten Elektronenquellen aufweist. Die Elektronenquellen bestehen aus einem Filament und einer Hohlkethode und weisen ein Gitterelement auf, um die von den jeweiligen Elektronenquellen produzierten Elektronenstrahlen ein- und auszuschalten. Die jeweils ein- und ausgeschalteten Strahlen werden mittels einer zwischen der Elektronenquelle und der Anode angelegten Hochspannung in Richtung der Anode beschleunigt und bilden Brennflecke auf dem gegenüberliegenden Teil des Anodenrings, um Röntgenstrahlen zu produzieren. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß eine Vielzahl von getrennten Brennflecken um den Anodenring herum in den stationären Anodenring eingebrannt werden. Die maximale Elektronenenergie, die in der Anode deponiert werden darf, ist durch die Aufheizung und mögliche Verschmelzung oder Verzerrung der Anode begrenzt. Die bekannte Anordnung nutzt die vollständige Fläche des Anodenmaterials nicht völlig aus und weist demzufolge eine begrenzte Röntgenstrahlungsintensität auf. Eine solche begrenzte Röntgenstrahlungsintensität hat allerdings eine geringe niedrige Kontrastauflösung aufgrund des reduzierten Signal-zu-Rausch-Verhältnisses zur Folge. Zudem führt die ungleichmäßige Belastung der Anode aufgrund der lokalisierten Einbrennung der Brennfläche, die jeweils voneinander durch kalte Anodenmaterialspalten getrennt sind, zu einer reduzierten Anodenlebensdauer.

GB 20 34 149 A beschreibt in einem zweiten Ausführungsbeispiel eine Elektronenkanonen- und Magnetablenkungsspulen- Einrichtung, um einen Elektronenstrahl zu erzeugen und diesen Elektronenstrahl über eine Portion des Anodenrings zu steuern. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Elektronenkanone nicht unmittelbar in der Nähe der Anode, sondern etwas beabstandet davon. Demzufolge expandiert der Strahl unterwegs zwischen der Quelle und der Anode aufgrund von Raumladungseffekten, wobei der Brennfleck sich vergrößert und die Bildauflösung sowie die Frequenz-Bandbreite des Systems sich verschlechtern. Außerdem verhindert die Verbindung der Elektronenstrahlröhre mit dem Anodenbereich die Integration der Elektronenstrahlröhre in der Abtasteinheit, so daß diese Abtasteinheit nicht gekippt werden kann, um die Orientierung der Scan-Scheibe durch das Objekt zu verändern.

Im konventionellen Computer-Tomographen werden die Röntgenquelle und/oder die Detektoranordnung mechanisch um ein Objekt herumbewegt. Diese Tomographen sind gewöhnlich auf Scan-Zeiten von etwa 1 sec für einen vollständigen 360-Grad-Scan beschränkt. Wenn keine mechanische Bewegung nötig ist, ermöglicht das deutlich kürzere Aufnahmezeiten, d. h. schnellere Scans, die wiederum zur Untersuchung schnell beweglicher Objekte wie eines mechanischen Herzens ausgenutzt werden können. In den US-Patenten 4,352,021 und 4,158,142 wird die bewegte Röntgenquelle durch einen Elektronenstrahl ersetzt, der aus einer Richtung, die weitgehend senkrecht auf der Scan-Scheibe steht, auf eine bogenförmige Anode auftrifft. In US-Patent 4,352,021 wird eine Methode beschrieben, wobei zwei Dipolmagnete den Elektronenstrahl so führen, daß sein Fokus auf der Anodenoberfläche in etwa einen Bogen von 210 Grad beschreibt. Die von der Anode emittierten Röntgenstrahlen werden mittels einer bogenförmigen Detektoranordnung erfaßt, wobei die Detektoranordnung aus zwei gegen die Scan-Scheibe leicht versetzten Detektorringsegmenten besteht. Die Detektoranordnung liegt der Anode gegenüber und umfaßt ebenfalls einen Bogen von etwa 210 Grad. Daher bilden weder die Anode noch die Detektoranordnung einen vollen Kreis und es gibt nur einen relativ kleinen Überlappbereich. Die beschriebene vorteilhafte Ausgestaltung benutzt anstelle von nur einem vier Anodenringe (im folgenden soll mit "Ring" auch ein Ringsegment bezeichnet werden), die jeweils in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Scan-Scheibe leicht gegen diese versetzt sind. Dadurch, daß der Elektronenstrahl sukzessive um jede der vier Anoden geführt wird und indem man bei jedem Anoden-Scan in jedem der aneinander angrenzenden Detektorbögen die durch das Objekt durchgelassene Röntgenstrahlung mißt, erhält man Datensätze, die ausreichen, um insgesamt 8 im wesentlichen aneinander angrenzende Schichtbilder aus dem Objekt zu rekonstruieren.

Im US-Patent 41 58 142 ist die relative geometrische Anordnung von Elektronen- und Röntgenquellen ähnlich wie in US-Patent 43 52 021. Es gibt jedoch Unterschiede beim elektromagnetischen Führen und Fokussieren des Elektronenstrahls und es gibt einen vollständigen 360 Grad umfassenden Anodenring und einen vollständigen 360 Grad umfassenden Detektorring. Detektor- und Anodenring sind koaxial aber nicht koplanar.

Die Konfigurationen der US-Patente 43 52 021 und 41 58 142 benutzen lange evakuierte Elektro nenstrahlröhren um den Elektronenstrahl auf die Anode zu bringen, was zu einem wesentlich größeren Platzbedarf als bei üblichen Tomographen mit mechanischer Bewegung führt. Außerdem verhindert die Verbindung der Elektronenstrahlröhre mit dem Anodenbereich, und damit ihre Integration in die Ab tasteinheit (gantry), daß diese Abtasteinheit gekippt werden kann um die Orientierung der Scan-Scheibe durch das Objekt zu verändern. Ebenso ist die Längsbewegung des Systems, das das Objekt trägt (i. a. der Patientenliege) durch die Anwesenheit der großen trichterförmigen Elektronenstrahlröhre hinter dem Anodenbereich behindert.

Die Möglichkeiten schneller Scans in den Konfigurationen, die in den US-Patenten 43 52 021 und 41 58 142 diskutiert werden, sind verglichen mit konventionellen Tomographen mit verminderten Bild qualitäten verbunden.

