WO2003079372A1 - Detektor für röntgen-computertomographen - Google Patents

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Thomas Flohr
Karl Stierstorfer
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    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
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    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G21K1/025—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using multiple collimators, e.g. Bucky screens; other devices for eliminating undesired or dispersed radiation

Definitions

  • the invention relates to a detector for X-ray computer tomographs according to the preamble of claim 1.
  • Such a detector is e.g. known from DE 195 02 574 AI.
  • the known detector is a so-called multi-line detector. It has a number of detector lines which are aligned in the direction of the axis of an object to be irradiated, e.g. of a patient, are arranged side by side.
  • the aforementioned axis is also referred to as the z axis.
  • Each detector line consists of a large number of scintillator elements arranged next to one another in an x direction perpendicular to the z axis.
  • the resolution of such a multi-line detector in the z direction depends on the height of the scintillator elements in the z direction.
  • the height of the scintillator elements cannot be reduced arbitrarily for technical reasons. For this reason, the resolution of conventional multi-line detectors in the z direction is limited.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art.
  • a detector for X-ray computer tomographs that can be produced as simply and inexpensively as possible is to be specified, with which an improved resolution in the z direction is possible for a given number or height of lines.
  • an agent partially covering the surface of the scintillator elements is provided to reduce the aperture in the z direction.
  • the proposed measure enables the resolution in the z direction to be increased in a simple and inexpensive manner.
  • the proposed solution is universal. Conventional scintillator elements can be used. It is also possible to retrofit conventional multi-line detectors.
  • the means for reducing the aperture is expediently made up of a plurality arranged in parallel next to one another
  • the bars advantageously covering the edges of the scintillator elements running in the x direction.
  • the proposed features also make it possible to use scintillator elements whose edges have smaller cutouts in the x direction.
  • the strips are arranged at a predetermined distance ⁇ z from one another in the z direction, so that the scintillator elements essentially have the same aperture in the z direction.
  • the means for reducing the aperture can have transverse strips, which cover the edges of the scintilator elements running in the z direction. This means that the aperture can also be reduced in the x direction. In this case, the edges of the scintilator elements extending in the z direction no longer have to have the quality required by the prior art.
  • the means for reducing the aperture is advantageously designed in one piece in the manner of a diaphragm that can be placed on the detector surface formed by the scintillator surfaces. This enables conventional detectors to be retrofitted.
  • the diaphragm is symmetrical with respect to a plane of symmetry running perpendicular to the z direction.
  • the means for reducing the aperture is made of a metal that effectively absorbs X-rays, preferably of lead or tungsten.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a detector arrangement according to the prior art
  • FIG. 3 shows the detector according to FIG. 2 with an aperture
  • FIG. 4 shows the detector according to FIG. 3 with a further diaphragm according to the invention.
  • a computer 8 calculates an image of the object 3, which is displayed on a monitor 9.
  • FIG. 2 shows a top view of the detector 4. It consists of a plurality of detectors lying side by side in the z direction! Lines 5. Each line consists of scintillator elements 6 lying next to one another in an x direction running perpendicular to the z direction. The scintillator elements 6 each have the same height ⁇ z and a uniform width ⁇ h. The aperture of each of the detector elements 6 is given by the surface which has the height ⁇ z in the z direction and the width ⁇ h in the x direction.
  • the detector surface resulting from all surfaces of the detector elements 6 is partially covered by an aperture 10.
  • the aperture 10 consists of strips 11 extending in the x direction, which are fastened on both sides to edge strips 12 extending in the z direction.
  • the screen 10 is expediently made of lead or tungsten.
  • the strips 10 are arranged in such a way that the edges of the detector elements 6 extending in the x direction are covered.
  • the aperture of the detector elements 6 in the z direction can be reduced in a simple manner by means of the diaphragm 10. After the diaphragm 10 has been attached to the detector surface, the aperture ⁇ z * is narrower in the z direction.
  • the proposed aperture 10 enables the resolution in the z direction to be improved in a simple manner.
  • the diaphragm 10 shown in FIG. 3 additionally has transverse strips 13.
  • the transverse strips 13 are attached here in such a way that the edges of the detector elements 6 are covered in the z direction.
  • the cross bars 13 and the bars 11 form a grid.
  • the aperture formed by the grating is rectangular.
  • the proposed further diaphragm 10 is particularly advantageous because it can be used to improve the resolution in both the x and z directions in a particularly simple manner given a predetermined size of the scintillator elements. Conventional detectors can be provided with such an aperture without great effort.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Detektor für Röntgen-Computertomographen, mit mehreren nebeneinanderliegenden in x-Richtung sich erstreckenden Detektorzeilen (5), wobei jede Detektorzeile (5) aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Szintillatorelemente (6) gebildet ist. Zur Erhöhung der Auflösung in z-Richtung sowie zur Vereinfachung des Aufbaus des Detektors wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass ein die Oberfläche der Szintillatorelemente (6) teilweise abdeckendes Mittel zur Verkleinerung der Apertur in z-Richtung vorgesehen ist.

