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HINTERGRUND
ZU DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ganz allgemein das Gebiet der nicht invasiven Bildgebung und insbesondere
das Gebiet der medizinischen Bildgebung mittels Computertomographiesystemen.
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Computertomographiebildgebungssysteme (CT-Bildgebungssysteme)
erfassen die Schwächung von
Röntgenstrahlen,
nachdem diese einen Patienten unter mehreren unterschiedlichen Winkeln
durchstrahlt haben. Auf der Grundlage dieser Messwerte ist ein Rechner
in der Lage, Bilder der die Schwächung
der Strahlung bewirkenden Bereiche des Körpers eines Patienten zu rekonstruieren.
wie dem Fachmann klar ist, sind diese Bilder auf einer gesonderten
Auswertung einer Serie von winkelmäßig gegeneinander versetzten
Projektionsbildern begründet.
Zu bemerken ist, dass ein CT-SYSTEM Daten erzeugt, die das Linienintegral
von linearen Schwächungskoeffizienten
des gescannten Objekts repräsentieren.
Diese Daten werden anschließend
verwendet, um ein Bild zu erzeugen, das gewöhnlich mittels einer Kathodenstrahlröhre dargestellt
wird, sowie gedruckt oder auf einem Film aufgezeichnet oder reproduziert
werden kann. Ferner ist es möglich, mittels
einer CT-Untersuchung ein virtuelles 3-D-Bild zu erzeugen.
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CT-Scanner projizieren im Betrieb
aus einer Röntgenstrahlenquelle
fächerförmige oder
kegelförmige
Röntgenstrahlen,
die kollimiert werden und das Objekt, beispielsweise einen Patienten,
durchstrahlen, um anschließend
mittels eines Satzes von Detektorelementen erfasst zu werden. Das
Detektorelement erzeugt ein für
die Schwächung
der Röntgenstrahlen
kennzeichnendes Signal, und die Daten werden verarbeitet, um Signale
zu erzeugen, die die Linienintegrale der Schwächungskoeffizienten des Objekts
entlang des jeweiligen Strahlenweges repräsentieren. Diese Signale werden
gewöhnlich
als Projektionen bezeichnet. Durch die Verwendung von Rekonstruktionstechniken,
wie z.B. die gefilterte Rückprojektion,
werden aus den Projektionen sinnvolle Bilder formuliert. Die jeweilige
Lage einer Pathologie lässt
sich dann entweder automatisch, beispielsweise durch einen rechnergestützten Diagnosealgorithmus
(CAD) oder, wie herkömmlich üblich, durch
einen ausgebildeten Röntgenologen
lokalisieren.
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Allerdings sind CT-Detektoren nicht
in der Lage, eine ausreichende Auflösung zur Verfügung zu stellen,
um möglicherweise
diagnostisch und pathologisch wichtige Strukturen in der Größenordnung von
0,5 bis 1,5 mm genau aufzulösen.
Diese zu geringe Auflösung
kann problematisch sein bei Anwendungen, bei denen eine höhere Auflösung gewünscht ist,
beispielsweise bei Innenohrbildgebung, kardialer und vaskulärer Bildgebung,
Kleintierbildgebung und onkologischem Screening.
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Darüber hinaus ist es häufig erwünscht, große Volumina
innerhalb des Körpers
unter Einhaltung einer angemessenen Strahlendosierung abzubilden. Beispielsweise
ist es im Falle der kardialen CT-Bildgebung im Allgemeinen erwünscht, während einer Umdrehung
des Scanners das Herz als Ganzes aufzunehmen.
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Ebenso ist es im Falle der Untersuchung
der Perfusion eines gesamten Organs im Allgemeinen erwünscht, das
gesamte Organ innerhalb eines einzigen Umlaufs aufzunehmen. Dagegen
erfordern andere CT-Bildgebungsanwendungen möglicherweise ein weniger großes Sichtfeld,
und es können
sich in der Tat aufgrund eines kleineren Sichtfeldes auch Vorteile
eines rascheren Scannens ergeben. Es kann daher vorteilhaft sein,
wenn es ermöglicht
wird, das Sichtfeld zu variieren, um das jeweils gewünschte Sichtfeld
mit der gewünschten
Scandauer abzustimmen. Es kann daher erwünscht sein, in Verbindung mit
einem konfigurierbaren Sichtfeld eine hohe Auflösung zu ermöglichen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Technik schafft ein
Mittel, um das verfügbare
Sichtfeld eines Bildgebungssystems zu vergrößern und gleichzeitig die verfügbare Auflösung des
Bildgebungssystems zu erhöhen.