Die Auflösung bei geringem Kontrast wird begrenzt durch die schlechten Signal-zu-Rausch-Verhältnisse, die mit den geringen Gesamtröntgenintensitäten verbunden sind, die den Detektor erreichen. Wenn man die Ausbeute dadurch erhöht, daß man die Elektronenintensität auf der Anode erhöht, wird der Elektronenstrahl wegen des langen Laufwegs zwischen Elektronenquelle und Anode durch die Raumladung weiter aufgeweitet, wobei die Ausdehnung des Brennpunkts vergrößert wird, was eine schlechtere Auflösung bei hohem Kontrast aber auch einen schlechteren Frequenzgang des Systems bedeutet. Außerdem sind Elektronenströme durch die thermischen Eigenschaften der Anode und wegen der Raumla dungsprobleme bei der Erzeugung des Elektronenstrahls begrenzt. Eine weitere Schwierigkeit, die die Bildqualität betrifft, ist damit verbunden, daß die Anoden- und Detektorbögen nicht koplanar sind, was eine größere effektive Schichtdicke und eine Zunahme von Teilvolumenartefakten bedeutet. Um diese Probleme zu minimalisieren, muß der Abstand zwischen Anode und Detektor möglichst groß sein. Solche großen Abstände führen jedoch bei fester Elektronenstrahlintensität zu einer merklichen Verringerung der Röntgenintensität, die auf den Detektor trifft, was ein verringertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis und schlechtere Auflösung bei niedrigem Kontrast bedeutet. Die Verwendung eines Teilscans (partial scan) über nur 210 Grad, wie in US-Patent 43 52 021 beschrieben, verringert die Bildqualität zusätzlich verglichen mit konventionellen mechanisch rotierenden Systemen.

Sowohl in den konventionellen Systemen im Stand der Technik als auch in denen der US-Patentschriften 43 52 021 und 41 58 142 bewegt sich die Röntgenquelle entweder mechanisch oder elektromechanisch konti nuierlich entlang eines Bogens. Damit erhält man eine Serie von Messungen der vom Objekt durchgelassenen Röntgenstrahlung für verschiedene Ansichtswinkel (view angles) um das Objekt herum. Da üblicherweise ein kontinuierlicher Scan von mindestens 180 Grad für die Bildrekonstruktion erforderlich ist, gibt es bei diesen Systemen eine minimale Zeitauflösung (time resolution), die der Zeit entspricht, die die Quelle benötigt, 180 Grad zu durchlaufen und die mindestens benötigt wird, um die Datenmenge aufzunehmen, die für eine Bildrekonstruktion erforderlich ist. Da sich die Quelle kontinuierlich bewegt, ist diese minimale Zeit (time resolution) durch einen festen Bruchteil der gesamten Scanzeit begrenzt, der üblicherweise bei mindestens 1/2 liegt.

Ein Röntgen-Computer-Tomograph, wo bei gegebener Scan- Zeit diese minimale Zeit nicht durch einen festen Bruchteil der Scan-Zeit nach unten begrenzt ist, ist von Robb et al. in IEEE Trans. Nucl. Sci. Vol. NS-26 No. 2, 1979, pp 2713-2717, beschrieben. In diesem Tomographen sind 28 einzelne Standard-Röntgenröhren auf einem mechanisch rotierenden Ring in gleichen Abständen befestigt, wobei der Winkelabstand zwischen erster und letzter Röhre etwa 180 Grad beträgt. Dadurch, daß man jede Röhre nacheinander schnell pulsartig ansteuert, kann ein Satz von 28 Ansichtswinkeln (view angles) innerhalb eines Zeitintervalls gemessen werden, das klein ist verglichen mit der Zeit, den Ring mechanisch um den Winkelabstand zweier benachbarter Röhren zu drehen. Dadurch, daß die 28 Röhren wiederholt gepulst werden, während der Ring rotiert, können Ansichtswinkel (view angles) für Winkelwerte zwischen denjenigen des Satzes der ersten 28 Aufnahmen gewonnen werden. Da jeder Satz von 28 Aufnahmen jeweils 180 Grad umfaßt, genügt ein Satz, ein Bild zu rekonstruieren. Sobald mehr Sätze in den Rekonstruktionsprozeß einbezogen werden können, verbessert sich die räumliche Auflösung und diejenige bei niederem Kontrast. Daher ist die minimale Zeit (time resolution) dieses Systems gleich der Zeit, die benötigt wird, um einen Satz von 28 Röhrenpulsen abzusetzen. Diese minimale Zeit ist i. a. kein fester Bruchteil der Gesamtscanzeit sondern ist einstellbar je nachdem, ob Zeitauflösung oder räumliche Auflösung bzw. Auflösung bei geringem Kontrast wichtiger erscheint.

Wegen der obengenannten Mängel der Hochgeschwindigkeits-Röntgen- Computer-Tomographen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß die Bildqualitäten möglichst vergleichbar mit denjenigen herkömmlicher Tomographiesysteme werden.

