NL194322C

NL194322C - Computergestuurde tomografische (CT) aftaster.

Info

Publication number: NL194322C
Application number: NL9001259A
Authority: NL
Original assignee: Picker Medical Systems Ltd
Priority date: 1989-06-04
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 2002-01-04
Also published as: JPH03109054A; FR2647661A1; IL90521A0; US5228069A; NL9001259A; DE4017904A1; NL194322B; FR2647661B1; JP2930123B2

Description

1 194322

Computergestuurde tomografische (CT) aftaster

Deze uitvinding heelt betrekking op een computergestuurde tomografische (CT) aftaster omvattende: een patiënt-ondersteuningsdoorgang, een gestel, middelen voor het op het gestel aan één zijde van de 5 patiënt-ondersteuningsdoorgang monteren van röntgenstralingsbronmiddelen, middelen voor het aan de andere zijde van de patiënt-ondersteuningsmiddelen monteren van röntgenstralingsdetectormiddelen, middelen voor het gezamenlijk rond de patiënt-ondersteuningsdoorgang roteren van de bronmiddelen en de detectormiddelen in een rotatie, en waarbij de detectormiddelen in de Z-richting opgestelde evenwijdige rijen detectors omvatten, welke detectors in elke rij in de X-richting zijn opgesteld, voor het gelijktijdig detecteren 10 van röntgenstralen welke meerdere vlakke secties in een patiënt hebben doorlopen tijdens een enkele rotatie, waarbij een Y-richting de richting tussen de röntgenstralingsbronmiddelen en de detectormiddelen is, de X-richting de rotatierichting van de detectormiddelen is en de Z-richting de richting loodrecht op zowel de X- als de Y-richting is.

Een dergelijke computergestuurde tomografische aftaster is bekend uit de Engelse octrooiaanvrage 15 GB-A-2.088.670. Dit document beschrijft een vorm van zoomen met gebruik van "tweevoudige meetcydi”, dat wil zeggen rotaties. Tijdens de eerste rotatie wordt data verkregen betreffende een orgaan binnen een plak. De belichting van het orgaan is tijdens deze eerste rotatie op volle intensiteit Een tweede rotatie verkrijgt data van de gehele plak bij een verlaagde intensiteitwaarde. De röntgenbron verschaft een bundel röntgenstralen die invalt op alle detectoren van de meerdere rijen detectoren in de detectie-inrichting.

20 Sluiters worden gebruikt om de breedte van de boog van detectors in de geselecteerde rij die gebruikt worden voor het verschaffen van de afbeelding, te bepalen.

Nadeel van deze bekende aftasters is dat de beeldresolutie niet optimaal is.

Het is een doelstelling van de onderhavige uitvinding een dubbelplaksgegevensverwervingsstelsel te verschaffen voor gebruik in computergestuurde tomografische rotatie-rotatieaftasters welke een verbeterde 25 beeldresolutie oplevert.

Overeenkomstig de onderhavige uitvinding is een computergestuurd tomografisch stelsel verschaft van de bij aanhef gedefinieerde soort, waarbij de röntgenstralingsbronmiddelen puntbronnen met meervoudige brandpunten omvatten, die ten opzichte van elkaar in de Z-richting zijn opgesteld.

Opgemerkt wordt dat in het artikel getiteld "Theoretical Possibilities for a CT-scanner Development” door 30 Dr. D.P. Boyd, gepubliceerd in diagnostic Imaging in december 1982, een vierde generatie aftaster beschreven wordt. In het genoemde artikel wordt het probleem van de extra kosten van de detectoren en het materiaal voor dubbelplaksverwerving besproken, met de suggestie om meerdere in de Z-richting onderling verschoven gelegen róntgenstralingsbronnen te gebruiken, in plaats van in de Z-richting onderling verschoven gelegen detectoren. Echter, de in dit artikel voorgestelde alternatieve gecomputeriseerde 35 tomografie-inrichtingen omvatten niet de róntgenbronnen met meerdere brandpunten volgens de onderhavige uitvinding.

Bij een voorkeursuitvoering zijn er middelen voor het verplaatsen van de detectormiddelen ten opzichte van de röntgenstralingspuntbronnen in de Z-richting, om te waarborgen dat door bundeldivergentie veroorzaakte artefacten middels het toepassen van een gebruikelijke 360° aftasthandeling gemakkelijk 40 kunnen worden gecorrigeerd.