Insbesondere wird ein Bildgebungssystem geschaffen, in dem der Detektor
zwei oder mehr im Wesentlichen zueinander benachbart angeordnete
Flachpaneelröntgendetektoren
umfasst. Das durch die zwei oder mehr Flachpaneele abgedeckte Sichtfeld
ist konfigurierbar, so dass es möglich
ist, das Sichtfeld, die Scandauer und die Scanauflösung abhängig von
der Scananwendung zu optimieren.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Technik ist ein Verfahren zum nicht invasiven Akquirieren
(Erfassen) eines Bildes geschaffen, das die inneren Merkmale eines
Zielobjekts repräsentiert.
Ein Röntgenstrahl
wird von einer Rönt genstrahlenquelle
so emittiert, dass zumindest ein Teil des Röntgenstrahls ein Zielobjekt
durchdringt. Dieser Anteil des Röntgenstrahls
wird von einem Detektor erfasst. Der Detektor weist zwei oder mehr
Flachpaneelröntgendetektoren
auf, die zwei oder mehr Signale erzeugen, die den Teil des Röntgenstrahls
innerhalb eines willkürlichen
Sichtfelds repräsentieren. Das
willkürliche
Sichtfeld ist innerhalb eines Bereichs definiert, der durch die
zwei oder mehr Flachpaneelröntgendetektoren
abgedeckt ist. Die zwei oder mehr Signale innerhalb des willkürlichen
Sichtfelds werden erfasst und verarbeitet, um ein Bild zu rekonstruieren, das
die inneren Merkmale des Zielobjekts repräsentiert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Technik wird ein materielles Mittel zum Erzeugen eines
Bildes geschaffen, das die inneren Merkmale eines Zielobjekts repräsentiert.
Das materielle Mittel umfasst eine Programmroutine zum Erfassen
von zwei oder mehr Signalen innerhalb eines willkürlichen
Sichtfelds, das innerhalb eines Bereichs definiert ist, der durch
zwei oder mehr Flachpaneelröntgendetektoren
abgedeckt ist. Darüber
hinaus umfasst das materielle Mittel eine Programmroutine, um die
aus dem willkürlichen
Sichtfeld stammenden zwei oder mehr Signale zu verarbeiten, um ein
Bild zu rekonstruieren, das die inneren Merkmale eines Zielobjekts
repräsentiert.
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Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden
Technik wird ein Bildgebungssystem geschaffen. Das Bildgebungssystem
umfasst eine Röntgenstrahlenquelle,
die konfiguriert ist, um einen Strahl von Röntgenstrahlung in Richtung
eines Bildgebungszielobjekts auszustrahlen und einen Detektor, der
konfiguriert ist, um den Strahl von Röntgenstrahlung zu erfassen und
abhängig
von dem Röntgenstrahl
zwei oder mehr Signale zu erzeugen. Der Detektor umfasst zwei oder
mehr Flachpaneelröntgendetektoren,
die ein konfigurierbares Sichtfeld abdecken. Der Bildgebungssystem
schließt
auch einen Röntgenstrahlcontroller
ein, der konfiguriert ist, um die Röntgenstrahlenquelle zu steuern
und einen Datenakquisitionsschaltkreis, der konfiguriert ist, um
die zwei oder mehr Signale von dem Detektor entgegenzunehmen. Darüber hinaus
enthält
das System einen Rechner, der konfiguriert ist, um die zwei oder
mehr Signale von dem Datenakquisitionsschaltkreis und/oder einem
Speicherschaltkreis entgegenzunehmen und ein Bild zu rekonstruieren,
das die inneren Merkmale des Bildgebungszielobjekts repräsentiert. Ferner
ist eine Bedienungsworkstation vorgesehen, die konfiguriert ist,
um ein oder mehrere Steuerbefehle an den Rechner, den Datenakquisitionsschaltkreis und/oder
den Röntgenstrahlcontroller
auszugeben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Technik wird ein Bildgebungssystem geschaffen. Das
Bildgebungssystem umfasst eine Röntgenstrahlenquelle,
die konfiguriert ist, um einen Strahl von Röntgenstrahlung in Richtung
eines Bildgebungszielobjekts auszustrahlen, und einen Detektor,
der konfiguriert ist, um den Strahl von Röntgenstrahlung zu erfassen
und zwei oder mehr den Röntgenstrahl
kennzeichnende Signale zu erzeugen. Der Detektor umfasst zwei oder
mehr Flachpaneelröntgendetektoren.
