DE19545291A1

DE19545291A1 - Spiral field detector computer tomography

Info

Publication number: DE19545291A1
Application number: DE19545291A
Authority: DE
Inventors: Hans-Martin Dr Med Klein; Rolf W Prof Dr Med Guenther; Mathias Dr Med Prokop
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-02-27
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 1996-08-29

Abstract

The tomograph features a field shaped detector geometry. It uses displacement of the examined object during data capture. By means of switching the detector elements, a number of detector element sections are used to realise a detector layer or plane. By means of the field detector with a spiral CT displacement the examined volume is increased and the spatial resolution is increased. Fourier transformer on the image data is also possible.

Description

Die erste Generation von Computertomographen erstellte eine Schnittbildprojektion durch Erzeugung einer Projektionszeile mit schrittweiser Verschiebung eines Detektorelementes tan gential zum Untersuchungsobjekt. Das Röhren-Detektorsytem wurde anschließend um ein de finiertes Winkelinkrement rotiert uns so sukzessive eine Serie von Projektionsprofilen erzeugt (sog. Translations-Rotationsscanner).The first generation of computer tomographs created a slice projection Generation of a projection line with gradual displacement of a detector element tan potential for the object under investigation. The tube detector system was then expanded by a de Finished angular increment rotates us successively a series of projection profiles (so-called translational rotation scanner).

Die 2. Generation verwendete statt eines Einzelelementes eine Detektorzeile (Mehrelement Translations-Rotationsscanner), die dritte Gerätegeneration wies eine feste Kombination von Röhre und fächerförmigem Detektor auf, die um den Patienten rotiert wurde. Hierdurch wur den Zykluszeiten von ca. 9 s bei einer Akquisitionszeit von minimal ca. 4 s möglich.Instead of a single element, the 2nd generation used a detector line (multi-element Translations-Rotationsscanner), the third generation of devices showed a fixed combination of Tube and fan-shaped detector, which was rotated around the patient. As a result the cycle times of approx. 9 s are possible with an acquisition time of at least approx. 4 s.

Durch eine kontinuierliche Bewegung des Patienten während der Datenaufnahme kann eine wendelförmige Abtastgeometrie erzeugt werden, die eine Erfassung eines Organvolumens in wenigen Sekunden ermöglicht (W. Kalender et al., Radiology 1989). Diese sog. Spiral-CT stellt derzeit den aktuellen Stand der Technik dar.Continuous movement of the patient during data acquisition can cause a helical scanning geometry can be generated, the detection of an organ volume in enables a few seconds (W. Kalender et al., Radiology 1989). This so-called spiral CT provides currently represents the current state of the art.

Die Verwendung eines feldförmigen Strahlendetektors wurde bereits beschrieben (R.E. Sturm et al., Cardiovascular Imaging and image processing, theory and practice, Vol. 72, 1975, 103-122; G 295 03 278.2; P 27 26 635.9-35; US-Patent Nr. 52 93 312, 53 55 309, 53 90 112). Pro blematisch war in der technischen Realisierung jedoch die Dynamik der Detektoren sowie de ren Größe, die eine räumlich hochaufgelöste und ausreichend empfindliche Detektorkonstruk tion verhinderte.The use of a field-shaped radiation detector has already been described (R.E. Sturm et al., Cardiovascular Imaging and image processing, theory and practice, vol. 72, 1975, 103-122; G 295 03 278.2; P 27 26 635.9-35; U.S. Patent No. 52 93 312, 53 55 309, 53 90 112). Per However, the dynamics of the detectors as well as de ren size, which is a spatially high-resolution and sufficiently sensitive detector construction tion prevented.

In den letzten Jahren ist durch die Etablierung von Halbleiterdetektoren die Steigerung der Empfindlichkeit von Röntgendetektoren möglich geworden. Hierdurch konnte z. B. eine Spiral-CT Konfiguration mit zwei Detektorbahnen realisiert werden. Durch geeignete Detektorkonfi gurationen kann nun eine primär dreidimensionale (volumetrische) Datenerfassung erfolgen. In recent years, the establishment of semiconductor detectors has increased the Sensitivity of X-ray detectors has become possible. This could, for. B. a spiral CT Configuration with two detector tracks can be realized. By suitable detector confi gurations, a three-dimensional (volumetric) data acquisition is now possible.

Aufgabentasks

Durch die Erfindung soll erreicht werden, daßThe invention is intended to achieve that

1. durch Kombination des Felddetektors mit einer Translationseinrichtung (Spiral-CT)1. by combining the field detector with a translation device (spiral CT)
a) der untersuchte Bereich vergrößert und/odera) the examined area is enlarged and / or
b) die räumliche Auflösung erhöht wird.b) the spatial resolution is increased.
Hierdurch wird ein Felddetektor-Spiral-CT ermöglicht.This enables a field detector spiral CT.
2. durch Fourier-Transformation der Bilddaten eine selektive Neuerfassung von Dichteände rungen (niedrige Ortsfrequenz) mit reduzierter Strahlenbelastung ermöglicht wird. Hierdurch kann die dynamische Dichteänderung von Organvolumina nach Kontrastmittelgabe mit gerin ger Dosisbelastung gemessen werden.2. by Fourier transformation of the image data, a selective re-acquisition of density levels stations (low spatial frequency) with reduced radiation exposure. Hereby the dynamic change in density of organ volumes after administration of contrast medium can be reduced low dose exposure can be measured.
3. durch Projektion der volumetrischen Schnittbilddaten die Erzeugung eines virtuellen Rönt genprojektionsbildes ermöglicht wird. Hierdurch ist die Kombination eines Schnittbild-(CT)-ge rätes mit einem Röntgengerät (Durchleuchtung, Angiographie) möglich.3. the generation of a virtual X-ray by projection of the volumetric slice image data projection map is made possible. This is the combination of a sectional image (CT) ge advisable with an X-ray machine (fluoroscopy, angiography).
4. die Erfassung eines Körpervolumens in einer einzelnen Detektor-/Röhrenrotation ermöglicht wird.4. enables the detection of a body volume in a single detector / tube rotation becomes.

