NL9520009A - Röntgen-tomografiestelsel voor en werkwijze voor het verbeteren van de kwaliteit van een gescand beeld. - Google Patents

Description

Titel: Röntgen-tomografiestelsel voor en werkwijze voor het verbeteren van de kwaliteit van een gescand beeld

Verwante aanvragen

Deze aanvrage is verwant aan de nog hangende Amerikaanse octrooiaanvrage serie Nr. 08/190,945, gelijktijdig hiermee ingediend ten name van John Dobbs en David Banks en overgedragen aan de huidige rechthebbenden (Attorney's Docket Nr. ANA-23); en de Amerikaanse octrooiaanvrage serie Nr. 08/191.426, tegelijk-tijdig hiermee ingediend ten name van John Dobbs; David Banks en Leonhard Katz, en overgedragen aan de huidige rechthebbende (Attorney's Docket Nr. ANA-47).

Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op computer-geassisteerde tomografie (CAT), en meer in het bijzonder op verbeteringen in de kwaliteit van een CAT scanbeeld.

Achtergrond van de uitvinding CAT scanners van de derde generatie omvatten een röntgen-bron en een röntgen detectorstelsel, respectievelijk bevestigd op diametraal tegenovergelegen zijden van een ringvormige schijf. Deze schijf is roteerbaar gemonteerd met een portaal-drager zodat gedurende een scanning de schijf continu roteert rond een rotatieas terwijl röntgenstralen vanuit de bron door een voorwerp gaan dat geplaatst is binnen de opening van de schijf naar het detectorstelsel.

Het detectorstelsel omvat een reeks detectoren, die zijn aangebracht als enkele rij in de vorm van een cirkelboog met een krommingscentrum op het punt, dat wordt aangeduid als "brandpunt", waar de straling uitgaat vanuit de röntgenbron. De röntgenbron en de reeks detectoren zijn allen zodanig geplaatst, dat de röntgenbanen tussen de bron en elke detector allen in hetzelfde vlak liggen (hierna het "schijfvlak" of "scanvlak") loodrecht op de rotatieas van de schijf. Omdat de stralingsbanen uitgaan vanuit in wezen een puntbron en zich met verschillende hoeken uitstrekken naar de detectoren, lijken de straalbanen op een waaier, en derhalve wordt de term "waaier" bundel dikwijls gebruikt om alle straalbanen op een tijdstip te beschrijven. De röntgenstralen die worden gedetecteerd door een enkele detector op een meetogenblik gedurende een scanning worden beschouwd als een "straal". De straal wordt gedeeltelijk verzwakt door alle massa in de baan ervan en wekt zo een meting met enkele intensiteit op als funktie van de verzwakking, en derhalve de dichtheid van de massa in deze baan. Projektie-aanzichten, dat wil zeggen, de röntgenintensiteitsmetingen worden op typerende wijze gedaan bij elk van een aantal hoekposities van de schijf.

Een beeld dat is gereconstrueerd uit gegevens die verkregen zijn bij alle projektiehoeken gedurende de scanning zal een schijf zijn langs het scanvlak door het voorwerp dat wordt gescand. Om een dichtheidsbeeld van de sektie of "schijf" van het voorwerp in het bepaalde scanvlak te "reconstrueren" of "terug te projekteren", wordt op typerende wijze het beeld gereconstrueerd in een pixelopstelling, waarbij aan iedere pixel in de opstelling een waarde wordt toegeschreven die representatief is voor de verzwakking van alle stralen die gaan door de corresponderende positie in het scanvlak gedurende een scanning. Wanneer de bron en de detectoren roteren rond het object, dringen stralen door in het object vanuit verschillende richtingen of projektiehoeken, en gaan door verschillende combinaties van pixelplaatsen. De dichtheidsverdeling van het voorwerp in het schijfvlak wordt mathematisch opgewekt uit deze metingen, en de helderheidswaarde van iedere pixel wordt ingesteld om deze verdeling weer te geven. Het resultaat is een reeks pixels met verschillende waarden, die een dichtheidsbeeld van het schijf-vlak weergeven.

Om het beeldreconstructieproces te laten werken, moeten echter de straalsommen worden toegekend aan de juiste pixels, dat wil zeggen iedere pixel die ligt in de baan die wordt doorlopen door de afzonderlijke respectieve straal. Wanneer straalsommen worden toegekend aan onjuiste pixels, zijn niet alleen de dichtheidswaarden van de desbetreffende pixels fout, maar kunnen vanwege het Radon algoritme, verstoringen in de vorm van ringen en andere geometrische patronen optreden in het beeld en hebben de neiging om dit ongunstig te beïnvloeden.

Daar een typerende scanning meer dan honderd miljoen straalsommen inhoudt om nauwkeurig de straalbanen door het pixelgebied af te beelden zonder een onhanteerbare hoeveelheid calibratiewerk, is het zeer nuttig om te kunnen aannemen dat zeer uniforme en nauwkeurig geplaatste detectoren en in tijd geregelde metingen optreden bij nauwkeurige rotatieintervallen, bijvoorbeeld exact gelijk aan de afstand tussen de detectoren in de opstelling. De samenhangende Amerikaanse octrooiaanvrage serie Nr. 08/190.945 getiteld "Modular Detector Arrangements for X-ray Thomographic Scanner", die tegelijktijdig hiermee is ingediend ten name van John Dobbs en David Banks en overgedragen aan de huidige rechthebbende (Attorney's Docket Nr. ANA-23), beschrijft en claimt een modulaire opstelling voor het zeer nauwkeurig plaatsen en uitrichten van detectoren op een drager-portaal. Opdat de detectoren nauwkeurig kunnen worden gepositioneerd en uitgericht met betrekking tot de röntgenbron en de patiënt, is er echter behoefte aan een gemakkelijk instelbaar montagesysteem om het uitsteeksel in het roterende portaal te monteren.

Behalve onnauwkeurige detectorplaatsing, kan het onjuist toekennen van stralen aan pixels worden veroorzaakt door een zeer geringe beweging van de patiënt gedurende de scanning. Het is derhalve zeer voordelig om de scanning binnen enkele seconden te kunnen voltooien, zodat de patiënt stil kan liggen gedurende een scanning, en indien noodzakelijk zijn of haar adem kan inhouden.

Hoewel dergelijke snellere scanningen bijdragen tot het reduceren van bewegingsartefacten, vereisen zekere scanningen een minimum belichting (bijvoorbeeld een typerende hersen-scanning vereist dat een typerende röntgenbron het totaal van 300-400 milliampère-seconde ontvangt om te voorzien in een voldoende röntgenbelichting), en met snellere scanningen bij hetzelfde röntgenbelichtingsniveau, zal het aantal fotonen dat wordt opgevangen door iedere detector noodzakelijkerwijze afnemen vanwege de kortere belichtingstijd. Derhalve betekent het verkorten van de tijd van de scanning noodzakelijkerwijze dat de buis moet werken op een hoger niveau om te voorzien in een voldoende aantal fotonen om de scanning te voltooien.

Wanneer de beschikbare vermogensbron onvoldoende is om hoge vermogens af te geven, is de conventionele wijsheid dat de scanning voldoende langzamer moet zijn, zodat een toereikend aantal fotonen wordt verschaft gedurende de rotatie van 360° om voldoende beeldgegevens voor de scanning te verschaffen. Dit doet uiteraard de fouten toenemen die worden toegeschreven aan bewegingsartifacten. indien de patiënt beweegt gedurende de scanning zullen de gegevens die verkregen worden gedurende het laatste deel van de scanning inconsistent zijn met die welke eerder worden verkregen. De grootte van de artifact zal gerelateerd zijn aan de grootte van de beweging.