Das Bildgebungssystem schließt auch
einen Röntgenstrahlcontroller
ein, der konfiguriert ist, um die Röntgenstrahlenquelle zu steuern
und einen Datenakquisitionsschaltkreis, der konfiguriert ist, um
die zwei oder mehr Signale von dem Detektor entgegenzunehmen. Darüber hinaus
enthält
das System einen Rechner, der konfiguriert ist, um die zwei oder
mehr Signale von dem Datenakquisitionsschaltkreis und/oder einem
Speicherschaltkreis entgegenzunehmen und ein Bild zu rekonstruieren,
das die inneren Merkmale des Bildgebungszielobjekts repräsentiert.
Ferner ist eine Bedienungsworkstation vorgesehen, die konfiguriert
ist, um ein oder mehrere Steuerbefehle an den Rechner, den Datenakquisitionsschaltkreis
und/oder den Röntgenstrahlcontroller auszugeben.
Das System umfasst ferner Mittel, die dazu dienen, ein willkürliches
Sichtfeld zu konfigurieren, das durch die zwei oder mehr Flachpaneelröntgendetektoren
abgedeckt wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die oben erwähnten und sonstige Vorteile und
Merkmale der Erfindung erschließen
sich nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit den Zeichnungen:
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1 zeigt
eine schematische Ansicht eines exemplarischen Bildgebungssystems
in Form eines CT-Bildgebungssystems, das verwendet wird, um verarbeitete
Bilder gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik zu generieren;
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2 zeigt
eine weitere schematisch Ansicht einer physikalischen Verwirklichung
des CT-System nach 1;
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3 zeigt
eine schematische Ansicht der Detektorkonfiguration nach 1 und 2, gesehen durch die Öffnung des Gantryrahmens;
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4 veranschaulicht
schematisch die Detektorkonfiguration nach 1 und 2,
von der Seite der Öffnung
her gesehen; und
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5 zeigt
eine schematisch Ansicht der Detektorkonfiguration nach 1 und 2, in einer dreidimensionalen Perspektive.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG SPEZIELLER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 veranschaulicht
schematisch ein Bildgebungssystem 10 zum Akquirieren (Erfassen)
und Verarbeiten von Bilddaten. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
stellt das System 10 ein Computertomographiesystem (CT-System)
dar, das sowohl dazu dient, originale Bilddaten zu akquirieren, als
auch diese hinsichtlich einer Wiedergabe auf einem Display und einer
Analyse gemäß der vorliegenden
Technik zu verarbeiten. Bei dem in 1 veranschaulichten
Ausführungsbeispiel
enthält
das Bildgebungssystem 10 eine Röntgenstrahlenquelle 12,
die benachbart zu einem Kollimator 14 angeordnet ist. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Röntgenstrahlenquelle 12 gewöhnlich eine
Röntgenröhre. Der
Kollimator 14 erlaubt einen Strahl der Strahlung 16 in
einen Bereich eintreten zu lassen, in dem ein Objekt, beispielsweise
ein Patient 18 positioniert ist.
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Ein Teil der Strahlung 20 durchdringt
das Objekt oder läuft
an diesem vorbei und trifft auf einen allgemein mit dem Bezugszeichen 22 bezeichneten Detektor.
Elemente des Detektors 22 erzeugen elektrische Signale,
die die Intensität
des einfallenden Röntgenstrahls
kennzeichnen. Diese Signale werden erfasst und verarbeitet, um eine
Abbildung der Merkmale im Innern des Objekts zu rekonstruieren.
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Die Quelle 12 wird durch
einen Systemcontroller 24 gesteuert, der sowohl Energie
als auch Steuersignale für
CT-Untersuchungsreihen
liefert. Der Detektor 22 ist ferner an den Systemcontroller 24 angeschlossen,
der das Akquirieren der in dem Detektor 22 erzeugten Signale
steuert. Der Systemcontroller 24 kann ferner vielfältige Funktionen
der Signalverarbeitung und Filterung durchführen, beispielsweise eine anfängliche
Anpassung von Dynamikbereichen, Verschachteln von digitalen Bilddaten,
und so fort. Im Allgemeinen steuert der Systemcontroller 24 den
Betrieb des Bildgebungssystems, um Untersuchungsprotokolle zu erstellen
und erfasste Daten zu verarbeiten. Im vorliegenden Beispiel umfasst
der Systemcontroller 24 ferner einen Signalverarbeitungsschaltkreis,
gewöhnlich
auf der Grundlage entweder eines allgemein einsetzbaren oder eines
anwendungsspezifischen digitalen Rechners, einen zugeordneten Speicherschaltkreis,
um von dem Rechner auszuführende
Programme und Programmroutinen zu speichern, sowie Konfigurationsparameter und
Bilddaten, Interfaceschaltkreise etc.
