NL1033720C2 - Met afbuiging uitgerust CT-systeem met niet-rechthoekige detectorcellen. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Met afbuiging uitgerust CT-systeem met niet-rechthoekige detec- torcellen.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op CT-afbeeldingssystemen en meer in het bijzonder op een CT-detector met niet-rechthoekige detectorcellen en op afbeeldings-systemen en afbeeldingswerkwijzen, die dergelijke detectoren gebruiken.

In conventionele, uit meerdere rijen bestaande CT-detectoren strekt een tweedimen-5 sionale array van detectorcellen zich in de x-richting en de z-richting uit. In conventionele detectoren is elke cel van de array bovendien zodanig geconstrueerd, dat deze een rechthoekvormig actief oppervlak heeft. Dit actieve oppervlak staat in het algemeen loodrecht op een rotatievlak van een röntgenbron en zet in de context van energie-integrerende scintillatoren röntgenstralen om in licht. Het door elke scintillator uitgezonden licht wordt door een respectie-10 ve fotodiode gedetecteerd en omgezet in een elektrisch signaal. De amplitude van het elektrische signaal is in het algemeen representatief voor de door de fotodiode gedetecteerde energie (aantal röntgenstralen x energieniveau van röntgenstralen). De uitgangssignalen van de foto-diodes worden vervolgens door een gegevensverwervingssysteem voor afbeeldingsbewerking bewerkt.

15 Zoals hierboven is beschreven, hebben de detectorcellen van de 2D-array elk een in het algemeen rechthoekig of vierkant voorvlak en zijn deze opeenvolgend in zowel de x-richting als de z-richting. Er is dus geen overlapping in de x-richting of de z-richting. Dit gemis aan overlapping stelt een bovengrens aan de ruimtelijke frequentie van het gebied van belang, d.w.z., anatomie van belang, dat artefactvrij kan worden ontleed. Een aantal aanpakken is ont-20 wikkeld om de bovenste bemonsteringsgrenzen van conventionele 2D-detectorarrays te overwinnen.

In één voorgestelde oplossing hebben miniaturisatie-inspanningen geleid tot een reductie in de omvang van de individuele detectorcellen of pixels. Omdat het uitgangssignaal van elke detectorcel correspondeert met een pixel in een gereconstrueerde afbeelding worden con-25 ventionele detectorcellen ook wel aangeduid als pixels. Het segmenteren van het actieve oppervlak van de detector in kleinere cellen vergroot de Nyquist-frequentie, echter met extra kosten voor gegevenskanalen en systeembandbreedte. Bovendien is de DQE van het systeem verslechterd als gevolg van een gereduceerd kwantumrendement en toegenomen elektronische ruis, hetgeen resulteert in een verslechtering van de beeldkwaliteit.

30 In een andere voorgestelde techniek is gebleken dat focuspuntafbuiging door middel van het afbuigen van het röntgenfocuspunt in de x-richting en/of de z-richting bij 2x of 4x de normale bemonsteringssnelheid aanvullende reeksen van aanzichten verschaft. De verschil- 1033720 -2- lende reeksen van aanzichten worden verworven vanuit gering verschillende perspectieven, hetgeen resulteert in unieke monsters, die overlappende aanzichten van het gebied van belang zonder subpixelvorming verschaffen. Deze aanpak gebruikt typisch een gegevensverwervings-systeemkanaal, dat in staat is zeer hoge bemonsteringssnelheden aan te kunnen, en aan 5 snelle bundelafbuiging toegewijde röntgenbronapparatuur. Hoewel het gebruik van röntgenfo-cuspuntafbuiging aanvullende unieke aanzichten verschaft, resulteert een dergelijke afbuiging echter essentieel in een toegenomen aantal reconstructiegegevens in alleen een x-richting of z-richting (afhankelijk van de richting van afbuiging). Bovendien zijn huidige detectoren niet in het bijzonder geoptimaliseerd voor het ontvangen van afgebogen röntgenbundels.

10 Een andere voorgestelde aanpak voor het vergroten van de bemonsteringsdichtheid van een CT-detector brengt het zigzagsgewijs aanbrengen van pixels met zich mee. In het bijzonder is er voorgesteld, dat de bemonsteringsdichtheid kan worden verbeterd door middel van het in de z-richting verschuiven van elk ander kanaal of elke andere kolom van detectorcellen in de x-richting. In één voorgestelde aanpak is de verschuiving gelijk aan de helft van een detec-15 torbreedte. Dit voorgestelde CT-detectorontwerp alsmede een meer conventioneel CT-detec-torontwerp zijn getoond in fig. 1-2.

Zoals is weergegeven in fig. 1, wordt een conventionele CT-detector 2 gedefinieerd door een 2D-array van detectorcellen 3, waarvan het actieve oppervlak rechthoekig van vorm is. Zoals hierboven is weergegeven en beschreven, strekt de array zich in de x-richting en de z-20 richting uit. In het in fig. 2 getoonde CT-detectorontwerp is elk ander kanaal 4 (kolom) van detectorcellen 3 verschoven. Dit verschaft een tussengelegen monsterlocatie tussen rijen 5, hetgeen het aantal cellen vergroot, de celomvang verkleint of de bemonsteringssnelheid van het gegevensverwervingssysteem vergroot. Een dergelijk zigzagsgewijs ontwerp is echter moeilijk te vervaardigen, aangezien de rijen niet zijn uitgelijnd.

25 Het is daarom wenselijk om een CT-detector te ontwerpen, welke CT-detector een hogere bemonsteringsdichtheid verschaft, praktisch is om te vervaardigen en het gegevensverwervingssysteem toch niet overbelast of geen onpraktisch aantal gegevensverwervingska-nalen benodigt. Het is ook wenselijk, dat een dergelijke detector effectief functioneert met rönt-genbronnen met afgebogen focuspunt.