Een oplossing is om te voorzien in een multipele scanning met hoge snelheid zonder in wezen de totale scantijd of het röntgenbeiichtingsniveau te laten toenemen. Door bijvoorbeeld de tijd voor een typerende 360° scan, bijvoorbeeld een 4 seconden scan te halveren en de scan te herhalen om de gegevens te dupliceren, dat wil zeggen het uitvoeren van twee opeenvolgende twee seconden, 360° scanningen en het sommeren van de gedupliceerde gegevens uit twee scanningen om zo twee scanbeelden te superponeren, kunnen fouten die te wijten zijn aan bewegingsartif acten, worden gereduceerd, wanneer derhalve een patiënt slechts beweegt gedurende de eerste 2 seconden scanning, zal de tweede scanning geen bewegingsartifacten hebben. Het sommeren van de twee scanningen resulteert in het sommeren van een 2 seconden scanning met een artifact met een 2 seconden scanning zonder artifact. Indien de patiënt continu beweegt gedurende de gehele 4 seconden, zal de grootte van de artifact kleiner zijn in elk van de 2 seconden scanningen dan het geval zou zijn in de langzamere 4 seconden scanning, zodat het gesommeerde beeld twee kleine artifacten zal bevatten in plaats van één grotere artifact. Daar het opwekken van een artifact zeer niet-lineair is, hebben kleine bewegingen een buiten verhouding kleiner effekt op de beeldkwaliteit dan grote bewegingen.

Een andere parameter die de beeldkwaliteit beïnvloedt, is gerelateerd aan het totaal aantal unieke straalbanen van een scanning. In het algemeen geldt dat hoe groter het aantal unieke straalbanen van een scanning die kunnen worden toegeschreven aan de juiste beeldpixels, des te beter het resulterend beeld is. Om het voordeel van een toeneming in het aantal unieke straalbanen die kunnen worden toegeschreven aan de beeldpixels van het gereconstrueerde beeld te verkrijgen, is het bekend, om de detectoropstelling met betrekking tot de bron en het rotatiecen-trum van de schijf, dat wil zeggen het "isocentrum" zodanig te monteren, zodat de straalplaatsing wordt gecompenseerd door een gefixeerd vierde deel van de afstand van de detector. De compensatie wordt gerefereerd aan de centrumlijn die gaat van het brandpunt van de bron door het isocentrum naar een detector van de opstelling. Derhalve staat zonder een compensatie de centrum-straal in lijn met het centrum van de detector. Met een gefixeerd vierde deel van een detectorcompensatie, wordt de centrumstraal een gefixeerd vierde deel van de afstand van de detector vanaf het centrum van de detector gecompenseerd. Met een dergelijke gefixeerde compensatie zullen gedurende een tweede 180° scanning alle detectoren worden verplaatst met de helft van de detectorafstand van de detectorplaats gedurende de eerste 180° van de scanning. Dit verdubbelt derhalve het aantal unieke straalbanen voor een scanning met een rotatie van 360° vanaf de gecentreerde opstelling, zonder een redundante informatie op te wekken.

Voor een illustratieve uiteenzetting van dit schema volgens de stand der techniek wordt verwezen naar fig. 1-3. Fig. 1 en 2 geven het brandpunt van de röntgenbron 12, een bijzondere detector 14 binnen de reeks detectoren 16 van een scan-tomografie-stelsel en een deel 18 van de patiënt die zich bevindt tussen de bron en de detectoren, weer, waarbij het deel 18 wordt aangeduid als het meetgebied. Fig. 1 toont een moment waarop de röntgenbron 12 aan de bovenzijde en de detector 14 aan de onderzijde is. Fig. 2 geeft een moment aan 180 graden later in dezelfde scanning, wanneer de detector 14 aan de bovenzijde en de bron 12 aan de onderzijde is. De punt-streeplijn 20 die loopt tussen de bron 12 en de detector 14, loopt ook door het isocentrum of rotatiecentrum 22. Dit laatste is het rotatiecentrum, waarbij de rotatieas van de roterende schijf die de bron 12 en de detec-toropstelling 16 draagt, het scanvlak van het stelsel snijdt. De lijn 20 is op twee plaatsen gebroken om aan te geven dat, terwijl de detector 14 en het voorwerpdeel 18 op ongeveer dezelfde schaal zijn getekend, de afstanden daartussen en de bron in hoge mate moesten worden verkort terwille van de illustratie.

Een straal is reeds gedefinieerd als dat gedeelte van de röntgenbundel die wordt gedetecteerd door een enkele detector. Daar de stralen die worden gedetecteerd door de detector 14 steeds door het rotatiecentrum 22 gaan, kunnen zij worden aangeduid als "centrale stralen". Het gearceerde gebied 26 in elke figuur toont het gebied in het voorwerpdeel 18 dat is belicht door de centrale straal bij elk van de twee getoonde posities. Daar de detectoren worden gecompenseerd met een grootte li, gelijk aan één-vierde van de afstand van een detector (w/4) strekt het centrum 28 van de centrale straal die het gebied 24 belicht en wordt gedetecteerd door de detector 14 (het centrum van de straal is getekend vanaf de bron 12 naar het centrum van de detector 14) zich niet uit door het centrum 22, maar is naar links in fig. 1 verplaatst met een grootte die evenredig is met één-vierde van de afstand van de detector, en wordt naar rechts in fig. 2 verplaatst met een grootte die evenredig is met één-vierde van de afstand van de detector. Derhalve wordt, met verwijzing naar fig. 3, de centrumlijn 28 van de straal 20 zoals te zien is in fig. 1 en 2 gecompenseerd in de twee figuren met een grootte 12, gelijk aan de helft van de straalafstand (w/2), zodat de straalplaatsing voor de detectoren bij de positie getoond in fig. 2 die optreedt gedurende de tweede 180° (getoond als gestreepte omhooggeplaatste pijlen) nauwkeurig tussen de straalplaatsing voor de detectoren bij de diametraal tegengestelde positie getoond is fig. 1 zal zijn, welke optreedt gedurende de eerste 180° scanning (getoond als omlaag geplaatste gestreepte pijlen). Als gevolg wordt het gebied van het voorwerpdeel 18 dat wordt doordrongen door de centrale straal op het meetogenblik van fig. 2, zoals aangegeven door het gearceerde gebied 26, verplaatst met een grootte die evenredig is met de helft van de afstand van de detector zoals aangegeven bij 30 in fig. 2 van die welke is doordrongen gedurende met meetogenblik van fig. 1. Ditzelfde geldt voor alle stralen voor de rotatie van 360°. Als gevolg geven de meetgegevens uit de tweede 180 graden van de scanning monsters weer die genomen zijn op intervallen halfweg tussen die van de eerste 180 graden. Dit verdubbelt het aantal unieke straalbanen en draagt in hoge mate bij tot helderheid van het gereconstrueerde beeld.

In een modern praktisch stelsel waar er bijvoorbeeld acht detectoren op een rotatiegraad kunnen zijn, en de detectoren ongeveer 1,8 millimeter apart gecentreerd zijn, geeft deze compensatie slechts 1/32 van een graad en minder dan ongeveer 0,05 mm.

Doeleinden van de uitvinding

Een doel van de onderhavige uitvinding is derhalve het reduceren van de effekten van bewegingsartefacten op tomogra-fische afbeeldingen zonder de röntgenbelichting voor een patiënt gedurende een scanning te laten toenemen.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterde röntgen tomografische scanning met het voordeel van een langere scanning vanuit het oogpunt van kwantumstatistiek zonder werkelijk de scantijd of het röntgen-belichtingsniveau te laten toenemen.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterde tomografische scanning die tot stand kan worden gebracht wanneer de beschikbare vermogensbron onvoldoende is om hoge vermogens af te geven.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het in het algemeen verbeteren van de beeldkwaliteit van een gereconstrueerd beeld dat wordt verschaft door een CAT scanstel— sel van het type met een reeks detectoren die worden gecompenseerd door een vast vierde gedeelte van de afstand van elke detector.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterd tomografiestelsel dat additionele unieke straalbanen verschaft uit die welke worden verschaft door een stelsel volgens de stand van de techniek met gebruikmaking van een standaard één-vierde detectorafstand-compensatie.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterd montagestelsel voor het ondersteunen van een reeks detectoren in een tomografiestelsel om te voorzien in een nauwkeurige detectorplaatsing met betrekking tot röntgenbron en isocentrum en voldoende stevig om hoge hoek-versnellingskrachten uit te houden, en toch in staat om de detector opstelling ten minste over een kleine hoek rond het brandpunt tussen ten minste twee nauwkeurig bepaalde posities te roteren.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een dergelijk verbeterd montagestelsel voor het dragen van een reeks detectoren in een tomografiestelsel waarbij de nauwkeurige detectorplaats gemakkelijk instelbaar is via een ingangsinrichting zoals een toetsenbord, hetgeen het gemakkelijker maakt om het tomografiestelsel te vervoeren, het stelsel gedurende installatie op te bouwen en de detectorplaatsen voortdurend te kalibreren wanneer noodzakelijk.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterd tomografiestelsel dat in staat is om te werken in hetzij ten minste twee modi voor het bepalen van scanningen voor twee beelden van verschillende kwaliteit.