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In dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel
ist der Systemcontroller 24 an ein Drehbewegungs-Subsystem 26 und
ein Linearpositionierungssubsystem 28 angeschlossen. Das
Drehbewegungs-Subsystem 26 ermöglicht es, die Röntgenstrahlenquelle 12,
den Kollimator 14 und den Detektor 22 um eine
oder mehrere Umdrehungen um den Patienten 18 umlaufen zu
lassen. Es ist zu beachten, dass das Drehbewegungs-Subsystem 26 eine
Gantry enthalten kann. Der Systemcontroller 24 kann daher
verwendet werden, die Gantry zu betreiben. Das Linearpositionierungssubsystem 28 ermöglicht es,
den Patienten 18, oder insbesondere eine Patientenliege
oder -Plattform, linear zu verschieben. Auf diese Weise lässt sich
die Patientenliege linear innerhalb der Gantry bewegen, um Bilder
von speziellen Bereichen des Patienten 18 zu generieren.
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Darüber hinaus kann die Strahlungsquelle, wie
für den
Fachmann ersichtlich, durch einen in dem Systemcontroller 24 enthaltenen
Röntgenstrahlcontroller 30 gesteuert
werden. Der Röntgenstrahlcontroller 30 ist
insbesondere konfiguriert, um der Röntgenstrahlenquelle 12 Energie
und Taktsignale zu liefern. Ein Motorcontroller 32 kann
verwendet werden, um die Bewegung des Drehbewegungs-Subsystems 26 und
des Linearpositionierungssubsystems 28 zu steuern/regeln.
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Weiter ist der Systemcontroller 24 zusätzlich mit
einem Datenakquisitionssystem 34 veranschaulicht. In diesem
Ausführungsbeispiel
ist der Detektor 22 an den Systemcontroller 24 und
insbesondere an das Datenakquisitionssystem 34 angeschlossen. Das
Datenakquisitionssystem 34 nimmt die durch eine Ausleseelektronik
des Detektors 22 gesammelten Daten entgegen. Das Datenakquisitionssystem 34 empfängt gewöhnlich abgetastete
analoge Signale von dem Detektor 22 und wandelt die Daten
in digitale Signale um, um diese anschließend mittels eines Rechners 36 zu
verarbeiten.
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Der Rechner 36 ist typischerweise
an den Systemcontroller 24 angekoppelt. Die durch das Datenakquisitionssystem 34 gesammelten
Daten können
an den Rechner 36 und zusätzlich an einen Speicher 38 übermittelt
werden. Es ist selbstverständlich, dass
in einem solchen exemplarischen System 10 eine beliebige
Art einer Speichereinrichtung verwendet werden kann, sofern diese
in der Lage ist, große Datenmengen
zu speichern. Außerdem
ist der Rechner 36 konfiguriert, um über eine Bedienungsworkstation 40,
die gewöhnlich
mit einer Tastatur und/oder sonstigen Eingabegeräten ausgerüstet ist, Steuerbefehle und
Scanparameter von einem Bediener entgegenzunehmen. Ein Bediener
kann das System 10 über
die Eingabegeräte
steuern. Der Bediener kann also das rekonstruierte Bild und sonstige
von dem Rechner 36 ausgegebene, für das System maßgebende
Daten beobachten, eine Bildgebung einleiten, und so fort.
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Ein an die Bedienungsworkstation 40 angeschlossenes
Display 42 kann verwendet werden, um das rekonstruierte
Bild anzusehen und die Bildgebung zu steuern. Ferner kann das gescannte
Bild auch auf einem Drucker 43 ausgegeben werden, der an
den Rechner 36 und die Bedienungsworkstation 40 angeschlossen
sein kann. Weiter kann die Bedienungsworkstation 40 auch
mit einem Bildarchivierungs- und Datenkommunikationssystem (PACS) 44 verbunden
sein. Es ist zu beachten, dass das PACS 44 an ein entfernt
angeordnetes System 46, ein Datenaustauschsystem einer
radiologischen Abteilung (RIS), ein klinisches Datenaustauschsystem
(HIS) oder ein internes oder externes Netzwerk angeschlossen sein
kann, so dass andere Personen an unterschiedlichen Orten auf das
Bild und die Bilddaten zugreifen können.
