DE102004030549A1

DE102004030549A1 - Bildgebendes Tomographiegerät mit zumindest zwei zueinander fest angeordneten Aufnahmesystemen und Verfahren für ein derartiges Tomographiegerät zur Bestimmung der Anordnung der Aufnahmesysteme

Info

Publication number: DE102004030549A1
Application number: DE102004030549A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr. Bruder; Karl Dr. Stierstorfer; Martin Dr. Petersilka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2006-01-19
Also published as: US20060018426A1; US7130369B2

Abstract

Bei einem erfindungsgemäßen Tomographiegerät (3) mit zumindest einem in einer ersten Messebene (14) angeordneten Aufnahmesystem (1.1, 1.2) und einem in einer zweiten Messebene (16) angeordneten Aufnahmesystem (2.1, 2.2), welche in azimutaler Richtung um eine gemeinsame Drehachse (5) angeordnet sind, sind die Lagekorrekturwerte (K1.1, ...KM.N) der beiden Messebenen (14, 16) für zumindest eine wenigstens im Wesentlichen konstante Drehwinkelgeschwindigkeit der beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2) auf Basis von zumindest an einer Drehwinkelposition berechenbaren Messwerten (M1, alpha0 bzw. ...M1, alphan bzw. M2, alpha0 bzw. ...M2, alphan) eines in die beiden Messebenen (14, 16) einbringbaren Referenzobjektes (R) ermittelbar. Das erfindungsgemäße Tomographiegerät (3) ermöglicht auf diese Weise eine artefaktfreie Rekonstruktion eines Schicht- oder Volumenbildes durch Berücksichtigung der Lagekorrekturwerte (K1.1, ...KM.N).

Description

Die Erfindung betrifft ein bildgebendes Tomographiegerät, aufweisend zumindest

– ein in einer ersten Messebene angeordnetes erstes Aufnahmesystem mit einem ersten Strahler und einem ersten Detektor zur Erzeugung von Detektorausgangssignalen, die ein Maß für die Absorption der von dem ersten Strahler ausgehenden Strahlung sind,
– ein in einer zweiten Messebene angeordnetes zweites Aufnahmesystem mit einem zweiten Strahler und einem zweiten Detektor zur Erzeugung von Detektorausgangssignalen, die ein Maß für die Absorption der von dem zweiten Strahler ausgehenden Strahlung sind, wobei die beiden Aufnahmesysteme um eine gemeinsame Drehachse drehbar angeordnet sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren für ein derartiges Tomographiegerät zur Bestimmung der relativen Anordnung der beiden Aufnahmesysteme.

Derartige Tomographiegeräte sind beispielsweise aus der US 4,991,190 , der DE 29,51,222 A1 , der DE 29,16,848 A1 und der US 6,421,412 B1 bekannt. Der Vorteil solcher Tomographiegeräte mit mehreren Aufnahmesystemen gegenüber einem Gerät mit einem einzigen Aufnahmesystem besteht in der Möglichkeit, ein Objekt mit einer erhöhten Abtastgeschwindigkeit oder mit einer erhöhten Abtastauflösung zu untersuchen. Eine hohe Abtastgeschwindigkeit ist dann von Bedeutung, wenn Bewegungsartefakte im rekonstruierten Bild minimiert werden müssen, die durch freiwillige oder unfreiwillige Bewegungen des Objektes, beispielsweise eines zu untersuchenden Organs eines Lebewesens, verursacht werden. Bei der Untersuchung beispielsweise eines Herzens ist es zur Rekonstruktion eines artefaktfreien Schicht- oder Volumenbildes notwendig, dass alle zur Rekonstruktion verwendeten Aufnahmen an den verschiedenen Drehwinkelpositionen möglichst denselben Bewegungszustand des Herzens erfassen.

Neben der Einzelbildaufnahme werden für medizinische Untersuchungen auch ganze Sequenzen von Schicht- oder Volumenbildern zur Darstellung von Bewegungsabläufen erzeugt. Eine höhere Abtastgeschwindigkeit bietet dabei den Vorteil einer verbesserten zeitlichen Auflösung des dargestellten Bewegungsablaufs, so dass auch sich schnell ändernde Bewegungszustände erfasst werden.

Ein Tomographiegerät mit mehreren Aufnahmesystemen kann aber auch so betrieben werden, dass im Vergleich zu einem Tomographiegerät mit nur einem Aufnahmesystem eine höhere Abtastauflösung erzielt wird. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn Organe bzw. Organteile eines Lebewesens in einem kleinen Untersuchungsvolumen aufgelöst werden müssen, wie zum Beispiel im Fall einer Untersuchung von Blutgefäßen.