30 De uitvinding is gericht op een CT-detector, die is geconstrueerd om de hiervoorge- noemde nadelen te overwinnen. De CT-detector bestaat uit detectorcellen, die diagonaal georiënteerde omtrekswanden hebben. Bij een dergelijke constructie heeft de CT-detector een verbeterd ruimtelijk bestrijkingsgebied (bemonsteringsdichtheid), en detecteert de CT-detector röntgenstralen met afgebogen brandpunt of effectievere wijze. Bovendien is het aantal detec-35 torkanalen niet toegenomen ondanks de toename in ruimtelijk bestrijkingsgebied. Bovendien kunnen de detectorcellen worden geconstrueerd met een conventionele snijtechniek.

-3-

Volgens één aspect omvat de uitvinding daarom een CT-scanner, die een roteerbaar portaal, een röntgenbron, die is ingericht om röntgenstralen vanaf het portaal te projecteren, een in het portaal tegenover de röntgenbron aangebrachte röntgendetector, en een gegevens-verwerkingseenheid, die is aangesloten om van de röntgendetector afkomstige gegevens te 5 verwerven, heeft. De röntgendetector heeft een array van detectorcellen, die elk één omtreks-zijde hebben, die niet evenwijdig is aan twee andere omtrekszijden. Een programma op de ge-gevensverwerkingseenheid doet een interpolatie van röntgendetectorgegevens of een röntgen-overbemonstering of beide plaatsvinden.

Volgens een ander aspect van de uitvinding is een röntgendetector geopenbaard. De 10 detector omvat een array van röntgendetectorcellen, die zijn ingericht om vanaf een röntgenbron geprojecteerde straling om te zetten in gegevenssignalen. Elke detectorcel heeft een aantal omtrekszijden, waarbij een door een paar van elkaar snijdende omtrekszijden gevormde hoek scherp is. De bemonsteringssnelheid van de array is zodanig ingesteld, dat meerdere gegevensverwervingen tijdens een projectieperiode van de röntgenbron worden afgegeven.

15 Volgens een ander aspect is de uitvinding belichaamd in een werkwijze voor het im plementeren van een röntgendetectiesysteem. De werkwijze omvat de stappen van het verschaffen van een scintillatorarray, die een aantal verdelingen bij een eerste hoek en een aantal verdelingen bij een tweede hoek, die meer dan 90° groter dan de eerste hoek is, heeft, het verbinden van uitgangen van de scintillatorarray met een gegevensverwervingssysteem, en het 20 programmeren van het gegevensverwervingssysteem. Bij uitvoering van het programma dient het gegevensverwervingssysteem een van de scintillatorarray, die een aantal waarden in een kolomrichting en een aantal waarden in een rijrichting heeft, afkomstige matrix van gegevens-monsters te verwerven en vervolgens de matrix van gegevensmonsters met aanvullende waarden in de rijrichting te vergroten.

25 Volgens nog een ander aspect van de uitvinding is een werkwijze voor het verwerven van röntgeninvalsgegevens geopenbaard. De werkwijze omvat het projecteren van afbuigende straling vanaf een röntgenbron naar een detector tijdens een projectieperiode en het bemonsteren van een van de detector afkomstige reeks verwervingsgegevens. De reeks van verwervingsgegevens is een indicatie van de inval van straling op gedeelten van de detector, die een 30 rand hebben, welke rand niet evenwijdig is aan de plakrichting of de subjectrichting. De werkwijze omvat ook het integreren van andere gegevenswaarden met de reeks van verwervingsgegevens om de schijnbare bemonsteringsresolutie in de plakrichting of de subjectrichting te vergroten.

Verschillende andere kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk wor-35 den uit de volgende gedetailleerde beschrijving en de tekeningen.

De tekeningen tonen één, op dit moment voor het uitvoeren van de uitvinding beoogde voorkeursuitvoeringsvorm.

-4- ln de tekeningen: fig. 1 is een vlak aanzicht van een conventionele rechthoekige CT-detectormatrix, die bestaat uit vierkantvormige detectorcellen; fig. 2 is een vlak aanzicht van een CT-detectormatrix met zigzagsgewijs aange-5 brachte detectorkanalen; fig. 3 is een illustratief aanzicht van een CT-afbeeldingssysteem; fig. 4 is een blokschematisch diagram van het in fig. 1 getoonde systeem; fig. 5 is een vlak aanzicht van een CT-detectormatrix met detectorcellen, die diagonale randen hebben, volgens één aspect van de uitvinding; 10 fig. 6 is een vlak aanzicht van een voorbeeld van een enkele detectorcel volgens één aspect van de uitvinding; fig. 7 is een grafiek, die een z-asvergelijking van een conventionele CT-detectormatrix en de CT-detectormatrix van fig. 5 toont; fig. 8 is een vlak aanzicht van een CT-detectormatrix met ruitvormige detectorcellen 15 volgens een ander aspect van de uitvinding; fig. 9 is een grafiek, die een vergelijking in z-asprofiel tussen een conventionele rechthoekvormige detectorcel en een ruitvormige detectorcel toont; fig. 10 is een vlak aanzicht van een CT-detectormatrix met detectorcellen, die diagonale randen hebben en die geïnterpoleerde gegevenspunten vertonen, volgens één aspect van 20 de uitvinding; fig. 11 is een vlak aanzicht van een CT-detectormatrix met detectorcellen, die diagonale randen hebben en twee-posities focuspuntafbuiging vertonen volgens één aspect van de uitvinding; fig. 12 is een vlak aanzicht van een CT-detectormatrix met detectorcellen, die diago-25 nale randen hebben en drie-posities focuspuntafbuiging vertonen volgens één aspect van de uitvinding; fig. 13 is een vlak aanzicht van een CT-detectormatrix met detectorcellen, die diagonale randen hebben en geïnterpoleerde gegevenspunten met twee-posities focuspuntafbuiging vertonen, volgens één aspect van de uitvinding; 30 fig. 14 is een vlak aanzicht van een CT-detectormatrix met detectorcellen, die diago nale randen hebben en vier-posities focuspuntafbuiging vertonen, volgens één aspect van de uitvinding; fig. 15 is een vlak aanzicht van een CT-detectormatrix met detectorcellen, die diagonale randen hebben en diagonale focuspuntafbuiging vertonen, volgens één aspect van de 35 uitvinding; fig. 16 is een illustratief aanzicht van een CT-systeem voor gebruik bij een niet-in-grijpend pakketinspectiesysteem.