Description

Beschreibung
Detektor für Röntgen-Computertomographen
Die Erfindung betrifft einen Detektor für Röntgen-Computertomographen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solcher Detektor ist z.B. aus der DE 195 02 574 AI bekannt. Bei dem bekannten Detektor handelt es sich um einen so genannten Mehrzeilen-Detektor. Er weist mehrere Detektorzeilen auf, die in Richtung der Achse eines zu durchstrahlenden Objekts, z.B. eines Patienten, nebeneinander angeordnet sind. Die vorgenannte Achse wird auch als z-Achse bezeichnet. Jede Detektorzeile besteht in einer senkrecht zur z-Achse verlau- fenden x-Richtung aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Szintillatorelemente.
Die Auflösung eines solchen Mehrzeilen-Detektors in z-Richtung hängt von der Höhe der Szintillatorelemente in z-Rich- tung ab. Die Höhe der Szintillatorelemente kann aus technischen Gründen nicht beliebig verringert werden. Die Auflösung herkömmlicher Mehrzeilen-Detektoren in z-Richtung ist aus diesem Grund begrenzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein möglichst einfach und kostengünstig herstellbarer Detektor für Röntgen- Computertomographen angegeben werden, mit dem bei vorgegebener Zeilenanzahl bzw. -höhe eine verbesserte Auflösung in z- Richtung möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst . Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 7.
Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass ein die Oberfläche der Szintillatorelemente teilweise abdeckendes Mittel zur Verkleinerung der Apertur in z-Richtung vorgesehen ist. - Die vorgeschlagene Maßnahme ermöglicht auf einfache und kostengünstige Weise eine Steigerung der Auflösung in z-Richtung. Die vorgeschlagene Lösung ist universell. Es können herkömmliche Szintillatorelemente verwendet werden. Auch eine nachträgliche Umrüstung herkömmlicher Mehrzeilen-Detektoren ist möglich.
Das Mittel zur Verkleinerung der Apertur ist zweckmäßigerwei- se aus einer Mehrzahl parallel nebeneinander angeordneter
Leisten gebildet, wobei die Leisten die in x-Richtung verlaufenden Kanten der Szintillatorelemente vorteilhafterweise abdecken. Die vorgeschlagenen Merkmale ermöglichen es, auch Szintillatorelemente zu verwenden, deren Kanten in x-Richtung kleinere Ausbrüche aufweisen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind die Leisten in z-Richtung in einem vorgegebenen Abstand Δz voneinander angeordnet, so dass die Szintillatorelemente in z-Richtung im We- sentlichen dieselbe Apertur aufweisen. Das erleichtert die Herstellung des Detektors. Des Weiteren kann das Mittel zur Verkleinerung der Apertur Querleisten aufweisen, welche die in z-Richtung verlaufenden Kanten der Szintilatorelemente abdecken. Damit kann die Apertur auch in x-Richtung verklei- nert werden. In diesem Fall müssen auch die in z-Richtung sich erstreckenden Kanten der Szintilatorelemente nicht mehr die nach dem Stand der Technik geforderte Qualität aufweisen.
Das Mittel zur Verkleinerung der Apertur ist vorteilhafter- weise einstückig nach Art einer auf die durch die Szintilla- toroberflachen gebildeten Detektoroberfläche aufsetzbaren Blende ausgebildet. Das ermöglicht ein nachträgliches Umrüsten herkömmlicher Detektoren. Die Blende ist bezüglich einer senkrecht zur z-Richtung verlaufenden Symmetrieebene symmet- risch ausgebildet. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Mittel zur Verkleinerung der Apertur aus einem Röntgenstrahlung wirksam absorbierenden Metall, vorzugsweise aus Blei oder Wolfram, hergestellt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele für die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht einer Detektoranord- nung nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Detektor,
Fig. 3 den Detektor nach Fig. 2 mit einer erfindungsgemä- ßen Blende und
Fig. 4 den Detektor nach Fig. 3 mit einer weiteren erfindungsgemäßen Blende .
In Fig. 1 ist ein Fokus 1 eines Röntgenstrahlers gezeigt, von dem ein durch eine nicht dargestellte Blende eingeblendetes fächerförmiges Röntgenstrahlbündel 2 ausgeht, dass ein Objekt
3 durchsetzt und auf einen Detektor 4 auftrifft. Der Detektor