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Es ist ferner zu beachten, dass der
Rechner 36 und die Bedienungsworkstation 40 an
andere Ausgabegeräte
angeschlossen sein kann, die Standard- oder speziell angepasste
Rechnermonitore und einen zugehörigen
Verarbeitungsschaltkreis aufweisen können. Ein oder mehrere Bedienungsworkstations 40 können ferner
in dem System verknüpft
sein, um Systemparameter auszugeben, Untersuchungen anzufordern,
Bilder zu betrachten, und so fort. Im Allgemeinen können Displays,
Drucker, Workstations und ähnliche,
innerhalb des Systems zur Verfügung stehende
Geräte
sich in örtlicher
Nachbarschaft zu den Datenakquisitionskomponenten oder entfernt von
diesen Komponenten befinden, beispielsweise innerhalb einer Institution
oder Klinik in einem anderen Raum oder, über ein oder mehrere konfigurierbare
Netzwerke, beispielsweise das Internet, virtuelle private Netzwerke,
u. Ä. mit
dem Bilderfassungssystem verbunden, an einem vollkommen anderen
Ort untergebracht sein.
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Indem nun allgemein auf 2 eingegangen wird, kann
ein in einem vorliegenden Ausführungsbeispiel
verwendetes exemplarisches Bildgebungssystem ein CT-Scannersystem 50 sein.
Das CT-Scannersystem 50 ist mit einem Rahmen 52 und einer
Gantry 54 veranschaulicht, die eine Öffnung 56 aufweist.
Der Durchmesser der Öffnung 56 kann
gewöhnlich
50 cm betragen. Weiter ist eine innerhalb der Öffnung 56 des Rahmens 52 und
der Gantry 54 positionierte Patientenliege 58 dargestellt.
Die Patientenliege 58 ist so konstruiert, dass ein Patient 18 sich
während
der Untersuchung bequem zurücklehnen
kann. Darüber
hinaus ist die Patientenliege 58 konfiguriert, um linear
mittels des Linearpositionierungssubsystems 28 verschoben
zu werden (siehe 1).
Die Gantry 54 ist mit der Strahlungsquelle 12 gezeigt,
die gewöhnlich
eine Röntgenröhre ist,
die aus einem Brennfleck 62 Röntgenstrahlung emittiert. Der
Röntgenstrahl
wird auf einen speziellen Bereich des Patienten 18 gerichtet.
Es ist zu beachten, dass der spezielle Bereich des Patienten 18 gewöhnlich durch
einen Bediener so gewählt
ist, dass der sinnvollste Scan eines Bereichs vorgenommen werden kann.
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Im typischen Betrieb projiziert die
Röntgenstrahlenquelle 12 einen
Röntgenstrahl
von dem Brennfleck 62 aus in Richtung des Detektors 22.
Der Detektor 22 ist im Allgemeinen aus mehreren Detektorelementen
aufgebaut, die die Röntgenstrahlen
erfassen, die ein interessierendes Objekt, beispielsweise spezielle
Körperteile
wie die Leber, Pankreas usw., durchdrungen haben oder an diesen
vorbeigelangt sind. Jedes Detektorelement erzeugt ein elektrisches
Signal, das für
die Intensität
des Röntgenstrahls
an der Position des Elements zum Zeitpunkt des Auftreffens des Strahls
auf den Detektor kennzeichnend ist.
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Außerdem wird die Gantry 54 um
das interessierende Objekt umlaufen lassen, so dass mehrere radiographische
Ansichten durch den Rechner 36 gesammelt werden können. Auf
diese Weise wird ein Schnittbild oder eine Scheibe erfasst, die
in gewissen Betriebsmodi für
weniger oder mehr als 360 Grad Projektionsdaten umfassen kann, um
ein Bild zu formulieren. Das Bild wird durch vor der Röntgenstrahlenquelle 12 angeordnete
Bleiblendenverschlüsse und/oder
unterschiedliche Detektoröffnungen 22 für eine gewünschte Dicke,
die gewöhnlich
geringer als 40 mm beträgt,
kollimiert. Der Kollimator 14 (siehe 1) definiert gewöhnlich die Abmessung und Form
des aus der Röntgenstrahlenquelle 12 austretenden
Röntgenstrahls.