Bei einem Tomographiegerät mit mehreren Aufnahmesystemen werden sowohl in der Betriebsart zur Erhöhung der Abtastgeschwindigkeit als auch in der Betriebsart zur Erhöhung der Abtastauflösung die aufgezeichneten Detektorausgangssignale der verschiedenen Aufnahmesysteme zur Rekonstruktion eines Schicht- bzw. Volumenbildes miteinander verrechnet. Die Rekonstruktion eines Schicht- bzw. Volumenbildes aus Daten verschiedener Aufnahmesysteme erfolgt dabei stets unter dem Vorwissen der Lage der ersten Messebene relativ zu der Lage der zweiten Messebene.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für ein bildgebendes Tomographiegerät der eingangs genannten Art eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem sich die Lage der ersten Messebene des ersten Aufnah mesystems relativ zu der Lage der zweiten Messebene des zweiten Aufnahmesystems in einfacher Weise ermitteln lässt.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein bildgebendes Tomographiegerät gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren für ein bildgebendes Tomographiegerät gemäß den Verfahrenschritten des unabhängigen Anspruchs 9; vorteilhafte Ausgestaltungen des Tomographiegerätes bzw. des Verfahrens für das Tomographiegerät sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche 2-8 bzw. 10-16.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, Mittel zur Ermittlung von Lagekorrekturwerten vorzusehen, welche ein in beiden Messebenen der Aufnahmesysteme positionierbares Referenzobjekt und Rechenmittel aufweisen, die für zumindest eine, wenigstens im Wesentlichen konstante Drehwinkelgeschwindigkeit der beiden Aufnahmesysteme an mindestens einer Drehwinkelposition aus den Detektorausgangssignalen des ersten Detektors einen dem ersten Detektor zugeordneten Messwert und aus den Detektorausgangssignalen des zweiten Detektors einen dem zweiten Detektor zugeordneten Messwert für die in dem jeweiligen Detektor abgebildete Position des Referenzobjektes berechnen und die auf Basis der so berechneten Messwerte die Lagekorrekturwerte für die Messebenen der beiden Aufnahmesysteme ermitteln.

Idealerweise ist das Tomographiegerät so justiert, dass die beiden Messebenen identisch sind, d.h. dass die Messebenen der beiden Aufnahmesysteme parallel ausgerichtet sind und in ihrer Position entlang einer Drehachse in z-Richtung übereinstimmen. Die Erfindung geht jedoch von der grundsätzlichen Erkenntnis aus, dass die ideale Ausrichtung der Messebenen der beiden Aufnahmesysteme aufgrund von Einbautoleranzen beim Herstellungsprozess und aufgrund von starken Beschleunigungskräften bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten im Betrieb des Tomographiegerätes verstellt sein kann. Abweichungen in der Parallelität der beiden Messebenen und/oder ein Versatz der beiden Messebenen entlang der Systemachse in z-Richtung (z-Versatz) sind dabei in der Regel von dem Betrag der Rotationsgeschwindigkeit bzw. von den auf die Aufnahmesysteme wirkenden Rotationskräfte abhängig. Durch die Abweichungen entstehen in der Rekonstruktion eines Schicht- oder Volumenbildes Bildfehler (Artefakte), die zu einer generellen Verschlechterung der erzielbaren Bildqualität führen.

Auf Basis der vorgeschlagenen Ermittlung von Lagekorrekturwerten ist eine Verbesserung der aus den Detektorausgangssignalen der Aufnahmesysteme erzeugten Schicht- bzw. Volumenbildern möglich, bei der die Lagebeziehung der beiden Messebenen für die Rekonstruktion berücksichtigt wird.

Die Ermittlung der Lagekorrekturwerte für die Messebenen der beiden Aufnahmesysteme ist kostengünstig und besonders einfach in einem Kalibrierprozess dadurch durchführbar, dass lediglich eine Auswertung der Detektorausgangssignale der beiden Aufnahmesysteme für ein in den Messbereich eingebrachtes Referenzobjekt vorgenommen werden muss. Die Lagekorrekturwerte der Aufnahmesysteme lassen sich dabei mit geringem Aufwand auch für verschiedene Rotationsgeschwindigkeiten und damit für beliebige Betriebsarten des Tomographiegerätes bestimmen.