-5-

Er wordt nu verwezen naar fig. 3 en 4, waarin een computertomografie(CT)afbeel-ddingssysteem 10 is weergegeven, waarbij het systeem 10 een portaal 12, dat representatief is voor een "derde-generatie" CT-scanner, bevat. De vakman zal onderkennen, dat de uitvinding toepasbaar is bij anders ingerichte CT-scanners, zoals scanners die in het algemeen worden 5 aangeduid als eerste-generatie-, tweede-generatie-, vierde-generatie-, vijfde-generatie-, zesde-generatie-, enz. scanners. Verder zal de uitvinding worden beschreven met betrekking tot een CT-detectorcelgeometrie, die toepasbaar is bij energie-integrerende cellen alsmede foton-tel-lende en/of energie-onderscheidende cellen.

Het portaal 12 heeft een röntgenbron 14, die een bundel van röntgenstralen 16 naar 10 een detectorarray 18 aan de tegenovergestelde zijde van het portaal 12 projecteert. De detec-torarray 18 wordt gevormd door een aantal detectoren 20 die tezamen de geprojecteerde röntgenstralen, die door een medische patiënt 22 zijn doorgelaten, detecteren. Elk detectorelement 20 produceert een elektrisch signaal, dat de intensiteit van een invallende röntgenbundel en daardoor de afgezwakte bundel bij doorgang door de patiënt 22 representeert. Tijdens een 15 aftasting om röntgenprojectiegegevens te verwerven, roteren het portaal 12 en de daarop gemonteerde componenten rond een rotatiemidden 24.

Rotatie van het portaal 12 en de werking van de röntgenbron 14 worden geregeld door een stuurmechanisme 26 van het CT-systeem 10. Het stuurmechanisme 26 bevat een rönt-genstuureenheid 28, die vermogen en timingsignalen aan de röntgenbron 14 verschaft, en een 20 portaalmotorstuureenheid 30, die de draaisnelheid en positie van het portaal 12 bestuurt. Een gegevensverwervingssysteem (DAS) 32 in het stuurmechanisme 26 bemonstert van de detectoren 20 afkomstige analoge gegevens en zet de gegevens om in digitale signalen voor daaropvolgende verwerking. Een afbeeldingsreconstructie-eenheid 34 ontvangt bemonsterde en gedigitaliseerde röntgengegevens van DAS 32 en voert een snelle afbeeldingsreconstructie uit. 25 De gereconstrueerde afbeelding wordt als een invoer aan een computer 36 toegevoerd, welke computer de afbeelding in een massaopslaginrichting 38 opslaat.

De computer 36 ontvangt ook commando's en aftastparameters van een bediener via een console 40, dat een toetsenbord heeft. Een bijbehorende kathodestraalbuisweergave 42 maakt het voor de bediener mogelijk om de gereconstrueerde afbeelding en andere gegevens 30 van de computer 36 waar te nemen. De door de bediener geleverde commando's en parameters worden door de computer 36 gebruikt om stuursignalen en informatie aan DAS 32, rönt-genstuureenheid 28 en portaalmotorstuureenheid 30 te verschaffen. Bovendien stuurt de computer 36 een tafelmotorstuureenheid 44, die een gemotoriseerde tafel 46 bestuurt, aan om de patiënt 22 in het portaal 12 te positioneren. In het bijzonder beweegt de tafel 46 delen van de 35 patiënt 22 door de portaalopening 48 heen.

Zoals hierboven is vermeld, is de uitvinding gericht op een CT-detector, die bestaat uit individuele detectorcellen of -pixels. Deze cellen worden gedefinieerd door een actief oppervlak -6- of gebied en zetten röntgenstralen om in een vorm, die voor afbeeldingsreconstructie kan worden bewerkt. In dit verband kunnen de cellen via een scintillator-fotodiodecombinatie röntgenstralen omzetten in licht, het licht detecteren en een elektrisch signaal aan een gegevensver-wervingssysteem verschaffen voor afbeeldingsreconstructie. De uitvinding is echter niet beperkt 5 tot scintillator-fotodiodeconstructies. Zoals hieronder zal worden getoond, wil dit zeggen, dat de uitvinding ook toepasbaar is op detectorcellen met directe omzetting, welke cellen röntgenstralen direct in een elektrisch signaal omzetten.