samenvatting van de uitvinding

De bovenstaande doeleinden worden bereikt door een verbeterd detector dragerstelsel dat organen omvat voor het bewegen van de detectoropstelling met betrekking tot een lijn die gaat door het brandpunt en het isocentrum, tussen ten minste twee posities. De detectoren kunnen worden bewogen tussen scanningen en/of gedurende een scanning. De detectorbeweging is bij voorkeur zodanig dat het aantal unieke straalbanen gedurende een scanning toeneemt. De voorkeursuitvoeringsvorm zoals hierna in samenhang met de tekeningen wordt beschreven is bijvoorbeeld ontworpen voor een multipele scanning die twee 360° scanningen bevat. De twee posities worden bepaald om te voorzien in een één-achtste detectorafstandplaatsing voor de eerste 360° scanning en een drie-achtste detectorafstandplaatsing voor de tweede 360° scanning, hoewel de detectorafstandsplaatsingen die voor iedere positie worden gekozen kunnen variëren zoals hierna gedetailleerd zal worden beschreven. De beeldgegevens uit beide scanningen worden gecombineerd om te voorzien in een verbeterde beeldkwaliteit van het gereconstrueerde beeld uit het beeld dat wordt voortgebracht door de één-vierde detectorafstandcompen-satie gedurende een enkele 360° scanning. In het voorkeursstelsel kan de detectoropstelling ook worden bewogen naar een één-vierde detectorafstandcompensatie om te voorzien in een tweede werkmode. Het monteringsstelsel voor het bevestigen van de detectoropstelling aan het tomografiestelsel is bij voorkeur een ophangstelsel, zoals een ophangstelsel met vier staven, om de detectoropstelling te laten bewegen met betrekking tot de stralingsbron tot ongeveer een rotatie om het brandpunt over een kleine hoek die gelijk is aan één-vierde detectorafstands-beweging, of andere hoeken afhankelijk van het ontwerp van het CAT scanstelsel.

Deze en andere doeleinden van de uitvinding zullen gedeeltelijk duidelijk zijn en zullen gedeeltelijk hierna duidelijk worden. De uitvinding omvat derhalve de inrichting die de constructie, combinatie van elementen, en opstellingen van delen, omvat en de processen die de verschillende stappen inhouden, waarbij allen bij wijze van voorbeeld worden beschreven in de volgende gedetailleerde uiteenzetting en waarbij de beschermingsomvang van de aanvrage zal worden aangegeven in de conclusies.

Korte beschrijving van de tekening

Fig. 1 en 2 zijn diagrammen die het effekt van een detectoropstelling-compensatie volgens de stand der techniek tonen;

Fig. 3 is een schematisch diagram en toont de straal-plaatsing van de stralen voor de twee projektieaanzichten getoond in fig. 1 en 2 die diametraal tegenover elkaar liggen; Q R 9 0 0 09

Fig. 4 een axiaal aanzicht van een CAT scanner en toont de voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 5 is een axiaal aanzicht van de drager voor het bevestigen van het uitsteeksel van het monteringsstelsel aan de roterende schijf?

Fig. 6 is een tangentiaal aanzicht van de drager getoond in fig. 5;

Fig. 7 is een radiaal aanzicht van de drager getoond in fig. 5 en 6?

Fig. 8 is een partieel tangentiaal aanzicht (tegengesteld aan dat getoond in fig. 6) van de drager getoond in fig. 5-7;

Fig. 9 is een uit elkaar getrokken perspectivisch aanzicht van het voorkeursophangstelsel volgens de uitvinding;

Fig. 10 en 11 zijn een diagram en een aanschouwelijk aanzicht respectievelijk en tonen de ruimtelijke instelling van de detectoropstelling volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 12 is een schematisch diagram en toont de straalplaatsing als gevolg van de voorkeurswerkwijze volgens de onderhavige uitvinding; en

Fig. 13 is een blokschema van het bewegingsbesturings-stelsel van de detectoropstelling.

fledetailieerde beschrijving van de tekening

Voor een meer volledig begrip van de uitvinding wordt eerst verwezen naar fig. 4, die een tomografie scaner 40 weergeeft, de principes van de uitvinding belichaamt. Om gegevens te verschaffen voor een CAT scanning, omvat de scaner 40 een röntgenbron 42 en een detectorsamenstel 44, dat een reeks detectoren bevat en is gemonteerd op een schijf 46. De bron 42 en het detectorsamenstel 44 worden geroteerd rond de rotatieas 48 (die zich loodrecht uitstrekt op het aanzicht, getoond in fig. 4) en roteren rond het voorwerp 50 dat zich uitstrekt door de centrale opening van de schijf gedurende de CAT scanning. Het voorwerp 50 kan een deel van een levende menselijke patiënt zijn, zoals het hoofd of de romp. De bron 42 zendt binnen het scanvlak (loodrecht op de rotatieas 48) een continue waaiervormige bundel 52 van röntgenstralen uit, die worden gescand door de detectoren van het sanienstel 44 na door het objekt 50 te zijn gegaan. Een reeks anti-verstrooiïngsplaten 54 is geplaatst tussen het voorwerp 50 en de detectoren van het samenstel 44 om te voorkomen dat verstrooide stralen worden gescand door de detectoren. In de voorkeursuitvoeringsvorm is het aantal detectoren 384 over een boog van 48°, hoewel het aantal en de hoek kunnen variëren. De schijf 46, die op voordelige wijze kan zijn vervaardigd van lichtgewicht materiaal zoals aluminium laat men snel en geleidelijk roteren rond de as 48. De schijf 46 heeft een open frameconstructie zodat het voorwerp 50 kan worden gepositioneerd door de opening van de schijf. Het voorwerp 50 kan bijvoorbeeld worden gedragen op een tafel 56, die natuurlijk praktisch doorzichtig moet zijn voor röntgenstralen. Wanneer de schijf 46 roteert, worden de detectoren van het samenstel 44 periodiek bemonstert om te voorzien in discrete metingen van röntgenstralen, die passeren in het scanvlak door het voorwerp 50 vanuit vele projektiehoeken. De metingen die beeldgegevens weergeven worden vervolgens elektronisch verwerkt met daartoe geschikte signaalverwerkingsapparatuur (niet getekend), in overeenstemming met bekende mathematische technieken, om op deze wijze de uiteindelijke beeldinformatie voort te brengen. De beeldinformatie kan vervolgens in een geheugen worden geplaatst, geanalyseerd in een computer, of op geschikte wijze weergegeven.

Indien een typerende scanning van een omwenteling van 360° wordt uitgevoerd op een voorafbepaald tijdsinterval bij een vooraf gekozen röntgenbelichtingsniveau, kunnen betere resultaten worden verkregen door de scaning zodanig uit te voeren dat deze twee of meer opeenvolgende scanomwentelingen van 360° omvat, hierna beschreven als "multipele scanning", gedurende in wezen hetzelfde tijdsinterval en bij hetzelfde röntgenbelichtingsniveau. De beeldgegevens uit elk van de scanomwentelingen van 360° worden gesommeerd met de corresponderende beeldgegevens van de andere scanomwentelingen van 360 zodat het effekt van bewegingsartefacten die optreden gedurende de multipele scanning op het uiteindelijke beeld wordt gereduceerd.