Die Lagekorrekturwerte sind vorteilhaft mittels eines auf der Drehachse der beiden Aufnahmesysteme positionierbaren Referenzobjektes aus einer Differenz eines dem ersten Detektor zugeordneten Messwertes und eines dem zweiten Detektor zugeordneten Messwertes an einer (beliebigen) Drehwinkelposition der beiden Aufnahmesysteme ermittelbar. Die Differenz aus den beiden Messwerten ergibt dabei einen von der Drehwinkelposition der beiden Aufnahmesysteme unabhängigen Verschiebungsvektor, der einen z-Versatz der ersten Messebene relativ zu der zweiten Messebene repräsentiert. Bei Berücksichtigung der so ermittelbaren Lagekorrekturdaten in einer Rekonstruktion eines Schicht- bzw. Volumenbildes sind Fehler im Ergebnisbild auch bei einem z-Versatz der beiden Messebenen auf einfache Weise vermeidbar.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Lagekorrekturwerte mittels eines außerhalb der Drehachse der beiden Aufnahmesysteme positionierbaren Referenzobjektes und aus Differenzen von dem ersten Detektor zugeordneten Messwerten und von dem zweiten Detektor zugeordneten Messwerten an jeweils bestimmten Drehwinkelpositionen der Aufnahmesysteme ermittelbar. Je nach Lage der ersten Messebene relativ zu der zweiten Messebene ist die Differenz zweier Messwerte abhängig von der jeweiligen Drehwinkelposition der beiden Aufnahmesysteme, beziehungsweise abhängig davon, auf welche Detektorelemente eines Detektors das Referenzobjekt abgebildet wurde.

Die auf diese Weise von der Position des Detektorelementes in dem jeweiligen Detektor abhängige Differenz der beiden Messwerte ergibt dabei jeweils einen Verschiebungsvektor, der sowohl eine z-Verschiebung als auch eine Verkippung der beiden Messebenen um die gedachte Verbindungslinie „erster bzw. zweiter Strahler – Drehachse" beschreibt. Unter Berücksichtigung der so ermittelbaren, von den Detektorelementen abhängigen Lagekorrekturwerten bei Rekonstruktion eines Schicht- bzw. Volumenbildes sind Fehler im Ergebnisbild auf einfache Weise vermeidbar.

Damit das Projektionsbild des Referenzobjektes auf die Detektoren der beiden Aufnahmesysteme unabhängig von den Drehwinkelpositionen der Aufnahmesysteme ist und damit eine einfache Auswertung der Detektorausgangssignalen möglich ist, weist das Referenzobjekt eine rotationssymmetrische Gestalt auf.

Die Berechnung des dem jeweiligen Detektor zugeordneten Messwertes bzw. der Detektorelementposition, auf die das Referenzobjekt abgebildet wird, ist gegenüber Rauschen der Detektorausgangssignale besonders dann robust möglich, wenn das Referenzobjekt auf eine Mehrzahl von Detektorelementen abbildbar ist. Die Position wird vorteilhaft aus den Detektorausgangssignalen im Sinne eines Intensitätsschwerpunktes ermittelt.

