DE4223430C1 - Computertomograph mit Mitteln zur Darstellung von Schattenbildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Computertomographen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Es ist bekannt, bei einem Computertomographen der dritten Generation die Meßeinheit zur Darstellung einer bestimmten Schicht des Untersuchungsobjektes um 360° um die Systemachse zu drehen und aus den Ausgangssignalen des Detektorarrays das Computertomogramm zu berechnen. Zur Festlegung der Schicht, die computertomographisch dargestellt wird, wird die Meßeinheit in einer vorbestimmten Winkelstellung gegen Drehung verriegelt und es erfolgt eine Relativverstellung zwischen der Meßeinheit und der Patientenliege von einer Startposition aus. Die Länge für diese Relativverstellung wird voreingestellt. Anschließend wird Strahlung ausgelöst und die Ausgangssignale des Detektorarrays werden vom Rechner während der Abtastung erfaßt. Erst wenn die voreingestellte Relativverstellung abgelaufen ist, welche der gewünschten Länge des Schattenbildes entspricht, wird aus den zwischengespeicherten und teilweise verarbeiteten Ausgangssignalen des Detektorarrays das Schattenbild errechnet. Die Errechnung des Schattenbildes erfolgt also erst, nachdem die Patientenliege die voreingestellte Endposition erreicht hat.

Die Voreinstellung der Länge des Schattenbildes bedeutet einen zusätzlichen Bedienungsvorgang. Da die Darstellung des Schattenbildes erst nach der Messung erfolgt, ist es möglich, daß entweder eine zu kurze oder zu lange Messung erfolgt. Im ersten Fall muß die Aufnahme des Schattenbildes wiederholt werden, in beiden Fällen wird der Patient einer unnötigen Strahlung ausgesetzt.

Es ist auch bereits bekannt, einen Computertomographen der dritten oder vierten Generation so auszubilden, daß ein Schattenbild simultan mit der Aufnahme erzeugbar ist (DE 41 03 588 C1).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Computertomographen dieser Art eine Lehre zur Erzeugung weitgehend artefaktfreier Bilder anzugeben.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Lehre des Patentanspruchs. Bei dem erfindungsgemäßen Computertomographen wird das Schattenbild bereits während der Relativverstellung zwischen Patientenliege und Meßeinheit auf einem Monitor entsprechend dem Fortschreiten dieser Relativverstellung wiedergegeben. Erkennt der Arzt im Schattenbild das gewünschte Meßfeld für die Anfertigung eines Computertomogrammes, so kann er die Messung für die Schattenbilderzeugung beenden.

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

In der Zeichnung ist eine Meßeinheit aus einem Röntgenstrahler 1 und einem Detektorarray 2 dargestellt, das sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckt und aus einer Reihe von Detektorelementen besteht. Das Detektorarray 2 wird von einem fächerförmigen Röntgenstrahlenbündel 3 getroffen, dessen Fächerebene senkrecht zur Zeichenebene verläuft und das einen auf einer Patientenliege 4 liegenden Patienten 5 durchsetzt. Der Röntgenstrahler 1 wird von einem Röntgengenerator 7 gespeist.

Zur Anfertigung von Computertomogrammen wird eine vorgegebene Schicht des Patienten 5 abgetastet, indem die Meßeinheit 1, 2 mit dem Röntgenstrahhlenbündel 3 um eine Systemachse 8 um 360° gedreht wird. Ein Rechner 9 berechnet aus den dabei erzeugten Ausgangssignalen des Detektorarrays 2 ein Computertomogramm und bewirkt dessen Wiedergabe auf einem Monitor 10.

Zur Festlegung der Lage der Schicht sind mit dem dargestellten Computertomographen auch Schattenbilder anfertigbar. Hierzu wird die Meßeinheit 1, 2 in einer vorbestimmten Winkelstellung gegen Drehung verriegelt und es erfolgt eine Relativverstellung zwischen ihr und der Patientenliege 4, indem die Patientenliege 4 mit Hilfe einer Verstellvorrichtung 11 in Längsrichtung, d. h. in Z-Richtung verschoben wird, während der Röntgenstrahler 1 eingeschaltet ist und die Ausgangssignale des Detektorarrays 2 vom Rechner 9 erfaßt werden. Der Rechner 9 enthält eine Vorverarbeitungseinheit 12, der eine Faltungseinheit 13 für die Faltung in Beta-Richtung und eine Faltungseinheit 14 für die Faltung in Z-Richtung nachgeschaltet ist. Die Beta-Richtung ist dabei die Längsrichtung des Detektorarrays 2. Anschließend erfolgt eine Überlagerung der gefalteten und der nicht gefalteten Informationen und eine Darstellung des Schattenbildes auf dem Motor 10.

Die Faltung in Z-Richtung wird mittels direkter Faltung durchgeführt, und zwar nach folgender Formel:

Dabei bezeichnen
l den Index in β-Richtung
k den Index in Z-Richtung
den Zählindex für die Faltung
u₁(k) die in β-Richtung gefalteten Readings (Messung der Schwächungswerte einer Schicht)
b₁(k) die zusätzlich in Z-Richtung gefalteten Readings
h den Faltungskern
n den Grad des Faltungskerns
β die Längsrichtung des Detektorarrays (2).

Nach jedem Faltungsschritt werden die Daten b₁(0) bis b₁(k) zeilenweise gewichtet überlagert und am Monitor 10 dargestellt. Die letzten n/2 Zeilen stellen zwar nur ein Zwischenergebnis dar, sie stimmen aber so weit wie möglich mit dem gewünschten Ergebnis überein. Es kann damit ein kontrastreiches Direktbild angezeigt werden. Die eingangs beschriebenen Nachteile können vermieden werden.

Eine Realisierung mittels "schneller Faltung", d. h. die Berechnung über die diskrete Fouriertransformation und ihre Inverse, ist damit nicht ausgeschlossen.

Die Aufnahme eines Schattenbildes erfolgt in der Weise, daß durch den Arzt eine Taste 15 gedrückt wird. Dadurch wird die Strahlung eingeschaltet und die Relativverstellung über eine Steuervorrichtung 16 eingeleitet. Der Rechner 9 berechnet synchron mit der Relativverstellung das jeweils sich ergebende Schattenbild und bewirkt dessen Wiedergabe auf dem Monitor 10 in Echtzeit. Erkennt der Arzt in diesem Schattenbild das gewünschte Meßfeld, so läßt er die Taste 15 los und die Aufnahme des Schattenbildes wird beendet.

Claims (1)

1. Computertomograph mit einem Detektorarray (2), dessen Ausgangssignale in einem Rechner (9) außer zu Computertomogrammen auch zu Schattenbildern verarbeitet werden, wozu eine Relativverstellung zwischen der Meßeinheit aus Röntgenstrahler (1) und Detektorarray (2) und der Patientenliege (4) in Liegenlängsrichtung erfolgt und die Ausgangssignale in vorbestimmten Winkelstellungen der Meßeinheit (1, 2) vom Rechner (9) erfaßt werden, wobei eine Faltung der Ausgangssignale in Liegenlängsrichtung (Z-Richtung) nach folgender Formel: Dabei bezeichnen
   l den Index in β-Richtung
   k den Index in Z-Richtung
   den Zählindex für die Faltung
   u₁(k) die in β-Richtung gefalteten Readings (Messung der Schwächungswerte einer Schicht)
   b₁(k) die zusätzlich in Z-Richtung gefalteten Readings
   h den Faltungskern
   n den Grad des Faltungskerns
   β die Längsrichtung des Detektorarrays (2).