AusführungsbeispieleEmbodiments

Die Erfindung wird nachstehend in den Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Figurenbeispielen erläutert:The invention is described below in the exemplary embodiments and the associated ones Figure examples explained:

Fig. 1 Eine Röntgenröhre (1) wird mit einem feldförmigen Röntgendetektor (2) gekoppelt. Diese Einheit wird während der Aufnahme um den Patienten rotiert. Fig. 1 An X-ray tube ( 1 ) is coupled to a field-shaped X-ray detector ( 2 ). This unit is rotated around the patient during the admission.

Fig. 2 In Abhängigkeit von der Expositionsgeometrie kann die Größe des einzelnen Detektor feldes (1, 2) durch Zu- oder Abschalten von Detektorelementen variabel festgelegt werde, wo bei in aller Regel eine kleinere Feldgröße in den zentralen Detektorfeldanteilen vorliegt. Fig. 2 Depending on the exposure geometry, the size of the individual detector field ( 1 , 2 ) can be variably determined by switching detector elements on or off, where there is usually a smaller field size in the central detector field components.

Fig. 3 Ein konventionelles computertomographisches Schnittbild kann durch Addition mehre rer Detektorelementzeilen (1) erzeugt werden, wobei die Schichtdicke vom gewünschten Ver hältnis zwischen verwendeter Dosis und Auflösung bestimmt ist. Fig. 3 A conventional computed tomography sectional image can be generated by adding several detector element rows ( 1 ), the layer thickness being determined by the desired ratio between the dose used and the resolution.

Fig. 4 Durch die Verschiebung des Patienten (1) während der Datenaufnahme kann das unter suchte Volumen und/oder die räumliche Auflösung im Untersuchungsbereich erhöht werden. Fig. 4 By moving the patient ( 1 ) during the data acquisition, the volume examined and / or the spatial resolution in the examination area can be increased.

Fig. 5 Durch 2-dimensionale Fouriertransformation kann das Schnittbildvolumen vom Orts raum in den Frequenzraum (k-Raum) transferiert werden. Hierdurch wird eine selektive Neu bestimmung der Röntgendichteverteilung (1, zentrale k-Raumanteile) bei Erhaltung der Kon turinformation (2, periphere k-Raumanteile) möglich. Fig. 5 By 2-dimensional Fourier transformation, the slice image volume can be transferred from the spatial area to the frequency space (k-space). This enables a selective redetermination of the X-ray density distribution ( 1 , central k-space components) while maintaining the contour information ( 2 , peripheral k-space components).

Zur Bestimmung des Kontrastmittelanreicherungsverhaltens in einem interessierenden Organ volumen über die Zeit kann eine initiale Akquisition mit höherer Dosis, gefolgt von Rotationen mit niedrigerer Dosis erfolgen. Die Ortsinformation (periphere k-Raumanteile) wird durch die initiale Rotation erzeugt, während die folgenden Rotationen lediglich die Änderung der Dichte (zentrale k-Raumanteile) beeinflussen.To determine the contrast agent enrichment behavior in an organ of interest Volume over time can be an initial acquisition with a higher dose, followed by rotations with a lower dose. The location information (peripheral k-space components) is given by the initial rotation produces, while subsequent rotations only change the density (central k-space components) influence.

Claims

1. Spiral-Felddetektor-Computertomograph, dadurch gekennzeichnet, daß er eine feldförmige Detektorgeometrie aufweist und eine Verschiebung des untersuchten Objektes während der Datenaufnahme ermöglicht.1. Spiral field detector computer tomograph, characterized in that it has a field-shaped detector geometry and enables a displacement of the examined object during data acquisition.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, es eine Verschaltung der einzelnen Detektorelemente aufweist, die eine Integration mehrerer Detektorelementzeilen zur Erzeugung einer Detektorschicht definierter Dicke ermöglicht.2. System according to claim 1, characterized, it has an interconnection of the individual detector elements which integrates several Detector element rows for generating a detector layer of defined thickness enables.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Verschaltung des Detektorfeldes aufweist, die eine Veränderung der effektiven lokalen Detektorelementgröße ermöglicht.3. System according to claim 1, characterized, that it has an interconnection of the detector field, which changes the effective local detector element size allows.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Projektionssystem aufweist, welches die Integration der Dichtewerte der Schnitt bilddichtewerte zu einem virtuellen Röntgenbild ermöglicht.4. System according to claim 1, characterized, that it has a projection system that integrates the density values of the cut image density values for a virtual X-ray image.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die Möglichkeit zur Fourier-Transformation der Rückprojektionsdaten und Segmentie rung des k-Raumes (Fourier-Raumes) aufweist.5. System according to claim 1, characterized, that there is the possibility of Fourier transforming the back projection data and segmentation tion of the k-space (Fourier space).