Bovendien is de uitvinding toepasbaar bij conventionele energie-integrerende cellen alsmede bij foton-tellende/energie-onderscheidende cellen. In een conventionele integrerende 10 cel is het uitgangssignaal van de scintillator of andere röntgenomzettingscomponent het product van de energie van de ontvangen röntgenstralen en het aantal ontvangen röntgenstralen. Er is dus geen scheiding tussen het aantal ontvangen röntgenstralen en het energieniveau van de afzonderlijke röntgenstralen. Bij energie-integrerende detectorcellen is het dus voor één cel mogelijk om een uitgangssignaal te verschaffen, dat gelijk is aan dat van een andere cel on-15 danks dat de ene cel meer röntgenstralen ontvangt dan de andere cel. Deze gelijkheid in uitgangssignalen is een gevolg van het feit dat het energieniveau van de door de "andere" cel ontvangen röntgenstralen groter is dan dat van de door de "ene" cel ontvangen röntgenstralen.

Om foton-tellende en/of energie-onderscheidende informatie te verschaffen, worden CT-detectoren in toenemende mate gevormd van energie-onderscheidende (ED) en/of foton-20 tellende (PC) cellen. De ED/PC-detectoren zijn in staat fotontelling- en energieniveau-informatie te verschaffen. Ondanks de verschillen tussen conventionele energie-integrerende detectoren en ED/PC-detectoren, bestaat er nog steeds behoefte aan het verbeteren van de ruimtelijke bestrijking/bemonsteringsdichtheid in beide gevallen. Daarom is de uitvinding toepasbaar bij beide algemene typen van detectoren en is de uitvinding in feite niet beperkt tot een bijzonder 25 type detector. Bovendien is de uitvinding niet beperkt tot detectoren voor CT-systemen.

Om een CT-detector met verbeterde ruimtelijke bestrijking te verkrijgen, worden detectorcellen met diagonale randen of omtrekswanden voorgesteld. Een voorbeeldconstructie is getoond in fig. 5. Zoals weergegeven, wordt een CT-detector 20 gedefinieerd door een array of matrix 50 van detectorcellen 52. Zoals weergegeven heeft elke detectorcel 52 een niet-recht-30 hoekige vorm. Deze niet-rechthoekigheid vergroot de ruimtelijke bestrijking van de detector in de z-richting. De effectieve ruimtelijke bestrijking in elke "rij" van de x-richting is echter enigszins verlaagd in vergelijking met de conventionele detector van fig. 1. Dit wil zeggen, dat de weergegeven detectorarray 50 een resolutie van acht gegevenspunten in de kolomrichting en vier gegevenspunten per rij verwerft, terwijl de detector van fig. 1 drie gegevenspunten in de 35 kolomrichting en twaalf gegevenspunten per rij verwerft. Indien als alternatief de oriëntatie van de detector zou worden gedraaid, dan kan de ruimtelijke bestrijking in de x-richting worden vergroot.

-7-

Ondanks de niet-rechthoekigheid van de geometrie van elke detectorcel, zoals getoond, zijn de detectorcellen in elke kolom (kanaal) uniform met elkaar uitgelijnd. Dit vereenvoudigt het vervaardigingsproces ten opzichte van de in fig. 2 getoonde aanpak van het zig-zagsgewijze kanaal. Zoals is weergegeven, is ook het grootste deel van de detectorcellen 5 soortgelijk gevormd. Vanwege de niet-rechthoekigheid van de detectorcellen dient echter rekening gehouden te worden met onregelmatig gevormde secties van de matrix. Dit wordt verkregen door de speciaal gevormde cellen 53, die zijn geconstrueerd om de matrix "op te vullen".

De vakman zal onderkennen, dat elke "speciaal gevormde" cel 53 meerdere cellen kan bevatten om de matrix op te vullen.

10 Er wordt nu verwezen naar fig. 6, waarin een voorbeeld van een enkele detectorcel 52 volgens één aspect van de uitvinding is weergegeven. De detectorcel 52 heeft een actief oppervlak, dat in het algemeen evenwijdig ligt aan het vlak van röntgenprojectie (niet weergegeven) tijdens gegevensverwerving. In de voorbeeldillustratie wordt het actieve oppervlak 54 gedefinieerd door vier omtrekswanden of -randen 56. Zoals getoond, heeft de voorbeeldcel de 15 vorm van een ruit. In dit verband is de hoek, die wordt gevormd door de elkaar snijdende randen 56(a) en 56(b), scherp. Op overeenkomstige wijze is de hoek, a2, tussen randen 56(c) en 56(d) scherp. Daarentegen zijn de hoek, ter plaatse van het snijpunt van randen 56(a) en 56(c) en de hoek, β2, die wordt gevormd ter plaatse van het snijpunt van randen 56(b) en 56(d), stomp. In het kort gezegd, staan de randen 56(b) en 56(c) niet loodrecht op het vlak van por-20 taalrotatie, zoals bij conventionele rechthoekigvormige cellen; echter staan kanaalranden 56(a) en 56(d) loodrecht op het vlak van portaalrotatie. In dit verband strekken de diagonale randen 56(b) en 56(c) zich in het xz-vlak uit, terwijl randen 56(a) en 56(d) zich slechts in de z-richting uitstrekken.

De geometrie van de detectorcel kan meer in het algemeen als volgt worden beschre-25 ven. Zoals getoond, worden de z-grenzen van de detectorcel gevormd door rechte diagonale randen. Met de celpitch in de z-richting aangeduid als "a" en de celpitch in de x-richting aangeduid als "b", maakt de diagonale grens dus een hoek α met de x-as, zodat: tan(a) = a/(2b) (Verg. 1) 30

Voor a=b is α ongeveer 26,5°. De vakman zal echter onderkennen, dat de uitvinding niet tot het geval, waarin a=b, is beperkt. In één voorkeursuitvoeringsvorm geldt bijvoorbeeld b=a -v/3 /2. In dit geval, dat in het bijzonder optimaal is gebleken voor bemonsteringsdichtheid, is α 30°. Met een α van 30° zou een hexagonaal-roosterdetectormatrix of -array kunnen re-35 sulteren. Andere waarden voor α worden vanzelfsprekend beoogd.

