DE202017002625U1

DE202017002625U1 - X-ray system with a cone-beam C-arm X-ray device for generating a complete in the central layer 3D data set for volume reconstruction

Info

Publication number: DE202017002625U1
Application number: DE202017002625.2U
Authority: DE
Original assignee: Ziehm Imaging GmbH
Current assignee: Ziehm Imaging GmbH
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2017-05-29
Anticipated expiration: 2027-05-17

Abstract

Röntgensystem, das geeignet ist, eine Folge von 2D-Röntgenprojektionen für einen in der Zentralschicht vollständigen 3D-Datensatz für eine Volumenrekonstruktion zu erzeugen, mit einem Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät (1) mit einem in wenigstens zwei Raumrichtungen durch lineare Verstellelemente verlagerbaren Halterung (23) für einen C-Bogen (2) mit einer Röntgenaufnahmeeinheit, der in der Halterung (23) längs seines Umfangs motorisch orbital verstellbar ist, wobei die Röntgenaufnahhmeeinheit eine Röntgenstrahlenquelle (3) und einen Röntgenstrahlendetektor (4) trägt, mit einem Fahrgestell, mit dem das Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät (1) längs des Fußbodens (22) verfahrbar ist und mit einer zentralen Recheneinheit (40), die dazu ausgelegt ist: a) eine erste Eingabe zu empfangen und aufgrund dieser ersten Eingabe ein Organprogramm mit einem POI und einer Schnittebene durch den Patienten, eine Hüllkurve des Patientenquerschnitts und des Liegenbretts (501) im den bezüglich des Patienten definierten Koordinaten festzulegen, b) eine zweite Eingabe zu empfangen und aufgrund dieser zweiten Eingabe für die festgelegte Hüllkurve und den POI ein Paar aus einer Detektortrajektorie (402) und einer zugehörigen Fokustrajektorie (382) aus der Zurverfügungstellung einer Vielzahl von im Speicher der Bewegungssteuerung (41) gespeicherten Trajektorien-Paaren auszuwählen und festzulegen, c) eine dritte Eingabe zu empfangen und aufgrund dieser dritten Eingabe die Lage des POI und der Patientenschnittebene bezüglich eines mit dem Fußboden (22) verbundenen Koordinatensystems festzulegen und auszugeben, d) die linearen Verstellelemente und das Orbital-Verstellelement für den C-Bogen (2) so anzusteuern, dass das festgelegte Trajektorien-Paar durch motorisches Verfahren des C-Bogens (2) durchlaufen wird, um an den festgelegten Stellungen nacheinander jeweils eine Röntgenprojektion aufzunehmen.X-ray system, which is suitable for generating a series of 2D X-ray projections for a central volume complete 3D data set for volume reconstruction, with a cone beam C-arm X-ray apparatus (1) with a displaceable in at least two spatial directions by linear adjustment elements holder (23) for a C-arm (2) with an X-ray unit which is orbitally adjustable in the holder (23) along its circumference, wherein the X-ray receiving unit carries an X-ray source (3) and an X-ray detector (4) with a chassis, with which the cone-beam C-arm X-ray apparatus (1) can be moved along the floor (22) and with a central processing unit (40) which is designed to: a) receive a first input and, on the basis of this first input, an organ program a POI and a section plane through the patient, an envelope of the patient cross-section and the couch board (501) in the bezügl b) to receive a second input and, on the basis of this second input for the fixed envelope and the POI, a pair of a detector trajectory (402) and an associated focus trajectory (382) from the provision of a plurality of in memory C) receive a third input and, on the basis of this third input, determine and output the position of the POI and the patient section plane relative to a coordinate system connected to the floor (22); d) the linear displacement elements and to control the orbital adjustment element for the C-arm (2) in such a way that the defined trajectory pair is traversed by motor-driven movement of the C-arm (2) in order to take one X-ray projection one after the other at the predetermined positions.

