DE60132826T2

DE60132826T2 - Verfahren und vorrichtung zum kalibrieren von röntgenstrahlendetektoren in einem computer tomographischen abbildungssystem

Info

Publication number: DE60132826T2
Application number: DE60132826T
Authority: DE
Inventors: David Braunstein
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2021-10-02
Also published as: EP1439785A1; EP1439785B1; US20040199065A1; DE60132826D1; JP2005503884A; US7476026B2; WO2003028554A1

Description

ANWENDUNGSBEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Computertomographie-Röntgenbildgebung (CT-Bildgebung) und im Besonderen auf Verfahren zum Kalibrieren von in einem bildgebenden CT-System enthaltenen Röntgendetektoren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei der CT-Bildgebung eines Patienten werden Röntgenstrahlen zum Abbilden von internen Strukturen und Merkmalen einer Region des Körpers des Patienten eingesetzt. Die Bildgebung wird von einem bildgebenden CT-System durchgeführt, das im Folgenden als „Computertomograph" bezeichnet wird, der interne Strukturen und Merkmale einer Vielzahl von nebeneinander liegenden, relativ dünnen Planaren Schichten der Körperregion mit Hilfe von Röntgenstrahlen abbildet.
In dem Dokument WO 97/16721 wird ein CT-Scanner dargelegt, der eine Röntgenquelle und ein Array mit Röntgendetektoren umfasst, die an einer Platte mit reduzierter Geometrie befestigt sind, die wiederum um ein Isozentrum der Platte drehend gelagert ist. Die Röntgenquelle ist eine Quelle mit reduzierter Leistung, und ein Strahlaufhärtungsfilter (engl. beam hardening filter) mit reduzierter Größe wird nahe der Röntgenquelle positioniert, so dass der Scanner ein relativ weiches Röntgenstrahlenbündel verwendet. Der Scanner umfasst ferner eine Schaltungsanordnung zum Kompensieren von Nichtlinearitäten und Änderungen zwischen den Kanälen in den Röntgendetektoren.
Der Computertomograph umfasst im Allgemeinen eine Röntgenquelle, die ein planares fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel liefert, und ein Array mit Röntgendetektoren, die in der gleichen Ebene wie das Fächerstrahlenbündel und der Röntgenquelle gegenüber liegen. Die Röntgenquelle und das Detektorarray sind so in einer Gantry montiert, dass ein mit dem Computertomographen abzubildender Patient, der im Allgemeinen auf einem geeigneten Lagerungstisch liegt, in einem Raum innerhalb der Gantry zwischen der Röntgenquelle und dem Detektorarray positioniert werden kann.
Die Gantry und der Lagerungstisch sind im Verhältnis zueinander verschiebbar, so dass die Röntgenquelle und das Detektorarray axial an gewünschten Positionen längs des Körpers des Patienten positioniert werden können. Die Gantry umfasst eine stationäre Anordnung, die als Stator bezeichnet wird, und ein rotierendes Element, das als Rotor bezeichnet wird und an dem Stator montiert ist, so dass der Rotor in axialer Richtung drehbar ist. Die Winkelposition des Rotors in axialer Richtung ist steuerbar, so dass die Röntgenquelle unter gewünschten Winkeln, hier als „Betrachtungswinkel" bezeichnet, um den Körper des Patienten herum positioniert werden kann.
Zum Abbilden einer Schicht in einer Region des Körpers eines Patienten wird die Röntgenquelle zum Durchleuchten der Schicht aus einer Vielzahl von verschiedenen Betrachtungswinkeln an der axialen Position der Schicht positioniert und um die Schicht gedreht. Bei jedem Betrachtungswinkel erzeugen Detektoren in dem Detektorarray Signale, die die Intensität der Röntgenstrahlen von der Quelle messen, die durch die Schicht strahlen. Die von einem bestimmten Detektor in dem Detektorarray gemessene Intensität der Röntgenstrahlen ist eine Funktion eines Betrages, um den die Röntgenstrahlen durch das Material in der Schicht auf einer Weglänge von der Röntgenquelle durch die Schicht zu dem bestimmten Detektor geschwächt werden. Die Messung stellt Informationen über die Zusammensetzung und die Dichte des Gewebes in der Schicht auf der Weglänge bereit.
Wird beispielsweise die von einem n-ten Detektor in dem Detektorarray ermittelte Intensität der einfallenden Röntgenstrahlen, wenn sich die Röntgenquelle an einem Betrachtungswinkel 0 befindet, durch I(n, θ) dargestellt, dann ist I(n, θ) = I_oexp(– ∫μ(l)dl). In dem Ausdruck für I(n, θ) ist I_o die Intensität der Röntgenstrahlen, mit der die Röntgenquelle die Schicht durchleuchtet, stellt die Integration über l die Integration über einen Weg durch das Material in der Schicht längs einer Richtung von der Röntgenquelle zum n-ten Detektor dar, und ist μ(l) ein Absorptionskoeffizient für Röntgenstrahlen pro Einheit Weglänge in dem Material an der Position l längs des Weges. (Die Abhängigkeit des Integrals von n und θ ist nicht explizit dargestellt und wird durch die Abhängigkeit der Länge und Richtung des Weges l von n und θ ermittelt.) Die Intensität I_o von Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle wird im Allgemeinen durch einen „Referenzdetektor" überwacht, der sich normalerweise nahe der Röntgenquelle befindet.
Aus den gemessenen Werten von I_o und I(n, θ) können ein Betrag, um den die Röntgenstrahlen längs der Weglänge l geschwächt werden, und ein Wert für das Integ ral ∫μ(l)dl, nachfolgend als „Absorptionsintegral" bezeichnet, ermittelt werden. Die von dem n-ten Detektor unter dem Betrachtungswinkel θ bereitgestellte Schwächungsmessung liefert daher einen Wert für das Linienintegral des Absorptionskoeffizienten längs einer speziellen Weglänge durch die Schicht, der durch θ und die bekannte Position des n-ten Detektors im Verhältnis zur Röntgenquelle bestimmt wird.
Der von allen Detektoren im Detektorarray unter einem speziellen Betrachtungswinkel θ für eine Schicht bereitgestellte Satz mit Schwächungsmesswerten wird als „Bild" bezeichnet. Der Satz mit Schwächungsmesswerten von allen Bildern der Schicht wird als „Projektion" der Schicht bezeichnet. Die durch Daten von der Projektion der Schicht gelieferten Werte für das Absorptionsintegral werden mit Hilfe von in der Technik bekannten Algorithmen verarbeitet und schaffen eine Abbildung des Absorptionskoeffizienten μ als Funktion der Position in der Schicht. Die Abbildungen des Absorptionskoeffizienten für die Vielzahl von nebeneinander liegenden Schichten in der Region des Körpers des Patienten werden für die Anzeige und Identifizierung von inneren Organen und Merkmalen der Region verwendet.
Bei einigen Computertomographen wird zum Abbilden einer Region eines Patienten die Region abgetastet, indem der Patient schrittweise in der z-Richtung verschoben wird, um die Region durch den Raum innerhalb der Gantry des Computertomographen zwischen seiner Röntgenquelle und seinem Detektorarray schrittweise abzutasten. Nach jedem Schritt wird die Röntgenquelle zur Erfassung einer Projektion einer Schicht der Region um 360° oder (180 + Δ)° gedreht, wobei Δ die von der Röntgenquelle bereitgestellte Winkelgröße des Strahlenfächers ist. Bei einigen Computertomographen wird eine spiralförmige Abtastung eines Patienten durchgeführt, bei der die Region des Patienten kontinuierlich durch die Gantry vorgeschoben wird und sich die Röntgenquelle gleichzeitig um den Patienten dreht, so dass Projektionen von Schichten in der Region „automatisch" erfasst werden.
In der obigen Erläuterung wird stillschweigend davon ausgegangen, dass ein Computertomograph eine einzige Schicht eines Patienten auf einmal abbildet. Moderne Computertomographen sind jedoch sehr häufig Mehrschicht-Computertomographen, die gleichzeitig eine Vielzahl von Schichten abbilden. Ein derartiger (Mehrschicht-)Computertomograph umfasst ein Detektorarray mit einer Vielzahl von im Wesentlichen nebeneinander liegenden Reihen von Detektoren, und der Strahlenfächer des Computertomographen wird ausreichend „breit" gemacht, damit alle Reihen mit Detektoren beleuchtet werden. Als Ergebnis erfasst der Computertomograph unter jeglichem gegebenen Betrachtungswinkel gleichzeitig Daten für eine Anzahl von Schichten, die der Anzahl von Reihen in seinem Detektorarray entspricht. Der Einfachheit der Darstellung halber wird im Allgemeinen in der nachstehenden Erläuterung angenommen, dass der Computertomograph ein Einzelschicht-Computertomograph mit einem Detektorarray ist, das eine einzige Reihe mit Röntgendetektoren umfasst.
Die Ermittlung von Werten für das Absorptionsintegral aus von Röntgendetektoren eines Computertomographen erzeugten Signalen erfordert im Allgemeinen die Durchführung eines Kalibriervorgangs, bei dem das Ansprechen der Detektoren des Computertomographen auf Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle des Computertomographen gemessen wird, wenn sich nichts zwischen den Detektoren und der Röntgenquelle befindet. Ein derartiger Kalibriervorgang wird als „Luftkalibrierung" bezeichnet.
Ein von dem n-ten Detektor als Reaktion auf die Einfallsintensität I(n, θ) erzeugtes Signal sei dargestellt durch SI(n, θ) = g(n, θ)I(n, θ) = g(n, θ)I_oexp(– ∫μ(l)dl), wobei g(n, θ) ein Proportionalitätskoeffizient ist, der nachfolgend als „Verstärkung" des Detektors bezeichnet wird. Ein von dem Referenzdetektor des Computertomographen als Reaktion auf die von der Röntgenquelle gelieferte Röntgenstrahlenintensität I_o erzeugtes Signal sei dargestellt durch RSI_o = g_rI_o, wobei g_r eine Verstärkung des Referenzdetektors ist. (Im Allgemeinen ist g_r des Referenzdetektors unabhängig vom Betrachtungswinkel und der Einfachheit halber wird angenommen, dass dies auf die vorliegende Erläuterung zutrifft, so dass g_r geschrieben wird, als wäre sie unabhängig von θ.) Das Absorptionsintegral wird aus dem Logarithmus von {SI(n, θ)/RSI_o} ermittelt. Im Besonderen ist ln{SI(n, θ)/RSI_o} = ln{[g(n, θ)I_oexp(– ∫μ(l)dl]/[g_rI_o]} = [ln{g(n, θ)/g_r} – ∫μ(l)dl], so dass das Absorptionsintegral lautet ∫μ(l)dl = [ln{SI(n, θ)/SI_o} – ln{g(n, θ)/g_r}].