De uitvinding zal worden toegelicht in de volgende beschrijving aan de hand van de bijgaande tekening, waarin: figuur 1 een gedeeltelijk blokschema is dat een CT-aftastconfiguratie illustreert; 45 figuur 2 een vereenvoudigd bovenaanzicht van een enkelrijige detectorgroepering is; figuur 3 een vereenvoudigd bovenaanzicht van een meerrijige detectorgroepering is; figuur 4(a) details toont van de detector van figuur 3 in vooraanzicht, d.w.z. in de X-richting; figuur 4(b) details toont van de detector van figuur 3 in zijaanzicht, d.w.z. langs de Z-richting; figuur 5 een aanzicht in het YZ-vlak toont van de röntgenstralen van de twee röntgenstralings-50 puntbronnen welke de detectoren bèlichten na doorgang door de patiënt; figuur 6 een bovenaanzicht van een verdere uitvoeringsvorm van de detectorgroepering is; figuur 7(a) een aanzicht in het YZ-vlak van de detectorgroepering en de bronmiddelen toont, waarbij de bron boven een eerste rij van detectoren Is gepositioneerd; figuur 7(b) de bron van figuur 7(a) toont, welke zodanig is verplaatst dat deze boven zowel een eerste 55 als een tweede rij van detectoren ligt, en figuur 8 een bovenaanzicht is dat de bronmiddelen in relatie tot de detector en de secties van de af te beelden patiënt toont 194322 2

In figuur 1 is met 11 de voorzijde inclusief het gestel van een computergestuurde tomografische rotatie-rotatie aftaster getoond. Oe aftaster omvat het op een voet 13 gemonteerde gestel 12. Het gestel heeft een opening 14 voor het hierin opnemen van een patiënt. Röntgenstralingsbronmiddelen 16 hebben een vaste afstand tot een detectorgroepering 17. De bronmiddelen 16 en de detectorgroepering 17 zijn gezamenlijk in 5 een cirkelbaan beweegbaar, onder besturing van hoekverplaatsingsmiddelen 21 rond de patiënt 18, welke liggend op een bed of stretcher 19 is getoond.

De rotatie vindt plaats rond de middellijn 22 welke op een afstand Y1 van de bronmiddelen en op een afstand Y2 van de detectorgroepering is getoond. Middelen zoals de processor 23 verwerken de gegevens van de detectorgroepering 17 onder toepassing van geheugenmiddelen 24 teneinde op weergeefmiddelen 10 27 een weergave 26 te verschaffen. Verder zijn er middelen getoond voor het verplaatsen van de positie van de detector ten opzichte van de bronmiddelen, zoals de detectorverplaatsingsmiddelen 28, voor het selectief verplaatsen van de detector teneinde het effectieve ruimtelijk oplossend vermogen van het stelsel te verhogen, op een wijze welke bij deskundigen algemeen bekend is. Begrepen dient te worden dat in plaats van de detectormiddelen de bronmiddelen kunnen worden verplaatst. De verplaatsing is ten opzichte 15 van de bronmiddelen 16.

Voor het verder verhogen van het ruimtelijk oplossend vermogen kunnen de bronmiddelen een dubbelbrandpunts-puntbron zijn, zoals bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.637.040. In aanvulling hierop omvatten de verwerkingsmiddelen middelen voor het minimaliseren van artefacten veroorzaakt door niet-coplanairiteiten, overeenkomstig het stelsel en de werkwijzen in de zin van het Amerikaanse octrooi-20 schrift 4.578.753.

Artefacten veroorzaakt door niet-coplanairiteiten als gevolg van bundeldivergentie worden in het algemeen door aftasting over 360° tot onbelangrijke waarden gereduceerd. Als alternatief kan een bronverplaatser 29 zijn verschaft welke de bron in de Z-richting verplaatst. Begrepen dient te worden dat het verplaatsen van de bron in de Z-richting gebeurt ten opzichte van de detectorgroepering. Bijgevolg kan 25 eveneens de detectorgroepering in de Z-richting worden verplaatst. De bron wordt in de Z-richting verplaatst teneinde het midden van de bronmiddelen op het verbindingspunt van de dubbele detectoren in de detectorgroepering te plaatsen. Merk op dat de bronmiddelen bij voorkeur boven het midden van de detectorgroepering in de X-richting zijn gecentreerd. De bronmiddelen kunnen zodanig worden verplaatst dat hun middellijn in de Z-richting ligt, of boven het midden van de detector of de basisdetectorgroepering of 30 boven de raaklijn van de dubbele detectoren. De bronmiddelen liggen zonder verplaatsing boven het midden van de detectoren in de X-richting. De middelen voor het verplaatsen van de bron zijn met het blok 29 aangegeven. Pijlen welke respectievelijk de X- en Y-richtingen aangeven zijn met 31 en 32 aangeduid.

Figuur 2 toont een bekende detectorgroepering 36 in de vorm van een enkele rij. De detectorgroepering is uit meerdere detectoren opgebouwd, waarvan één met 37 is aangeduid. De groepering strekt zich in de 35 X-richting uit terwijl de afzonderlijke detectoren zich in de lengte in de Z-richting uitstrekken. De bekende groepering is opgebouwd uit enkelvoudige detectoren in de Z-richting.