Wanneer de detectoropstelling zodanig is gemonteerd met betrekking tot de bron dat de opstelling over de gehele scanning is gefixeerd, dat wil zeggen de centrumlijn of straal die door het brandpunt en het isocentrum van de roteerbare schijf gaat, in lijn staat met het centrum van de detector van de opstelling waarbij alle detectoren dezelfde hoek met betrekking tot het brandpunt van de bron onderspannen, zal de scanning zich in wezen iedere 360° herhalen en de gegevens die worden verkregen gedurende iedere scanning van 360° moeten de verkregen beeldgegevens dupliceren. Door derhalve de tijdsperiode van iedere omwenteling van de multipele scanning te verkorten, is er een grotere kans dat de patiënt minder zal bewegen binnen elke kortere periode van één rotatie van 360°, en door te voorzien in ten minste een tweede reeks gegevens uit de tweede rotatie van 360°, en het optellen van de tweede reeks gegevens aan de eerste reeks gegevens, zal het effekt van de fouten die te wijten zijn aan de artifacten, worden gereduceerd. Toch zal de totale röntgenflux die door de patiënt gaat gedurende de meetperiode niet aanzienlijk veranderen. Door derhalve de gegevens uit alle omwentelingen van de multipele scanning te sommeren, zal men de effekten van het bewegen van de patiënt reduceren zonder merkbaar de blootstelling van de patiënt aan de röntgenstralen te laten toenemen.

indien een typerende enkele 360° omwentelingsscanning wordt uitgevoerd gedurende een interval van 4 seconden, moeten bijvoorbeeld de gegevens die verkregen worden gedurende het uiteindelijke projektieaanzicht aan het einde van de scanning in overeenstemming worden gebracht met het allereerste projektieaanzicht aan het begin van de scanning. Deze overeenstemming zal nadelig worden beïnvloed naarmate de patiënt beweegt gedurende het interval van 4 seconden. Door een multipele scanning met twee omwentelingen uit te voeren, dat wil zeggen het verkrijgen van gegevens gedurende twee opeeenvolgende omwentelingen van 360 bij hetzelfde belichtingsniveau en over hetzelfde interval van 4 seconden (bij tweemaal de rotatiesnelheid) moeten het uiteindelijke projektieaanzicht aan het einde van de eerste omwenteling in overeenstemming worden gebracht met het eerste projektieaanzicht bij het begin van de omwenteling, maar dit zal niet goed mogelijk zijn naarmate de patiënt beweegt gedurende slechts een interval van 2 seconden. Een soortgelijke overeenstemming moet men krijgen gedurende de tweede omwenteling, maar wederom zal de beweging van de patiënt gedurende een interval van 2 seconden hier een nadelige rol spelen. De gegevens uit de eerste omwenteling worden gesommeerd met de gegevens uit de tweede omwenteling om zo gegevens te verschaffen vanuit een multipele scanning van 4 seconden bij hetzelfde belichtings-niveau als de enkele omwentelingsscanning van 4 seconden, hetgeen de multipele scanning tot stand brengt zonder het röntgenniveau waaraan de patiënt is blootgesteld te laten toenemen.

Om volgens de onderhavige uitvinding de beeldkwaliteit te verbeteren, wordt het detectorsamenstel 44 gemonteerd op de schijf om nauwkeurig te worden gepositioneerd met betrekking tot de bron 42 en de rotatieas 48, maar beweegbaar over een kleine rotatiehoek om een centraal punt dat samenvalt met het brandpunt van de bron 42 tussen ten minste twee posities, zodat het aantal unieke straalbanen dat wordt verschaft gedurende een multipele scanning, kan toenemen vergeleken met die welke wordt verschaft met een gefixeerde één-vierde detectorafstand-compensatie. In dit geval dupliceren de gegevens die worden verzameld gedurende de tweede omwenteling niet de gegevens die verzameld worden gedurende de eerste omwenteling van de scanning, vanwege verschillende straalbanen gedurende de tweede omwenteling. De straalbanen van de tweede omwenteling worden doorschoten met de straalbanen van de eerste omwenteling om op deze wijze te voorzien in een gereconstrueerd beeld met verbeterde kwaliteit.

Een uitvoeringsvorm van het ophangstelsel van de uitvinding dat de gewenste positieinstelling van de detectoropstelling tot stand brengt met de gewenste stevigheid is voorts weergegeven in fig. 5-11. Het weergegeven monteringsstelsel 58 bevat bij voorkeur een detector en een anti-verstrooiingsplaatdrager-uitsteeksel 60, dat het detectorsamenstel 44 en de anti-verstrooiingsplaten 54 draagt over een boogvormige lijn 62 (zie fig. 4, en schematisch weergegeven in fig. 10 en 11) dat zijn krommingscentrum heeft bij het brandpunt (weergegeven bij punt 124 van fig. 10) van de bron 42, zodat elke detector een gelijke hoek om dat centrum onderspant. Het monteringsstelsel omvat ook twee dragers 64, waarvan elk is bevestigd aan de schijf 46 en aan een respectief uiteinde van het uitsteeksel 60. Een reversibele staprootor 66 kan zijn bevestigd aan een van de dragers 64. De stapmotor kan voorzien in zeer kleine precisie-bewegingen met elke stap en kan derhalve voorzien in een automatische detectoropstelling-hoekpositie-instelling, zoals in meer detail hierna zal worden beschreven. Door het aantal stappen bij te houden kan men op elk tijdsmoment de nauwkeurige positie van de detectoropstelling bepalen en derhalve voorzien in de nauwkeurige positionering van de detectoropstelling volgens de principes van de onderhavige uitvinding.

Een geschikte opstelling voor het bevestigen van de dragers 64 en de respectieve uiteinden van het uitsteeksel 60 en de schijf 46 is getoond in fig. 5—8, en de gedeeltelijk uit elkaar getrokken tekening van fig. 9. Het uiteinde van de drager 64 dat het dichtst bij de röntgenbron 42 is, is als de bovenzijde getoond in deze tekeningen. De voornaamste bestanddelen van een drager 64 zijn het dragerlichaam 70, dat zoals te zien is in fig. 5 aan de schijf 46 een dunne flexibele monteringsplaat 72 bevestigt, die respectievelijk is bevestigd aan tegengestelde uiteinden aan het lichaam 70 en het uitsteeksel 60. De plaat 72 is bij voorkeur vervaardigd van een materiaal met een hoge flexibiliteit en sterkte, zoals roestvrijstaal.

Zoals hierna duidelijker zal worden beschreven, ligt de flexibele plaat 72 tussen drie paren stijve oppervlakken, waarvan er vijf zich bevinden op afzonderlijke verstijvings— stukken 76, 78, 80, 82 en 84. Zoals te zien is in fig. 6, houdt een eerste verstijvingsstuk 76 het bovenste deel van de plaat 72 tegen het lichaam 70 door middel van bouten 75 of dergelijke.

Een paar verstijvingsstukken 78 en 80 kan zijn aangebracht aan tegengestelde zijden van het middendeel van de plaat 72 door middel van bouten 79 via het verstijvingsstuk 78 en de plaat 72 naar het verstijvingsstuk 80. Op dezelfde wijze kan een paar verstijvingsstukken 82 en 84 worden bevestigd aan tegenover elkaar liggende zijden van een onderste deel van de plaat 72 door middel van bouten 83. Zoals te zien is in fig. 5 en 6 bevestigen extra bouten 85 via het centrum van de verstijvings-stukken 82 en 84 en de plaat 72 naar van schroefdraad voorziene openingen in het uiteinde van het uitsteeksel 60 stevig het uitsteeksel 60 aan het verstijvingsonderdeel 84, en derhalve aan de drager 64.

Zoals te zien is in fig. 5 en 9, kan fijn-instelling van de positie van het uitsteeksel 60 in radiale richting, naar en vanaf de bron 42, om te verzekeren dat alle detectoren zich op dezelfde afstand van het brandpunt bevinden, tot stand worden gebracht door een hefboom 90, een draaibare kogel 92, een schroef 94, die is geplaatst aan de bovenzijde van iedere drager 70. Een uiteinde van de hefboom 90 steekt naar voren door een rechthoekige opening 96 (zie fig. 9) in de plaat 72. De schroef 92 strekt zich uit door de hefboom 90 en het andere uiteinde en is van schroefdraad voorzien naar de bovenzijde van het lichaam 70. De kogel 92, die gedeeltelijk teruggeweken is in het lichaam 70 en in de hefboom 90, dient als draaipunt zodat wanneer de schroef 92 in het lichaam 70 wordt gedreven, de plaat 72 naar boven gaat, en visa versa. De langwerpige openingen 98 in de plaat 72 waardoor de bouten 72 zich uitstrekken, voorzien in deze instelling, die wordt gedaan alvorens het verstijvingsstuk 76 stevig wordt bevestigd. Een paar stelpennen 97 in het lichaam 70 en daarmee verbonden sleuven 99 in de plaat 72 en het verstijvingsstuk 76 verzekeren een radiale instelling waarbij de breedte van iedere sleuf een zodanige afmeting heeft, dat deze nauwsluitend de corresponderende pen opvangt.