Description

In der interventionellen Röntgendiagnostik werden in zunehmendem Maß mobile Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräte eingesetzt. Ein solches mobiles Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät ist auf dem Fußboden verfahrbar und trägt auf einem Fahrgestell eine mehrfach verstellbare Halterung, in der ein kreisbogenförmiger C-Bogen längs seines Umfangs in einer Orbitalbewegung verstellbar ist, wobei der C-Bogen an seinem einen Ende eine Röntgenstrahlenquelle und an seinem anderen Ende einen bildgebenden Röntgenstrahlendetektor, vorzugsweise einen Flat Panel Detektor (FPD) trägt. Vorzugsweise sind alle Verstellachsen mit elektrisch steuerbaren Antrieben ausgestattet, so dass mittels einer Bewegungssteuerung die aus der Röntgenstrahlenquelle und dem Röntgenstrahlendetektor bestehende Röntgenaufnahmeeinheit im Raum positioniert und/oder längs einer Fokustrajektorie und einer Detektortrajektorie zur Gewinnung eines 3D-Datensatzes verfahren werden kann. Nach einer Positionierung der Röntgenaufnahmeeinheit oder auch während der Bewegung auf den Trajektorien werden Röntgenprojektionsaufnahmen angefertigt. Weist der Röntgenstrahlendetektor ein rundes Eingangsfenster auf, wie beispielsweise bei einem Röntgenbildverstärker oder bei einem runden FPD, so ist das Strahlenfeld zwischen dem Brennfleck der Röntgenröhre kegelförmig; bei Verwendung eines rechteckigen FPD ist das Strahlenfeld pyramidenförmig. In beiden Fällen wird in der Literatur der Begriff Kegelstrahlgeometrie (”cone beam”, abgekürzt ”CB”) verwendet. Das Strahlenfeld ist durch eine Primärstrahlenblende derart eingeblendet, dass alle Strahlen des Strahlenfeldes auf das Eingangsfenster des Röntgenstrahlendetektors fallen. Wird ein Untersuchungsobjekt in das Strahlenfeld eingebracht, so kann von dem Raumbereich des Untersuchungsobjektes, der sich innerhalb des Strahlenfeldes befindet, eine Röntgenprojektion aufgenommen werden. Zur Eingrenzung des Strahlenfeldes auf ein Messfeld (Region of Interest, ROI) ist zwischen dem Brennfleck und dem Untersuchungsobjekt vorzugsweise ein motorisch verstellbares Blendensystem angeordnet. Alle Vorgänge der Bildaufnahme werden von einer Bildaufnahmesteuerung gesteuert, die mit der Bewegungssteuerung synchronisiert ist. Die aufgenommenen Röntgenprojektionsaufnahmen werden zusammen mit Daten aus der Bewegungssteuerung und der Bildaufnahmesteuerung in einem Bildverarbeitungsrechner verarbeitet.In interventional X-ray diagnostics, mobile cone beam C-arm X-ray devices are increasingly being used. Such a mobile cone beam C-arm X-ray machine is movable on the floor and carries on a chassis a multi-adjustable bracket in which a circular arc C-arm is adjustable along its circumference in an orbital motion, the C-arm at one end an X-ray source and at its other end an imaging X-ray detector, preferably a Flat Panel Detector (FPD) carries. Preferably, all adjusting axes are equipped with electrically controllable drives, so that by means of a movement control the X-ray source and the X-ray detector existing X-ray unit positioned in space and / or can be moved along a focus trajectory and a detector trajectory for obtaining a 3D data set. After positioning the X-ray unit or also during the movement on the trajectories, X-ray projection images are taken. If the X-ray detector has a round input window, such as an X-ray image intensifier or a round FPD, then the radiation field between the focal spot of the X-ray tube is conical; when using a rectangular FPD, the radiation field is pyramidal. In both cases the term "cone beam" (abbreviated "CB") is used in the literature. The radiation field is superimposed by a primary radiation diaphragm in such a way that all rays of the radiation field fall on the input window of the X-ray detector. If an examination object is introduced into the radiation field, an X-ray projection can be taken of the area of the examination object which is located within the radiation field. In order to confine the radiation field to a measuring field (region of interest, ROI), a motor-adjustable diaphragm system is preferably arranged between the focal spot and the examination subject. All image acquisition operations are controlled by an image acquisition controller synchronized with the motion controller. The recorded X-ray projection images are processed together with data from the motion control and the image acquisition control in an image processing computer.