Um einen unmittelbaren Zugriff auf die Lagekorrekturwerte der beiden Messebenen der Aufnahmesysteme auch während des normalen Betriebs zur Untersuchung eines Patienten zu ermöglichen, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Speicher vorgesehen, in dem die ermittelten Lagekorrekturwerte für eine Mehrzahl von verschiedenen, wenigstens im Wesentlichen konstanten Drehwinkelgeschwindigkeiten abspeicherbar sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen sind in den folgenden schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 ein Tomographiegerät nach der Erfindung in einer perspektivischen Gesamtdarstellung,
2 zwei Aufnahmesysteme des Tomographiegerätes der 1 mit einem auf der Drehachse positionierten Referenzobjekt in einer Querschnittsdarstellung,
3 überlagerte Projektionsbilder des Referenzobjektes an einer Drehwinkelposition bei einem z-Versatz der in 2 gezeigten Messebenen,
4 zwei Aufnahmesysteme des Tomographiegerätes der 1 mit einem außerhalb der Drehachse positionierten Referenzobjekt in einer Querschnittsdarstellung,
5 überlagerte Projektionsbilder des Referenzobjektes für verschiedene Drehwinkelpositionen bei gekippten, der in 4 gezeigten Messebenen.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Tomographiegerät 3, hier in Form eines Röntgen-Computertomographiegerätes, mit einer Patientenliege 6 zur Aufnahme und Lagerung eines Patienten 8. Die Patientenliege 6 umfasst eine bewegliche Tischplatte 7, mittels der der Patient 8 durch eine Öffnung 9 im Gehäuse 10 des Tomographiegerätes 3 in den Untersuchungs- oder Scanbereich bewegt werden kann. Während eines Spiralscans wird außerdem ein kontinuierlicher axialer Vorschub der Tischplatte 7 vorgenommen.
Im Inneren des Tomographiegerätes 3 befindet sich eine in 1 nicht sichtbare Gantry (Messwagen), die mit einer hohen Geschwindigkeit um eine durch den Patienten 8 verlaufende Drehachse 5 drehbar ist.
Zum Erreichen einer hohen Abtastgeschwindigkeit oder einer hohen Abtastauflösung sind auf der Gantry zwei Aufnahmesysteme 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 angeordnet. Das erste Aufnahmesystem 1.1, 1.2 weist als ersten Strahler 1.1 eine Röntgenröhre und als ersten Detektor 1.2 ein M-zeiliges und N-spaltiges Röntgendetektorarray auf. Das zweite Aufnahmesystem 2.1, 2.2 umfasst als zweiten Strahler 2.1 eine gesonderte Röntgenröhre und als zweiten Detektor 2.2 ein gesondertes, zum ersten Röntgendetektorarray baugleiches M-zeiliges und N-spaltiges Röntgendetektorarray. Die beiden Aufnahmesysteme sind in azimutaler Richtung um 90 Grad versetzt um die Drehachse 5 fest angeordnet.
Die Röntgendetektorarrays sind beispielsweise auf Basis einer elektronisch auslesbaren Szintillatorkeramik, einer sogenannten UFC-Keramik, hergestellt und werden zur Erzeugung von Detektorausgangssignalen eingesetzt, die ein Maß für die Absorption der von dem entsprechenden Strahler 1.2 bzw. 2.2 ausgehenden und durch den Messbereich tretenden Strahlung sind. Es können aber auch andere Detektoren, z.B. Flächende tektoren mit 256 oder mehr Zeilen, zur Erzeugung von Detektorausgangssignalen zum Einsatz kommen.
Die Detektorausgangssignale der beiden, an verschiedenen Drehwinkelpositionen abtastenden Aufnahmesysteme 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 werden in einem dem Tomographiegerät 3 zugeordneten Steuer- und Bildrechner 4 unter Anwendung eines Bildrekonstruktionsalgorithmus zu einem Schicht- oder Volumenbild verarbeitet. Dabei werden die Detektorausgangssignale der beiden Aufnahmesysteme zunächst zu einem gemeinsamen Projektions- oder Rohdatensatz zusammengefasst („gemischt"). Die Bedienung des Tomographiegeräts 3 durch einen Arzt oder dergleichen erfolgt ebenfalls von dem Steuer- und Bildrechner 4 aus. Zusätzlich weist der Steuer- und Bildrechner 4 Rechenmittel 4.1 auf, die zur Ermittlung der Lagekorrekturwerte dienen.
Die 2 zeigt die beiden Aufnahmesysteme 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 der 1 mit einem beispielhaft auf der Drehachse 5 positionierten Referenzobjekt R in einer Querschnittsdarstellung.
Die beiden Aufnahmesysteme 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 sind in azimutaler Richtung um eine gemeinsame Drehachse 5 in der eingezeichneten Drehwinkelrichtung α drehbar angeordnet.
Eine erste Messebene 14 des ersten Aufnahmesystems 1.1, 1.2 wird von einem von dem ersten Strahler 1.1 ausgehenden und auf den Detektor 1.2 treffenden Röntgenstrahlenbündel mit Randstrahlen 13 und einem ersten Mittenstrahl 11 aufgespannt. Auf entsprechende Weise wird eine zweite Messebene 16 des zweiten Aufnahmesystems 2.1, 2.2 durch ein von dem Strahler 2.2 ausgehendes und auf den Detektor 2.2 treffendes Röntgenstrahlenbündel mit Randstrahlen 15 und einem zweiten Mittenstrahl 12 aufgespannt.
