DE4335300C1

DE4335300C1 - Computertomograph mit Fächerstrahl

Info

Publication number: DE4335300C1
Application number: DE4335300A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl Phys Dr Pauli; Helmut Dipl Ing Winkelmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2013-10-16
Also published as: JP3708978B2; JPH07159349A; US5436950A

Description

CT-Fächerstrahlgeräte werden so justiert, daß ein bestimmter Punkt am Detektor, das Drehzentrum und der Intensitätsschwer punkt (Fokus) des Brennfleckes des Röntgenstrahlers auf einer Geraden liegen. Wenn das Drehzentrum seine Lage ändert, ist das System dejustiert.

Eine Dejustage der Fächergeometrie führt zu einem Verlust an Bildschärfe und deshalb zu einer Verschlechterung der MTF (modulation transfer function).

Bei einem CT-Gerät werden demnach sehr eng tolerierte Drehla ger benötigt. Bei Änderung der Lage des Drehzentrums des La gers muß der Strahlenfächer neu justiert werden. Im Falle ei ner ständigen driftartigen Veränderung der Lage des Drehzen trums muß das Lager ausgetauscht werden, da eine ständige Ju stierung die Nutzung der Anlage zu stark einschränkt.

In dem JP-Abstract 3-209117 (A) ist ein Computertomograph beschrieben, bei dem eine Röntgenquelle, das Rotationszentrum einer zu untersuchenden Probe und das Detektionszentrum immer auf der selben Verbindungsgeraden liegen. Dieser Computertomograph ist nicht für die Untersuchung von Patienten in der medizinischen Technik vorgesehen, da dort eine rotierende Probe nicht vorliegt.

In GB 15 84 954 ist ein Computertomograph mit Mitteln zur Fokusablenkung beschrieben. Mit der Problematik der Kompensation von unerwünschten Verlagerungen des Drehzentrums befaßt sich dieser Stand der Technik nicht. Die Fokusverlagerung erfolgt zur Bildverbesserung. In DE 35 46 233 A1 ist ein Computertomograph beschrieben, bei dem eine Korrektur von Verlagerungen des Drehzentrums auf rechnerische Weise erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Computertomographen mit Fächerstrahl zu schaffen, bei dem die Lageänderung des Drehzentrums gemessen und durch Fokusnachführung kompensiert wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches. Bei dem erfindungsgemäßen Computer tomographen erfolgt die Nachjustierung automatisch durch magnetische, mechanische oder elektrische Fokusortverlage rung. Mißt man die Lageänderung des Drehzentrums relativ zur Senkrechten auf die Verbindungsgerade Strahler-Detektorzen trum, so kann die gemessene Abweichung in dieser Richtung über die Fokusablenkung so kompensiert werden, daß Fokus, Drehzentrum und Detektorzentrum wieder auf einer Geraden lie gen. Die Verlagerung des Drehzentrums in Richtung dieser Ver bindungsgeraden ist dabei vernachlässigbar. Die Messung der Lage des Drehzentrums erfolgt, sobald die Gantry mit dem Röntgenstrahler und dem Detektor rotiert. Das Korrektursignal wird kontinuierlich errechnet und in die Fokusablenkeinheit eingespeist. Nur während der Bildaufnahme wird das Meßergeb nis eingefroren, um bildwirksame Veränderungen zu vermeiden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Geometrie eines Computertomographen mit Fächer strahl zur Erläuterung des Erfindungsgedankens,

Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Erfassung der Verlagerung des Drehzentrums, und

Fig. 4 einen Computertomographen nach der Erfindung.

In der Fig. 1 ist mit 1 der Fokus und mit 2 der Detektor ei nes Computertomographen mit Fächerstrahl gezeigt. Der Fokus 1 rotiert zusammen mit dem Detektor 2 auf einem Kreis 3 um ein Drehzentrum 4. Dadurch wird das nicht dargestellte Untersu chungsobjekt unter verschiedenen Richtungen durchstrahlt. Aus den Ausgangssignalen des Detektors 2 errechnet ein Rechner ein Bild des Untersuchungsobjektes, das auf einem Monitor wiedergegeben werden kann.

Wenn das Drehzentrum 4 seine Lage um Δx, Δy ändert, ist das System dejustiert. Die Fig. 1 zeigt, daß der Fokus um Δf in Fächerrichtung verschoben werden muß, um die Justage wieder herzustellen.