De plaat 72 kan onder constante spanning worden gehouden om beweging te vermijden wanneer deze wordt onderworpen aan werkende krachten door een paar spanningshefbomen 100, die vooruitsteken via sleuven 101, aangebracht in het lichaam 70, naar de openingen 102 in de plaat 72. Beide hefbomen 100 draaien naar boven en naar beneden in sleuven 101 op een gemeenschappelijke draaibare staaf 104, die door het lichaam 70 en de hefbomen 100 gaat. Zoals te zien is in fig. 8, kan de aandrijving van elk van de spanningshefbomen 100 een duwstaaf 106, een geschikte opeenstapeling van druk-(belleville)-ringen 108 en een spanningsschroef 110 zijn. De drukringen handhaven een constante druk op de duwstaven 106 en derhalve een constante spanning op de plaat 72 over een beperkt bewegingsgebied. De grootte van de drukring wordt gekozen al naar gelang de gewenste hoeveelheid spanning, en het aantal drukringen in de opeenstapeling wordt gekozen al naar gelang het voor de uiteindelijke instelling gewenste bewegingsgebied.

Om de beweging van het uitsteeksel tot stand te brengen roteert de motor 66 een schroef 112 (zie fig. 5 en 9) tegen het verstijvingsonderdeel 84. Het laten werken van de motor in een richting beweegt derhalve de schroef tegen het verstijvingsstuk en derhalve tegen de spanning die wordt verschaft door de flexibele platen 72 om de beweging van het uitsteeksel in een richting tot stand te brengen. Het laten werken van de motor in de tegengestelde richting laat de schroef wegbewegen van het verstijvingsonderdeel 84, zodat het uitsteeksel in de tegengestelde richting beweegt, te wijten aan de spanning die wordt verschaft door de flexibele platen.

De fijn-precisiebeweging voor het bewegen van de detectoropstelling zal nu meer in detail worden beschreven.

Hoewel het mogelijk om de uitvinding zonder de verstijvings-stukken 76, 78, 80, 82 en 84 in praktijk te brengen, dienen ze een zeer nuttig doel in deze context. Ze beperken het buigen van de flexibele plaat 72 tot twee nauwe, niet-gedragen gebieden, die de breedte van de plaat omspannen, en zeer dicht twee scharnieren simuleren. Daar de detectoropstelling is opgehangen aan twee van dergelijke opgesloten platen, wordt deze in wezen gesteund op vier scharnieren, in wat gewoonlijk wordt aangeduid als een ophangingsstelsel met vier staven. Een goed begrip van de werking van deze opstelling en de voordelen ervan kan men krijgen met verwijzing naar fig. 10 en 11.

Fig. 10 geeft schematisch een ophangingsstelsel met vier staven weer, gelijk aan het stelsel dat wordt verschaft door de twee dragers 64 en het uitsteeksel 60. Twee draaipunten, Pi en P2 zijn gefixeerd, de andere twee, P3 en P4 zijn beweegbaar. Stijve balken Lw L2 en L3 verbinden Pi en P3, P2 en P4 en P3 en P4 respectievelijk. P3 is beperkt beweegbaar langs een deel van een cirkel met Px als centrum, en P4 is beperkt beweegbaar langs een deel van een cirkel met P2 als centrum. Daar de balk L3 hen verenigt, moeten P3 en P4 samen bewegen in dezelfde richting, in de richting van de klok of tegen de klok in. wanneer P3 derhalve omhoog gaat naar links, zoals getoond door de pijl 120, gaat P4 naar beneden naar links, zoals getoond door de pijl 122. De pijl 120 raakt niet alleen aan een cirkel rond punt Pif maar aan iedere cirkel waarvan het centrum zich bevindt op de rechte lijn die wordt bepaald door Px en P3. Evenzo raakt de pijl 120 die de beweging van de rechterzijde van het stelsel met vier staven bepaalt, aan iedere cirkel waarvan het centrum zich bevindt op de lijn bepaald door P2 en P4. Voor kleine afstanden is de beweging van de balk L3 derhalve een zeer goede benadering voor de rotatie om het punt 124, die voor beide lijnen gemeenschappelijk is, dat wil zeggen, waar het verlengde van Li het verlengde van L2 snijdt, zoals getekend door gestreepte lijnen.

Met verwijzing nu naar de schets van fig. 11 corresponderen de punten Pi en P2 ongeveer met die punten tussen naburige verstijvingsstukken. Li en L2 corresponderen met de middengedeelten die worden verstijfd door de verstijvingsstukken 78 en 80. Het punt 124 correspondeert met de positie van het brandpunt van de röntgenbron 42. wanneer de positie van het uitsteeksel 60 verandert door de instelschroef 112 (zoals bepaald door de stap-motor 66) beweegt derhalve de gehele detectoropstelling over een kleine afstand langs de boog die het brandpunt als zijn centrum heeft. Daar de detectoren zijn gemonteerd op het uitsteeksel 60 langs de boogvormige lijn 62 met het centrum ervan bij het brandpunt, roteert de instelling slechts de opstelling zonder de afstand tussen de bron en de detector te veranderen en derhalve zal iedere detector nog een gelijke boog onderspannen. Er dient hier te worden opgemerkt dat hoewel de verstijvingsstukken 76, 78, 80, 82 en 84 enig voordeel hebben, het stelsel zonder de verstijvingsstukken nog steeds een vierstaafsophanging benaderen. Evenzo zal het duidelijk zijn, dat een paar geschikte scharnieren kan worden gesubstitueerd voor elke plaat 72, waarbij de laatste is bevestigd aan de schijf en aan het uitsteeksel om de uitvinding in praktijk te brengen.

Bij voorkeur kan de detectoropstelling worden geschoven tussen een positie waarbij de detectoropstelling n/8 van de afstand van een detector wordt gecompenseerd, waarbij n een oneven geheel getal 1, 3, 5 of 7 is gedurende een rotatie van 360° van een scanning met twee omwentelingen, en waarbij de detectoropstelling wordt gecompenseerd over n/8 ±1/4 van de afstand van een detector gedurende de tweede rotatie van 360° van de scanning met twee omwentelingen. De opstelling kan bijvoorbeeld worden verschoven tussen een positie waarbij de detectoropstelling één-achtste van de afstand van een detector (w/8) wordt gecompenseerd, en waarbij de detectoropstelling wordt gecompenseerd met drie-achtste van de afstand van een detector gedurende de tweede rotatie van 360° van de scanning met twee omwentelingen. Bijvoorbeeld kan de opeenvolging zijn hetzij het verschaffen van de compensatie van één-achtste detectorafstand gedurende de eerste 360° of gedurende de tweede rotatie van 360° met dezelfde resultaten. De verschuiving geschiedt nauwkeurig wanneer de eerste 360° van de scanning is opgetreden, vanwege de tijd die noodzakelijk is om de verschuiving tot stand te brengen, zal de schijf 46 een voorafbepaalde afstand roteren alvorens de detectoren worden ingesteld om beeldgegevens voor de tweede omwenteling van 360° van de scaning met twee omwentelingen te verschaffen. De werkelijke grootte van de rotatie van de schijf tussen de twee omwentelingen van de schijf wanneer beeldgegevens worden verkregen, is een funktie van de rotatiesnelheid van de schijf en de responsietijd van de drager en schuifmechanismen van de detector. Indien bijvoorbeeld de detectoren gegevens verschaffen voor een eerste rotatie van 360° van een multipele scanning, en gedurende de verschuiving van de detectoren (wanneer geen gegevens worden verkregen) de schijf 40° roteert, zullen de detectoren gegevens beginnen te verschaffen voor de volgende rotatie van 360° zodat de schijf eigenlijk 760° roteert voor een multipele scanning met twee omwentelingen.