4 weist mehrere parallele Detektorzeilen 5 auf, von denen jede aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Szintillatorelemente 6 gebildet ist. Eine parallel zur Achse des durchstrahlten Objekts 3 verlaufende z-Achse ist mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Sie ist parallel zur Drehachse eines den Detektor 4 umfassenden Messsystems. Dieses Messsystem rotiert und die Drehachse 7, so dass das Objekt 3 unter verschiedenen Projektionswinkeln durchstrahlt wird. Aus den dabei gebildeten Detektorsignalen berechnet ein Computer 8 ein Bild des Objekts 3, welches auf einem Monitor 9 wiedergegeben wird.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Detektor 4. Er besteht aus mehreren in z-Richtung nebeneinander!iegenden Detektor- Zeilen 5. Jede Zeile besteht in einer senkrecht zur z-Richtung verlaufenden x-Richtung aus nebeneinanderliegenden Szin- tillatorelementen 6. Die Szintillatorelemente 6 weisen jeweils eine gleiche Höhe Δz und eine einheitliche Breite Δh auf. Die Apertur jedes der Detektorelemente 6 ist gegeben durch die Oberfläche, welche in z-Richtung die Höhe Δz und in x-Richtung die Breite Δh aufweist.
In Fig. 3 ist die aus allen Oberflächen der Detektorelemente 6 sich ergebende Detektoroberfläche teilweise abgedeckt durch eine Blende 10. Die Blende 10 besteht aus in x-Richtung verlaufenden Leisten 11, welche beidseits an in z-Richtung verlaufenden Randleisten 12 befestigt sind. Die Blende 10 ist zweckmäßigerweise aus Blei oder Wolfram hergestellt. Die Leisten 10 sind so angeordnet, dass damit die in x-Richtung verlaufenden Kanten der Detektorelemente 6 überdeckt werden. Mittels der Blende 10 kann auf einfache Weise die Apertur der Detektorelemente 6 in z-Richtung verkleinert werden. Es ergibt sich nach Anbringung der Blende 10 auf der Detektorober- fläche eine in z-Richtung schmälere Apertur Δz*. Die vorgeschlagene Blende 10 ermöglicht auf einfache Weise eine Verbesserung der Auflösung in z-Richtung.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die in Fig. 3 dargestellte Blende 10 zusätzlich Querleisten 13 auf. Die Querleisten 13 sind hier so angebracht, dass damit die Kanten der Detektorelemente 6 in z-Richtung überdeckt werden. Die Querleisten 13 und die Leisten 11 bilden ein Gitter. Die durch das Gitter gebildete Apertur ist rechteckig ausgebil- det. Die vorgeschlagene weitere Blende 10 ist besonders vorteilhaft, weil damit auf besonders einfache Weise bei einer vorgegebenen Größe der Szintillatorelemente die Auflösung sowohl in x- als auch in z-Richtung verbessert werden kann. Herkömmliche Detektoren können ohne großen Aufwand mit einer solchen Blende versehen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Detektor für Röntgen-Computertomographen, mit mehreren nebeneinander liegenden in x-Richtung sich erstreckenden Detektorzeilen (5) , wobei jede Detektorzeile (5) aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Szintillatorelemente (6) gebildet ist, und wobei eine Apertur jedes der Szintillatorelemente (6) bezüglich einfallender Röntgenstrahlung gegeben ist durch eine Oberfläche, die eine in z-Richtung sich erstreckende Länge (Δz) und eine in die x-Richtung sich erstreckende Breite (Δh) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein die Oberfläche der Szintillatorelemente (6) teilweise überdeckendes Mittel zur Verkleinerung der Apertur in z- Richtung vorgesehen ist.
2. Detektor nach Anspruch 1, wobei das Mittel zur Verkleinerung der Apertur aus einer Mehrzahl parallel nebeneinander angeordneter Leisten (11) gebildet ist.
3. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leisten (11) die in x-Richtung verlaufenden Kanten der Szintillatorelemente (6) abdecken.
4. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leisten (11) in z-Richtung in einem vorgegebenen Abstand Δz* voreinander angeordnet sind, so dass die Szintillatorelemente (6) in z-Richtung im Wesentlichen dieselbe Apertur (Δz*) aufweisen.
5. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mittel zur Verkleinerung der Aperatur ferner Querleisten (13) aufweist, welche die in z-Richtung verlaufenden Kanten der Szintilatorelemente (6) abdecken.
6. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mittel zur Verkleinerung der Apertur einstückig nach Art einer auf die durch die Szintillatoroberflachen gebildete Detektoroberfläche aufsetzbaren Blende (10) ausgebildet ist.
7. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mittel zur Verkleinerung der Apertur aus einem Röntgenstrahlung wirksam absorbierenden Metall, vorzugsweise aus Blei oder Wolfram, hergestellt ist.
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