In der Querschnittsdarstellung ist jeweils eine Zeile der Detektoren 1.2, 2.2 mit jeweils mehreren Detektorelementen zur Erzeugung von Detektorausgangssignalen gezeigt. Aus den durch Projektion des Referenzobjektes R erzeugten Detektorausgangssignalen des ersten Detektors 1.2 ist ein erster Messwert M1, α0 und aus den Detektorausgangssignalen des zweiten Detektors 2.2 ist ein entsprechend zweiter Messwert M2, α0 berechenbar. Der Messwert M1, α0 bzw. M2, α0 repräsentiert dabei die Position des Detektorelementes, auf die das Referenzobjekt R in dem jeweiligen Detektor 1.2 bzw. 2.2 projiziert wird.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an zumindest einer Drehwinkelposition α0 der beiden Aufnahmesysteme 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 die Messwerte M1, α0, M2, α0 für ein auf der Drehachse 5 positionierbares Referenzobjekt R mittels der in 1 eingezeichneten Rechenmittel 4.1 zur Ermittlung von Lagekorrekturwerten berechenbar. Die Lagekorrekturwerte können zum Beispiel durch Verschiebungsvektoren repräsentiert sein, die den gegenseitigen Versatz von jeweils gleich angeordneten Detektorelementen in dem ersten Detektor 1.2 und in dem zweiten Detektor 2.2 beschreiben. Durch die vorteilhafte Positionierung des Referenzobjektes R auf der Drehachse 5 der beiden Aufnahmesysteme 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 sind die Lagekorrekturwerte für einen z-Versatz der beiden Messebenen 14, 16 aus den Messwerten M1, α0, M2, α0 an einer beliebigen Drehwinkelposition der Aufnahmesysteme bestimmbar. Der z-Versatz der in den Detektoren 1.2, 2.2 abgebildeten Projektionsbilder kann damit für jedes Detektorelement einzeln kompensiert werden. Die Ermittlung der Lagekorrekturwerte erfolgt für beliebige, aber wenigstens im Wesentlichen konstante Drehwinkelgeschwindigkeit der Gantry.
3 zeigt beispielhaft in einem gemeinsamen Bild dargestellt das dem ersten Detektor 1.2 zugeordnete erste Projektionsbild R1 des Referenzobjektes R und das dem zweiten Detektor 2.2 zugeordnete zweite Projektionsbild R2 des Referenzobjektes R für eine aus 2 gezeigte Anordnung des Referenzobjektes R, wobei die beiden Aufnahmesysteme 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 bzw. die beiden Messebenen 14, 16 parallel ausgerichtet, jedoch in z-Richtung entlang der Systemachse 5 verschoben sind. Die Projektionsbilder der beiden Detektoren 1.2, 2.2 sind dabei so übereinander gelegt, dass jeweils gleich angeordnete Detektorelemente der beiden Detektoren zur Deckung kommen. Das erste Projektionsbild R1 wird aufgrund des z-Versatzes gegenüber dem zweiten Projektionsbild an einer in Richtung der Systemachse 5 verschiedenen Position abgebildet.
Die Messwerte M1, α0, M2, α0 sind erfindungsgemäß mittels der Rechenmittel 4.1 aus den Detektorausgangssignalen des jeweiligen Detektors 1.2 bzw. 2.2 berechenbar. Die Messwerte M1, α0, M2, α0 repräsentieren dabei die Position des Detektorelementes, auf die das Referenzobjekt R in dem jeweiligen Detektor 1.2 bzw. 2.2 abgebildet wird.
Eine gegenüber Detektorrauschen robuste Berechnung eines Messwertes M1, α0 bzw. M2, α0 ist dann durchführbar, wenn das Referenzobjekt R vorteilhaft, wie in 3 gezeigt, auf eine Mehrzahl der Detektorelemente abbildbar ist.
Ein Referenzobjekt R mit einer vorteilhaft rotationssymmetrischen Gestalt ermöglich eine besonders einfache und rechenzeitarme Ermittlung der Messwerte M1, α0, M2, α0, weil das in die Detektoren projizierte Bild des Referenzobjektes R unabhängig von der Drehwinkelposition der beiden Aufnahmesysteme 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 ist. Ein solches Referenzobjekt R ist zum Beispiel vorteilhaft in Form einer Kugel gegeben.
Die Berechnung der Messwerte M1, α0, M2, α0 erfolgt bevorzugt auf Basis der Detektorausgangssignale durch die Berechnung eines Intensitätsschwerpunktes. Zu diesem Zweck werden in dem einfachsten Fall die Detektorausgangssignale der Detektorelemente mit ihrer Position getrennt nach Zeilen- und Spaltenkoordinate innerhalb des Detektorarrays gewichtet (multipliziert), aufsummiert und durch die Anzahl der aufsummierten Werte (M × N) geteilt. Der daraus berechenbare Messwert M1, α0 bzw. M2, αn repräsentiert die Position des Detektorelementes, auf die das Referenzobjekt R in dem jeweiligen Detektor 1.2 bzw. 2.2 abgebildet wird mit einer Genauigkeit von Subpixel-Einheiten.