Als gevolg van het feit dat randen 56(b) en 56(c) in het xy-vlak liggen, is de bemonsteringsdichtheid van de totale detector verbeterd, zoals getoond in fig. 7. Zoals getoond, -8- wordt in het bijzonder het z-asprofiel van een conventionele rechthoekige detectorcel omhuld door de gezamenlijke profielen van de cellen met diagonale randen, die zijn getoond in fig. 5-6.

De uitvinding verschaft niet alleen een detectorcelgeometrie met verbeterde ruimte-5 lijke bestrijking, maar de uitvinding doet dit zonder aanzienlijke variaties in conventionele de-tectorvervaardigingstechnieken te vereisen. In het bijzonder kan de in fig. 6 getoonde detectorcel worden vervaardigd onder gebruikmaking van twee sneden in een snijproces. Dit wil zeggen, dat na het maken van een rechte snede, d.w.z., randen 56(a) en 56(d), de wafel of bulk van röntgen-omzettend materiaal slechts in een vaste mate van rotatie over een scherpe hoek 10 behoeft te worden geroteerd, gevolgd door een tweede snede. In plaats van het maken van vier 90° sneden, kan een detector volgens één uitvoeringsvorm van de uitvinding dus worden gevormd met twee 90° sneden en twee scherpe (minder dan 90°) diagonale sneden. Dit kan worden gedaan zonder een aanzienlijke verandering in een typische snijopstelling te vereisen.

Er wordt nu verwezen naar fig. 8, waarin een CT-detector 20 met een array 50 van 15 detectorcellen 52, die gevormd zijn volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding, is weergegeven. In deze uitvoeringsvorm zijn de detectorcellen 52 elk ruitvormig. Vier diagonale randen in plaats van twee, zoals in de in fig. 6 weergegeven cel, definiëren dus elke cel. Eén voorbeeld van de in fig. 8 getoonde celgeometrie is, dat er een aanzienlijke monster-overlap in de x- en z-richting is. Bovendien is het z-asprofiel smaller dan dat van conventionele 20 rechthoekige detectorcellen. De vakman zal onderkennen, dat vervaardiging van de ruitvormige detectorcel kan worden uitgevoerd met een conventioneel draadzaagproces.

Er wordt verwezen naar fig. 9, waarin het axiale profiel van een ruitvormige cel ten opzichte van een rechthoekige cel is getoond. Niettegenstaande het smallere profiel, is de be-monsteringsbestrijking van de ruitvormige cel gelijk aan die van een conventionele rechthoe-25 kige cel, zoals weergegeven.

Zoals hierboven is toegelicht, is een voordeel van de uitvinding de unieke toepasbaarheid daarvan bij röntgenfocuspuntafbuigtechnieken (soms aanduid als röntgen"wobble"). Rönt-genfocuspuntafbuiging is essentieel een lineaire verplaatsing van het effectieve focuspunt van een geprojecteerde röntgenbundel in een X- of Z-richting met betrekking tot een aftastpositie 30 van een subject. Deze afbuiging vindt plaats voor elke projectiepositie van de röntgenbron rond het portaal van een CT-systeem. Eén manier van het produceren van een dergelijke verplaatsing is het over een zekere afstand in het vlak van rotatie van de anode van de röntgenbron heen en weer bewegen of kantelen van de kathode van de röntgenbron. Het resultaat is een heen en weer over een lineaire afstand van de röntgendetector bewegend röntgenfocuspunt.

35 De röntgenbron kan over de gehele lengte van de afbuigafstand projecteren of kan eenvoudig op verschillende discrete locaties projecteren, zoals eindpunten of een midden van de afbuigafstand. Hoewel vele afbuigtechnieken het bewegen van het röntgenfocuspunt over de helft van -9- de totale gewenste afbuigafstand in een richting uit het midden met zich meebrengen, wordt er op overeenkomstige wijze onderkend, dat afbuiging ook het bewegen van het focuspunt over de gehele afbuigafstand in één richting vanuit het midden kan omvatten. Ongeacht de gebruikte bijzondere uitvoeringsvorm produceert röntgenfocuspuntafbuiging de mogelijkheid om 5 toegenomen aantallen aanzichten in de richting van afbuiging te verwerven.

Een andere, gewoonlijk toegepaste techniek voor het verschaffen van het optreden van toegenomen gegevensverwerving is interpolatie. Fig. 10 toont een diagonaal gesneden detector 118 volgens de uitvinding. Elk vetgedrukt gegevenspunt 120 representeert van een actuele niet-afgebogen röntgenfocuspuntprojectie verworven gegevens. Zoals hierboven toe-10 gelicht, verschaft de detector 118 daardoor een vergrote ruimtelijke resolutie in een z- of kolom-richting. Om de effectieve resolutie in de x-richting te vergroten, kunnen aanvullende gege-venspunten 122 tijdens gegevensverwerking worden geïnterpoleerd. Met andere woorden, kan het uitgangssignaal van twee naburige detectoren 124 worden gemiddeld om een aanvullend gegevenspunt te verschaffen, dat bruikbaar is alsof een andere detector daartussen zou be-15 staan. Op overeenkomstige wijze kunnen de uitgangssignalen van verticaal uitgelijnde detectoren 126 worden gebruikt voor interpolatie; of kunnen de uitgangssignalen van vier omringende detectoren 124, 126 worden gebruikt om een gegevenspunt te interpoleren. Het resultaat van deze nabewerking is een matrix van gegevenspunten, die de resolutie in de z-richting heeft vergroot als gevolg van de detectorvorm 118 en effectieve resolutie in de x-richting heeft ver-20 groot als gevolg van de interpolatie.