Wanneer men ter wille van de illustratie aanneemt dat de schijf 760° roteert gedurende een scanning met twee omwentelingen, toont fig. 12 de straalplaatsing van vier posities van de schijf 46: 180° en 360° van de eerste omwenteling wanneer gegevens worden verkregen, en dezelfde posities van de schijf (540° en 720°) gedurende de tweede omwenteling van de scanning met twee omwentelingen. Wanneer men aanneemt dat de detector-compensatie één-achtste van een detectorafstand (w/8) voor de eerste rotatie van 360° is, en drie-achtste van een detectoraf stand (3w/8) voor de tweede rotatie van 360°, duiden de pijlen 28a, 28b, 28c en 28d de centrumlijn van de straal aan die correspondeert met de 0° (720°), 180°, 360° en 540° posities van de schijf wanneer projektie aanzichten worden gedaan, zodat de stralen die worden verschaft gedurende de tweede omwenteling van 360° zijn doorgeschoten met de stralen die worden verschaft gedurende de eerste omwenteling van 360°. De straalplaatsingen uit de twee omwentelingen hebben derhalve een onderlinge afstand van één-vierde van een detectorafstand (w/4), hetgeen het aantal unieke straalbanen dat wordt verschaft door één-vierde van een detectorcompensatie volgens de stand der techniek verdubbelt.

Een dergelijke verschuiving kan gemakkelijk worden gedaan zonder significant de rotatiecyclus te vertragen indien bijvoorbeeld de instelschroef 112 wordt aangedreven door de stapmotor 66, zoals getoond in fig. 2. Dergelijke opstelling kan bijvoorbeeld voorzien in de verschuiving in ongeveer 0,2 seconden, zodat, wanneer een omwenteling ongeveer 2 seconden in beslag neemt, de schijf 46 ongeveer één-tiende van een omwenteling (36°) roteert gedurende de verschuiving alvorens gegevens wederom worden verkregen gedurende een tweede omwenteling. Ook kan het uitsteeksel 60 worden aangedreven tussen de twee posities door een elektrisch solenoïde.

Het zal duidelijk zijn, dat, daar het detectorstelsel beweegbaar is tussen één-achtste detector (w/8) compensatie en drie-achtste detector (3w/8) compensatie door het laten werken van de stapmotor 66 in een werkmode om afstanden te bereiken tussen straalbanen die gelijk en tegengesteld aan elkaar zijn, van één-vierde van een detectorafstand (w/4), het stelsel in een tweede werkmode kan werken, waarbij de detectoropstelling vooraf is ingesteld met een vaste compensatie van één-vierde detector- afstand (w/4) voorafgaande aan de scanning door de stapmotor 66 de detector naar de desbetreffende positie te laten bewegen.

Het monteringsstelsel van de uitvinding voorziet derhalve in de zeer fijne instelling die nodig is voor een vereenvoudigde opbouw en beweging tussen de scanningen en gedurende een scanning, evenals de stevigheid die nodig is voor een versnelling en een vertraging. Omdat het monteringsstelsel volgens de uitvinding hieraan goed voldoet, kan het worden gebruikt op een nieuwe manier volgens de werkwijze van de uitvinding om de kwaliteit van het beeld in hoge mate te verbeteren door het opwekken van additionele unieke straalbanen gedurende een scanning. Indien de detectoropstelling snel en nauwkeurig wordt verschoven bij een nauwkeurige positie van de schijf, kan, wanneer de schijf roteert gedurende een scanning, een volledig nieuwe verzameling straalbanen worden verschaft en kan de kwaliteit van het beeld in hoge mate vergroten. Het zal ook duidelijk zijn dat het stelsel in andere modi kan werken, en/of worden geconstrueerd om detectorverschuivingen met andere afstanden met betrekking tot de centrumstraal te verschaffen, hetgeen additionele gehele of partiële omwentelingen van een multipele scanning kan vereisen, of dat alles binnen een enkele omwenteling van 360° van de schijf tot stand kan worden gebracht.

Verschuivingen van w/8 en 7w/8 van een detectorafstand, of 3w/8 en 5w/8 van een detectorafstand kunnen ook goed werken met een multipele scanning van twee omwentelingen. Op soortgelijke wijze kan een multipele scanning met vier omwentelingen gebruik maken van detectorposities w/16, 3w/16, 5w/16 en 7w/16, 9w/16, llw/16, 13w/16 en 15w/16 van een detectorafstand met betrekking tot de centrumstraal gedurende de respectieve vier omwentelingen van de multipele scanning met vier omwentelingen, waarbij een verschuiving optreedt na elke rotatie van 360° van de schijf gedurende de scanning.

Fig. 13 toont een blokschema van het besturingsstelsel voor het tot stand brengen van de compensatieverschuiving volgens de principes van de onderhavige uitvinding. Het positiemeetstelsel 140 is getoond voor het scannen van de hoekpositie van de bron 42 en de detectoropstelling 44 zodat de verschuivingen van de detectoren kunnen worden gesynchroniseerd met de rotatie van de schijf 46. Het positie meetstelsel 140 wordt gebruikt om de detectoropstellingsverschuiving bij de voorgeschreven rotatie van 360° van de scanning met twee omwentelingen te regelen en kan bestaan uit iedere inrichting voor het bepalen van de hoek-positie van een roterend voorwerp bij de voorgeschreven posities waar verschuivingen moeten optreden. Een nok, die bevestigd is om te roteren met de schijf 46, kan bijvoorbeeld een micro-schakelaar bekrachtigen, of een magneet die gemonteerd is op de schijf kan een trekkersignaal induceren in een stationaire opneeminrichting, bij een nauwkeurige hoek van de bron en detectoropstelling. In een voorkeurswerkwijze wordt een asco-deerinrichting van het type dat merktekens op de omtrek van de schijf bevat, gedetecteerd door een sensoropstelling en dient om zowel de periodieke bemonstering van de detectoren als de verschuiving van de detectoropstelling te regelen. Het voor-keurspositiemeetstelsel wordt beschreven in de nog hangende Amerikaans octrooiaanvrage serie Nr. 08/162,653, getiteld "Apparatus for and Method of Measuring Geometric, Positional en Kinematic Parameters of a Rotating Device"; ingediend 6 december 1993 ten name van Bernard M. Gordon, David Winston, Paul Wagoner en Douglas Abraham; en overgedragen aan de huidige rechthebbende waarbij de uiteenzetting van deze octrooiaanvraag hierin wordt ingelast. De uitgang van het positiemeetorgaan is verbonden met besturingsstelsel 142 dat een uitgangsverschuivingssignaal kan verschaffen om de stapmotor 66 te besturen. De uitgang kan de reversibele stapmotor een stap tegelijk besturen in beide richtingen zodat het aantal stappen dat is vereist om de detectoropstelling langs drie van belang zijnde posities te bewegen, bijvoorbeeld één-achtste en drie-achtste detectorverschuiving voor de detectorverschuivingswerkmodes, en één-vierde detectorverschuiving voor de één-vierde detectorverschuivingscompensa-tiewerkmode. Een gebruikersingang 146 kan zijn aangebracht voor de besturing 142 om de werkmodes te kiezen. De besturing zal derhalve aanvankelijk de positie van de detectoropstelling gedurende iedere werkmodes instellen, en gedurende de werkmodes die een verschuiving van de detectoren vereist volgende op de eerste rotatie van 360° van de scanning met twee omwentelingen, zal de besturing een signaal verschaffen aan de stapmotor om de motor een stap te laten doen die groot genoeg is zodat de detectoropstelling verschuift tussen de een-achtste en drieachtste detectorafstand. Het besturingsstelsel heeft bovendien het voordeel dat de gebruikersingang 146 een gemakkelijk toegankelijke inrichting kan zijn, zoals een toetsenbord, zodat de detectoropstellingsposities kunnen worden ingesteld en veranderd op ieder tijdstip zonder dat het nodig is om het CAT scanstelsel apart te nemen. Een nauwkeurige detectorplaatsing is derhalve gemakkelijk regelbaar, hetgeen het gemakkelijker maakt om het tomografiestelsel te vervoeren, het stelsel gedurende installatie in te stellen en de detectorplaatsing te kalibreren wanneer dit noodzakelijk is.