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Auf diese Weise erfasst der Detektor 22 während des
Umlaufs der Röntgenstrahlenquelle 12 und des
Detektors 22 die Daten der geschwächten Röntgenstrahlen. Die von dem
Detektor 22 gesammelten Daten werden dann einer Vorverarbeitung
und Kalibrierung zugeführt,
um die Daten so zu konditionieren, dass diese die Linienintegrale
des Schwächungskoeffizienten
der gescannten Objekte repräsentieren. Die üblicherweise
als Projektionen bezeichneten, verarbeiteten Daten werden anschließend gefiltert und
rückprojiziert,
um ein Bild des gescannten Bereichs zu formulieren. Wie oben erwähnt, dient
der Rechner 36 gewöhnlich
dazu, das gesamte CT-System 10 zu steuern. Der den Betrieb
des Systems steuernde Hauptrechner kann zweckentsprechend konstruiert
sein, um durch den Systemcontroller 24 eingeschaltete Funktionen
zu steuern. Darüber
hinaus ist die Bedienungsworkstation 40 mit dem Rechner 36 sowie
einem Display verbunden, so dass das rekonstruierte Bild betrachtet
werden kann.
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Nach einer Rekonstruktion des durch
das System nach 1 und 2 erzeugten Bildes, lassen sich
darauf innere Merkmale eines Patienten ausmachen. Wie allgemein
in 2 veranschaulicht,
kann das Bild 64 wiedergegeben werden, um diese Merkmale, wie sie
beispielsweise mit dem Bezugszeichen 66 in 2 bezeichnet sind, zu zeigen. In herkömmlichen
Ansätzen
für eine
Diagnose medizinischer Zustände,
beispielsweise Stadien einer Erkrankung, und ganz allgemein medizinischer
Ereignisse, wünscht
ein Röntgenologe
oder Arzt gewöhnlich
eine Druckkopie des angezeigten Bildes 64, um interessierende charakteristische
Merkmale zu eruieren. Zu solche Merkmalen können Verletzungen, Maße und Formen
spezieller anatomischer Einzelheiten oder Organe und andere Merkmale
zählen,
die der jeweilige Arzt nach Maßgabe
seiner Ausbildung und Erfahrung aus dem Bild ablesen kann. Weitere
Analysen lassen sich durch den Einsatz von vielfältigen CAD-Algorithmen durchführen. Eine
anschließende Verarbeitung
und Datenakquisition liegt dann je nach Sachkenntnis des Arztes
ganz in dessen Ermessen.
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Der diagnostische wert des rekonstruierten Bildes
64 kann jedoch aus vielfältigen
Gründen
beschränkt
sein. Beispielsweise sind die in CT-Scannern verwendeten Röntgenstrahl-Detektoren
gewöhnlich
in Form eines linearen Arrays konfiguriert, das aus einer oder mehreren
Zeilen von Detek torelementen besteht. In Multischicht-CT-Scannern
können
z.B. vier oder acht Zeilen von Detektorelementen enthalten sein,
während
in einem Einzelschicht-CT-Scanner nur eine einzige Zeile vorhanden ist.
Die auch in Mehrschicht-Systemen beschränkte Anzahl von Zeilen von
Detektorelementen sehen eine Abdeckung entlang der Patientenachse,
d. h. einen in z-Richtung
abgedeckten Bereich vor, der im Falle einiger CT-Bildgebungsanwendungen bei einer gewünschten
Röntgendosierung
möglicherweise nicht
zufriedenstellt. Beispielsweise kann ein größerer abgedeckter Bereich entlang
der Patientenachse im Falle einer Bildgebung einer kardialen und
einer ein ganzes Organ betreffenden Perfusion von Vorteil sein,
da ein Erfassen von Bilddaten für
das gesamte Organ innerhalb einer einzigen Umlaufs möglich ist.