Die Aufgabe wird gemäß dem gattungsbestimmenden Oberbegriff durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Die Verwendung einer Vielzahl von stationären, einzeln ansteuerbaren Elektronenquellen auf einem Ring in unmittelbarer Nähe des Anodenrings erlaubt nämlich Scanzeiten, die ver gleichbar oder schneller sind als im Stand der Technik, wobei die langgestreckte, trichterförmige Elektronen strahlröhre entfällt, die den beidseitigen Zugang und die Kippmöglichkeit verhindert. Die Erfindung erlaubt es, computer-tomographische Abtastungen (Scans) durch zuführen, ohne daß die Röntgenquelle oder die Detek toranordnung bewegt werden. Dadurch werden Scan-Zeiten von 50 ms oder weniger für einen vollständigen 360- Grad-Scan möglich. Die kompakte Anordnung des Systems und das Fehlen der langgestreckten Elektronen strahlröhre erfordert wesentlich weniger Installations raum als bei den Systemen im Stand der Technik nach den US-Patentschriften 43 52 021 oder 41 58 142. Das Fehlen der großen Elektronenstrahlröhrenanordnung hinter dem Scan-Bereich ermöglicht es, daß beispielsweise eine Patientenliege nach beiden Seiten der Scan-Scheibe bewegt werden kann um z. B. direkt aneinandergrenzende Schichtbilder aus dem Inneren des Objekts zu gewinnen. Zusätzlich kann die Neigung des Anodenrings, und damit der Scan-Scheibe, um den Winkel der Scheibe durch das Objekt zu verändern, leicht durchgeführt werden in einer Weise ähnlich wie in den konventionellen Tomographen mit mechanischer Rotation. Insofern kommen auch im erfindungsgemäßen Tomographen mechanische Bewegungen vor, z. B. auch die Einstellung der Schichtdicke über die Verstellung eines Blendenrings. Diese dürfen aber nicht mit der Winkel-Rotationsbe wegung der Röntgenquelle bzw. der Detektoranordnung während eines Scans verwechselt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gibt es etwa 250 solcher Elektronenquellen in gleichen Winkelintervallen auf einem Kreisring, dessen Radius etwa 400 mm ist, wobei die Elektronenquellen etwa auf Erdpotential und die Anode auf etwa +100 kV bis +150 kV, vorzugsweise etwa +130 kV, liegen. Die Elektronen quellen und der Anodenring befinden sich in einem gemeinsamen Vakuumbehälter und die Elektronenquellen sind einzeln ansteuerbar, um in einer vorgegebenen Zeitfolge Elektronenstrahlen zu emittieren.

Die von den Elektronenquellen emittierten Elektronen werden zu einem Strahl fokussiert, der in einem Brennfleck auf die Anode auftrifft und Röntgenstrahlung erzeugt, von der ein fächerförmiger Röntgenstrahl (Fächerstrahl, fan beam) ausgeblendet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wird Röntgenstrahlung, die vom Brennfleck kommt und das Objekt durchdrungen hat, in einem vollständigen 360-Grad-Röntgendetektorring nachgewiesen, wobei der Detektorring aus zwei anein ander angrenzenden parallelen Teilringen mit gleichem Radius besteht. Die Teilringe sind in einer Richtung weitgehend senkrecht zur Scan-Scheibe versetzt, so daß zwischen ihnen ein ringförmiger Spalt besteht, und der Detektorring und der Anodenring sind koaxial und im wesentlichen koplanar angeordnet, so daß die beiden Ringe einen weitgehend planaren Scanbereich, worin sich der Fächerstrahl befindet, definieren. Der Spalt zwischen den beiden Detektorteilringen ist groß genug, daß der gesamte Fächerstrahl mit der gewünschten Schichtdicke passieren kann, aber eng genug, daß der Großteil des vom Objekt durchgelassenen Strahls auch detektiert wird, d. h. auf den Detektorring trifft.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung hat der Detektorring einen Radius von etwa 330 mm und jeder Teilring enthält 1200 einzelne Detektorelemente, die geeignet sind, Röntgenstrahlung nachzuweisen, die vom Brennfleck auf dem Anodenring kommt. Andere Aus gestaltungen mit elliptischen statt kreisförmigen Detektor- und Anodenringen sind möglich.

Die Schichtdicke des Scans ist durch eine, in einer im wesentlichen senkrecht zur Scan-Scheibe gerichtete, Relativverschiebung der zwei Detektorteilringe ein stellbar, wobei jeder Detektorteilring gleichweit aber in Gegenrichtungen verschoben wird, um die Breite des Detektorringspalts zu verändern. Die Geometrie des Sy stems ist so angelegt, daß in Näherung das Verhältnis gilt R_d/R_f = (w_d-g)/(w_d+g), wobei g die Breite des Spalts zwischen den Detektorteilringen ist, w_d der Breite des Fächerstrahls nach Durchdringen des Objekts am Detektorring gegenüber dem Brennfleck entspricht, R_d der Detektorringradius, und R_f der Radius der Position des Brennflecks auf dem Anodenring sind. In einer be sonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, sind R_d=330 mm, R_f=400 mm, und g/w_d=0,1.

In einer Ausführungsform der Erfindung besteht jede Elektronenquelle aus einem beheizten Heizfaden um Elektronen zu erzeugen und einer Hohlkathode. In einer dabei besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Hohlkathode in zwei oder mehr elektrisch gegeneinander isolierte Segmente unterteilt. Dadurch, daß man, bezo gen auf den Heizfaden, negative Spannungen bis zu einigen kV und von einstellbarer Stärke an eines oder mehrere der Hohlkathodensegmente anlegt, kann der von der Kathode emittierte Elektronenstrahl sehr schnell ein- und ausgeschaltet, fokussiert und gesteuert wer den. Die Form der Hohlkathoden und ihr Abstand von der Anode werden so gewählt, daß die von den Heizfäden jeweils emittierten Elektronen zu einem Strahl fokussiert werden, der bis zur Kollision in einem Brennfleck auf der Anode beschleunigt wird. Das Be rechnen der Elektronenbahnen bei vorgegebenen Poten tialverteilungen unter Berücksichtigung von Raumla dungen gehört zum allgemeinen Fachwissen. Dadurch, daß die Spannungen an den Hohlkathodensegmenten sequentiell gepulst bzw. angesteuert werden, kann eine Ringquelle von Röntgenstrahlen erzeugt werden, wobei jedes beliebige Segment des Rings in einer vorgegebenen Zeitfolge Röntgenstrahlen emittieren kann. Anstelle oder in Ergänzung zu der Segmentierung der Hohlkathode kann auch eine quasikontinuierliche Potential verteilung erreicht werden, indem Teile der Oberfläche einen Ohm′schen Widerstand besitzen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Detek torelemente der beiden Teilringe gegeneinander um einen Winkel verdreht, der etwa der halben Winkelausdehnung eines einzigen Detektorelements entspricht. Es werden während einer Aufnahme die Daten jedes einzelnen der insgesamt 2400 Detektorelemente registriert und verarbeitet. Zusätzliche Detektoren, um Streuanteile und Veränderungen der Röntgenquellenintensität zu ver folgen, sind außerhalb der Scan-Scheibe in der Umgebung des Detektorrings angebracht.