Bei der interventionellen Röntgendiagnostik ist der Bereich um die Patientenliege herum durch eine Reihe von Geräten belegt und zusätzlich muß ein Arbeitsbereich für die Personen gewährleistet sein, die den Eingriff durchführen oder bei dem Eingriff assistieren. Ein für die interventionelle Diagnostik eingesetztes mobiles Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät wird mit vorgegebenen Grundstellungen der Verstellachsen vorzugsweise annähernd senkrecht zur Längsachse der Patientenliege derart an das Untersuchungsobjekt herangefahren, dass die vorzugsweise senkrecht angeordnete C-Bogen-Ebene ein virtuelles Scanzentrum im Inneren der ROI enthält und dieses virtuelle Scanzentrum auf dem vertikal ausgerichteten Zentralstrahl der Röntgenaufnahmeeinheit zu liegen kommt. In dieser Arbeitsstellung werden die Räder des Fahrgestells blockiert und die Röntgenaufnahmeeinheit des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts wird mittels mehrerer, vorzugsweise motorisch gesteuerter Verstellachsen in die gewünschte Position und Ausrichtung gebracht. Die motorisch gesteuerten Verstellachsen können automatisch mittels einer Bewegungssteuerung einer zentralen Recheneinheit des Röntgensystems oder manuell mittels geeigneter Eingabemittel gesteuert werden. Werden während des Eingriffs Scans zur Aufnahme einer Bildfolge von Projektionsbildern angefertigt, so ist es wünschenswert, dass die Bewegung der Röntgenaufnahmeeinheit und des Zentralstrahls in einer ursprünglich eingestellten Ebene bleibt. Jede Bewegungskomponente senkrecht zur ursprünglichen C-Bogen-Ebene würde den Platzbedarf des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts in Richtung der Längsachse der Patientenliege vergrößern und eine erhöhte Kollisionsgefahr mit anderen Geräten erzeugen oder/und den Arbeitsraum der an dem Eingriff beteiligten Personen einengen. Für die Handhabung des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts ist es besonders vorteilhaft, wenn die C-Bogen-Ebene im Raum senkrecht steht. Dann ist für die Bewegung der Röntgenaufnahmeeinheit während eines Scans nur ein schmaler Korridor als Bewegungsraum freizuhalten. Bei kurzzeitigem Nichtgebrauch des mobilen Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts kann dieses auf Rädern an einem Fahrgestell längs des Fußbodens von der Patientenliege annähernd senkrecht zur Längsachse der Patientenliege von dieser in eine Parkposition bewegt und von dieser aus schnell wieder in die Arbeitsstellung verfahren werden.In interventional X-ray diagnostics, the area around the patient bed is occupied by a number of devices and, in addition, a working area must be provided for the persons performing the procedure or assisting in the procedure. A mobile cone-beam C-arm X-ray apparatus used for interventional diagnostics is preferably moved approximately perpendicular to the longitudinal axis of the patient couch with predetermined basic positions of the adjustment axes to the examination subject such that the preferably vertically arranged C-arm plane forms a virtual scan center in the interior of the ROI contains and this virtual scanning center comes to rest on the vertically oriented central beam of the X-ray unit. In this working position, the wheels of the chassis are blocked and the X-ray unit of the cone beam C-arm X-ray device is brought by means of several, preferably motor-controlled adjustment axes in the desired position and orientation. The motor-controlled adjustment axes can be controlled automatically by means of a motion control of a central processing unit of the X-ray system or manually by means of suitable input means. If scans are taken during the procedure for taking an image sequence of projection images, it is desirable for the movement of the X-ray imaging unit and the central beam to remain in an originally set plane. Any component of motion perpendicular to the original C-arm plane would increase the footprint of the cone-beam C-arm X-ray machine in the direction of the longitudinal axis of the patient couch and create an increased risk of collision with other equipment and / or constrict the working space of the persons involved in the procedure. For the handling of the cone beam C-arm X-ray apparatus, it is particularly advantageous if the C-arm plane is vertical in space. Then, only a narrow corridor is to be kept free as a movement space for the movement of the X-ray unit during a scan. If the mobile cone-beam C-arm X-ray apparatus is not used for a short time, it can be moved on wheels on a chassis along the floor from the patient couch approximately perpendicularly to the longitudinal axis of the patient couch from this in a parked position and quickly returned to the working position.