Op deze wijze is een stelsel en werkwijze beschreven voor het maken van tomografische beelden, die voorzien in beelden met een betere kwaliteit door het opwekken van additionele straal-banen gedurende een tomografische aftasting zodat de additionele gegevens met de andere gegevens kunnen worden gebruikt. Het combineren van snelle multipele scanningen met straalbaan-verschuiving reduceert de effekten van bewegingsartefacten op de tomografiebeeldvorming zonder de röntgenblootstelling voor een patiënt gedurende een scanning te laten toenemen. Een dergelijke combinatie verschaft een verbeterde röntgentomografische scanning met het voordeel van een langere scanning vanuit het oogpunt van kwantumstatistiek zonder werkelijk de scantijd of het röntgenbelichtingsniveau te laten toenemen, en voorts is het mogelijk dat de scanning wordt uitgevoerd wanneer de beschikbare vermogensbron onvoldoende is om hoge vermogens af te geven. Het laten toenemen van het aantal additionele straalbanen door de detectoren gedurende de scanningsbeweging verbetert de beeldkwaliteit van een gereconstrueerd beeld dat wordt verschaft door een CAT scanstelsel van het type met een opstelling van detectoren die met een vast vierde gedeelte van de afstand van iedere detector zijn gecompenseerd. Het verbeterde monteringsstelsel voor het dragen van de opstelling van detectoren verschaft een nauwkeurige detectorplaatsing met betrekking tot de röntgenbron en het isocentrum en is voldoende stevig om hoge hoekversnel-lingskrachten te kunnen doorstaan, en is toch geschikt om de detectoropstelling ten minste over een kleine hoek rond het brandpunt te roteren tussen ten minste twee nauwkeurig bepaalde posities. Het monteringsstelsel maakt ook een gemakkelijke instelling mogelijk van de detectorplaatsing via een ingangs-inrichting zoals een toetsenbord, hetgeen het gemakkelijker maakt om het tomografiestelsel te vervoeren, het stelsel op te bouwen gedurende installatie en de detectorplaatsing wanneer noodzakelijk te kalibreren. Het detectorverschuivingsmonterings-stelsel beweegt de detectoropstelling zodat het tomografische stelsel in staat is tot werking in een van ten minste twee modi voor het bepalen van scanningen voor twee beelden van verschillende kwaliteit.

Omdat zekere veranderingen kunnen worden aangebracht in de bovengenoemde inrichting zonder de beschermingsomvang van de uitvinding te verlaten, is de bedoeling dat alle materie die bevat is in de bovenstaande beschrijving of getoond is in de begeleidende tekeningen, moet worden geïnterpreteerd in illustratieve en niet in beperkende zin.

Claims (33)

1. Tomografieinrichting, omvattende: (a) tomografische scanorganen die omvatten (i) een röntgenbron, en (ii) röntgendetectieorganen, omvatten een aantal detectoren die in lijn staan met de röntgenbron binnen een scanvlak voor het detecteren van röntgenstralen die zijn uitgezonden door de röntgenbron langs voorafbepaalde en unieke straalbanen die zich uitstrekken langs het scanvlak tussen de bron en elke detector voor elkaanzicht van een tomografische scanning om op deze wijze beeldgege-vens te verkrijgen als funktie van de gedetecteerde röntgenstralen en de corresponderende straalbanen; (b) organen voor het roteren van ten minste de röntgenbron in het scanvlak rond een rotatieas om een tomografische scanning uit te voeren waarvoor beeldgegevens worden verkregen; en (c) organen voor het verschuiven van de straalbaan binnen het scanvlak gedurende een tomografische scanning om het aantal unieke straalbanen gedurende de scanning te laten toenemen.

2. Tomografieinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de röntgenbron een brandpunt bevat, dat de rotatieas het scanvlak bij een rotatiecentrum van het vlak snijdt, en de rotatieorganen organen omvatten voor het roteren van de röntgendetectieorganen met de röntgenbron rond de rotatieas, waarbij de inrichting voorts omvat. opneemorganen voor het opnemen van de hoekpositie van het tomografische scanorgaan om het rotatiecentrum; waarbij de organen voor verschuiven van de straalbanen omvatten bewegingsorganen die een responsie geven op de opneemorganen wanneer het tomografische scanorgaan in een of meer voorafbepaalde hoekposities is, voor het bewegen van de röntgendetectieorganen met betrekking tot de lijn die door het brandpunt en het rotatiecentrum gaat, tussen ten minste twee posities als funktie van de lokatie van de lijn en de afstand van elke detector om een rotatiebeweging van het röntgendetectieorgaan om het brandpunt tussen ten minste twee posities te benaderen.

3. Tomografieinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de organen voor het roteren van de röntgendetectie-organen met de röntgenbron rond de rotatieas omvatten organen voor het roteren van de detectieorganen en de bron over ten minste twee opeenvolgende omwentelingen van 360° gedurende welke beeldgegevens worden verkregen, dat de opneemorganen het einde van de eerste omwenteling van 360° opnemen, en dat de bewegingsorganen een responsie geven op de opneemorganen wanneer de opneemorganen het einde van de eerste omwenteling van 360° opnemen om de röntgendetectie- organen met betrekking tot een lijn die gaat door het brandpunt en het rotatiecentrum tussen de twee posities voorafgaande aan de tweede omwenteling van 360°, te laten bewegen.

4. Tomografieinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat er voorts organen zijn voor het sommeren van de beeldgegevens die zijn verkregen gedurende elke omwenteling met de beeldgegevens die zijn verkregen bij elk van de andere omwentelingen van de tomografische scanning.

5. Tomografieinrichting omvattende: (a) tomografische scan-organen die bevatten (i) een röntgenbron met een brandpunt en (ii) röntgendetectieorganen die een aantal detectoren bevatten in lijn met de bron binnen een scanvlak voor het detecteren van röntgenstralen die worden uitgezonden door de röntgenbron? en (b) organen voor het roteren van de tomografische scanorganen in een scanvlak rond een rotatieas om een rotatiecentrum te definiëren binnen het scanvlak en om beeldgegevens gedurende een tomografische aftasting op te wekken? met het kenmerk, dat er bewegingsorganen zijn voor het bewegen van de röntgendetectieorganen met betrekking tot een centrumlijn die zich uitstrekt vanaf het brandpunt naar het rotatiecentrum gedurende de scanning tussen ten minste twee posities als funktie van (1) de centrumlijn, en (2) de afstand van elke detector om een rotatiebeweging van de röntgendetectieorganen rond het brandpunt tussen de eerste en tweede posities te benaderen.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de organen voor het bewegen van de röntgendetectieorganen tussen de genoemde ten minste twee posities organen omvatten die gesynchroniseerd zijn met de rotatie van de tomo-grafische scanorganen zodat de röntgendetectieorganen verschuiven van een voorafbepaalde positie naar ten minste een andere voorafbepaalde positie van de tomografische scanorganen gedurende de tomografische scanning.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat een van de twee posities een detectorafstandcompensatie van n/8 bepaalt, en de andere van de twee posities een detector-afstandscompensatie van n/8 ± 1/4 bepaalt, waarbij n een oneven geheel getal is 1, 3, 5 of 7.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de beeldgegevens die zijn verkregen bij een van de posities de beeldgegevens die verkregen zijn bij de andere van de posities aanvullen.

9. inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de organen voor het bewegen van de röntgendetectieorganen tussen de ten minste twee posities werken in ten minste twee modi, waarbij in een eerste mode de detectieorganen beweegbaar zijn van de eerste positie naar de tweede positie gedurende de tomografische scanning en in de tweede mode de detectieorganen beweegbaar zijn naar een derde positie voorafgaande aan de scanning en gedurende de scanning in deze derde positie worden gehouden.

10. inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat een van de twee posities van de eerste mode een detector- afstandscompensatie van n/8 bepaalt en de andere van de twee posities een detectorafstandscompensatie van n/8 ±1/4 bepaalt, waarbij n een oneven geheel getal is, 1, 3, 5 of 7 en dat de organen voor het bewegen van de röntgendetectieorganen met betrekking tot de lijn tussen de ten minste twee posities organen omvatten die gesynchroniseerd zijn met de rotatie van de scanorganen zodat de röntgendetec- tieorganen verschuiven bij een voorafbepaalde positie van de tomografische scanorganen gedurende de tomografische scanning; en dat de derde positie van de tweede mode een detectorafstandcompensatie van één-vierde bepaalt.

11. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de röntgendetectieorganen een opstelling van detectoren omvatten, waarbij de inrichting voorts omvat organen voor het monteren van de opstelling op een cirkelboog met een krommingscentrum dat in wezen samenvalt het brandpunt, waarbij de organen voor het bewegen van de röntgendetectieorganen met betrekking tot de lijn organen bevatten voor het bewegen van de opstelling tussen de twee posities zodat de opstelling op de cirkelboog in elk van de posities blijft.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de organen voor het bewegen van de opstelling tussen de twee posities een ophangingsstelsel bevat voor het dragen van de opstelling zodat de opstelling moet bewegen alsof deze zou draaien rond het brandpunt.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat het ophangstelsel omvat een omhangstelsel met vier staven, omvattende twee verbindingen die in wezen in lijn staan met het krommingscentrum in elk van de posities, voor het dragen van de opstelling op het tomografisch scanorgaan, en organen voor het bewegen van de opstelling zodat de opstelling op de verbindingen draait om een rotatiebeweging om het brandpunt te benaderen.

14. inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat voorts bron- en detectordraagorganen aanwezig zijn voor het dragen van de röntgenbron en het röntgendetectieorgaan en roteerbaar zijn rond de as, en opstellingsdragerorganen voor het dragen van de opstelling, en waarbij de verbindingen elk omvatten een flexibele plaat met een uiteinde verbonden met het bronorgaan en het tegenover gelegen uiteinde verbonden met het opstellingsdraagorgaan.

15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat elk van de verbindingen voorts omvat verstijvingsorganen die bevestigd zijn aan de flexibele plaat om de vier draaipunten van het ophangsysteem met vier staven te bepalen.

16. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het opstellingsdraagorgaan een boogvormig uitsteeksel is.

17. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de organen voor het bewegen van het röntgendetectieorgaan en de röntgenbron met betrekking tot elkaar een motor bevat en een aandrijforgaan, gekoppeld met de motor en het opstellingsdraagorgaan, zodat werking van de motor in een richting het opstellingsdraagorgaan beweegt in een richting vanaf de eerste positie naar de tweede positie, en dat de werking van de stapmotor in de andere richting het opstellingsdraagorgaan beweegt in een richting vanaf de tweede positie naar de eerste positie.

18. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat voorts organen aanwezig zijn voor het geven van een voorspanning aan elk van de verbindingen zodat de opstellingsdrager op een in wezen vaste afstand blijft vanaf de röntgenbron en de eerste en tweede posities.

19. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het tomografisch scanorgaan wordt geroteerd over ten minste twee omwentelingen rond de rotatieas gedurende een scanning zodat gegevens worden verkregen gedurende elk van de omwentelingen, waarbij het detectieorgaan in een van de posities gedurende de eerste omwenteling van de scanning is gepositioneerd en in de andere positie gedurende de tweede omwenteling van de scanning is gepositioneerd.

20. Tomografiestelsel met een stralingsbron die een brandpunt bepaalt, een detectoropstelling, en schijforganen voor het dragen van de bron en de opstelling voor rotatie rond een centrale as zodanig dat een centrumlijn zich uitstrekt door het brandpunt en de centrale as, waarbij het stelsel voorts omvat: een monteringsstelsel voor het bevestigen van de opstelling van detectoren aan de schijf, waarbij het monteringsstelsel omvat: (a) een basis voor het dragen van de opstelling; (b) een ophangingsstelsel voor het ophangen van de basis met betrekking tot de schijf en (c) organen voor het variëren van de hoekpositie van de detectoropstelling tussen de eerste en tweede posities met betrekking tot de bron en de centrumlijn.

21. Tomografiestelsel volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat het ophangingsstelsel eerste en tweede verbindingsdra-gers bevat, elk voor het koppelen van de basis met het schijforgaan om een ophangingsstelsel met vier staven te vormen, waarbij de verbindingsdragers elk scharnierorganen bevatten om de beweging van de basis mogelijk te maken om een rotatiebeweging van de basis rond het brandpunt tussen eerste en tweede posities te benaderen.

22. Monteringsstelsel volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat elk van de verbindingsdragers een flexibele plaat bevat.

23. Monteringsstelsel volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat elk van de verbindingsdragers voorts verstijvings-organen bevat voor het begrenzen van de buiging van elk van de flexibele platen tot twee smalle parallelle gebieden, waarbij de scharnierorganen worden bepaald door elk van de gebieden.

24. Monteringsstelsel volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat de flexibele platen ongeveer in respectieve vlakken liggen die snijden bij het brandpunt.

25. Monteringsstelsel volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat voorts organen aanwezig zijn voor het geven van spanning aan de basis om de afstand van de opstelling tot het brandpunt constant te houden.

26. Monteringsstelsel volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat de organen voor het variëren van de hoekpositie van de detectoropstelling tussen de eerste en tweede posities automatische verschuivingsorganen bevatten voor het automatisch verschuiven van de detectoropstelling tussen de eerste en tweede posities gedurende een scanning.

27. Monteringsstelsel volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat de automatische verschuivingsorganen reversibele motororganen bevatten die een responsie op een verschui-vingssignaal geven, organen voor het koppelen van de motororganen aan de basis, zodat de werking van de motororganen de opstelling beweegt tussen de eerste en tweede posities, en organen voor het opwekken van het verschuivingssignaal als funktie van de positie van het schijforgaan.

28. Monteringsstelsel volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat de detectoren van de opstelling een gelijke hoek onderspannen met betrekking tot het brandpunt op elk van de eerste en tweede posities.

29. Monteringsstelsel volgens conclusie 28, met het kenmerk, dat de eerste en tweede posities worden gescheiden met een vierde van de detectorafstand.

30. Werkwijze voor het scannen van een voorwerp met een scannend tomografiestelsel dat is voorzien van een stralingsbron met een brandpunt, een opstelling van stralingsdetectoren met uniforme afstanden, opgesteld in een boog met een krommingscentrum dat in wezen samenvalt met het brandpunt om een gelijke hoek om het brandpunt te onderspannen, organen voor het roteren van de bron en de opstelling rond een rotatieas; organen voor het uitvoeren van periodieke uitgangsmetingen vanaf de detectoren gedurende rotatie, en organen voor het gebruik van de uitgangsmetingen om een dichtheidsbeeld van het voorwerp op te wekken; met het kenmerk, dat de volgende stappen worden uitgevoerd: a. Het uitvoeren van een eerste scanrotatiecyclus om een eerste reeks detectoruitgangsmetingen te verkrijgen; b. Het verschuiven van de detectoropstelling met betrekking tot een lijn die door het brandpunt en de centrale as gaat, over een kleine rotatiehoek om de bron als funktie van de tussenruimte van elke detector; c. Het uitvoeren van een tweede scanrotatiecyclus om een tweede reeks detectoruitgangsmetingen te verkrijgen die verschillen van de eerste reeks; en d. Het gebruik van beide reeksen detectoruitgangsmetingen om een enkel dichtheidsbeeld op te wekken.

31. Werkwijze volgens conclusie 30, met het kenmerk, dat het verschuiven van de detectoropstelling omvat het verschuiven van de detectoropstelling met één-vierde van de afstand van een detector.

32. Werkwijze volgens conclusie 30, met het kenmerk, dat de stappen a, b en c worden uitgevoerd zonder de scanrotatie te onderbreken.

33. Werkwijze volgens conclusie 30, met het kenmerk, dat één van de scanrotatiecycli wordt uitgevoerd waarbij de detectoren zodanig zijn geplaatst dat een rechte lijn vanaf de bron door de centrale as een detector snijdt met een afstand die in wezen gelijk is aan één-achtste van de detector afstand.