Der kleine Radius der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung führt zu einer starken Erhöhung der Rönt genintensität für vorgegebene Schichtdicke, Aufnah mezeit und Rekonstruktions- oder Gesichtsfeld (field of view) verglichen mit derjenigen, die etwa in den US- Patentschriften 43 52 021 und 41 58 142 erreicht werden, was zu einem besseren Signal-zu-Rausch- Verhältnis in den Detektoren und zu besserer Auflösung bei geringem Kontrast führt. Zudem führt der kleine Radius des Detektorrings für vorgegebene Gesamtzahl einzelner Detektorelemente zu einer Verkleinerung der einzelnen Detektorelemente und damit zu einer verbesserten räumlichen Auflösung. Die Nähe der ein zelnen Elektronenquellen zur Anode verringert die Probleme, die mit einer Aufweitung des Elektronen strahls durch Raumladungseffekte bei großen Strahlin tensitäten verbunden sind, was einen kleineren Brenn fleck und damit ebenfalls eine weitere Verbesserung der räumlichen Auflösung und des Frequenzgang des Systems gestattet. Das Aufspalten der Detektoranordnung in zwei Teilringe, die durch einen engen Spalt getrennt sind, erlaubt es, daß die Anode und der Detektorring koplanar sind und ermöglicht Scans über volle 360 Grad, was Teilvolumen- und andere Artefakte reduziert. Die Verwendung einer Vielzahl von einzeln angesteuerten Elektronenquellen gestattet es, daß die Winkelpositionen der Röntgenquelle in jeder beliebigen Reihenfolge abgefahren werden können, was für jeden gegebenen Scan bedeutet, daß die minimale Zeitauflösung (time resolution) über einen weiten Bereich gewählt werden kann. Dabei ist die minimale Zeitauflösung nicht ein fester Bruchteil der Scanzeit, sondern wird vom Benutzer bestimmt, wobei er die relative Bedeutung der zeitlichen und räumlichen Auflösung, sowie der bei geringem Kontrast abwägt.

Indem zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgend Elektronenquellen angesteuert werden, die winkelmäßig weit voneinander entfernt sind, beispielsweise etwa 120 Grad, kann erreicht werden, daß unmittelbar nachfolgend Detektorelemente ausgeleuchtet werden, die bei der vorhergehenden Ansteuerung weitgehend unbelastet waren. Insbesondere, wenn die Wiederholrate in den Bereich der Nachleuchtzeit (afterglow) der Detektorelemente kommt, kann dadurch weitgehend vermieden werden, daß noch Reste der vorangegangenen Ausleuchtung zeitlich übersprechen.

Das Röntgen-Computer-Tomographie-System nach der Erfindung kann vorteilhaft auf die beiden im folgenden erläuterten Arten betrieben werden. In einer ersten Be triebsart, wird für jedes Detektorelement ein Ansichts winkel (view angle) erstellt, indem man wiederholt während des Zeitraums, wenn Röntgenstrahlen, die aus gehend vom Brennfleck den Detektor erreichen, das gewünschte Gesichtsfeld (field of view) überstreichen, die auf dieses Detektorelement auftreffende Röntgen intensität registriert, digitalisiert und speichert. In dieser Betriebsart bewegt sich der Brennfleck konti nuierlich, oder quasi-kontinuierlich, auf einem Bogen um den Anodenring (kontinuierlicher Brennfleck).

In einer zweiten bevorzugten Betriebsart, wird für jeden Ort des Brennflecks ein Ansichtswinkel erstellt, indem man in dem Bereich des Fächerstrahls, der das gewünschte Gesichtsfeld überstreicht, alle Detektor elemente ausliest. In dieser zweiten Betriebsart muß sich nach dem Zeitintervall, währenddessen die Detek torelemente ausgelesen werden, der Brennfleck nicht kontinuierlich um den Anodenring weiterbewegen, sondern er kann von einer Position auf der Anode zu einer nächsten, die weit entfernt sein kann, diskontinu ierlich springen.

In beiden Betriebsarten ist es möglich, die Daten der vorzugsweise etwa 2400 Detektorelemente der beiden Detektorteilringe so auszulesen und zu verarbeiten, daß zwei eng benachbarte Schichtbilder rekonstruiert werden, wobei für jedes die Daten eines Detektor teilrings ausgewertet werden (Zweischichtenanalyse).

Alternativ können die Daten aller 2400 Detektoren benutzt werden um ein gemeinsames Schichtbild der doppelten Schichtdicke zu rekonstruieren aber eben auch mit im allgemeinen verbesserter räumlicher Auflösung in der Schicht (Einschichtanalyse).

In der Einschichtanalyse bewirkt die Tatsache, daß vorteilhaft ein Detektorteilring gegenüber dem anderen um etwa die halben Detektorelementbreite verdreht ist (genauer: um Hälfte der Bogenlänge, die dem Umfang des Detektorrings dividiert durch die Anzahl der Detektoren eines Teilrings entspricht), eine Verdopplung entweder der Anzahl der Ansichtswinkel (view angles) pro Scan oder der Anzahl der Datenpunkte pro Ansichtswinkel verglichen mit der Zweischichtenanalyse und damit eine bessere räumliche Auflösung in der Schicht (allerdings bei etwa doppelter Schichtdicke).

In einer besonders bevorzugten ersten Betriebsart eines Röntgen-Computer-Tomographen nach der Erfindung be schreibt der Brennfleck des Elektronenstrahls einen kontinuierlichen Bogen von 360 Grad um den Anodenring mit einem Radius von etwa 400 mm innerhalb von 50 ms und jedes Detektorelement des Detektorrings mit dem Radius 330 mm, wird während der Zeit während es sich innerhalb des Bereichs des Fächerstrahls befindet, der das gewünschte Gesichtsfeld (field of view) überstreicht, 1200 mal ausgelesen. In dieser Betriebs art erfordert ein Gesichtsfeld (field of view) von 500 mm Durchmesser eine Sampling-Zeit von etwa 20 Mikrosekunden. Wenn der Durchmesser des Brennflecks auf der Anode etwa 1 mm beträgt, können in dieser Betriebsart bei Zweischichtenanalyse räumliche Auflösungen von etwa 1 mm erzielt werden.