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Weiter kann jede Zeile etwa 1.000
häufig
als Pixel bezeichnete Detektorelemente enthalten, die einen Pixelabstand
von etwa 1 mm aufweisen. Dieser Pixelabstand ermöglicht eine ausreichende Auflösung, um
nach einer Nachverarbeitung der erfassten Bilddaten anatomische
Merkmale mit einem Durchmesser der Größenordnung von 1–2 mm zu
erfassen. Allerdings könnten
gewissen Bildgebungsanwendungen, beispielsweise Innenohrbildgebung, kardiale
und vaskuläre
Bildgebung, Kleintierbildgebung und onkologisches Screening, Vorteile
aus einer höheren
CT-Bildauflösung
ziehen. Insbesondere können
diese Arten von Anwendungen verbessert werden, wenn es möglich ist,
zuverlässig
Strukturen aufzulösen,
deren Abmessungen kleiner sind als die oben erwähnten 1–2 mm.
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Ein Ansatz, der verwendet werden
kann, um das verfügbare
Sichtfeld sowohl in der Abtastebene als auch entlang der Patientenachse
zu vergrößern und
die Bildauflösung
zu erhöhen, ist
darauf begründet,
den Detektor 22, wie in 1 und 2 dargestellt, aus zwei oder
mehr Flachpaneelröntgendetektoren 68 aufzubauen.
Die Flachpaneele 68 ermöglichen eine
hohe isotrope Auflösung
sowie eine großes Sichtfeld.
Die Flachpaneele 68 können
auf der amorphes Silizium verwendenden Technologie aufgebaut werden,
wie sie in digitalen Röntgenbildgebungssystemen
anzutreffen ist, die in der medizinischen Bildgebung verwendet werden.
Diese Flachpaneele 68 können
große
monolithische Arrays von photolithographisch in hoher Dichte erzeugten
Photodioden umfassen, die an einen kontinuierlichen Röntgen-Szintillator
angekoppelt sind. Wenn die Röntgenstrahlung,
beispielsweise ein Röntgenstrahl 16 oder 20,
auf den Szintillator auftrifft, entsteht sichtbares Licht, das durch
die Photodioden erfasst werden kann. Die Photodioden sind wiederum
mit einem Datenakquisitionsschaltkreis verbunden, der diese Signale
misst und aufzeichnet. Der Rasterabstand der Photodioden kann etwa
200 um betragen, was nach einer Nachverarbeitung der erfassten Bilddaten
eine Auflösung
von Strukturen mit einem Durchmesser zwischen 0,2–0,4 mm
ermöglicht.
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Die Paneele 68 können im
Wesentlichen zueinander benachbart und tangential zu dem kreisförmigen Bogen
der Gantry angeordnet sein. Durch kachelartiges Aneinanderreihen
der Flachpaneeldetektoren 68 lässt sich ein Sichtfeld schaffen,
das ausreichend groß ist,
um Menschen oder Großtiere
klinisch zu scannen. Während
die Flachpaneeldetektoren 68 in 2 als im Wesentlichen linear angeordnet
dargestellt sind, können
die Paneele 68 auch in einer gegeneinander versetzten weise
angeordnet sein, d.h. so, dass die Ränder nicht genau fluchten,
oder in anderer Weise, um für
die vielfältigen Scan-Techniken geeignet
zu sein, beispielsweise für
das Spiralscannen.
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Das vergrößerte Sichtfeld entlang der
Patientenachse, das durch den Einsatz von kachel- oder fliesenartig
aneinandergereihten Flachpaneelen 68 ermöglicht wird,
ist jedoch für
viele Anwendungen möglicherweise
nicht erwünscht.
Bei Anwendungen, bei denen das vergrößerte Sichtfeld nicht gewünscht ist,
ist möglicherweise
die mit dem größeren Sichtfeld verbundene
länger
Scanzeit ebenfalls nicht gewünscht.
Beispielsweise können
in einem Ausführungsbeispiel,
bei dem der Detektor 22 zwei digitale 20-cm-Flachpaneele 68 mit
einer nativen Framerate von 30 Hz umfasst, 900 Projektionsansichten
des Gesamtpaneels in etwa 30 Sekunden akquiriert werden. Falls das
Auslesen von Daten allerdings auf die mittleren 360 Zeilen des Paneels
beschränkt
wird, können
1.000 Ansichten des Teilpaneels in etwa 8 Sekunden gewonnen werden.
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Demzufolge kann es erwünscht sein,
ein willkürliches
Sichtfeld vorzusehen, das sich durch einen Bediener geeignet konfigurieren
lässt,
so dass das durch das Sichtfeld abgedeckte Volumen und die Scandauer
je nach Bildgebungsanwendung optimal abgestimmt werden können. Das
willkürliche
Sichtfeld kann ermittelt werden, indem das in der Ebene liegende
Sichtfeld, das sich aus der Anzahl der in dem System verwendeten
Detektorpaneele ergibt, und/oder das Sichtfeld entlang der Patientenachse, d.
h. der in z-Richtung abgedeckte Bereich, der sich aus der Anzahl
der aus jedem Paneel ausgelesenen Zeilen ergibt, konfiguriert wird.