Die Ermittlung der Lagekorrekturwerte K1.1...KM.N erfolgt aus einer Differenz Zα0 des dem ersten Detektor 1.2 zugeordneten Messwertes M1, α0 und des dem zweiten Detektor 2.2 zugeordneten Messwertes M2, α0. Die Differenz Zα0 repräsentiert einen Verschiebungsvektor, mit dem der z-Versatz von parallel zueinander ausgerichteten Aufnahmesystemen bzw. Messebenen 14, 16 für jedes Detektorelement korrigierbar ist. Die Differenz Zα0 ist dabei für ein auf der Drehachse 5 positionierbares Referenzobjekt R unabhängig von der gewählten Drehwinkelposition. Wie schon bereits vorher ausgeführt, können zum Beispiel die Lagekorrekturwerte durch Verschiebungsvektoren repräsentiert sein, die den gegenseitigen Versatz von jeweils gleich angeordneten Detektorelementen in dem ersten Detektor 1.2 und in dem zweiten Detektor 2.2 beschreiben. Für den Fall parallel ausgerichteter, jedoch in z-Richtung versetzter Aufnahmesysteme sind die Lagekorrekturwerte für alle Detektorelement identisch.
Durch Einbautoleranzen und starke Beschleunigungskräfte bei Rotation der beiden Aufnahmesysteme 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 können die beiden Messebenen 14, 16 der Aufnahmesysteme um die gedachte Verbindungslinie, erster Strahler 1.2 bzw. zweiter Strahler 2.2 – Drehachse 5' zusätzlich verkippt sein. In diesem Fall sind die Lagekorrekturwerte K1.1...KM.N nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, wie aus 4 zu entnehmen, durch ein außerhalb der Drehachse 5 positionierbares Referenzobjekt R aus an bestimmten, hier beispielhaft eingezeichneten Drehwinkelpositionen α0, α1, ...αn der beiden Aufnahmesysteme 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 berechenbaren Messwerten M1, α0, ...M1, αn, M2, α0, ...M2, αn ermittelbar.
5 zeigt beispielhaft für eine aus 4 gezeigte Anordnung des Referenzobjektes R in einem gemeinsamen Bild jeweils das dem ersten Detektor 1.2 zugeordnete erste Projektionsbild R1 und das dem zweiten Detektor 2.2 zugeordnete zweite Projektionsbild R2 für bestimmte Drehwinkelpositionen α0, α1, ...αn der beiden Aufnahmesysteme 1.1, 1.2, 2.1, 2.2, wobei die beiden Aufnahmesysteme bzw. Messebenen 14, 16 um die gedachte Verbindungslinie, erster Strahler 1.2 bzw. zweiter Strahler 2.2 – Drehachse 5' verkippt sind. Die Projektionsbilder R1, R2 der Detektoren 1.2, 2.2 sind dabei so übereinander gelegt, dass jeweils gleich angeordnete Detektorelemente der beiden Detektoren zur Deckung kommen. Die Projektionsbilder R1, R2 des Referenzobjektes R sind von der jeweiligen Drehwinkelposition α0, α1, ...αn der beiden Aufnahmesysteme abhängig.
An jeder Drehwinkelposition α0, α1, ...αn sind der dem ersten Detektor zugeordnete Messwert M1, α0, bzw...M1, αn und der dem zweiten Detektor zugeordnete Messwert M2, α0, bzw...M2, αn aus den entsprechenden Detektorausgangssignalen berechenbar. Die Ermittlung der Lagekorrekturwerte K1.1...KM.N erfolgt auf Basis von Differenzen der aus den Detektorausgangssignalen berechenbaren Messwerte M1, α0, ...M1, an, M2, α0, ...M2, αn. Dabei ist jeweils die Differenz zwischen den Messwerten zu bilden, die denselben Projektionsrichtungen zugeordnet sind. Dem Messwert M1, α0 des ersten Detektors 1.2 an der Drehwinkelposition α0 ist zum Beispiel nach einer 90 Grad Drehung der beiden Aufnahmesysteme der Messwert M2, α0+90° des zweiten Detektors 2.2 zugeordnet, da in diesem Fall für die beiden Messwerte M1, α0, M2, α0+90° die Projektionsrichtungen zusammenfallen.
Jede Differenz repräsentiert einen Verschiebungsvektor mit dem der Versatz der Projektionsbilder R1, R2 an einer bestimmten Position zwischen den beiden Detektoren 1.2, 2.2 kompensierbar ist. Durch die Vermessung des Referenzobjektes R an bestimmten Drehwinkelpositionen α0, α1, ...αn sind auf diese Weise an verschiedenen Positionen der Detektorelemente die zur Kompensation des Bildversatzes notwendigen Verschiebungsvektoren bekannt. Die Ermittlung der Lagekorrekturwerte K1.1...KM.N für sämtliche Detektorelementpositionen ist auf Basis der so ermittelbaren Verschiebungsvektoren z.B. durch einfache 2-dimensionale lineare Interpolation für beliebige Positionen der Detektorelemente erweiterbar.
Erfindungsgemäß sind die Lagekorrekturwerte K1.1...KM.N der beiden Aufnahmesysteme 1.1, 1.2, 2.1, 2.2 für verschiedene, wenigstens im Wesentlichen konstante Drehwinkelgeschwindigkeiten bestimmbar. Das Speichern der Lagekorrekturwerte K1.1...KM.N für eine Mehrzahl von Drehwinkelgeschwindigkeiten mittels eines dem Tomographiegerätes 3 zugeordneten Speichers 17 ermöglicht den unmittelbaren Zugriff auf die ermittelten Lagekorrekturwerte K1.1...KM.N auch während einer Untersuchung, bei der die Gantry mit verschiedenen Drehwinkelgeschwindigkeiten betrieben wird.