In der ersten Betriebsart sind unmittelbar vor der Durchführung eines Scans alle Elektronenquellen abgeschaltet, d. h. an allen Hohlkathodensegmenten aller Elektronenquellen, deren Heizfäden beheizt sind, liegen bezogen auf die Heizfäden negative Spannungen von einigen kV an. Zu Beginn des Scans wird die negative Spannung mindestens eines Hohlkathodensegments einer ersten Elektronenquelle auf näherungsweise das Potential der Heizfäden (i. a. Erdpotential) abgesenkt. Vorzugsweise geschieht dies auch mit dem zweiten Hohlkathodensegment dieser ersten Elektronenquelle. Durch diese Maßnahmen wird der Elektronenstrahl der ersten Quelle eingeschaltet. Durch Feinregelung der kleinen Restspannungen an den Hohlkathodensegmenten wird der Strahl so fokussiert und gesteuert, daß auf dem Anodenring an einer gewünschten Position ein Brennfleck entsteht und daß sich dieser kontinuierlich entlang eines Bogens auf dem Anodenring bewegt. Nachdem der Brennfleck alle gewünschten Positionen durchlaufen hat, wird die erste Elektronenquelle durch Erhöhen der negativen Spannungen an ihren Hohlkathodensegmenten auf einige kV wieder abgeschaltet und zeitgleich bzw. unmittelbar anschließend wird eine zweite benachbarte Elektronenquelle eingeschaltet, indem man wie bei der ersten vorgeht. Die Ausgangsposition des von der zweiten Quelle erzeugten Brennflecks stimmt näherungsweise mit der Endposition des von der ersten Quelle erzeugten Brennflecks überein. Nachdem der Brennfleck der zweiten Quelle seine gewünschte Endpo sition erreicht hat, wird diese, wie beschrieben, abgeschaltet und eine dritte entsprechend eingeschaltet. Das Verfahren wird nun sukzessive für alle Quellen des Elektronenquellenrings wiederholt, bis der Brennfleck einen Bogen von mindestens 180 Grad, vorzugsweise 360 Grad, durchlaufen hat.

Selbstverständlich sind Abwandlungen dieser geschil derten ersten Betriebsart möglich. So müssen nicht alle Elektronenquellen betrieben werden, d. h. die Heizfäden einiger, z. B. der Hälfte aller Quellen sind nicht beheizt.

In der zweiten Betriebsart, die eine diskontinuierliche Bewegung des Brennflecks beinhaltet, wird ein Ansichts winkel (view angle) für jede Brennfleckposition generiert, indem man die Detektorelemente, die unterhalb des Gesichtsfelds liegen, ausliest. Dieser Auslesevorgang kann in beispielsweise etwa 20 Mi krosekunden abgeschlossen werden. Während dieser Zeit bewegt sich der Brennfleck gesteuert auf der Anode um oder durch seine mittlere Position, die den entsprechenden Ansichtswinkel definiert. Der zeitlich nächste Ansichtswinkel darf räumlich weit von dem vorhergehenden entfernt sein. Eine Einschichtanalyse einer Sequenz von Winkelaufnahmen in diskontinuierlichen Brennfleckpositionen ergibt ein Bild mit einer räumlichen Auflösung, die in der ersten Betriebsart mit kontinuierlicher Brennfleckbewegung bei Zweischichtenanalyse erreicht wird. In dieser zweiten Betriebsart mit diskontinuierlicher Bewegung des Brennflecks und Einschichtanalyse hängt allerdings die minimale Zeitauflösung des Bildes von der Anzahl der Ansichtswinkel in der Analyse ab, wobei die Zeitauflösung in etwa linear mit der Anzahl der Ansichtswinkel zunimmt und dabei kein fester Bruchteil der Scanzeit ist. Zum Beispiel ließe sich ein Bild mit 50 Ansichtswinkeln mit einer Zeitauflösung von etwa einer Millisekunde erstellen, eines mit 250 Ansichtswinkeln hätte eine Zeitauflösung von etwa 5 ms. In Sonderfällen können auch mehrere Elektronenquellen gleichzeitig eingeschaltet sein.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angege benen Kombination, sondern auch in anderen Kombinatio nen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Röntgen- Computer-Tomographie-Systems nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorder- und Seitenansicht der Systemgeometrie,

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt durch die Abtasteinheit (gantry) mit den Einrichtungen für Erzeugung und Nachweis des Fächerstrahls (fan beam) ,

Fig. 4 den Detektorring vom Zentrum des Anoden- und Detektorrings aus gesehen,

Fig. 5 eine qualitative Darstellung des Prinzips der Erzeugung des Fächerstrahls (fan beam),

Fig. 6 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Hochspannung an einem Hohlkathodensegment,

Fig. 7 die Illustration zweier Betriebsarten eines Tomographen nach der Erfindung.

Im einzelnen zeigt die Fig. 1 eine Gesamtansicht des Röntgen-Computer-Tomographie-Systems (1) nach der Erfindung. Eine Röntgenquelle (3), die aus einer Viel zahl von Elektronenquellen (31) und einem Anodenring (4) besteht, die sich innerhalb eines gemeinsamen Va kuumgehäuses (11) befinden, erzeugt an den Positionen eines Brennflecks (41) Röntgenstrahlen, die durch Kollision von Elektronen eines Elektronenstrahls (32) aus der Elektronenquelle (31) mit dem Anodenring (4) entstehen. Die von der Position des Brennflecks (41) emittierten Röntgenstrahlen werden zu einem Fächer strahl (fan beam 42) durch einen Strahlkollimator (43) abgeblendet bevor sie das untersuchte Objekt (2) durch dringen, wobei dieses Objekt innerhalb der Öffnung der Abtasteinheit (gantry 12) an einer gewünschten Position durch Verschieben einer beweglichen Trägerstruktur (14) gebracht werden kann. Nachdem der Fächerstrahl (42) das Objekt (2) durchdrungen hat, wird er in einem Detektorring (5) nachgewiesen. Die vom Objekt (2) durchgelassene Röntgenintensität wird durch die Detektorelemente des Detektorrings (5) in elektrische Signale umgewandelt, deren Größe weitgehend linear proportional zur Röntgenintensität, die auf das jeweilige Detektorelement trifft, ist. Die Signale werden dann in Analog-Digital-Wandlern (8) digi talisiert und an einen Computer (9) weitergegeben. Der Computer kontrolliert und überwacht die Scanfunktionen und kann entweder als eine einheitliche Recheneinheit oder als Netzwerk von gekoppelten oder ungekoppelten Recheneinheiten ausgebildet sein. Die genannten Scanfunktionen umfassen u. a. Mittel (36) um die Elektronenquellen (31) anzusteuern. Der Computer rekonstruiert ein Schichtbild durch das Objekt, wobei er Daten benutzt, die mit den Detektorelementen des Detektorrings (5) aufgenommen wurden. Dieses Schicht bild wird z. B. auf einem Bildschirm (13) dargestellt. Eine Kippvorrichtung (10) ist vorgesehen, um die Ab tasteinheit (gantry 12) über einen gewissen Winkel bereich aus der Vertikalen zu neigen.