Eine Veränderung
eines beliebigen dieser Parameter beeinflusst die durch das System
ausgelesene Datenmenge.
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Beispielsweise können die Flachpaneele 68, wie
in 3 gezeigt, eine Dimension
weitgehend abdecken, die durch einen Bogen 70 definiert
ist, der das in der Ebene liegende Sichtfeld bestimmt, wobei sich
lediglich Randbereiche 72 des Detektors 22 außerhalb
des durch den Datenakquisitionsschaltkreis 34 ausgelesenen
Bereichs befinden. Allerdings kann, wie in 4 gezeigt, entlang einer zweiten Dimension
das durch den Datenakquisitionsschaltkreis 34 ausgelesene
Sichtfeld längs
der Patientenachse reduziert sein, wodurch die Gesamtmenge der erfassten
Bilddaten verringert und eine Beschleunigung der Bilderfassung ermöglicht werden.
In 4 ist dies in der
Weise dargestellt, das die Datenakquisition auf den mittleren Bereich 74 eines
Flachpaneels 68 beschränkt
ist, wobei die Randbereiche 76 vom Lesen ausgespart bleiben,
d.h. der in z-Richtung abgedeckte Bereich begrenzt ist. Eine dreidimensionale
Darstellung eines willkürlichen
Sichtfelds, das im Wesentlichen der in 3 und 4 dargestellten
Konfiguration entspricht, ist in 5 gezeigt.
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Selbstverständlich sind abhängig von
dem gewünschten
Sichtfeld und der Scangeschwindigkeit weitere Optionen möglich. Beispielsweise
kann andererseits die Abmessung des in 3 als Bogen 70 dargestellten
Sichtfelds reduziert werden oder der Bereich 74, der in
der in 4 dargestellten
Dimension gelesen wird, kann erweitert oder vermindert werden, um
das abzubildende Volumen und die dafür erforderliche Scandauer abzustimmen.
In ähnlicher Weise
ist es nicht erforderlich, jedes der den Detektor 22 bildenden
Paneele 68 auf identische Weise auszulesen, es kann vielmehr
der Bereich jedes auszulesenden Paneels 68 variiert werden,
um für
vielfäl tige
andere Scan-Techniken geeignet zu sein, beispielsweise für spiralförmige Scandatenerfassungen.
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In ähnlicher Weise kann ein Auslesen
innerhalb der Paneele 68 erreicht werden, indem zwei oder
mehr benachbarte Zeilen oder Spalten zusammengelegt werden, um die
Dauer der Datenakquisition zu Lasten der Bildauflösung zu
verringern. In diesem Ausführungsbeispiel
kann eine geringer Bildauflösung
anstelle eines geringeren Bildvolumens in Kauf genommen werden,
um die Scandauer zu reduzieren. Ebenso können innerhalb der Flachpaneele 68 Photodioden
wahlweise ausgelesen werden, um nach Maßgabe des Bedieners und/oder
der Anwendung ein maßgeschneidertes
oder willkürliches Sichtfeld
innerhalb des durch die Flachpaneele 68 abgedeckten Bereichs
zu bilden.
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Während
die Erfindung vielfältigen
Abwandlungen und alternativen Ausprägungen zugänglich sein kann, wurden hier
anhand der Figuren spezielle Ausführungsbeispiele exemplarisch
veranschaulicht und im Einzelnen erläutert. Es sollte allerdings
klar sein, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausprägungen beschränkt sein
soll. In der Tat können
die hier erörterten
Techniken in nicht medizinischen Bildgebungsanwendungen eingesetzt
werden, beispielsweise für
Paket- und Gepäckdurchleuchtung
und andere Formen von Sicherheits- und nicht invasiven Durchleuchtungen,
bei denen es darauf ankommt, das Innere eines Objekts mittels Bildgebung
sichtbar zu machen. Die Erfindung soll vielmehr sämtliche
Modifikationen, äquivalenten
Formen und Möglichkeiten
abdecken, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen, wie er
durch die nachfolgenden Ansprüche
definiert ist.