Fig. 11 toont een detector 128, die röntgenfocuspuntafbuiging ondervindt. Zoals in beginsel duidelijk is, is het totale aantal gegevensverwervingen 130, 132 gelijk aan het totale aantal gegevenspunten van fig. 10. Het onderscheid is echter, dat de gegevensverwervingen 130,132 alle door de detector 128 actueel verworven unieke gegevens representeren, in plaats 25 van uit andere verwervingen geïnterpoleerde gegevenspunten. Gereconstrueerde afbeeldingen kunnen dus nauwkeuriger zijn. De afgebogen röntgenfocuspunten van fig. 11 worden geproduceerd door een röntgenbron, die is ingericht om het geprojecteerde focuspunt over een afstand van de helft van een detectorcelbreedte naar links 130 en rechts 132 af te buigen. De detector 128 is vervolgens zodanig geprogrammeerd of ingericht, dat zijn bemonsteringssnelheid (en de 30 coördinatie daarvan met de afbuigperiode van de röntgenbron) resulteert in gegevensverwervingen, die plaatsvinden wanneer de röntgenbundel op de eindpunten 130,132 van de fo-cusafbuiging is gefocusseerd. Met andere woorden, verwerft de detector meerdere gegevens-bemonsteringen tijdens een projectieperiode 130,132 van focusafbuiging (of de röntgenbron nu al dan niet tijdens de gehele focusafstand of slechts op de eindpunten 130,132, projec-35 teert). Daarom is de gecombineerde effectieve detectorresolutie van de twee verwervingen in de x-richting gelijk aan die in de z-richting.

- 10-

Op soortgelijke wijze toont fig. 12 een detector 134 met drie-posities röntgenfocus-puntafbuigingsinval daarop. De afgebogen röntgenfocuspunten van fig. 12 worden geproduceerd door een röntgenbron, die is ingericht om het geprojecteerde focuspunt over een afstand van tweederde van een detectorcelbreedte naar links 136 en tweederde van een detedorcel-5 breedte naar rechts 140 in de x-richting of "in-vlak'Yichting af te buigen. De timing van de be-monsteringssnelheid van de detector 134 is zodanig, dat verwervingen plaatsvinden wanneer het focuspunt zich in de linkereindpositie 136, de middenpositie 138 en de rechterpositie 140 bevindt. Deze uitvoeringsvorm van de uitvinding resulteert in ongeveer anderhalf maal de ruimtelijke resolutie in het x-vlak en twee maal de ruimtelijke resolutie in het z-vlak ten opzichte 10 van conventionele detectoren zonder afgebogen röntgenstralen.

Fig. 13 toont een alternatief, waarin zowel focuspuntafbuiging als interpolatie worden gebruikt. De resulterende x-vlakresolutie en z-vlakresolutie zijn ongeveer gelijk aan die van de uitvoeringsvorm van fig. 12. In de uitvoeringsvorm van fig. 13 resulteert een twee-posities focuspuntafbuiging van =/-1/3 van een detectorcelbreedte in actuele gegevensverwervingen in 15 punten 144 en 146. Een derde gegevenspunt 148 wordt geïnterpoleerd uit een gemiddelde van enige combinatie van naburige gegevensverwervingen 144, 146, zoals hierboven beschreven.

De uitvoeringsvorm van fig. 14 toont de inval van een vier-posities focuspuntafbuig-techniek op een detector 150. In een dergelijk geval geeft de detector 150 gegevensverwervingen af, wanneer het röntgenfocuspunt zich op de eindpunten 152, 158 en twee tussengelegen 20 punten 154,156 van een afbuigpatroon van +/- drievierde van een detectorcelbreedte in de x-richting bevindt. Deze uitvoeringsvorm vertoont een resolutie in het x-vlak en het z-vlak van twee maal die van een conventioneel detectorsysteem, zoals dit is weergegeven in fig. 1.

Fig. 15 toont een alternatieve uitvoeringsvorm, waarin focusafbuiging plaatsvindt in een diagonale richting. Er wordt dus onderkend, dat de uitvinding toepasbaar is in MR-syste-25 men, die afbuiging in een verscheidenheid van richtingen, waaronder x-vlak, z-vlak, diagonaal, dwarsdiagonaal (90° ten opzichte van de afbuigrichting weergegeven in fig. 15) verschaffen. Verder wordt er onderkend, dat de afstanden van afbuiging +/- fracties van de breedte van de detectorcellen in de richting van de afbuiging dienen te zijn om de verworven focusposities gelijkmatig te 'Verdelen" om effectieve ruimtelijke resolutie te vergroten. In het kort worden vele 30 combinaties van verschillende afbuigrichtingen en afstanden, verschillende aantallen focus-puntposities, na-verwerving interpolaties, en bemonsteringssnelheden en timingspatronen van detectorverwerving door de uitvinding omvat.

De uitvinding kan ook worden opgenomen in medische scanners, zoals deze weergegeven zijn in fig. 3-4, of in niet-medische scanners. Er wordt nu verwezen naar fig. 16, waarin 35 een pakket/bagage-inspectiesysteem 100, waarin de uitvinding is opgenomen, een roteerbaar portaal 102 met een opening 104 daarin, waardoorheen pakketten of stukken bagage kunnen passeren, bevat. Het roteerbare portaal 102 behuist een elektromagnetische hoogfrequente - '11 - energiebron 106 alsmede een detectorsamenstel 108 met detectorcellen, die soortgelijk zijn aan de hierin beschreven detectorcellen. Ook is een transportsysteem 110 voorzien, welk systeem een door een structuur 114 ondersteunde transportband 112 bevat, om automatisch en continu af te tasten pakketten of stukken bagage 116 door de opening 104 te leiden. Objecten 5 116 worden door de transportband 112 door de opening 104 heen gevoerd, vervolgens worden afbeeldingsgegevens verworven en verwijdert de transportband 112 de pakketten 116 uit de opening 104 op een bestuurde en continue wijze. Als resultaat hiervan kunnen postinspecteurs, bagageafhandelaars en ander beveiligingspersoneel op niet-ingrijpende wijze de inhoud van pakketten 116 op explosieven, messen, wapens, smokkelwaar, enz. inspecteren.