Aus dem Ausdruck für das Absorptionsintegral ist ersichtlich, dass zur Ermittlung eines Wertes des Absorptionsintegrals aus den Signalen SI(n, θ) und RSI_o der Logarithmus des Verhältnisses der Verstärkungen g(n, θ)/g_r bestimmt werden muss. Die Werte für das Verhältnis der Verstärkungen g(n, θ)/g_r der Detektoren in dem Detektorarray werden durch eine Luftkalibrierung bereitgestellt. Da sich während einer Luftkalibrierung nichts zwischen der Röntgenquelle und dem Detektorarray befindet, so dass ∫μ(l)dl ≅ 0, ergibt sich ln{SI(n, θ)/RSI_o} = [ln{g(n, θ)/g_r} – ∫μ(l)dl] = ln{g(n, θ)/g}.
Im Allgemeinen werden bei einer Luftkalibrierung Kalibrierdaten (d. h. die Signale SI(n, θ) und RSI_o mit nichts als Luft zwischen der Röntgenquelle und dem Detektorarray) für eine Vielzahl von verschiedenen Betrachtungswinkeln θ erfasst. Die erfassten Daten werden verarbeitet und liefern für jeden Detektor einen Mittelwert des Logarithmus der Verhältnisse der Verstärkungen bei der Luftkalibrierung unter einer Vielzahl von Betrachtungswinkeln. Es ist vorteilhaft, den mittleren Betrachtungswinkel des Logarithmus des Verhältnisses der Verstärkungen bei der Luftkalibrierung, nachfolgend als „Verstärkungsfaktor" bezeichnet, für den n-ten Detektor durch das Symbol AC(n) darzustellen, so dass
wobei der Überstrich gefolgt von θ einen Mittelwert im Verhältnis zum Betrachtungswinkel θ des Ausdrucks unter dem Strich darstellt. Für jeden Detektor wird sein Verstärkungsfaktor AC(n) dazu verwendet, einen Wert für ein Absorptionsintegral aus einem Signal SI(n, θ) zu ermitteln, das von dem Detektor geliefert wird, so dass ∫μ(l)dl = [ln{SI(n, θ)/SI_o} – AC(n)}].
Der AC(n) eines Computertomographen kann von Werten der Software- und Hardwareparameter abhängen, die eine Betriebskonfiguration des Computertomographen bestimmen. Infolgedessen werden oft Werte für AC(n) für einen Computertomographen bei der Luftkalibrierung des Computertomographen für verschiedene seiner häufig verwendeten Betriebskonfigurationen erfasst. Der AC(n) kann beispielsweise unter anderem eine Funktion der Betriebsspannung der Röntgenquelle des Computertomographen und der Konfiguration eines Kollimators sein, der die Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle parallel richtet, um die Dicke der Schichten zu bestimmen, die der Computertomograph abbildet. Eine vollständige Luftkalibrierung des Computertomographen kann daher Werte für die Verstärkungsfaktoren bei unterschiedlichen Einstellungen der Röntgenspannung und der Schichtdicke liefern.
Die Durchführung einer Luftkalibrierung eines Computertomographen kann von ein paar Minuten bis zu mehr als einer halben Stunde dauern, und erfolgt häufig lediglich einmal pro Tag vor Beginn eines „Arbeitstages", an dem der Computertomograph für das Abbilden von Patienten eingesetzt wird. Eine Luftkalibrierung kann zwar sogar ein paar Mal pro Tag durchgeführt werden, nach dem Beginn der computertomographischen Untersuchung eines Patienten erhöht sich jedoch die Stillstandszeit und nimmt die Anzahl der untersuchten Patienten ab.
Während des Betriebes eines Computertomographen an einem Tag ändern sich die Verstärkungsverhältnisse der Detektoren in dem Computertomographen jedoch häufig infolge von Änderungen der Empfindlichkeit der Detektoren beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen und Strahlungsschäden und Änderungen in dem Kommunikationsverbindungen, die Daten von den an dem Gantryrotor montierten Detektoren zum Stator der Gantry übertragen. Derartige Änderungen können die Qualität der von dem Computertomographen gelieferten Bilder verschlechtern, indem sie beispielsweise Ringartefakte in den Bildern erzeugen.
Zur Bereitstellung von Maßnahmen zur Anpassung bei an den Verstärkungsfaktoren während der CT-Bildgebung auftretenden Änderungen wird häufig ein mittlerer
der Verstärkungsfaktoren AC(n) ermittelt, wobei N die Gesamtanzahl der Detektoren in dem Detektorarray ist. Jeder Verstärkungsfaktor AC(n) wird dann normalerweise als eine Summe AC(n) = AC + ΔAC(n) ausgedrückt, wobei ΔAC(n), nachstehend als „differentieller Verstärkungsfaktor" bezeichnet, eine Abweichung des Verstärkungsfaktors von dem Mittelwert ist. Während der CT-Bildgebung einer Region des Körpers eines Patienten mit einem Computertomographen werden im Allgemeinen für jedes von der Region erfasste Bild einige der Detektoren in dem Detektorarray des Computertomographen nicht von dem Körper des Patienten abgeschattet. Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle treffen auf diese nicht abgeschatteten Detektoren ohne den Körper des Patienten zu durchsetzen. Die von den nicht abgeschatteten Detektoren in dem Bild als Reaktion auf einfallende Röntgenstrahlung erzeugten Signale werden dazu verwendet, einen Mittelwert für den Verstärkungsfaktor für die nicht abgeschatteten Detektoren zu ermitteln. Unterscheidet sich der mittlere Verstärkungsfaktor für die nicht abgeschatteten Detektoren statistisch signifikant von dem mittleren Verstärkungsfaktor AC, wird der „nicht abgeschattete" mittlere Verstärkungsfaktor dazu verwendet, AC und somit die Werte der Verstärkungsfaktoren AC(n) für das Bild zu aktualisieren.
Die Werte für AC(n) eines Computertomographen können zwar wie oben angemerkt durch die Korrektur der mittleren Verstärkungsfaktoren als Reaktion auf mittlere Verstärkungsverhältnisse korrigiert werden, die für nicht abgeschattete Detektoren ermittelt wurden, die so vorgenommenen Korrekturen korrigieren jedoch nicht Änderungen der differentiellen Verstärkungsfaktoren ΔAC(n) des Computertomographen. Infolgedessen kann die Qualität der mit dem Computertomographen während der Laufzeit eines Tages erfassten CT-Bilder durch Ringartefakte oder andere Bilddefekte beeinträchtigt werden.
Es wäre vorteilhaft, ein Verfahren zum Aktualisieren der Verstärkungsfaktoren AC(n) für einen Computertomographen während der Laufzeit des Computertomographen, d. h. wenn der Computertomograph für das Abbilden von Patienten eingesetzt wird, zur Verfügung zu haben, durch das die differentiellen Verstärkungsfaktoren des Computertomographen aktualisiert werden, ohne dass während der Laufzeit eine Luftkalibrierung des Computertomographen durchgeführt werden muss.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Aspekt einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung eines Verfahrens zum Aktualisieren von Werten für Verstärkungsfaktoren eines Computertomographen während seiner Laufzeit durch die Aktualisierung der differentiellen Verstärkungsfaktoren des Computertomographen, ohne dass eine Luftkalibrierung des Computertomographen durchgeführt werden muss.
Während der normalen Bildgebungsprozeduren mit einem Computertomographen und oft während einer zur Abbildung eines Patienten durchgeführten Abtastprozedur beleuchtet die Röntgenquelle des Computertomographen während eines Teils der Prozedur das Detektorarray, ohne dass sich etwas zwischen der Röntgenquelle und dem Detektorarray befindet. Die während derartiger Phasen einer Abtastung, nachstehend als „Leerphasen" bezeichnet, erzeugten Absorptionsdaten, liefern die gleiche Art von Daten, wie sie während einer herkömmlichen Luftkalibrierung erzeugt werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Daten zum Aktualisieren der Verstärkungsfaktoren des Computertomographen verwendet. Die Aktualisierung wird daher mit Hilfe von Laufzeitdaten erzielt, die während der CT-Abtastung von Patienten erzeugt werden, die normalerweise zur Erfassung von CT-Bildern des Patienten durchgeführt wird. Als Ergebnis führt die Aktualisierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weder zu einer Störung oder Unterbrechung des normalen Arbeitsablaufs bei der CT-Bildgebung von Patienten noch zu einer Erhöhung der Stillstandszeit des Computertomographen.
Als Beispiel werden vor der CT-Bildgebung einer Region eines Patienten im Allgemeinen zwei Vorabtastungen des Patienten durchgeführt, um Daten für die Planung der Positionen der Röntgenquelle und des Detektorarrays während der anschließenden Abtastung des Patienten zum Abbilden der Region zu erzeugen. Während jeder Vorabtastung wird die Röntgenquelle unter einem konstanten Betrachtungswinkel platziert, während der Patient axial durch die Gantry des Computertomographen bewegt wird. Damit sichergestellt wird, dass ein Patient vollständig abgetastet wird, beginnt eine Vorabtastung kurz bevor der Körper des Patienten in den Raum zwischen der Röntgenquelle und dem Detektorarray eintritt und/oder endet kurz nachdem der Körper des Patienten vollständig den Raum zwischen der Röntgenquelle und dem Detektorarray verlassen hat. Infolgedessen ragen oft am Ende oder am Anfang einer Vorabtastung weder der Patient noch der Tisch, auf dem der Patient gelagert ist, in den Raum innerhalb der Gantry zwischen der Röntgenquelle und dem Detektorarray, und die Detektoren erfassen „Leerbilder". Als Ergebnis liefern die von den Detektoren am Ende und am Anfang einer Vorabtastung erzeugten Signale, wenn sie zu von dem Referenzdetektor gelieferten Signalen normalisiert werden, Messwerte der Verstärkungsverhältnisse der Detektoren. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die so erfassten Messwerte der Verstärkungsverhältnisse dazu verwendet, die Verstärkungsfaktoren für die Röntgendetektoren des bildgebenden Computertomographen zu aktualisieren. In gleicher Weise werden am Anfang oder Ende einer Abtastung des Kopfes einer Person Daten für eine Vielzahl von Leerbildern erfasst, in denen sich nichts als Luft in dem Raum zwischen der Röntgenquelle und dem Detektorarray des Computertomographen befindet. Die von den Detektoren in dem Detektorarray für diese Bilder gelieferten Signale stellen Daten vom Typ Luftkalibrierung bereit, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dazu verwendet werden, die Verstärkungsfaktoren des bildgebenden Computertomographen zu aktualisieren.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine zum Abbilden eines Patienten verwendete Abtastprozedur so abgewandelt, dass sie zusätzliche Bilder, nämlich Leerbilder, umfasst, um Daten zum Aktualisieren der Verstärkungsfaktoren eines Computertomographen zu erfassen. Die Anzahl und die Zeitpunkte der zusätzlichen Leerbilder werden so bestimmt, dass eine Störung des normalen Arbeitsablaufs beim Abbilden von Patienten minimiert wird. (Es ist anzumerken, dass das Hinzufügen von Leerbildern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Strahlenbelastung des Patienten während der Abtastprozedur nicht erhöhen, da die Leerbilder erfasst werden, wenn kein Teil des Körpers des Patienten Röntgenstrahlen ausgesetzt ist).