Da die radiale Komponente Δy klein gegen R und C ist, kann sie vernachlässigt werden (Für Δy = 1 mm beträgt der Fehler 6 _* 10^-3).

Da die radiale Komponenten Δy der Lageänderung des Drehzen trums 4 vernachlässigt werden kann, genügt die Messung der Komponente Δx senkrecht zur Verbindungsgeraden 5 zwischen Strahler 1 und Detektorzentrum.

Hierzu benötigt man zwei zu beiden Seiten des Fächerstrahles am drehbaren Teil des Computertomographen angebrachte Meß punkte und mindestens einen Referenzpunkt am feststehenden Teil des Computertomographen.

Fig. 2 zeigt den Fall, daß die beiden Meßpunkte A, B symme trisch zur Fächerachse 6 im Abstand R zum Drehzentrum auf der Höhe des Drehzentrums 4 liegen. Verlagert sich das Drehzen trum um Δx, Δy, so bewegen sich die Meßpunkte A und B auf konzentrischen Kreisen mit den Radien R₁ und R₂ nach folgen den Gleichungen:

Für Δy = 0 ist dann R₁ - R₂ = 2 Δx. Diese Beziehung gilt auch für alle praktisch vorkommenden Werte von Δy, da Δy² immer klein gegen R² ist. Δy kann daher vernachlässigt werden.

Für den Fall, daß diese Anordnung der Meßpunkte A, B nicht eingehalten werden kann, zeigt die Fig. 3 den allgemeinen Fall. Die Meßpunkte A, B liegen in beliebigen Winkeln zum Meßsystem 1, 2, und die Abstände zum Drehzentrum 4 sind un gleich. Wegen R ≠ R′ bewegen sich die Meßpunkte A, B auch für Δx = 0 und Δy = 0 auf konzentrischen Kreisen mit verschiede nem Durchmesser. Die Änderung der Differenz der Radien ist ein Maß für Δx.

Es ist Δx=[(R-R′)-(R₁-R₂)].

Für R₁ und R₂ gilt:

Da die beiden Meßpunkte A, B auf konzentrischen Kreisen um laufen, genügt zur Ermittlung von Δx ein Referenzpunkt am feststehenden Geräteteil in einem beliebigen Winkelbereich, vorausgesetzt die Radien R und R′ sind nur wenig verschieden.

Mit Hilfe der beschriebenen Technik können die Anforderungen an die Mechanik (Lager) reduziert werden. Aufwendige Berech nungsverfahren, die die Lage des Drehzentrums bei der Bild aufnahme bzw. Bildrekonstruktion berücksichtigen, entfallen.

Die Fig. 4 zeigt auf dem rotierenden Teil des Computertomo graphen den Strahler 1, den Detektor 2, zwei Sensoren 7, 8 entsprechend den Meßpunkten A, B und einen Referenzpunkt 9 am feststehenden Teil des Gerätes. Die Ausgangssignale der Sen soren 7, 8 werden einer Korrekturelektronik 10 zugeführt, welche auch das Ausgangssignal einer Fokussteuereinheit 11 erhält und die Ablenkung des Fokus 12 durch eine Fokusablenk einheit 13 in der Weise bewirkt, daß die Verbindungsgerade Fokus-Detektorzentrum immer durch das Drehzentrum 4 verläuft.

Claims

Computertomograph mit Fächerstrahl und mit einer Meßein richtung (7, 8, 9) für die Lage des Drehzentrums (4), welche eine Fokusablenkeinheit (13) im Sinne einer Nachführung des Fokus (12) bei einer Verlagerung des Drehzentrums (4) steu ert, derart, daß die Verbindungsgerade Fokus(12)-Detektor zentrum immer durch das Drehzentrum (4) verläuft, wobei auf dem rotierenden Teil außer dem Strahler (1) und dem Detektor (2) zwei Sensoren (7, 8) angeordnet sind, die zwei Meßpunkte (A, B) definieren und die der Lage dieser Meßpunkte (A, B) in bezug auf einen Referenzpunkt (9) am feststehenden Teil entsprechende Ausgangssignale einer Korrekturelektronik (10) zuführen, welche auch das Ausgangssignal einer Fokussteuereinheit (11) erhält und die Ablenkung des Fokus (12) durch eine Fokusablenkeinheit (13) bewirkt.