Een detectorgroepering met twee rijen is in figuur 3 met 38 aangeduid. Deze is opgebouwd uit twee rijen detectoren, omvattende detectoren zoals de detector 39 in een eerste rij welke grenst aan een detector 41 in een tweede rij. In de groepering 38 zijn meerdere van dergelijke dubbele detectoren voor het vormen van 40 de dubbel-detectorgroepering opgesteld. Er moet voor worden gezorgd dat ongevoelige gebieden bij de aangrenzende detectoren die als gevolg van lichtafscherming geen gegevens kunnen verwerven worden vermeden of geminimaliseerd. Tussen de detectoren 39 en 41 dient er echter wel lichtafscherming aanwezig te zijn, teneinde te verhinderen dat scintillaties in de detector 39 bijvoorbeeld de detector 41 beïnvloeden.

De afscherming kan in een collimator of door een werkelijke afscherming tussen de detectoren 39 en 41 tot 45 stand worden gebracht. Ruimte tussen de detectoren 39 en 41, dient echter tot een minimum beperkt te worden teneinde verlies van afbeeldingsgebieden en bijgevolg verlies van beeldinformatie tussen plakken te vermijden.

In figuur 4 zijn de detectoren 39 en 41 getoond. Figuur 4a is een vooraanzicht welke in het bijzonder de detector 39 toont. Figuur 4b is een zijaanzicht dat de beide detectoren 39 en 41 toont. De detectoren 39 en 50 41 bevatten beide een kristal 46 dat op hierop treffende röntgenstralen reageert door het uitzenden van een hoeveelheid licht. Deze hoeveelheid licht raakt de fotodiodelaag 47 welke het licht in elektrische ladingen omzet. Het is belangrijk dat de hoeveelheden licht vanaf het kristal 46a, boven een fotodiode 47a, niet terechtkomen op een fotodiode 47b welke onder het kristal 46b ligt. Bijgevolg zijn tussen de kristallen afschermingsmiddelen 40 verschaft. De afschermingsmiddelen verhinderen dat een hoeveelheid licht van 55 kristallen die zich niet direct boven een fotodiode bevinden, deze fotodiode beïnvloedt. De afscherming kan I bijvoorbeeld aluminiumfolie zijn, dat op het grensvlak aan de kristallen is bevestigd of op het grensvlak óp de witte kristallen aangebrachte verf. De afscherming dient een dikte in de orde van grootte van 0,05 tot