Claims

Bildgebendes Tomographiegerät, aufweisend zumindest – ein in einer ersten Messebene (14) angeordnetes erstes Aufnahmesystem (1.1, 1.2) mit einem ersten Strahler (1.1) und einem ersten Detektor (1.2) zur Erzeugung von Detektorausgangssignalen, die ein Maß für die Absorption der von dem ersten Strahler (1.1) ausgehenden Strahlung sind, – ein in einer zweiten Messebene (16) angeordnetes zweites Aufnahmesystem (2.1, 2.2) mit einem zweiten Strahler (2.1) und einem zweiten Detektor (2.2) zur Erzeugung von Detektorausgangssignalen, die ein Maß für die Absorption der von dem zweiten Strahler (2.1) ausgehenden Strahlung sind, wobei die beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2) um eine gemeinsame Drehachse (D) drehbar angeordnet sind, – sowie Mittel zur Ermittlung von Lagekorrekturwerten (K1.1...KM.N), umfassend – ein in beide Messebenen (14,16) der Aufnahmesysteme (1.1, 1.2 2.1, 2.2) positionierbares Referenzobjekt (R) und – Rechenmittel (4.1), die für zumindest eine, wenigstens im Wesentlichen konstante Drehwinkelgeschwindigkeit der beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2) an mindestens einer Drehwinkelposition (α0, bzw...αn) aus den Detektorausgangssignalen des ersten Detektors (1.2) einen dem ersten Detektor zugeordneten Messwert (M1, α0, bzw...M1, αn) und aus den Detektorausgangssignalen des zweiten Detektors (2.2) einen dem zweiten Detektor zugeordneten Messwert (M2, α0, bzw...M2, αn) für die in dem jeweiligen Detektor abgebildete Position des Referenzobjektes (R) berechnen und die auf Basis der so berechneten Messwerte (M1, α0, ...M1, αn, M2, α0, ...M2, αn) die Lagekorrekturwerte (K1.1...KM.N) für die Messebenen (14, 16) der beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2) ermitteln.
Tomographiegerät nach Anspruch 1, wobei das Referenzobjekt (R) auf der Drehachse (5) positionierbar ist und wobei die Rechenmittel (4.1) an einer Drehwinkelposition (α0, bzw...αn) durch eine Differenz (ZαO, bzw...Zαn) des dem ersten Detektor zugeordneten Messwertes (M1, α0, bzw...M1, αn) und des dem zweiten Detektor zugeordneten Messwertes (M2, α0, bzw...M2, αn) die Lagekorrekturwerte (K1.1...KM.N) für die Messebenen (14, 16) der beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2) ermitteln.
Tomographiegerät nach Anspruch 1, wobei das Referenzobjekt (R) außerhalb der Drehachse (5) positionierbar ist und wobei die Rechenmittel (4.1) an bestimmten Drehwinkelpositionen (α0, ...αn) über zumindest einen halben Umlauf der beiden Aufnahmesysteme jeweils eine Differenz (Zα0, bzw...Zαn) zwischen dem dem ersten Detektor zugeordneten Messwert (M1, α0, bzw...M1, αn) und dem dem zweiten Detektor zugeordneten Messwert (M2, α0, bzw...M2, αn) berechnen und aus den so berechneten Differenzen (Zα0, ...Zαn) die Lagekorrekturwerte (K1.1...KM.N) für die Messebenen (14, 16) der beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2) ermitteln.
Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das in die beiden Messebenen (14, 16) einbringbare Referenzobjekt (R) eine rotationssymmetrische Gestalt aufweist.
Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das in die beiden Messebenen (14, 16) einbringbare Referenzobjekt (R) eine Kugel ist.
Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das in die beiden Messebenen (14, 16) einbringbare Referenzobjekt (R) jeweils auf eine Mehrzahl von Detektorelementen des ersten Detektors (1.2) und des zweiten Detek tors (2.2) abbildbar ist.
Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der dem ersten Detektor zugeordnete Messwert (M1, α0, bzw...M1, αn) bzw. der dem zweiten Detektor zugeordnete Messwert (M2, α0, bzw...M2, αn) aus den jeweiligen Detektorausgangssignalen des ersten Detektors (1.2) bzw. des zweiten Detektors (2.2) im Sinne eines Intensitätsschwerpunktes ermittelbar ist.
Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend einen Speicher (17) zur Speicherung der Lagekorrekturwerte (K1.1...KM.N) für eine Mehrzahl von verschiedenen, wenigstens im Wesentlichen konstanten Drehwinkelgeschwindigkeiten der beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.1).