Im Allgemeinen werden „Leersignale" während der Laufzeit für eine spezielle Betriebskonfiguration eines Computertomographen erfasst, nämlich die Betriebskonfiguration, die zum Abtasten des Patienten unmittelbar vor oder unmittelbar nach dem Erfassen der Leersignale verwendet wird. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Leersignale dazu verwendet, lediglich die differentiellen Verstärkungsfaktoren ΔAC(n) für die spezielle Betriebskonfiguration zu aktualisieren, mit der die Leersignale erfasst werden. Der mittlere Verstärkungsfaktor AC wird für Bilder aktualisiert, die mit der speziellen Betriebskonfiguration unter Verwendung von Signalen erfasst wurden, die wie oben beschrieben von nicht abgeschatteten Detektoren erzeugt wurden. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Leersignale dazu verwendet, sowohl den mittleren Verstärkungsfaktor als auch die differentiellen Verstärkungsfaktoren für die spezielle Betriebskonfiguration zu aktualisieren, mit der die Leersignale erfasst werden.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden für Verstärkungsfaktoren, die anderen Betriebskonfigurationen als der speziellen Betriebskonfiguration entsprechen, die Leersignale während der Laufzeit dazu verwendet, lediglich die differentiellen Verstärkungsfaktoren zu aktualisieren. Die mittleren Verstärkungsfaktoren für andere Betriebskonfigurationen als die spezielle Betriebskonfiguration werden mit Hilfe von Signalen aktualisiert, die wie oben beschrieben von nicht abgeschatteten Detektoren erzeugt wurden.
Häufig sind Temperaturschwankungen während der Laufzeit eines Computertomographen die Hauptursache für Veränderungen der Verstärkungsfaktoren von Detektoren in dem Computertomographen während der Laufzeit. Ein Aspekt einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betrifft das Schaffen eines Verfahrens zum Anpassen der Werte von Verstärkungsfaktoren von Detektoren in einem Computertomographen als Reaktion auf durch Temperaturschwankungen während der Laufzeit des Computertomographen verursachte Veränderungen der Verstärkungsverhältnisse.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Luftkalibrierung des Computertomographen sowohl bei einer relativ niedrigen Umgebungstemperatur als auch bei einer relativ hohen Umgebungstemperatur durchgeführt. Die Luftkalibrierung bei niedriger Temperatur und die Luftkalibrierung bei hoher Temperatur werden zur Ermittlung einer mittleren Änderungsgeschwindigkeit, nachstehend als „Temperaturableitung" bezeichnet, hinsichtlich der Temperatur des Verstärkungsfaktors AC(n) für jeden der Detektoren in dem Computertomographen eingesetzt.
Während der anschließenden computertomographischen Abbildung eines Patienten werden die Signale, die als Reaktion auf einfallende Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle von Detektoren erzeugt werden, die nicht durch den Patienten abgeschattet werden, dazu verwendet, Verstärkungsfaktoren für die nicht abgeschatteten Detektoren zu ermitteln. Die ermittelten Verstärkungsfaktoren werden für die Bestimmung einer mittleren Differenz des Verstärkungsfaktors für jeden der nicht abgeschatteten Detektoren im Verhältnis zu dem für den Detektor nachgewiesenen Verstärkungsfaktor entweder bei niedriger Temperatur oder bei hoher Temperatur verwendet. Es wird angenommen, dass die Differenz lediglich aus einer Temperaturänderung resultiert, und eine mit der Differenz vereinbare Betriebstemperatur für jeden der nicht abgeschatteten Detektoren wird durch Interpolation unter Verwendung der Temperaturableitung des nicht abgeschatteten Detektors ermittelt. Ein Mittelwert der ermittelten Betriebstemperaturen wird als Schätzwert der Umgebungstemperatur, nachstehend als „Abtasttemperatur" bezeichnet, verwendet, bei der der Computertomograph arbeitet.
Die Abtasttemperatur und die Temperaturableitungen werden dazu verwendet, Werte für die Verstärkungsfaktoren für die „abgeschatteten" Detektoren zu interpolieren, die Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle abtasten, die den Körper des Patienten durchsetzt haben. Unterscheidet sich ein interpolierter Wert für einen abgeschatteten Röntgendetektor statistisch signifikant von einem aktuellen Wert für den Verstärkungsfaktor für den Detektor, wird der aktuelle Wert durch den interpolierten Wert ersetzt. Die Anpassung der Verstärkungsfaktoren als Reaktion auf die Abtasttemperatur umfasst gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Anpassungen sowohl an den mittleren Verstärkungsfaktor als auch an die differentiellen Verstärkungsfaktoren von Detektoren in dem Computertomographen.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Luftkalibrierungen, die zur Durchführung von „Temperaturanpassungen" von Verstärkungsfaktoren für einen Computertomographen in einem relevanten Bereich von Umgebungsbetriebstemperaturen verwendet werden, bei mehr als zwei verschiedenen Temperaturen in dem Bereich erfasst. Die Luftkalibrierungen liefern Werte für die Verstärkungsfaktoren und Temperaturableitungen für jeden Röntgendetektor des Computertomographen bei einer Vielzahl verschiedener Temperaturen in dem Temperaturbereich. Eine Interpolation von Verstärkungsfaktoren für eine gegebene Abtasttemperatur für den Computertomographen wird unter Verwendung von Verstärkungsfaktoren bei Luftkalibrierung und Temperaturableitungen bei einer Temperatur von der Vielzahl von Temperaturen durchgeführt, die der Abtasttemperatur am nächsten liegt. Durch die Verwendung von Daten aus Luftkalibrierungen bei mehr als zwei Temperaturen zum Anpassen der Verstärkungsfaktoren kann ge mäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Genauigkeit der Anpassungen verbessert werden im Verhältnis zur Genauigkeit der unter Verwendung von Daten aus Luftkalibrierungen bei lediglich zwei Temperaturen durchgeführten Anpassungen. Sie ermöglicht auch die Durchführung einer genauen Interpolation in einem breiteren Temperaturbereich als es mit der unter Verwendung von Daten aus lediglich zwei Luftkalibrierungen durchgeführten Interpolation möglich ist.
Da Temperaturschwankungen häufig die Hauptursache für Änderungen der Verstärkungsfaktoren von Röntgendetektoren sind, werden im Allgemeinen erhebliche Anstrengungen und Kosten aufgewendet, um die Empfindlichkeit von CT-Scannern gegenüber Temperaturschwankungen zu reduzieren. Die Schaffung eines zuverlässigen und genauen Verfahrens zur Anpassung der Werte von Verstärkungsfaktoren als Reaktion auf Temperaturschwankungen ermöglicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Lockerung der Auslegungstoleranzen für die Temperaturstabilität eines Computertomographen. Daher können die Kosten für einen Computertomographen mit einem Prozessor, der so programmiert ist, dass er Temperaturanpassungen von Verstärkungsfaktoren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchführt, im Allgemeinen im Verhältnis zu den Kosten eines Computertomographen ohne einen derartigen Prozessor reduziert werden.
Es ist auch anzumerken, dass Algorithmen zum Anpassen von Verstärkungsfaktoren als Reaktion auf Temperaturschwankung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die keine linearen Interpolationsalgorithmen sind, möglich sind und vorteilhaft sein können. Beispielsweise kann die Abhängigkeit des Verstärkungsfaktors eines Röntgendetektors von der Temperatur aus einer eventuell nichtlinearen Bestkurve (engl. best-fit curve) ermittelt werden, die für Werte von Verstärkungsfaktoren bei Luftkalibrierung für den Detektor bei mehr als zwei Temperaturen erzeugt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird daher ein Verfahren geschaffen zum Anpassen von Werten für die Empfindlichkeit von Röntgendetektoren in einem Computertomographen, die als Reaktion auf Röntgenstrahlen von einer Röntgenquelle in dem Computertomographen Signale erzeugen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erfassen von durch die Röntgendetektoren in dem Computertomographen als Reaktion auf die auf sie treffenden Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle erzeugten Signalen für Bilder, die während einer von dem Computertomographen zum Abbilden eines Patienten durchgeführten Abtastprozedur aufgenommen werden, wenn sich lediglich Luft in dem Raum zwischen der Röntgenquelle und den Detektoren befindet; und Verwenden der Signale zum Anpassen der Werte der Empfindlichkeit.
Als Option umfasst das Verfahren das Abwandeln der Abtastprozedur, um Signale von den Röntgendetektoren für zusätzliche Bilder zu erfassen, die normalerweise nicht während der Abtastprozedur aufgenommen werden und bei denen sich lediglich Luft in dem Raum zwischen der Röntgenquelle und den Detektoren befindet, und das Einsetzen der in den zusätzlichen Bildern erfassten Signale zur Anpassung der Werte der Empfindlichkeit.
Als Alternative oder zusätzlich umfasst das Anpassen der Empfindlichkeitswerte das Anpassen von Werten der differentiellen Empfindlichkeiten der Röntgendetektoren, wobei die differentielle Empfindlichkeit eines Röntgendetektors die Differenz zwischen der Empfindlichkeit des Detektors und einer mittleren Empfindlichkeit für alle Röntgendetektoren ist.