10 Zoals hierboven is opgemerkt, is de uitvinding niet beperkt tot een bepaald type de- tectorcel. In dit verband wordt er beoogd, dat de uitvinding kan worden toegepast op energie-integrerende, foton-tellende of energie-onderscheidende constructies. De uitvinding is dus toepasbaar met scintillatoren of directe-röntgenomzettingsmateriaal, ladingscollectoren, zoals fo-todiodes, ladingsopslaginrichtingen, ladingsverzamelingsanodes of -kathodes alsmede anti-15 verstrooiings-, collimator- en reflectorroosters.

Zoals hierin beschreven en door de vakman wordt onderkend, verschaft de uitvinding een detectorcelgeometrie, die overlappende monsters in de z- en/of x-richting mogelijk maakt zonder aanvullende gegevensverwervingssysteemkanalen te vereisen. Bovendien is het actieve oppervlak van elke cel equivalent aan dat van conventionele detectorcellen. De detectorcel-20 len kunnen worden gefabriceerd met een geringe modificatie van een conventioneel draad-zaagproces; de fabricagekosten zijn dus vergelijkbaar met die van conventionele detectorcellen. Aangezien de hierin beschreven diagonale en ruitvormige cellen kunnen worden vervaardigd onder gebruikmaking van draadzaagsneden van dezelfde pitch, is bovendien slechts een enkelvoudige draadzaagopstelling vereist. Bovendien is de detectorcel toepasbaar met vlie-25 gende-focuspuntafbuigtechnieken, bijv., x-richtingswobble, voor verbeterde bemonsteringsre-solutie, zoals hierboven is toegelicht. Verder zijn de kanaalranden van elke cel voor de in fig. 6 getoonde uitvoeringsvorm uitgelijnd met de kanaalranden van elke andere detectorcel in het kanaal. Dus kan een conventioneel 1 D-verstrooiingsrooster worden gebruikt. De vakman zal ook onderkennen, dat de uitvinding toepasbaar is met CZT foton-tellende detectoren. In een 30 dergelijk geval is de scintillator niet op een hierboven beschreven wijze onderverdeeld. De la-dingsverzamelingselektroden zijn gevormd met overlappende rijen.

De uitvinding omvat daarom een CT-scanner met een roteerbaar portaal, een rönt-genbron om röntgenstralen vanaf het portaal te projecteren, een tegenover de röntgenbron aangebrachte röntgendetector, en een gegevensverwervingseenheid om van de röntgende-35 tector afkomstige gegevens te verwerven. De röntgendetector heeft een rij van detectorcellen, die elk één omtrekszijde hebben, die niet evenwijdig is aan twee andere omtrekszijden. Een -12- programma op de gegevensverwervingseenheid doet een interpolatie van röntgendetectorge-gevens of een röntgenoverbemonstering of beide plaatsvinden.

Ook is een röntgendetector geopenbaard. De detector omvat een array van röntgen-detectorcellen, die zijn ingericht om door een röntgenbron geprojecteerde straling in gegevens-5 signalen om te zetten. Elke detectorcel heeft een aantal omtrekszijden, waarin een door een paar van de elkaar snijdende omtrekszijden gevormde hoek scherp is. De bemonsteringssnel-heid van de array is zodanig ingesteld, dat meerdere gegevensverwervingen worden afgegeven tijdens een projectieperiode van de röntgenbron.

De uitvinding is ook belichaamd in een werkwijze voor het implementeren van een 10 röntgendetectiesysteem. De werkwijze omvat de stappen van het verschaffen van een scintil-latorarray met een aantal verdelingen bij een eerste hoek en een aantal verdelingen bij een tweede hoek, die meer dan 90° afwijkt van de eerste hoek, het verbinden van uitgangen van de scintillatorarray met een gegevensverwervingssysteem, en het programmeren van het gege-vensverwervingssysteem. Bij het uitvoeren van het programma dient het gegevensverwer-15 vingssysteem een matrix van de scintillatorarray, die een aantal waarden in een kolomrichting en een aantal waarden in een rijrichting heeft, afkomstige gegevensmonsters te verwerven en vervolgens de matrix van gegevensmonsters zonder aanvullende waarden in de rijrichting te vergroten.

Bovendien omvat de uitvinding een werkwijze voor het verwerven van röntgeninvals-20 gegevens. De werkwijze omvat het projecteren van afbuigende straling vanaf een röntgenbron naar een detector tijdens een projectieperiode en het bemonsteren van een reeks van van de detector afkomstige verwervingsgegevens. De reeks van verwervingsgegevens is indicatief voor de inval van straling op gedeelten van de detector met een rand, die niet evenwijdig is aan de plakrichting of de subjectrichting. De werkwijze omvat ook het integreren van andere gege-25 venswaarden met de reeks van verwervingsgegevens om de schijnbare bemonsteringsresolu-tie in de plakrichting of de subjectrichting te vergroten.

De uitvinding is beschreven in termen van de voorkeursuitvoeringsvorm en er wordt onderkend, dat equivalenten, alternatieven en modificaties naast de uitdrukkelijk genoemde equivalenten, alternatieven en modificaties mogelijk zijn en dat deze binnen het kader van de 30 bijgevoegde conclusies vallen.