Zur Rekonstruktion des 3D-Röntgenvolumens einer ROI werden die Bilddaten einer Reihe von 2D-Röntgenprojektionen der ROI benötigt, die mit unterschiedlichen Röntgenprojektionsgeometrien aufgenommen wurden. Dabei bewegen sich die Röntgenstrahlenquelle und der bildgebende Röntgenstrahlendetektor, beispielsweise ein Flat Panel Detektor FPD, um die ROI herum, wobei während der Bewegung Röntgenprojektionsaufnahmen von dem Untersuchungsobjekt angefertigt werden.Reconstruction of the 3D X-ray volume of an ROI requires image data from a series of 2D X-ray projections of the ROI taken with different X-ray projection geometries. In this case, the X-ray source and the imaging X-ray detector, for example a flat panel detector FPD, move around the ROI, X-ray projection images of the examination subject being made during the movement.

Mit mobilen Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräten werden vorzugsweise sogenannte Short-Scans aufgenommen, bei denen der Rotationswinkelbereich kleiner als 360° ist. Weist das Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät einen isozentrischen C-Bogen auf, bei dem der Zentralstrahl durch den Kreismittelpunkt des C-Bogens verläuft, kann durch Rotation des C-Bogens um seinen Mittelpunkt ein ebener Rotationsscan aufgenommen werden, dessen Rotationswinkelbereich von der Bogenlänge und dem Radius des C-Bogens abhängen.With mobile cone beam C-arm X-ray devices, so-called short scans are preferably recorded in which the rotation angle range is less than 360 °. Indicates the cone-beam C-arm X-ray machine an isocentric C-arm, in which the central beam passes through the center of the circle of the C-arm, can be recorded by rotation of the C-arm around its center a plane rotation scan whose rotation angle range of the arc length and the radius of the C-arc depend ,

Weist das Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät einen nicht-isozentrischen C-Bogen auf, bei dem der Kreismittelpunkt des C-Bogens innerhalb der vom Zentralstrahl und dem C-Bogen-Profil gebildeten Kreissegment liegt, so kann mit einem solchen nicht-isozentrischen Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät ein Rotationsscan wie mit einem isozentrischen C-Bogen aufgenommen werden, wenn die Röntgenaufnahmeeinheit am C-Bogen derart um ein virtuelles Isozentrum herumgeführt wird, dass für jede Scanposition die Halterung des C-Bogens in der C-Bogen-Ebene derart verstellt wird, dass der Zentralstrahl durch das virtuelle Scanzentrum verläuft. Dabei kann die Verstellung der C-Bogen-Halterung in einer Weise erfolgen, dass der Abstand des Eingangsfensters des Röntgenstrahlendetektors zum virtuellen Scanzentrum für jede Projektionsgeometrie gleich ist. Es ist aber auch möglich, Scans mit variablem Abstand zwischen dem Eingangsfenster des Röntgenstrahlendetektors und dem virtuellen Scanzentrum bei gleichem Abstand zwischen dem Röntgenstrahler und dem Röntgenstrahlenempfänger aufzunehmen.If the cone-beam C-arm X-ray machine has a non-isocentric C-arm in which the center of the circle of the C-arm lies within the circle segment formed by the central beam and the C-arm profile, then such a non-isocentric cone beam can be used C-arm X-ray machine is a rotation scan as recorded with an isocentric C-arm, when the X-ray unit is guided around the C-arm such a virtual isocenter that for each scan position, the support of the C-arm in the C-arm plane is adjusted such that the central beam passes through the virtual scanning center. In this case, the adjustment of the C-arm mount can be made in such a way that the distance of the input window of the X-ray detector to the virtual scan center is the same for each projection geometry. However, it is also possible to record scans with a variable distance between the input window of the X-ray detector and the virtual scanning center at the same distance between the X-ray source and the X-ray receiver.

Um aus einem Satz von Röntgenprojektionen mit einem analytischen Rechenverfahren ein 3D-Modell der Röntgenabsorption der Voxel einer scheibenförmigen ROI mit der Dicke eines Voxels ermitteln zu können, ist ein vollständiger Projektionsdatensatz erforderlich. Bei diesem liegen für jedes Voxel der ROI die Integrale der Röntgenabsorptionswerte für alle Projektionsgeraden in einem Winkelbereich von 0° bis 180° vor.In order to obtain a 3D model of the X-ray absorption of the voxels of a disk-shaped ROI with the thickness of a voxel from a set of X-ray projections with an analytical calculation method, a complete projection data set is required. In this case, for each voxel of the ROI, the integrations of the X-ray absorption values are available for all the projection lines in an angle range of 0 ° to 180 °.