Als Option umfasst das Anpassen der Werte von differentiellen Empfindlichkeiten Folgendes: Ermitteln einer Empfindlichkeit für jeden der Röntgendetektoren aus den Signalen; Ermitteln einer mittleren Empfindlichkeit für die Röntgendetektoren aus den ermittelten Empfindlichkeiten; Ermitteln einer Differenzempfindlichkeit für jeden Röntgendetektor, die einer Differenz zwischen der ermittelten mittleren Empfindlichkeit und der aus den Signalen ermittelten Empfindlichkeit des Röntgendetektors entspricht; und Ersetzen des Wertes der differentiellen Empfindlichkeit durch den Wert der Differenzempfindlichkeit.
Als Option umfasst das Ersetzen der differentiellen Empfindlichkeit Folgendes: Ermitteln, ob eine Differenz zwischen der Differenzempfindlichkeit und der differentiellen Empfindlichkeit für den Röntgendetektor statistisch signifikant ist, wie sie mit Bezug auf eine vorher festgelegte Signifikanzprüfung ermittelt wurde; und Ersetzen der differentiellen Empfindlichkeit durch die Differenzempfindlichkeit lediglich für den Fall, dass die Differenz statistisch signifikant ist.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Abtastprozedur für eine erste Konfiguration von die Eigenschaften der Abtastprozedur bestimmenden Betriebsparametern für den Computertomographen durchgeführt, wobei die Abtastprozedur den Einsatz der Signale zum Anpassen von Werten der Empfindlichkeit für den Betrieb des Computertomographen für eine zweite andere Konfiguration der Betriebsparameter umfasst.
Ferner wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren geschaffen zum Anpassen von Werten für die Empfindlichkeit von in einem Computertomographen enthaltenen Röntgendetektoren, die als Reaktion auf Röntgenstrahlen von einer Röntgenquelle im Computertomographen Signale erzeugen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Messen der Empfindlichkeiten für jeden Röntgendetektor in dem Computertomographen bei einer Vielzahl von verschiedenen Temperaturen; Ermitteln einer Umgebungstemperatur, bei der eine Abtastung eines Patienten mit dem Computertomographen durchgeführt wird; Ermitteln eines Wertes für die Empfindlichkeit eines Röntgendetektors bei der Umgebungstemperatur, wobei die Umgebungstemperatur und die gemessenen Empfindlichkeiten für den Röntgendetektor bei mindestens zwei der Vielzahl von Temperaturen verwendet werden; und Ersetzen des Wertes der Empfindlichkeit des Röntgendetektors durch den Wert der Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur.
Das Ermitteln einer Umgebungstemperatur umfasst Folgendes: Erfassen von Signalen von mindestens einem Röntgendetektor in dem Computertomographen während einer Abtastung eines Patienten, wenn der Detektor nicht von der Röntgenquelle durch den Körper des Patienten abgeschattet ist; Ermitteln einer Empfindlichkeit für mindestens einen Röntgendetektor unter Verwendung der erfassten Signale; Ermitteln eines Wertes für eine Betriebstemperatur von jedem des mindestens einen Röntgendetektors unter Verwendung der aus den Signalen ermittelten Empfindlichkeit und der bei mindestens zwei der Vielzahl von Temperaturen gemessenen Empfindlichkeiten; und Ermitteln einer Umgebungstemperatur aus den Betriebstemperaturen der Röntgendetektoren.
Als Option umfasst das Ermitteln eines Wertes für eine Betriebstemperatur von mindestens einem Röntgendetektor das Interpolieren des Wertes.
Zusätzlich oder als Alternative umfasst der mindestens eine Röntgendetektor als Option eine Vielzahl von Röntgendetektoren.
Als Option umfasst das Ermitteln eines Wertes für die Umgebungstemperatur die Festlegung, dass die Umgebungstemperatur einem Mittelwert der Betriebstemperaturen entspricht.
Als Option umfasst das Ermitteln des Mittelwertes die Feststellung, welche der Betriebstemperaturen statistisch signifikant sind als Reaktion auf eine vorher festgelegte Signifikanzprüfung, und die Festlegung, dass der Mittelwert dem Mittelwert der als statistisch signifikant ermittelten Betriebstemperaturen entspricht.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Umgebungstemperatur nicht unter Verwendung von Signalen ermittelt, die durch den Röntgendetektor erzeugt wurden, dessen Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur ermittelt wird.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das Ermitteln eines Wertes für die Empfindlichkeit des Röntgendetektors bei der Umgebungstemperatur das Interpolieren einer Betriebstemperatur für den mindestens einen Detektor.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das Ersetzen der Wertes für die Empfindlichkeit des Röntgendetektors Folgendes: Feststellen, ob die Differenz zwischen der Empfindlichkeit des Röntgendetektors und der Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur des Röntgendetektors statistisch signifikant ist, wie es mit Bezug auf eine vorher festgelegte Signifikanzprüfung ermittelt wurde; und Ersetzen des Wertes der Empfindlichkeit durch die Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur lediglich für den Fall, dass die Differenz statistisch signifikant ist.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Empfindlichkeit eines Röntgendetektors in dem Computertomographen so definiert, dass sie dem Logarithmus des Verhältnisses der Verstärkung des Röntgendetektors dividiert durch eine Verstärkung eines Referenzdetektors in dem Computertomographen entspricht, der die Intensität der von der Röntgenquelle gelieferten Röntgenstrahlen misst.
Es wird ferner ein Computertomograph geschaffen, der einen Prozessor umfasst, der so programmiert ist, dass er Werte für die Empfindlichkeit von Röntgendetektoren in dem Computertomographen gemäß jeglichem der vorstehenden Ansprüche anpasst.
Es wird ferner gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Computertomograph zum Abbilden eines Patienten geschaffen, der eine Röntgenquelle und Röntgendetektoren umfasst, die als Reaktion auf Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle Signale erzeugen, wobei der Computertomograph zusätzlich Folgendes umfasst: einen Speicher, der einen Wert für die Empfindlichkeit jedes Detektors speichert, wobei dieser Empfindlichkeitswert dazu verwendet wird, Signale vom Detektor zu verarbeiten, um ein Abbild des Patienten bereitzustellen; einen Controller, der den Computertomographen so positioniert, dass die Detektoren während einer Abtastprozedur des Patienten Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle ausgesetzt werden und als Reaktion auf die Röntgenstrahlen, denen sie ausgesetzt werden, wenn sich lediglich Luft zwischen der Röntgenquelle und den Detektoren befindet, Signale erzeugen; einen Prozessor, der von den Detek toren erzeugte Signale, wenn sich lediglich Luft zwischen der Röntgenquelle und den Detektoren befindet, verarbeitet, um die Empfindlichkeitswerte der Detektoren, die im Speicher gespeichert sind, anzupassen.
Als Option wandelt der Controller die Abtastprozedur so ab, dass Bilder hinzugefügt werden, die normalerweise nicht während der Prozedur aufgenommen würden, wobei sich für die zusätzlichen Bilder lediglich Luft in dem Raum zwischen der Röntgenquelle und den Detektoren befindet und diese Signale erzeugen, die von dem Prozessor dazu verwendet werden, Werte der Empfindlichkeit anzupassen.
Zusätzlich oder als Alternative passt der Prozessor als Option Werte von Empfindlichkeiten an, indem er Werte von differentiellen Empfindlichkeiten der Röntgendetektoren anpasst, wobei eine differentielle Empfindlichkeit eines Röntgendetektors die Differenz zwischen der Empfindlichkeit des Detektors und einer mittleren Empfindlichkeit für alle Röntgendetektoren ist.
Als Option umfasst ein Algorithmus, mit dem der Prozessor differentielle Empfindlichkeiten anpasst, Folgendes: Ermitteln einer Empfindlichkeit für jeden der Röntgendetektoren aus den Signalen; Ermitteln einer mittleren Empfindlichkeit für die Röntgendetektoren aus den ermittelten Empfindlichkeiten; Ermitteln einer Differenzempfindlichkeit für jeden Röntgendetektor, die der Differenz zwischen der ermittelten mittleren Empfindlichkeit und der aus den Signalen ermittelten Empfindlichkeit des Röntgendetektors entspricht; und Ersetzen des Wertes der differentiellen Empfindlichkeit durch den Wert der Differenzempfindlichkeit.
Als Option umfasst das Ersetzen der differentiellen Empfindlichkeit Folgendes: Feststellen, ob die Differenz zwischen der Differenzempfindlichkeit und der differentiellen Empfindlichkeit für den Röntgendetektor statistisch signifikant ist, wie es mit Bezug auf eine vorher festgelegte Signifikanzprüfung ermittelt wurde; und Ersetzen der differentiellen Empfindlichkeit durch die Differenzempfindlichkeit lediglich für den Fall, dass die Differenz statistisch signifikant ist.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Abtastprozedur für eine erste Konfiguration mit Eigenschaften der Abtastprozedur bestimmenden Betriebsparametern für den Computertomographen durchgeführt, und der Prozessor nutzt die Signale, um Werte der Empfindlichkeiten für den Betrieb des Computertomographen für eine zweite andere Konfiguration der Betriebsparameter anzupassen.
Es wird ferner gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Computertomograph zum Abbilden eines Patienten geschaffen, der eine Röntgenquelle und Röntgendetektoren umfasst, die als Reaktion auf Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle Signale erzeugen, wobei der Computertomograph zusätzlich Folgendes umfasst: einen Speicher, der für jeden Detektor einen Wert für eine Referenzempfindlichkeit bei jeder einer Vielzahl von verschiedenen Temperaturen und eine Betriebsempfindlichkeit speichert, wobei die Betriebsempfindlichkeit zur Verarbeitung der Signale von dem Detektor verwendet wird, um ein Abbild des Patienten bereitzustellen; Mittel zum Ermitteln einer Umgebungstemperatur, bei der eine Abtastung des Patienten mit dem Computertomographen durchgeführt wird; und einen Prozessor, der die Umgebungstemperatur und die Referenzempfindlichkeiten für einen Röntgendetektor bei mindestens zwei der Vielzahl von Temperaturen einsetzt, um einen Wert für die Empfindlichkeit des Röntgendetektors bei der Umgebungstemperatur zu ermitteln, und den gespeicherten Wert für die Betriebsempfindlichkeit durch die ermittelte Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur ersetzt.