Fig. 2 zeigt die grundsätzliche Geometrie einer bevorzugten Version der Erfindung. Der linke Teil der Abbildung zeigt eine Vorderansicht und der rechte Teil einen Querschnitt bzw. eine Seitenansicht. Die mögli chen Positionen des Brennflecks (41) auf dem Anodenring (4) beschreiben einen Kreis mit Radius R_f, der konzen trisch ist mit dem Detektorring (5) vom Radius R_d, wobei R_f größer als R_d ist. Eine Vielzahl von Elektronenquellen (31) sind auf einem Elektro nenquellenring (33) angeordnet, der sich nahe beim An odenring (4) befindet. Der Fächerstrahl (42) hat seinen jeweiligen Ursprung in einem der verschiedenen Orte des Brennflecks (41) auf dem Anodenring (4). Ein Objekt (2) befindet sich nahe dem Zentrum (7) des Anoden- und Detektorrings. Röntgenstrahlen, die vom Brennfleck (41) ausgehen, werden durch einen Strahlkollimator (43) zu einem Fächerstrahl (42) abgeblendet, der sich zwischen Anoden- (4) und Detektorring (5) befindet, indem sie durch den Strahlkollimatorspalt (44) gelangen. Der Fächerstrahl (42) gelangt durch den Detektorringspalt (53), das Objekt (2) und wird weiter durch den Detektorkollimatorspalt (56) des Detektorkollimators (55) abgeblendet, bevor er in den Detektorelementen des Detektorrings (5) nachgewiesen wird. Während der Brennfleck (41) sich um den Anodenring (4) bewegt, schneidet der Fächerstrahl (42) das Objekt (2) in einer näherungsweise ebenen Scheibe (6), die aus zwei benachbarten Teilscheiben (61, 62) besteht, wobei eine Teilscheibe (61) im wesentlichen aus dem Teil des Fächerstrahls, der auf einen Detektorteilring (51) trifft, entsteht, und die andere Teilscheibe (62) aus dem Teil, der den anderen Detektorteilring (52) beleuchtet. Mittel (60) sind vorhanden, um die Dicke dieser ebenen Scheibe (6) bzw. Teilscheibe (61, 62) zu variieren, indem man die Breite des Strahlkolli matorspalts (44), des Detektorringspalts (53) und des Detektorkollimatorspalts (56) justiert.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil der Abtasteinheit (12). Es sind Mittel (36) vorgesehen, um die Elektronenquellen (31) anzusteuern, wobei diese Mittel (36) in der Lage sind, zeit- und ortsabhängige Spannungen an die Oberflächen der Hohlkathoden (35) anzulegen. Dadurch, daß man diese Spannungen variiert, kann der Elektronenstrahl (32), der den Heizfaden (34) verläßt, ein- und ausgeschaltet sowie fokussiert und gesteuert werden. Der Elektronenstrahl (32) trifft auf den Anodenring (4) im Ort des Brennflecks (41) auf und bewirkt die Emission von Röntgenstrahlen. Elektro nenquellen (31) und Anodenring (4) befinden sich in einem gemeinsamen Vakuumgehäuse (11). Die Röntgen strahlen, die vom Brennfleck (41) emittiert werden, werden von einem Strahlkollimator (43) zu einem Fächerstrahl (42) abgeblendet, der durch den De tektorringspalt (53) tritt, der die beiden Detektor teilringe (51, 52) des Detektorrings (5) trennt. Der Detektorkollimator (55) begrenzt die effektive Breite des Fächerstrahls (42), der vom Brennfleck auf der Ge genseite des Anodenrings (4) kommend das Objekt durchdrungen hat.

Fig. 4 gibt eine Ansicht eines Teils des Detektorrings (5) vom Zentrum des Anoden- (4) bzw. Detektorrings (5) gesehen. Der Detektorring (5) besteht aus zwei Detek torteilringen (51, 52), die durch einen Detek torringspalt (53) getrennt sind. Jeder Detektorteilring (51, 52) enthält eine Vielzahl von einzelnen Detektoren bzw. Detektorelementen (54). In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gibt es in jedem der beiden Detektorteilringe (51, 52) 1200 solcher Detektorelemente (54), also insgesamt 2400 Detektorelemente (54). Das Signal jedes Detektorelements (54) wird in Analog- Digitalwandlern digitalisiert und die so erhaltenen Daten vom Computer benutzt, um ein Schichtbild durch das Objekt zu erstellen. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die beiden Detektorteilringe (51, 52) gegeneinander um ein Bogenstück, D/2, verdreht sind, das dem Detektorringumfang dividiert durch die doppelte Anzahl von Detektorelementen (54) pro Detektorteilring (51 bzw. 52) entspricht.

Fig. 5 beschreibt qualitativ das Funktionsprinzip der Elektronenquellen (31). Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt des Anoden- (4) und des Elektronenquellenrings (33) vom Zentrum des Anoden- (4) bzw. Detektorrings aus gesehen. Der Elektronenquellenring (33) besteht aus einem Array von aneinandergrenzenden Elektronenquellen (31), die sich in enger Nachbarschaft zum Anodenring (4) befinden. Fig. 5 zeigt explizit drei Elektro nenquellen (31). In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht jede Elektronenquelle (31) aus einer Hohlkathode (35) und einem heizbaren Heizfaden (34).