-13-

ONDERDELENLIJST

10 CT-afbeeldingssysteem 12 portaal 14 röntgenbron 16 bundel van röntgenstralen 18 detectorarray 20 aantal detectoren 22 medische patiënt 24 vlak van rotatie 26 stuurmechanisme 28 röntgenstuureenheid 30 portaalmotorstuureenheid 32 gegevensverwerkingssysteem 34 afbeeldingsreconstructie-eenheid 36 computer 38 massaopslaginrichting 40 bedienerconsole 42 kathodestraalbuisweergave 44 tafelmotorstuureenheid 46 gemotoriseerde tafel 48 portaalopening 60 detectorarray 52 detectorcellen 53 speciaal gevormde detectorcellen 54 actief oppervlak 56 omtreksranden 100 bagage-inspectiesysteem 102 roteerbaar portaal 104 portaalopening 106 hoogfrequente elektromagnetische energiebron 108 Detectorsamenstel 110 transportsysteem 112 transportband 114 transportbandstructuur 116 bagagestukken 118 diagonaalsnededetector - 14- 120 vetgedrukt gegevenspunt 122 geïnterpoleerde gegevenspunten 124 naburige detectoren 126 verticaal uitgelijnde detectoren 128 detector 130-132 afgebogen focuspunt 134 detector 136 linker focuspunt 138 midden focuspunt 140 rechter focuspunt 144-146 afgebogen focuspunt 148 geïnterpoleerd gegevenspunt 150 detector 152 eindfocuspunt 154-156 tussengelegen focuspunt 158 eindfocuspunt 1033720

Claims (13)

1. CT-scanner omvattende: een roteerbaar portaal (12); een röntgenbron (14), die is ingericht om röntgenstralen (16) vanaf het portaal (12) te projecteren; 5 een in het algemeen tegenover de röntgenbron (14) in het portaal (12) aangebrachte röntgendetector (20), die een array (50) van ruitvormige detectorcellen (52) heeft, waarin elke detectorcel (52) vier omtrekszijden heeft, waarin een tussen een paar van elkaar snijdende omtrekszijden gevormde hoek scherp is; en een gegevensverwerkingseenheid (32-36), die is ingericht om van de 10 röntgendetector (2) afkomstige gegevens te verwerven en die is geprogrammeerd om ten minste één van een interpolatie (122) van de röntgendetectorgegevens en een overbemonstering (130-132) van de door de röntgenbron (14) geprojecteerde röntgenstralen (16) te veroorzaken.

2. Scanner volgens conclusie 1, waarin de röntgenbron (14) is ingericht om een afbuigende röntgenbundel (130-132) te projecteren.

3. Scanner volgens conclusie 2, waarin een afbuigafstand van de afbuigende röntgenbundel één van +/-1/3 van een in-vlakbreedte van de detectorcellen (144-146), +/- 20 1/2 van een in-vlakbreedte van de detectorcellen (130, 132), +/- 2/3 van de in-vlakbreedte van de detectorcellen (136-140), en +/- 3/4 van de in-vlakbreedte van de detectorcellen (152-158) is.

4. Scanner volgens conclusie 2, waarin de gegevensverwerkingseenheid verder is 25 geprogrammeerd om de overbemonstering (130, 132) van de röntgenstralen (16) te veroorzaken door een aantal verwervingen (130, 132) van röntgendetectorgegevens te doen plaatsvinden tijdens een projectieperiode van de afbuigende röntgenbundel.

5. Scanner volgens conclusie 4, waarin het aantal verwervingen één van 2 (130, 30 132), 3 (136-140) en 4 9152-158) verwervingen is.

6. Scanner volgens conclusie 1, waarin de gegevensverwerkingseenheid verder is geprogrammeerd om de interpolatie (122) van de röntgendetectorgegevens te veroorzaken 103 3 720 - 16- door middel van het middelen van gegevens van ten minste twee naburige detectorcellen (124,126).

7. Scanner volgens conclusie 1, waarin interpolaties (148) van de 5 röntgendetectorgegevens en overbemonsteringen (144-146) van de röntgenstralen (16) een regelmatig verdeelde plaatsing van gegevenspunten over een x-richting van de detector (142) creëren.

8. Röntgendetector volgens conclusie 1, waarin de detectorcellen (52) van de array 10 (50) zijn ingericht om een verhoogde gegevenssignaalresolutie in één van een kolomrichting en een rijrichting te verschaffen.

9. Röntgendetector volgens conclusie 1, waarin de gegevensverwerkingseenheid (32-36) verder is geprogrammeerd om: 15 een matrix van van de detectorarray (50) afkomstige gegevensmonsters (130) te verwerven, waarbij de matrix een aantal waarden in een kolomrichting en een aantal waarden in een rijrichting heeft; en de matrix van gegevensmonsters (130) te vergroten met van de ten minste ene van interpolatie (122) en overbemonstering (132) afkomstige aanvullende waarden. 20

10. Röntgendetector volgens conclusie 9, waarin de gegevensverwerkingseenheid (32-36) verder is geprogrammeerd om een schijnbare bemonsteringsresolutie in één van de rijrichting en de kolomrichting te vergroten door middel van het vergroten (122-132) van de matrix van gegevensmonsters (130). 25

11. Röntgendetector volgens een van de conclusies 1-10, waarin de hoek van doorsnijding 26,5 of 30 graden is.

12. Röntgendetector volgens een van de conclusies 1-10, waarin de hoek van 30 doorsnijding ongeveer 26,5 tot 30 graden is.

13. Röntgendetector volgens een van de conclusies 1-12, waarin elke detectorcel de vorm van een ruit heeft. 103 3 720