Die Mittel zum Ermitteln der Umgebungstemperatur umfassen einen Prozessor, der die Umgebungstemperatur gemäß einem Algorithmus ermittelt, der Folgendes umfasst: Erfassen von Signalen von mindestens einem Röntgendetektor in dem Computertomographen während der Abtastung des Patienten, wenn der Detektor nicht durch den Köper des Patienten von der Röntgenquelle abgeschattet ist; Ermitteln einer Empfindlichkeit für den mindestens einen Röntgendetektor unter Verwendung der erfassten Signale; Ermitteln eines Wertes für eine Betriebstemperatur von jedem des mindestens einen Röntgendetektors unter Verwendung der aus den Signalen ermittelten Empfindlichkeit und den Referenzempfindlichkeiten bei mindestens zwei der Vielzahl von Temperaturen; und Ermitteln einer Umgebungstemperatur aus den Betriebstemperaturen der Röntgendetektoren.
Als Option umfasst das Ermitteln eines Wertes für eine Betriebstemperatur des mindestens einen Röntgendetektors die Interpolation des Wertes.
Zusätzlich oder als Alternative umfasst der mindestens eine Röntgendetektor als Option eine Vielzahl von Röntgendetektoren.
Als Option umfasst das Ermitteln eines Wertes für die Umgebungstemperatur die Festlegung, dass die Umgebungstemperatur einem Mittelwert der Betriebstemperaturen entspricht.
Als Option umfasst das Ermitteln des Mittelwertes die Feststellung, welche der Betriebstemperaturen mit Bezug auf eine vorher festgelegte Signifikanzprüfung statis tisch signifikant sind, und die Festlegung, dass der Mittelwert dem Mittelwert der als statistisch signifikant ermittelten Betriebstemperaturen entspricht.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Umgebungstemperatur nicht unter Verwendung von Signalen ermittelt, die durch den Röntgendetektor erzeugt werden, dessen Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur ermittelt wird.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermittelt der Prozessor einen Wert für die Empfindlichkeit des Röntgendetektors bei der Umgebungstemperatur durch Interpolieren einer Betriebstemperatur für den mindestens einen Detektor.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das Ersetzen des Wertes für die Empfindlichkeit des Röntgendetektors Folgendes: die Feststellung, ob eine Differenz zwischen der Empfindlichkeit des Röntgendetektors und der Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur des Röntgendetektors statistisch signifikant ist, wie es mit Bezug auf eine vorher festgelegt Signifikanzprüfung ermittelt wurde; und Ersetzen des Wertes der Empfindlichkeit durch die Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur lediglich für den Fall, dass die Differenz statistisch signifikant ist.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Empfindlichkeit eines Röntgendetektors in dem Computertomographen so definiert, dass sie dem Logarithmus des Verhältnisses der Verstärkung des Röntgendetektors dividiert durch eine Verstärkung eines Referenzdetektors in dem Computertomographen entspricht, der die Intensität der von der Röntgenquelle gelieferten Röntgenstrahlen misst.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ohne Anspruch auf Vollständigkeit werden nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben. In den Figuren haben identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, im Allgemeinen in allen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Abmessungen von in den Figuren dargestellten Bauteilen und Merkmalen wurden der Einfachheit und Klarheit der Darstellung halber gewählt und sind nicht unbedingt maßstabsgerecht. Es zeigen:
1 schematisch einen Computertomographen, der luftkalibriert wird, um die Verstärkungskoeffizienten für den Computertomographen nach dem Stand der Technik zu ermitteln,
2 schematisch den in 1 dargestellten Computertomographen, der so betrieben wird, dass er Daten zum Aktualisieren der Verstärkungsfaktoren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfasst,
die 3A–3C schematisch die Aktualisierung der Verstärkungsfaktoren für den in 1 dargestellten Computertomographen als Reaktion auf Änderungen der Umgebungstemperatur des Computertomographen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt schematisch einen Computertomographen 20, der nach dem Stand der Technik luftkalibriert wird, um Verstärkungsfaktoren zu ermitteln.
Der Computertomograph 20 umfasst eine steuerbare Röntgenquelle 24, die einen schematisch durch die gestrichelten Linien 27 und 28 dargestellten Fächerstrahl liefert, und ein der Röntgenquelle gegenüberliegendes Array 30 mit Röntgendetektoren 32 zum Abtasten von Röntgenstrahlen in dem Fächerstrahl. Der Computertomograph 20 umfasst eine Gantry 34 mit einem Stator 33, an den ein Rotor 35 montiert ist, so dass der Rotor so gesteuert werden kann, dass er sich um eine Achse 36 dreht. Die Röntgenquelle 24 und das Detektorarray 30 sind fest an dem Rotor 35 montiert, so dass sich die Röntgenquelle und das Detektorarray bei einer Drehung des Rotors 35 um die Achse 36 ebenfalls um diese Achse drehen. Der Computertomograph 20 ist als Beispiel als Einzelschicht-Computertomograph dargestellt, und das Array 30 weist dementsprechend eine einzige Reihe mit Detektoren auf. Es ist jedoch anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Einzelschicht-Computertomographen beschränkt ist. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können sowohl mit Mehrschicht-CT-Scannern, bei denen das Array 30 eine Vielzahl von Reihen mit Detektoren 32 aufweisen würde, als auch mit Einzelschicht-Scannern durchgeführt werden.
Ein als Option nahe der Röntgenquelle 24 montierter Referenzdetektor 37 empfängt Röntgenstrahlen, die mit Hilfe von in der Technik bekannten Verfahren von der Röntgenquelle auf den Referenzdetektor gelenkt werden, und erzeugt die Signale RSI_o proportional zur Intensität I_o der von der Röntgenquelle gelieferten Röntgenstrahlen. Ein auf einem geeigneten Sockel (nicht dargestellt) montierter Lagerungstisch 38 zum Lager eines Patienten während der CT-Bildgebung einer Region des Körpers des Patienten wird so po sitioniert, dass er nicht in den Raum innerhalb des Rotors 35 zwischen der Röntgenquelle 24 und dem Detektorarray 30 ragt.
Der Einfachheit halber ist in 1 (und in den 2 bis 3B) ein Koordinatensystem mit einer horizontalen x-Achse, einer vertikalen y-Achse und einer mit der Achse 36 zusammenfallenden z-Achse dargestellt. Das Koordinatensystem wird dazu verwendet, Komponenten und Merkmale des Computertomographen 20 und Merkmale eines mit dem Computertomographen abgebildeten Patienten zu lokalisieren. Es wird angenommen, dass das Koordinatensystem hinsichtlich der Gantry 34 fest steht. Der Betrachtungswinkel der Röntgenquelle 24 wird mit Bezug auf die y-Achse des Koordinatensystems gemessen. Mit dem Computertomographen 20 abzubildende schichtförmige Bereiche des Körpers eines auf dem Lagerungstisch 38 liegenden Patienten werden so durch axiales Bewegen des Tisches 38 längs der z-Achse positioniert, dass sie Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle 24 ausgesetzt sind. Es sind lediglich Komponenten und Merkmale des Computertomographen 20 dargestellt, die im Zusammenhang mit der Erläuterung der Erfindung stehen.
Zur Durchführung der Luftkalibrierung und zur Ermittlung der Verstärkungsfaktoren AC(n) für die Detektoren 32 des Computertomographen 20 wird die Röntgenquelle 24 so gesteuert, dass sie Röntgenstrahlen mit der gewünschten Intensität liefert, und die Röntgenquelle und das Detektorarray 32 werden als Option um 360° gedreht, um Bilder aus einer Vielzahl von Betrachtungswinkeln zu erfassen. Der gekrümmte Pfeil 39 stellt schematisch die Rotation der Röntgenquelle 24 und des Detektorarrays 30 dar.
Die Betrachtungswinkel, unter denen Bilder erfasst werden, seien durch θ_k dargestellt, wobei k ein Index ist, der jeden von K verschiedenen Betrachtungswinkeln definiert, unter denen Daten der Luftkalibrierung erfasst werden. Dann kann der Verstärkungsfaktor AC(n) für den n-ten Detektor 32 geschrieben werden als

wobei SI(n, θ_k) ein von dem n-ten Detektor als Reaktion auf Intensität von auf den Detektor unter dem Betrachtungswinkel θ_k fallenden Röntgenstrahlen erzeugtes Signal ist.
Wie oben angemerkt wird ein Verstärkungsfaktor AC(n) für einen Röntgendetektor in einem Computertomographen nach dem Stand der Technik manchmal als die Summe AC(n) = AC + ΔAC(n) ausgedrückt, wobei AC ein mittlerer Verstärkungsfaktor für alle Detektoren in dem Computertomographen und ΔAC(n) ein differentieller Verstär kungsfaktor für den Detektor ist. Anpassungen zur Aktualisierung von Werten für die Verstärkungsfaktoren AC(n) des Computertomographen während der Laufzeit des Computertomographen werden nach dem Stand der Technik vorgenommen, indem wie oben beschrieben der mittlere Verstärkungsfaktor AC aktualisiert wird.
Im Allgemeinen unterscheiden sich die Verstärkungsfaktoren AC(n) bei verschiedenen Betriebskonfigurationen, die Betriebsparameter eines Computertomographen definieren, und die Verstärkungsfaktoren für einen Computertomographen werden häufig als Funktion von Parameter ermittelt, die Betriebskonfigurationen des Computertomographen definieren. Die Verstärkungsfaktoren eines Computertomographen können beispielsweise von der Spannung der Röntgenquelle und der Schichtdicke abhängen, und ein Verstärkungsfaktor für den n-ten Detektor kann daher geschrieben werden als AC(n, V, τ), wobei V die Spannung der Röntgenquelle und τ die Schichtdicke darstellen. Die Verstärkungsfaktoren können sich auch für verschiedene Betrachtungswinkelbereiche erheblich unterscheiden, beispielsweise infolge von Verschiebungen der Ausrichtung des Detektorarrays des Computertomographen zur Röntgenquelle als Funktion des Betrachtungswinkels. Ist dies der Fall, können die Verstärkungsfaktoren für Detektoren in einem Computertomographen auch als Funktion der Betrachtungswinkelbereiche ermittelt werden. Ein möglicher 360°-Betrachtungswinkelbereich kann beispielsweise in 90°-Quadranten unterteilt und die Verstärkungsfaktoren für jeden Quadranten ermittelt werden. In der nachstehenden Erläuterung wird die Abhängigkeit der Verstärkungsfaktoren eines Computertomographen von den Betriebskonfigurationen des Computertomographen und den Betrachtungswinkelbereichen nicht explizit dargestellt.