Die Hohlkathode (35) ist in zwei gegeneinander elektrisch isolierte Segmente unterteilt. Der Anodenring (4) befindet sich auf einem elektrischen Potential von +130 kV bezüglich der Heizfäden (34), wobei die Heizfäden (34) vorzugsweise auf Erdpotential liegen. Die Form der Hohlkathoden (35) und ihr Abstand . vom Anodenring (4) sind so gewählt, daß die jeweils vom Heizfaden (34) emittierten Elektronen zu einem Elektronenstrahl (32) fokussiert werden und auf einen Brennfleck (41) auf dem Anodenring (4) hin beschleunigt werden. Durch Anlegen geeigneter negativer Spannungen bis zu einigen kV (relativ zu den Heizfäden) variabler Stärke an eines oder mehrere der Hohlkathodensegmente (35a, b) einer Elektronenquelle (31) kann der ent sprechende Elektronenstrahl (32) an- und ausgeschaltet bzw. fokussiert und gesteuert werden. Die Position des Brennflecks (41) des Elektronenstrahls (32) einer gegebenen Elektronenquelle (31) auf dem Anodenring (4) wird von den Spannungen bestimmt, die an die beiden Segmente (35a, b) der Hohlkathode (35) der Elek tronenquelle (31) angelegt werden. Die elektrischen Feldlinien (39), die dem Spannungszustand entsprechen, wo die Elektronenquelle (31) abgeschaltet ist, d. h. es treten effektiv keine Elektronen aus dem Heizfaden (34) aus, werden qualitativ für eine der Elektronenquellen (31) in Fig. 5 dargestellt. Während der Dauer eines Scans werden die Spannungen am Anodenring (4) möglichst konstant gehalten und die Potentiale der Hohlkathoden segmente (35a, b) werden verändert. Es sind Mittel (49) vorgesehen, den Anodenring (4) zu halten und ihn elek trisch gegenüber Erdpotential zu isolieren, sowie Mittel (48), ihn auf Hochspannung (vorzugsweise +130 kV) zu legen. Es sind abgewandelte Ausfüh rungsformen möglich, bei denen die Spannungspegel des Anodenrings (4), der Hohlkathoden (35) und der Heiz fäden (34) bezüglich des Erdpotentials um einen konstanten Spannungsbetrag verschoben sind.

Fig. 6 stellt schematisch die Zeitabhängigkeit der Spannung dar, die an ein Segment (35a oder 35b) einer Hohlkathode (35) einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit zwei Segmenten (35a, b) pro Hohlka thodenanordnung, die in Fig. 5 beschrieben ist, gelegt wird. Zunächst liegt an beiden Segmenten der Hohlkathode eine negative Spannung UA von einigen kV. Die Elektronenquelle ist damit ausgeschaltet. Zum Zeitpunkt t1 wird die Spannung des dargestellten Segments auf näherungsweise Erdpotential erniedrigt. Vorzugsweise geschieht dies auch beim anderen Segment der Hohlkathode, wobei jeweils noch eine kleine und in den Segmenten unterschiedliche Spannungsabweichung U1 vom Erdpotential verbleiben kann. Im Zeitintervall zwischen t1 und t2 ist die Elektronenquelle eingeschaltet. Diese Zeitdifferenz beträgt i. a. 20 bis 250 Mikrosekunden. Während dieser Zeit werden die Restspannungen an den Hohlkathodensegmenten vorzugsweise gegenläufig variiert, um den emittierten Elektronenstrahl zu steuern. Zum Zeitpunkt t2 wird an dem gezeigten Segment die Restspannung U2 nun wieder auf die negative Spannung UA erhöht, was i. a. zeitgleich auch beim Nachbarsegment der Hohlkathode geschieht. Damit ist die Elektronenquelle wieder abgeschaltet.

Fig. 7 beschreibt mögliche Betriebsarten eines Röntgen- Computer-Tomographen nach der Erfindung. Im linken Teil der Abbildung ist eine erste Betriebsart angedeutet, wo jedes Detektorelement (54) einen Ansichtswinkel (21) (view angle) pro Scan erzeugt. Auf der linken Seite von Fig. 7 befindet sich ein Detektorelement (54) am Ort A auf dem Detektorring (5) und weist Röntgenstrahlen nach, die vom Brennfleck (41) kommen, während sich der Brennfleck (41) kontinuierlich um den Anodenring (4) vom Ort B zum Ort C bewegt. Wenn sich der Brennfleck in den Positionen B und C befindet, sind die Verbindungslinien AB und AC Tangenten an den Kreis (20), der das Gesichtsfeld (field of view) begrenzt.

Dieser Kreis (20) des Gesichtsfelds ist konzentrisch zum Detektor- (5) bzw. zum Anodenring (4) und das Objekt (2) befindet sich im Gesichtsfeldkreis (20). Das Detektorelement (54) an der Position A wird 1200mal in äquidistanten Zeitabständen ausgelesen, während sich der Brennfleck (41) von B nach C bewegt und damit einen Ansichtswinkel (21) erzeugt, der aus 1200 äquidistanten Meßwerten der Röntgenintensität, die den Gesichts feldkreis (20) durchquert hat, besteht.

In der zweiten Betriebsart, die im rechten Teil von Fig. 7 beschrieben wird, wird ein Ansichtswinkel (21) für einen Ort A des Brennflecks (41) auf dem Anodenring (4) erzeugt, indem alle Detektorelemente (54) zwischen den Punkten B und C auf dem Detektorring (5) ausgelesen werden. Diese Detektorelemente (54) haben die vom Brennfleck (41) kommende Röntgenintensität, die das Gesichtsfeld (20) mit dem Objekt (2) durchquert hat, gemessen. In dieser Betriebsart kann der Brennfleck (41) diskontinuierlich von einem Ort auf dem Anodenring (4) zu einem anderen springen, wobei dann für jeden Ort ein Ansichtswinkel (21) (view angle) erzeugt wird.