Verfahren für ein bildgebendes Tomographiegerät, aufweisend zumindest – ein in einer ersten Messebene (14) angeordnetes erstes Aufnahmesystem (1.1, 1.2) mit einem ersten Strahler (1.1) und einem ersten Detektor (1.2) zur Erzeugung von Detektorausgangssignalen, die ein Maß für die Absorption der von dem ersten Strahler (1.1) ausgehenden Strahlung sind, – ein in einer zweiten Messebene (16) angeordnetes zweites Aufnahmesystem (2.1, 2.2) mit einem zweiten Strahler (2.1) und einem zweiten Detektor (2.2) zur Erzeugung von Detektorausgangssignalen, die ein Maß für die Absorption der von dem zweiten Strahler (2.1) ausgehenden Strahlung sind, wobei die beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2) um eine gemeinsame Drehachse (5) drehbar angeordnet sind, – sowie Mittel zur Ermittlung von Lagekorrekturwerten (K1.1...KM.N), aufweisend folgende Verfahrensschritte: – Positionieren eines Referenzobjektes (R) in die beiden Messebenen (14, 16) der Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2), – Einstellen einer Drehbewegung mit einer wenigstens im Wesentlichen konstanten Drehwinkelgeschwindigkeit der beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2), – Berechnung eines dem ersten Detektor zugeordneten Messwertes (M1, α0, bzw...M1, αn) aus den Detektorausgangssignalen des ersten Detektors (1.2) und Berechnung eines dem zweiten Detektor zugeordneten Messwertes (M2, a0, bzw ...M2, αn) aus den Detektorausgangssignalen des zweiten Detektors (2.2) für die in dem jeweiligen Detektor abgebildete Position des Referenzobjektes (R) an zumindest einer Drehwinkelposition (α0, bzw...αn) der beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2), – Ermittlung von Lagekorrekturwerten (K1.1, ...KM.N) auf Basis der so berechneten Messwerte (M1, α0, ...M1, αn, M2, α0, ...M2, αn).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Referenzobjekt (R) auf der Drehachse (5) positioniert wird und wobei die Rechenmittel (4.1) an einer Drehwinkelposition (α0, bzw...αn) aus einer Differenz (Zα0, bzw...Zαn) des dem ersten Detektor zugeordneten Messwertes (M1, α0, bzw...M1, αn) und des dem zweiten Detektor zugeordneten Messwertes (M2, α0, bzw...M2, αn) die Lagekorrekturwerte (K1.1, ...KM.N) für die Messebenen (14, 16) der beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2) ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Referenzobjekt (R) außerhalb der Drehachse (5) positioniert wird und wobei die Rechenmittel (4.1) an bestimmten Drehwinkelpositionen (α0, ...αn) über zumindest einen halben Umlauf der beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2) jeweils eine Differenz (Zα0, bzw...Zαn) zwischen dem dem ersten Detektor zugeordneten Messwert (M1, α0, bzw...M1, αn) und dem dem zweiten Detektor zugeordneten Messwert (M2, α0, bzw...M2, αn) berechnen und aus den so berechneten Differenzen (Zα0, ...Zαn) die Lagekorrekturwerte (K1.1, ...KM.N) für die Messebenen (14, 16) der beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2) ermitteln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das in die beiden Messebenen (14, 16) eingebrachte Referenzobjekt (R) eine rotationssymmetrische Gestalt aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das in die beiden Messebenen (14, 16) eingebrachte Referenzobjekt (R) eine Kugel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das in die beiden Messebenen (14, 16) eingebrachte Referenzobjekt (R) jeweils auf eine Mehrzahl von Detektorelementen des ersten Detektors (1.2) und des zweiten Detektors (2.2) abgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei der dem ersten Detektor zugeordnete Messwert (M1, α0, bzw...M1, αn) bzw. der dem zweiten Detektor zugeordnete Messwert (M2, α0, bzw...M2, αn) aus den jeweiligen Detektorausgangssignalen des ersten Detektors (1.2) bzw. des zweiten Detektors (2.2) im Sinne eines Intensitätsschwerpunktes ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, aufweisend einen Speicher (17) zur Speicherung der Lagekorrekturwerte (K1.1, ...KM.N) für eine Mehrzahl von verschiedenen, wenigstens im Wesentlichen konstanten Drehwinkelgeschwindigkeiten der beiden Aufnahmesysteme (1.1, 1.2, 2.1, 2.2).