2 zeigt schematisch ein Verfahren zum Aktualisieren der Verstärkungsfaktoren AC(n) = AC + ΔAC(n) während der Laufzeit des Computertomographen 20 aus 1. In 2 ist der Computertomograph 20 so dargestellt, dass er eine spiralförmige Abtastung des Kopfes eines Patienten 40 vollendet, und die Verstärkungsfaktoren AC(n) entsprechen einer zur Durchführung der spiralförmigen Kopfabtastung verwendeten Betriebskonfiguration. Der Einfachheit und Klarheit der Darstellung halber sind die hinter dem Lagerungstisch 38 und dem Patienten 40 befindlichen Detektoren 32, die normalerweise in der Perspektive in 2 nicht zu sehen wären, mit Schattenlinien dargestellt.
Während der spiralförmigen Abtastung wird der Lagerungstisch 38 so in der z-Richtung verschoben, dass der Kopf des Patienten durch den Raum im Rotor 35 zwischen der Röntgenquelle 24 und dem Detektorarray 30 bewegt wird, während sich die Röntgen quelle und das Detektorarray um den Patienten drehen und Bilder des Kopfes des Patienten erfassen. Als Option wird der Kopf des Patienten in einer Richtung vom Kinn des Patienten zum Scheitel des Kopfes bewegt. Der Pfeil 41 gibt schematisch die Bewegungsrichtung des Lagerungstisches 38 an, und der wendelförmige Pfeil 43 gibt schematisch die Bewegung der Röntgenquelle 24 in Bezug auf den Patienten 40 während der spiralförmigen Abtastung an.
Nachdem der Kopf des Patienten durch axiale Verschiebung des Lagerungstisches 38 vollständig den Raum im Rotor 35 zwischen der Röntgenquelle 24 und dem Detektorarray 30 verlassen hat, führt der Computertomograph 20 im Allgemeinen als normaler Teil der Abtastung fort, während einer zusätzlichen relativ kurzen Zeitspanne eine spiralförmige Abtastung auszuführen. Während der zusätzlichen Zeitspanne befindet sich nichts als Luft zwischen der Röntgenquelle 24 und den Detektoren 32, und die Detektoren 32 erzeugen während der Laufzeit als Reaktion auf die Intensität der Röntgenstrahlung, der sie ausgesetzt sind, Leersignale. Die Laufzeit-Leersignale werden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dazu verwendet, Werte der Verstärkungsfaktoren AC(n) des Computertomographen 20 zu aktualisieren. (Die Feststellung, wann sich der Kopf des Patienten nicht mehr in dem Raum zwischen der Röntgenquelle 24 und dem Detektorarray 30 befindet, kann durch Analyse der Ausgangssignale der Detektoren 32 erfolgen. Die Ausgangssignale jedes Detektors können beispielsweise mit einem Referenzsignal für den Detektor verglichen werden, das durch eine Luftkalibrierung des CT-Scanners bereitgestellt wird. Ist die Differenz der Signale von jedem der Detektoren 32 und seinem entsprechenden Referenzsignal geringer als eine vorher festgelegte Differenz, wird festgestellt, dass sich nichts zwischen der Röntgenquelle 24 und dem Detektorarray 30 befindet.)
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Abtastung des Kopfes eines Patienten so abgewandelt, dass die zusätzliche Zeitspanne, nachdem der Kopf des Patienten den Rotor verlassen hat und in der Leerabtastsignale erfasst werden, verlängert wird. Die verlängerte zusätzliche „Leerphase" führt zu einer Zunahme der Anzahl der von den Detektoren erfassten Leersignale, wodurch die statistische Signifikanz der aus den Signalen erzeugten Daten verbessert wird. Es sei angenommen, dass die Laufzeit-Leersignale für jeden Detektor 32 für jeden von J Sätzen Koordinaten θ und z_j, 1 ≤ j ≤ J, erfasst werden, wobei θ_j und z_j ein Betrachtungswinkel bzw. eine axiale Position sind, bei denen ein Laufzeit-Leersignal erzeugt wird. Das bei θ_j und z_j von dem n-ten Detektor erzeugte Laufzeit-Leersignal sei durch RTSI(n, θ_j, z_j) dargestellt. Gemäß einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung wird ein Laufzeit-Verstärkungsfaktor „RTAC(n)" für den n-ten Detektor 32 ermittelt, der durch folgende Gleichung definiert ist:

Ein mittlerer Laufzeit-Verstärkungsfaktor für alle N Detektoren 32, „RTAC", wird auch ermittelt, wobei
Für jeden Detektor 32 wird eine Abweichung seines Laufzeit-Verstärkungsfaktors RTAC(n) vom mittleren Laufzeit-Verstärkungsfaktor RTAC ermittelt, um einen differentiellen Laufzeit-Verstärkungsfaktor ΔRTAC(n) = RTAC(n) – RTAC zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Differenz zwischen dem aktuellen Wert für ΔAC(n) und dem Wert für ΔRTAC(n) statistisch signifikant ist, der aktuelle Wert für ΔAC(n) aktualisiert, indem der Wert durch den Wert von ΔRTAC(n) ersetzt wird.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Differenz zwischen dem mittleren Verstärkungsfaktor AC und dem mittleren Laufzeit-Verstärkungsfaktor RTAC statistisch signifikant ist, ein aktueller Wert für AC als Reaktion auf einen Wert von RTAC angepasst, um einen aktualisierten Wert für AC bereitzustellen. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Wert für AC durch Ersetzen seines aktuellen Wertes durch den Wert von RTAC aktualisiert.
In der vorstehenden Erläuterung werden Laufzeit-Verstärkungsfaktoren RTAC(n) für die gleiche Betriebskonfiguration des Computertomographen 20 erfasst, für die die Verstärkungsfaktoren AC(n) definiert werden. Die Werte für AC(n) werden als Reaktion auf Laufzeit-Verstärkungsfaktoren RTAC(n) aktualisiert, die für eine Betriebskonfiguration definiert werden, die derjenigen entspricht, für die AC(n) definiert wird, d. h. diejenige Betriebskonfiguration, die zum Abbilden des Kopfes des Patienten 40 eingesetzt wird.
Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden für eine erste Betriebskonfiguration ermittelte differentielle Laufzeit-Verstärkungsfaktoren dazu verwendet, differentielle Verstärkungsfaktoren zu aktualisieren, die für eine andere, zweite Betriebskonfiguration definiert wurden. Dies erfolgt als Option gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn während der normalen Abbildung von Patienten mit einem Computertomographen, beispielsweise beim Abbilden des Abdomen von Patienten, Teile der mit der zweiten Betriebskonfiguration durchgeführten Abtastvorgänge nicht einfach für die Ermittlung von Laufzeit-Verstärkungsfaktoren für die zweite Betriebskonfiguration zur Verfügung stehen.
Es ist anzumerken, dass bei der obigen Beschreibung zwar angenommen wurde, dass g_r unabhängig von θ ist, die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf den Fall beschränkt ist, bei dem g_r unabhängig von θ ist, und dass die Verfahren der vorliegenden Erfindung auf Situationen anwendbar sind, bei denen g_r von θ abhängt.
Die 3A bis 3C zeigen schematisch ein weiteres Verfahren zum Aktualisieren von Verstärkungsfaktoren für eine Betriebskonfiguration des Computertomographen 20 aus 1 während der Laufzeit des Computertomographen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Aktualisierung erfolgt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Reaktion auf Schwankungen der Umgebungstemperatur.
Das Verfahren umfasst die Erfassung von Verstärkungsfaktoren bei Luftkalibrierung für die Betriebskonfiguration des Computertomographen 20 unter Verwendung einer herkömmlichen Luftkalibrierungsprozedur für eine erste und eine zweite andere Umgebungstemperatur τ₁ und τ₂, wobei τ₁ < τ₂. Die 3A und 3B zeigen schematisch die Erfassung der Verstärkungsfaktoren bei den Temperaturen τ₁ bzw. τ₂, die auf einem Thermometer 50 angezeigt werden.
Der Satz mit für die Temperaturen τ₁ und τ₂ der Betriebskonfiguration erfassten Verstärkungsfaktoren sei dargestellt durch AC(n, τ₁) bzw. AC(n, τ₂). Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird für jeden Detektor 32 eine mittlere erste Ableitung dAC(n)/dτ seines Verstärkungsfaktors mit Bezug auf die Temperatur τ für den Temperaturbereich τ₁ bis τ₂ geschätzt entsprechend [AC(n, τ₂) – AC(n, τ₁)]/[τ₂ – τ₁].
Während der mit dem auf die Betriebskonfiguration eingestellten Computertomographen 20 durchgeführten Abtastung eines Patienten 40 werden für jedes von dem Patienten aufgenommene Bild im Allgemeinen einige Detektoren 32 in dem Computertomographen nicht durch den Körper des Patienten abgeschattet, und einige der Detektoren 32 werden durch den Körper des Patienten abgeschattet. 3C zeigt beispielsweise schematisch den Computertomographen 20 während der Abtastung des Patienten 40, bei der ein Bild eines schichtförmigen Bereichs 52 in einer Region der Brust des Patienten erfasst wird. Die Detektoren 32, die durch die Schicht 52 abgeschattet werden und daher die Intensität der Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle 24 messen, die durch die Schicht 52 treten, sind schattiert dargestellt. Die nicht abgeschatteten Detektoren 32, die die Intensität von Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle 24 messen, die nicht durch die Schicht 52 treten, sind nicht schattiert dargestellt. Es ist anzumerken, dass einige Detektoren 32 eventuell bei keinem der während der Abtastung des Patienten 40 aufgenommenen Bilder abgeschattet werden. Einige Detektoren 32 werden eventuell bei einigen der Bilder abgeschattet, in anderen jedoch nicht, während einige Detektoren 32 bei allen Bildern abgeschattet sind.