Claims

1. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System (1), um Schichtbilder durch ein Objekt (2) herzustellen,

a) wobei eine Röntgenquelle (3) verwendet wird, die aus einer Elektronenquelle (31) und einem stationären Anodenring (4) besteht, welche Anode einen vollständigen oder Teil-Anodenring von mindestens 180 Grad bildet, mit Mitteln, um von der Elektronenquelle (31) emittierte Elektronen durch eine hohe positive Gleichspannung auf den Anodenring (4) hin zu beschleunigen,
b) wobei die Elektronen einen Elektronenstrahl (32) bilden, der in einem Brennfleck (41) auf dem Anodenring (4) auftrifft, der seinerseits Röntgenstrahlen emittiert, welche Elektronenquelle (31) und Anodenring (4) sich in einem gemeinsamen Vakuumgehäuse (11) befinden, und mit einem vollständigen oder Teil-Röntgendetektorring (5) von mindestens 180 Grad mit kleinerem Radius als der Anodenring (4),
c) wobei der Detektorring (5) und der Anodenring (4) koaxial angeordnet sind und eine Scan-Scheibe (6) definieren, wobei der Detektorring (5) aus einzelnen Röntgendetektorelementen (54) besteht, die geeignet sind, Röntgenstrahlen nachzuweisen, die vom Brennfleck (41) auf dem Anodenring (4) kommen und das Objekt (2) durchdrungen haben, das sich nahe dem Zentrum (7) des Detektor- (5) bzw. Anodenrings (4) befindet,
d) wobei eine Vielzahl von näherungsweise gleich beabstandeten Elektronenquellen (31) auf einem koaxialen Elektronenquellenring (33) in der Nähe des Anodenrings (4) angeordnet sind, die einzeln ansteuerbar sind, daß sie in einer vorgegebenen Zeitabfolge Elektronenstrahlen emittieren,
e) wobei jede Elektronenquelle (31) aus einem Heizfaden (34) und einer Hohlkathode (35) besteht,

dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektronenquelle Mittel aufweist, um zwischen dem Heizfaden (34) und der Hohlkathode (35) jeder Elektronenquelle (31) variable Spannungen anzulegen, um die Intensität des Elektronenstrahls (32), der von der Elektronenquelle (31) emittiert wird, zu kontrollieren
und um den Elektronenstrahl so zu steuern, daß die durch die Elektronenstrahlen (32) auf dem Anodenring (4) erzeugten Brennflecke (41) jeweils einen Teil der Oberfläche der Anode (4), der zwischen benachbarten, den Elektronenquellen gegenüberliegenden Bereichen der Anode liegt, überstreichen.

2. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorring (5) aus zwei aneinander angrenzenden parallelen Detek torteilringen (51, 52) mit gleichem Radius besteht und der Detektorring (5) und der Anodenring (4) im wesent lichen koplanar angeordnet sind um eine Scan-Scheibe (6) zu definieren, wobei die beiden Teilringe (51, 52) in einer Richtung weitgehend senkrecht zur Scan-Scheibe (6) versetzt sind, so daß zwischen ihnen ein ring förmiger Detektorringspalt (53) besteht.

3. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach An spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Anodenring (4) als auch der Detektorring (5) kreis förmig sind.

4. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach An spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorring (5) aus zwei Detektorteilringen (51, 52) besteht und daß die geometrische Beziehung Rd/Rf = (wd-g)/(wd+g) in guter Näherung erfüllt ist, wobei g die Breite des Detektorringspalts (53) zwischen den beiden Detektorteilringen (51, 52) ist, wd die Breite des Fächerstrahls (42) nach Durchdringen des Objekts (2) am dem Brennfleck (41) gegenüberliegenden Ort des Detektorrings (5) ist, und Rd den Radius des Detek torrings und Rf den Radius der Positionen des Brenn flecks (41) auf dem Anodenring bedeuten.

5. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (36) vorhanden sind, um zeitlich und räumlich variable Spannungen an die Oberfläche der Hohlkathode (35) anzulegen um den Elektronenstrahl (32) zu steuern.

6. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkathode (35) jeweils in mehreren Segmenten (35a, b) unterteilt sind, an die unterschiedliche Spannungen angelegt werden können, um den Elektronenstrahl (32) zu steuern.

7. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hohlkathode (35) genau zwei Segmente (35a, b) enthält.

8. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (48) vorhanden sind, um den Anodenring (4) auf einem festen elektrischen Potential zwischen +100 kV und +150 kV zu halten.

9. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorring (5) aus zwei Detektorteilringen (51, 52) besteht und daß Mittel (60) vorhanden sind, um die Dicke der ebenen Scheibe (6) durch das Objekt (2) zu ändern indem die Breiten des Strahlkollimatorspalts (44), des Detektorringspalts (53) und/oder des Detektorkollimatorspalts (56) verändert werden.

10. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorring (5) aus zwei Detektorteilringen (51, 52) besteht und daß die Anzahl der Detektorelemente (54) in den beiden Detektorteilringen (51, 52) übereinstimmt und daß die Detektorelemente (54) der beiden Teilringe gegeneinander um 1/2 D verdreht sind, wobei D der Umfang des Detektorrings (5) dividiert durch die Anzahl der Detektorelemente (54) in einem Detektorteilring (51, 52) ist.

11. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenquellen (31) so angesteuert werden, daß sich der Brennfleck während eines Scans (41) kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich um den Anodenring (4) bewegt und dabei einen kontinuierlichen Bogen beschreibt.

12. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenquellen (31) so ansteuerbar sind, daß der Brennfleck (41) einen kontinuierlichen Bogen von mindestens 180 Grad beschreibt.

13. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenquellen (31) so ansteuerbar sind, daß der Brennfleck (41) einen kontinuierlichen Bogen von 360 Grad beschreibt.

14. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Scans zeitlich nacheinander Elektronenquellen (31) angesteuert werden, die räumlich voneinander beabstandet sind und daß sich daher der Brennfleck (41) diskontinuierlich um den Anodenring (4) bewegt.

15. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennfleck (41) auf dem Anodenring (4) Orte einnimmt, die mindestens 180 Grad auseinanderliegen.

16. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Orte, die der Brennfleck (41) auf dem Anodenring (4) einnimmt, äquidistant liegen und 360 Grad umfassen.

17. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorring (5) aus zwei Detektorteilringen (51, 52) besteht und daß für jeden Scan der Computer (9) Daten von jedem der beiden Detektorteilringe (51, 52) benutzt, um zwei separate Bilder zweier benachbarter Teilscheiben (61, 62) durch das Objekt (2) zu rekonstruieren.

18. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorring (5) aus zwei Detektorteilringen (51, 52) besteht und daß für jeden Scan der Computer (9) Daten beider Detektorteilringe (51, 52) benutzt, um ein Bild einer Scheibe (6) durch das Objekt (2) zu rekonstruieren.

19. Ein Röntgen-Computer-Tomographie-System nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Zeitpunkt während eines Scans höchstens zwei der Elektronenquellen (31) eingeschaltet sind.