Claims

3 194322 0. 1 mm te bedragen. . De elektrische ladingen worden ontvangen en overgedragen door de met blokken 48(a) en 48(b) aangeduide elektronische schakelingen. De uitgangssignalen van de blokken 48 worden via leidingen 51, 52 en 53 aan de processor 23 overgedragen, welke een analoog/digitaal-omzetter bevat. In het bijzonder 5 vervoeren de leidingen 51 en 52 de elektronen terwijl de leiding 53 met aarde is verbonden. In een voorkeursuitvoeringsvorm is het fotodiodesubstraat 47 eveneens in delen verdeeld en bij 54 optisch gescheiden, teneinde te waarborgen dat er geen interactie is tussen de scintillaties veroorzaakt door röntgenstralen welke of het kristal 39 of het kristal 41 raken. Röntgenstralen welke het kristal 39 raken hebben bijgevolg nagenoeg geen invloed op de fotodiode 47b. Op dezelfde wijze hebben röntgenstralen 10 welke het kristal 41 raken nagenoeg geen invloed op de fotodiode 47a. De met de blokken 48a en 48b gerepresenteerde verwerkingselektronica verschaft analoge signalen welke in de processor in digitale signalen worden omgezet voor verwerking tot afbeeldingsgegevens voor het verschaffen van de afbeelding 26 in de weergeefeenheid 27. Zoals getoond in figuur 5 valt het midden 61 van de met 16 aangeduide de bronmiddelen in het ideale 15 geval samen met de verbinding 54 van de detectoren 39i en 41 i. De afstand tussen de bronmiddelen 16 en de detectorgroepering 17 strekt zich uit in de Y-richting. De middellijn 22 is langs de patiënt 18 aangeduid. Merk op dat er in de patiënt een overgangsgebied 55 is, dat gearceerd is aangeduid, waarin zowel van de detector 39i als van de detector 41 i gegevens worden verkregen. In de voorkeursuitvoeringsvorm de eerdergenoemde dubbelbrandpunts-puntbronnen in lijn met 20 het punt 61 en strekken zij zich in de X-richting uit Een voorkeursuitvoeringsvorm van de detectorgroepering is in bovenaanzicht in figuur 6 getoond. De dubbele detectoren worden hierin slechts in een klein gebied van de detectorgroepering toegepast, voldoende voor het bijvoorbeeld bedekken van het hoofd van de patiënt. De groepering 17 is dus opgebouwd uit een basis- of hoofddetectorgroepering 17a welke een volledige detectorgroepering bezit, en een 25 kleinere detectorgroepering 17b welke een gereduceerd aantal detectoren omvat welke helpen bij het reduceren van de kans op de artefacten als gevolg van deelvolumes. Het gehele lichaam past tussen de gestreept weergegeven lijnen 61a en 61b. Het hoofd past bijvoorbeeld tussen de getrokken lijnen 62a en 62b. De ruimte tussen de lijnen 62a en 62b is die waarin artefacten als gevolg van deelvolumes significant kunnen zijn. 30 De dikte van de dubbele plakken komt in hoofdzaak overeen met de afmeting van de detectoren in de Z-richting. De X- en Z-richtingen zijn in figuur 6 met 63 aangeduid. De detectorgroepering van het in figuur 6 getoonde type kan eveneens tijdens het verwerven van meerdere plakken worden gebruikt door of de patiënt of het bron-detectorgroepering-samenstel in op zich bekende wijze te bewegen, teneinde gelijke aangrenzende plakken te verkrijgen. 35 Figuur 7 toont het verplaatsen van de bron ten opzichte van de detectoren, zoals bijvoorbeeld de detectoren 67a en 67b. Wanneer alleen de detectorgroepering 17a wordt gebruikt, wordt de bron zodanig verplaatst, dat zijn midden 61 boven het midden 68 van de detector 67a ligt. Wanneer de beide detectoren 67a en 67b worden gebruikt, wordt de bron 16 zodanig verplaatst dat zijn midden 61 in lijn ligt met het verbindingsoppervlak 54 van de detectoren 67a en 67b, zoals getoond in figuur 7b. De X-, Y- en Z-assen 40 zijn met 69 aangeduld. Figuur 8 is een bovenaanzicht van de bron-detectorinrichting dat de relatie tussen de bron en de detectoren in de verschillende aftastmodi toont. Bij het aftasten onder toepassing van de detectorgroepering 17a wordt de bron 16 zodanig verplaatst, dat zijn middelpunt 61 boven het midden van de detectcr-groepering 17a in de Z-richting ligt. De X- en Z-assen zijn in figuur 8 met 69 aangeduid. Het bron-45 verplaatsingsorgaan 29 kan de bron verplaatsen tussen het middelpunt 61 boven de verbinding 54 tussen de groepering 17a en 17b en het geschatte middelpunt van de detectorgroepering 17a. In de voorkeursaftastprocedure voor het hele lichaam bevindt het lichaam zich tussen de lijnen 61a en 61b, terwijl het hoofd of bijvoorbeeld het hart zich tussen de lijnen 62a en 62b in figuur 8 bevindt. 50

1. Computergestuurde tomografische (CT) aftaster omvattende: een patiênt-ondersteuningsdoorgang, een gestel, 55 middelen voor het op het gestel aan één zijde van de patiënt-ondersteuningsdoorgang monteren van röntgenstralingsbronmiddelen, middelen voor het aan de andere zijde van de patiënt-ondersteuningsmiddelen monteren van röntgenstra- 194322 4 lingsdetectormiddelen, middelen voor het gezamenlijk rond de patiënt-ondersteuningsdoorgang roteren van de bronmiddelen en de detectormiddelen in een rotatie, en waarbij de detectormiddelen in de Z-richting opgestelde evenwijdige rijen detectors omvatten, welke detectors in 5 elke rij in de X-richting zijn opgesteld, voor het gelijktijdig detecteren van röntgenstralen welke meerdere vlakke secties in een patiënt hebben doorlopen tijdens een enkele rotatie, waarbij een Y-richting de richting tussen de röntgenstralingsbronmiddelen (16) en de detectormiddelen (17) is, de X-richting de rotatierichting van de detectormiddelen (17) is en de Z-richting de richting loodrecht op zowel de X- als de Y-richting is, met het kenmerk, dat de röntgestralingsbronmiddelen (16) puntbronnen met meervoudige brandpunten 10 omvatten, die ten opzichte van elkaar in de Z-richting zijn opgesteld.

2. CT-aftaster volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat er middelen (28; 29) zijn voor het verplaatsen van de detectormiddelen (17) ten opzichte van de röntgenstralingspuntbronnen (16) in de Z-richting.

3. CT-aftaster volgens conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat er afschermingsmiddelen (40) zijn voor het verhinderen van interactie tussen detectors (37) in een rij (39) ten opzichte van de detectors (37) in een 15 volgende rij (41). Hierbij 3 bladen tekening t