Die Signale, die von jedem Detektor 32 erzeugt werden, falls und wenn er während der Abtastung des Patienten 40 nicht abgeschattet wird, werden dazu verwendet, einen Mittelwert für den Logarithmus des Verstärkungsverhältnisses für den Detektor zu ermitteln, wobei dieser Mittelwert einen Laufzeit-Verstärkungsfaktor RTAC(n) für den Detektor definiert, wobei n der Index des Detektors ist. Der Mittelwert für einen bestimmten nicht abgeschatteten Detektor 32 (unabhängig davon, ob er während der Abtastung nie oder lediglich manchmal abgeschattet wird) wird als Option von allen während der Abtastung erfassten Bildern bestimmt, bei denen der bestimmte Detektor nicht abgeschattet wird. Statistisch nicht signifikante Laufzeit-Verstärkungsfaktoren, wie sie als Reaktion auf ein geeignetes statistisches Kriterium ermittelt wurden, werden ausgesondert, und statistisch signifikante Laufzeit-Verstärkungsfaktoren werden zurückbehalten. Der Index, der bestimmte Detektoren 32 kennzeichnet, für die Laufzeit-Verstärkungsfaktoren ermittelt und zurückbehalten werden, sei dargestellt durch n*, und die entsprechenden zurückbehaltenen Laufzeit-Verstärkungsfaktoren seien dargestellt durch RTAC(n*). Die Detektoren, deren Laufzeit-Verstärkungsfaktor nicht festgestellt wird, werden weiterhin durch den Index n gekennzeichnet.
Für jeden n*-ten Detektor 32 wird unter Verwendung der Temperaturableitung des Detektors eine Umgebungsbetriebstemperatur ermittelt. Wenn τ_a(n*) die für den n*-ten nicht abgeschatteten Detektor 32 ermittelte Umgebungstemperatur darstellt, dann wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Wert für τ_a(n*) entsprechend einer Interpolationsgleichung τa(n*) = {[RTAC(n*)AC(n*τ1)]/dAC(n)/dτ + τ1) ermittelt. Ein Mittelwert aller τ_a(n*) wird als eine Abtasttemperatur τ_a für die Abtastung definiert.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird für jeden n-ten Detektor 32, für den kein Laufzeit-Verstärkungsfaktor RTAC(n) festgestellt wurde, ein interpolierter Verstärkungsfaktor AC'(n) entsprechend der Beziehung AC'(n) = [AC(n, τ1) + [τa – τ1]dAC(n)/dτ] ermittelt. Ist eine Differenz zwischen AC(n) und AC'(n) statistisch signifikant, wird der Wert von AC(n) durch Ersetzen des Wertes von AC(n) durch den Wert von AC'(n) aktualisiert. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Verstärkungsfaktor AC(n*) für jeden n*-ten Detektor 32 aktualisiert, indem der Wert von AC(n*) durch den für den Laufzeit-Verstärkungsfaktor RTAC*(n*) des Detektors ermittelten Wert ersetzt wird.
Es ist anzumerken, dass in der vorstehenden Beschreibung zwei Luftkalibrierungsprozeduren durchgeführt werden, um eine einzige mittlere Temperaturableitung für jeden Röntgendetektor 32 in dem Bereich der Umgebungsbetriebstemperaturen von τ₁ bis τ₂, zu ermitteln. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Luftkalibrierungen bei mehr als zwei Temperaturen in dem Bereich der Umgebungsbetriebstemperaturen eines Computertomographen durchgeführt. Die mehr als zwei Temperaturen, bei denen die Luftkalibrierungen durchgeführt werden, unterteilen den Temperaturbereich in mindestens zwei Teilbereiche. Für jeden Teilbereich wird eine mittlere Temperaturableitung für jeden Röntgendetektor in dem Computertomographen ermittelt. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden zur Ermittlung interpolierter Verstärkungsfaktoren für die Röntgendetektoren für eine gegebene Abtasttemperatur die Temperaturableitungen der Detektoren für den Teilbereich verwendet, der die Abtasttemperatur einschließt. Der Einsatz einer Vielzahl von Temperaturteilbereichen und für die Röntgendetektoren für jeden der Teilbereiche definierten Temperaturkoeffizienten kann die Genauigkeit der „Temperatur"-Anpassungen der Verstärkungsfaktoren im Verhältnis zu der Genauigkeit der Anpassungen verbessern, die ermittelt werden, wenn ein Temperaturbereich nicht in Teilbereiche unterteilt wird.
In der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Patentanmeldung wird jedes der Verben „umfassen", „aufweisen" und „haben" und ihre konjugierten Formen eingesetzt um anzuzeigen, dass das Objekt oder die Objekte des Verbs nicht notwendigerweise eine vollständige Auflistung von Bestandteilen, Komponenten, Elementen oder Teilen des Subjekts oder der Subjekte des Verbs sind.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Hilfe ausführlicher Beschreibungen von Ausführungsformen beschrieben, die als Beispiele aufgeführt sind und den Rahmen der Erfindung nicht einschränken sollen. Die beschriebenen Ausführungsformen umfassen verschiedene Merkmale, die nicht alle in allen Ausführungsformen der Erfindung erforderlich sind. Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nutzen lediglich einige der Merkmale oder mögliche Kombinationen der Merkmale. Dem Fachkundigen werden Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und Aus führungsformen der vorliegenden Erfindung, die verschiedene Kombinationen von in den beschriebenen Ausführungsformen erwähnten Merkmalen umfassen, ersichtlich sein. Der Rahmen der Erfindung wird lediglich durch die folgenden Ansprüche eingeschränkt.
Text in den Figuren
1

Prior Art Stand der Technik

Claims

Verfahren zum Anpassen von Werten für Empfindlichkeiten von Röntgendetektoren (32) in einem Computertomographen (20), die als Reaktion auf Röntgenstrahlen von einer Röntgenquelle (24) in dem Computertomographen (20) Signale erzeugen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: – Erfassen von durch die Röntgendetektoren (32) in dem Computertomographen (20) als Reaktion auf einfallende Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle (24) erzeugten Signalen für Bilder, die während einer von dem Computertomographen (20) zum Abbilden eines Patienten durchgeführten Abtastprozedur aufgenommen werden, wenn sich lediglich Luft in dem Raum zwischen der Röntgenquelle (24) und den Detektoren befindet, und – Verwenden der Signale zum Anpassen der Werte der Empfindlichkeiten.
Verfahren nach Anspruch 1, das Folgendes umfasst: Abwandeln der Abtastprozedur, um Signale von den Röntgendetektoren (32) für zusätzliche Bilder zu erfassen, die normalerweise nicht während der Abtastprozedur aufgenommen würden und bei denen sich lediglich Luft in dem Raum zwischen der Röntgenquelle (24) und den Detektoren (32) befindet, und Verwenden der in den zusätzlichen Bildern erfassten Signale zum Anpassen der Werte der Empfindlichkeiten.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Anpassen von Werte der Empfindlichkeiten das Anpassen von Werten von differentiellen Empfindlichkeiten der Röntgendetektoren (32) umfasst, wobei eine differentielle Empfindlichkeit eines Röntgendetektors die Differenz zwischen der Empfindlichkeit des Detektors und einer mittleren Empfindlichkeit für alle Röntgendetektoren (32) ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Anpassen von Werten der differentiellen Empfindlichkeiten Folgendes umfasst: – Ermitteln einer Empfindlichkeit für jeden der Röntgendetektoren (32) aus den Signalen, – Ermitteln einer mittleren Empfindlichkeit für die Röntgendetektoren (32) aus den ermittelten Empfindlichkeiten, – Ermitteln einer Differenzempfindlichkeit für jeden Röntgendetektor, die der Differenz zwischen der ermittelten mittleren Empfindlichkeit und der aus den Signalen ermittelten Empfindlichkeit des Röntgendetektors entspricht, und – Ersetzen des Wertes der differentiellen Empfindlichkeit durch den Wert der Differenzempfindlichkeit.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Ersetzen der differentiellen Empfindlichkeit Folgendes umfasst: – Ermitteln, ob eine Differenz zwischen der Differenzempfindlichkeit und der differentiellen Empfindlichkeit für den Röntgendetektor statistisch signifikant ist, wie es mit Bezug auf eine vorher festgelegte Signifikanzprüfung ermittelt wurde, und – Ersetzen der differentiellen Empfindlichkeit durch die Differenzempfindlichkeit lediglich für den Fall, dass die Differenz statistisch signifikant ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abtastprozedur für eine erste Konfiguration von die Eigenschaften der Abtastprozedur bestimmenden Betriebsparametern für den Computertomographen (20) durchgeführt wird, wobei das Verfahren die Verwendung der Signale zum Anpassen von Werten der Empfindlichkeiten für den Betrieb des Computertomographen (20) für eine zweite andere Konfiguration der Betriebsparameter umfasst.
Verfahren zum Anpassen von Werten für Empfindlichkeiten von in einem Computertomographen (20) enthaltenen Röntgendetektoren (32), die als Reaktion auf Röntgenstrahlen von einer Röntgenquelle (24) im Computertomographen Signale erzeugen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: – Messen von Empfindlichkeiten für jeden Röntgendetektor in dem Computertomographen (20) bei einer Vielzahl von verschiedenen Temperaturen, – Ermitteln einer Umgebungstemperatur, bei der eine Abtastung eines Patienten mit dem Computertomographen (20) durchgeführt wird, – Ermitteln eines Wertes für die Empfindlichkeit eines Röntgendetektors bei der Umgebungstemperatur, wobei die Umgebungstemperatur und die gemessenen Empfindlichkeiten für den Röntgendetektor bei mindestens zwei der Vielzahl von Temperaturen verwendet werden, und – Ersetzen des Wertes der Empfindlichkeit des Röntgendetektors durch den Wert der Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur, wobei das Ermitteln einer Umgebungstemperatur Folgendes umfasst: – Erfassen von Signalen von mindestens einem Röntgendetektor in dem Computertomographen (20) während einer Abtastung eines Patienten, wenn der Detektor nicht von der Röntgenquelle (24) durch den Körper des Patienten abgeschattet ist, – Ermitteln einer Empfindlichkeit für den mindestens einen Röntgendetektor unter Verwendung der erfassten Signale, – Ermitteln eines Wertes für eine Betriebstemperatur von jedem des mindestens einen Röntgendetektors unter Verwendung der aus den Signalen ermittelten Empfindlichkeit und der bei mindestens zwei der Vielzahl von Temperaturen gemessenen Empfindlichkeiten, und – Ermitteln einer Umgebungstemperatur aus den Betriebstemperaturen der Röntgendetektoren (32).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Ermitteln eines Wertes für eine Betriebstemperatur von dem mindestens einen Röntgendetektor das Interpolieren des Wertes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei der mindestens eine Röntgendetektor eine Vielzahl von Röntgendetektoren (32) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Ermitteln eines Wertes für die Umgebungstemperatur die Festlegung umfasst, dass die Umgebungstemperatur einem Mittelwert der Betriebstemperaturen entspricht.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Ermitteln des Mittelwertes das Ermitteln, welche der Betriebstemperaturen gemäß einer vorher festgelegten Signifikanzprufung statistisch signifikant sind, und die Festlegung umfasst, dass der Mittelwert dem Mittelwert der Betriebstemperaturen entspricht, die als statistisch signifikant ermittelt wurden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Umgebungstemperatur nicht unter Verwendung von Signalen ermittelt wird, die von dem Röntgendetektor erzeugt werden, dessen Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei der Ermitteln eines Wertes für die Empfindlichkeit des Röntgendetektors bei der Umgebungstemperatur das Interpolieren einer Betriebstemperatur für den mindestens einen Detektor umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 3, wobei das Ersetzen des Wertes für die Empfindlichkeit des Röntgendetektors Folgendes umfasst: – Ermitteln, ob eine Differenz zwischen der Empfindlichkeit des Röntgendetektors und der Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur des Röntgendetektors statistisch signifikant ist, wie es mit Bezug auf eine vorher festgelegte Signifikanzprüfung ermittelt wurde, und – Ersetzen des Wertes der Empfindlichkeit durch die Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur lediglich für den Fall, dass die Differenz statistisch signifikant ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Empfindlichkeit eines Röntgendetektors in dem Computertomographen (20) so definiert wird, dass sie dem Logarithmus des Verhältnisses der Verstärkung des Röntgendetektors dividiert durch eine Verstärkung eines Referenzdetektors in dem Computertomographen entspricht, der die Intensität der von der Röntgenquelle (24) gelieferten Röntgenstrahlen misst.
Computertomograph (20), der einen Prozessor umfasst, der so programmiert ist, dass er Werte für Empfindlichkeiten von Röntgendetektoren (32) in dem Computertomographen (20) gemäß jeglichem der vorstehenden Ansprüche anpasst.
Computertomograph (20) zum Abbilden eines Patienten, der eine Röntgenquelle (24) und Röntgendetektoren (32) umfasst, die als Reaktion auf Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle (24) Signale erzeugen, wobei der Computertomograph (20) zusätzlich Folgendes umfasst: – einen Speicher, der einen Wert für die Empfindlichkeit jedes Detektors speichert, wobei dieser Empfindlichkeitswert dazu verwendet wird, Signale vom Detektor zu verarbeiten, um ein Abbild des Patienten bereitzustellen, – einen Controller, der den Computertomographen so positioniert, dass die Detektoren während einer Abtastprozedur des Patienten Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle (24) ausgesetzt werden und als Reaktion auf die Röntgenstrahlen, denen sie ausgesetzt werden, wenn sich lediglich Luft zwischen der Röntgenquelle (24) und den Detektoren befindet, Signale erzeugen, und – einen Prozessor, der von den Detektoren erzeugte Signale, wenn sich lediglich Luft zwischen der Röntgenquelle (24) und den Detektoren befindet, verarbeitet, um die Empfindlichkeitswerte der Detektoren, die im Speicher gespeichert sind, anzupassen.
Computertomograph (20) nach Anspruch 17, wobei der Controller die Abtastprozedur so abwandelt, dass Bilder hinzugefügt werden, die normalerweise nicht während der Prozedur aufgenommen würden, wobei sich für die zusätzlichen Bilder lediglich Luft in dem Raum zwischen der Röntgenquelle (24) und den Detektoren befindet und diese Signale erzeugen, die von dem Prozessor dazu verwendet werden, Werte der Empfindlichkeiten anzupassen.
Computertomograph (20) nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, wobei der Prozessor Werte von Empfindlichkeiten anpasst, indem er Werte von differentiellen Empfindlichkeiten der Röntgendetektoren (32) anpasst, wobei eine differentielle Empfindlichkeit eines Röntgendetektors die Differenz zwischen der Empfindlichkeit des Detektors und einer mittleren Empfindlichkeit für alle Röntgendetektoren (32) ist.
Computertomograph (20) nach Anspruch 19, wobei ein Algorithmus, mit dem der Prozessor differentielle Empfindlichkeiten anpasst, Folgendes umfasst: – Ermitteln einer Empfindlichkeit für jeden der Röntgendetektoren (32) aus den Signalen, – Ermitteln einer mittleren Empfindlichkeit für die Röntgendetektoren (32) aus den ermittelten Empfindlichkeiten, – Ermitteln einer Differenzempfindlichkeit für jeden Röntgendetektor, die der Differenz zwischen der ermittelten mittleren Empfindlichkeit und der aus den Signalen ermittelten Empfindlichkeit des Röntgendetektors entspricht, und – Ersetzen des Wertes der differentiellen Empfindlichkeit durch den Wert der Differenzempfindlichkeit.
Computertomograph (20) nach Anspruch 20, wobei das Ersetzen der differentiellen Empfindlichkeit Folgendes umfasst: – Feststellen, ob die Differenz zwischen der Differenzempfindlichkeit und der differentiellen Empfindlichkeit für den Röntgendetektor statistisch signifikant ist, wie es mit Bezug auf eine vorher festgelegte Signifikanzprüfung ermittelt wurde, und – Ersetzen der differentiellen Empfindlichkeit durch die Differenzempfindlichkeit lediglich für den Fall, dass die Differenz statistisch signifikant ist.
Computertomograph (20) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die Abtastprozedur für eine erste Konfiguration mit Eigenschaften der Abtastprozedur bestimmenden Betriebsparametern für den Computertomographen (20) durchgeführt wird, und der Prozessor die Signale nutzt, um Werte der Empfindlichkeiten für den Betrieb des Computertomographen (20) für eine zweite andere Konfiguration der Betriebsparameter anzupassen.
Computertomograph (20) zum Abbilden eines Patienten, der eine Röntgenquelle (24) und Röntgendetektoren (32) umfasst, die als Reaktion auf Röntgenstrahlen von der Röntgenquelle (24) Signale erzeugen, wobei der Computertomograph (20) zusätzlich Folgendes umfasst: – einen Speicher, der für jeden Detektor einen Wert für eine Referenzempfindlichkeit bei jeder einer Vielzahl von verschiedenen Temperaturen und eine Betriebsempfindlichkeit speichert, wobei die Betriebsempfindlichkeit zur Verarbeitung der Signale von dem Detektor verwendet wird, um ein Abbild des Patienten bereitzustellen, – Mittel zum Ermitteln einer Umgebungstemperatur, bei der eine Abtastung des Patienten mit dem Computertomographen (20) durchgeführt wird, und – einen Prozessor, der die Umgebungstemperatur und die Referenzempfindlichkeiten für einen Röntgendetektor bei mindestens zwei der Vielzahl von Temperaturen einsetzt, um einen Wert für die Empfindlichkeit des Röntgendetektors bei der Umgebungstemperatur zu ermitteln, und den gespeicherten Wert für die Betriebsempfindlichkeit durch die ermittelte Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur ersetzt, wobei die Mittel zum Ermitteln der Umgebungstemperatur Folgendes umfassen: – einen Prozessor, der die Umgebungstemperatur gemäß einem Algorithmus ermittelt, der Folgendes umfasst: – Erfassen von Signalen von mindestens einem Röntgendetektor in dem Computertomographen (20) während der Abtastung des Patienten, wenn der Detektor nicht durch den Köper des Patienten von der Röntgenquelle (24) abgeschattet ist, – Ermitteln einer Empfindlichkeit für den mindestens einen Röntgendetektor unter Verwendung der erfassten Signale, – Ermitteln eines Wertes für eine Betriebstemperatur von jedem des mindestens einen Röntgendetektors unter Verwendung der aus den Signalen ermittelten Empfindlichkeit und den Referenzempfindlichkeiten bei mindestens zwei der Vielzahl von Temperaturen, und – Ermitteln einer Umgebungstemperatur aus den Betriebstemperaturen der Röntgendetektoren (32).
Computertomograph (20) nach Anspruch 23, wobei das Ermitteln eines Wertes für eine Betriebstemperatur des mindestens einen Röntgendetektors die Interpolation des Wertes umfasst.
Computertomograph (20) nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, wobei der mindestens eine Röntgendetektor als Option eine Vielzahl von Röntgendetektoren (32) umfasst.
Computertomograph (20) nach Anspruch 25, wobei das Ermitteln eines Wertes für die Umgebungstemperatur die Festlegung umfasst, dass die Umgebungstemperatur einem Mittelwert der Betriebstemperaturen entspricht.
Computertomograph (20) nach Anspruch 26, wobei das Ermitteln des Mittelwertes die Feststellung umfasst, welche der Betriebstemperaturen mit Bezug auf eine vorher festgelegte Signifikanzprüfung statistisch signifikant sind, und die Festlegung, dass der Mittelwert dem Mittelwert der als statistisch signifikant ermittelten Betriebstemperaturen entspricht.
Computertomograph (20) nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei die Umgebungstemperatur nicht unter Verwendung von Signalen ermittelt wird, die durch den Röntgendetektor erzeugt werden, dessen Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur ermittelt wird.
Computertomograph (20) nach einem der Ansprüche 23 bis 28, wobei der Prozessor einen Wert für die Empfindlichkeit des Röntgendetektors bei der Umgebungstemperatur durch Interpolieren einer Betriebstemperatur für den mindestens einen Detektor ermittelt.
Computertomograph (20) nach einem der Ansprüche 23 bis 29, wobei das Ersetzen des Wertes für die Empfindlichkeit des Röntgendetektors Folgendes umfasst: – die Feststellung, ob eine Differenz zwischen der Empfindlichkeit des Röntgendetektors und der Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur des Röntgendetektors statistisch signifikant ist, wie es mit Bezug auf eine vorher festgelegt Signifikanzprüfung ermittelt wurde, und – Ersetzen des Wertes der Empfindlichkeit durch die Empfindlichkeit bei der Umgebungstemperatur lediglich für den Fall, dass die Differenz statistisch signifikant ist.
Computertomograph (20) nach einem der Ansprüche 17 bis 30, wobei die Empfindlichkeit eines Röntgendetektors in dem Computertomographen (20) so definiert wird, dass sie dem Logarithmus des Verhältnisses der Verstärkung des Röntgendetektors dividiert durch eine Verstärkung eines Referenzdetektors in dem Computertomographen entspricht, der die Intensität der von der Röntgenquelle (24) gelieferten Röntgenstrahlen misst.