Einen vollständigen Projektionsdatensatz erhält man für eine scheibenförmigen ROI in der C-Bogen-Ebene, wenn die ROI vollständig von einem Kegelstrahl erfaßt wird und die mit dem Kegelstrahl verbundene Röntgenaufnahmeeinheit um den Mittelpunkt der ROI mit einem Rotationswinkelbereich von 180° minus Kegelwinkel rotiert und die für die Vollständigkeit des 3D-Datensatzes benötigten, fehlenden Winkel in einem Winkelbereich, der dem Kegelwinkel entspricht, durch eine translatorische Bewegung der Röntgenaufnahmeeinheit gewonnen werden. Handelt es sich bei der rotatorischen Bewegung der Röntgenaufnahmeeinheit um einen Kreisbogen, so ist für die ebenen Trajektorien von Röntgendetektor und Röntgenstrahler aus einem rotatorischem und translatorischen Abschnitten die Bezeichnung ”Arc-Shift-Trajektorie” gebräuchlich.A complete projection data set is obtained for a disc-shaped ROI in the C-arm plane, when the ROI is completely detected by a cone beam and the X-ray unit connected to the cone beam rotates around the center of the ROI with a rotation angle range of 180 ° minus cone angle and that for the completeness of the 3D data set required, missing angle in an angular range corresponding to the cone angle can be obtained by a translational movement of the X-ray unit. If the rotational movement of the X-ray imaging unit is a circular arc, the term "arc-shift trajectory" is used for the plane trajectories of X-ray detector and X-ray radiator from a rotational and translatory sections.

Für die rotatorische Bewegung der Röntgenaufnahmeeinheit um ein virtuelles Scanzentrum und für die translatorische Bewegung bezüglich des virtuellen Scanzentrums wird ein Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät verwendet, bei dem die Halterung des C-Bogens, in welcher dieser längs seines Umfangs verschieblich gelagert ist, in der C-Ebene mittels zweier, vorzugsweise orthogonaler Verstellachsen korreliert mit der Bewegung des C-Bogens in der Orbitalverstellachse verlagerbar ist. Ein solches Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät ist beispielsweise aus dem deutschen Patent DE10153787B4 der Anmelderin bekannt. Dabei ist vorgesehen, die Orbitalbewegung des C-Bogens mit der Verstellung der Halterung des C-Bogens in horizontaler und vertikaler Richtung in der C-Ebene derart zu korrelieren, dass eine bestimmte Bedingungen für die Projektionsgeometrie eingehalten werden.For the rotational movement of the X-ray unit to a virtual scanning center and for the translational movement with respect to the virtual scanning center, a cone beam C-arm X-ray apparatus is used, in which the holder of the C-arm, in which it is slidably mounted along its circumference, in the C-plane is displaceable by means of two, preferably orthogonal adjustment axes correlated with the movement of the C-arm in the Orbitalverstellachse. Such a cone beam C-arm X-ray apparatus is known, for example, from the German patent DE10153787B4 the applicant known. It is provided that the orbital motion of the C-arm with the adjustment of the holder of the C-arm in the horizontal and vertical direction in the C-plane correlate such that a certain conditions for the projection geometry are met.

Um einem Scan zur Lösung einer gestellten Bildgebungsaufgabe mit einem virtuellen Scanzentrum unter Verwendung eines mehrfach verstellbaren C-Bogen-Röntgengeräts durchzuführen ist vorgesehen, den Patienten auf einer vorzugsweise verstellbaren Patientenliege zu positionieren und so zu fixieren, dass er während der Aufnahme der Projektionsbilder seine Lage nicht verändert. Die Steuerungen bekannter Röntgengeräte weisen sogenannte Organprogramme auf, in denen die ROI in einem Anatomiemodell ausgewählt und über eine Eingabevorrichtung in die Steuerung des Röntgengeräts eingegeben wird. Die Auswahl betrifft neben der Lage des zu untersuchenden Organs auch die Größe und/oder die Dicke des zu untersuchenden Patienten. Im Speicher der Bewegungssteuerung sind Patientenhüllkurven abgespeichert, aus denen eine Hüllkurve um das Liegenbrett und den Patientenkörper ausgewählt wird, die einen Raumabschitt festlegt, in den bei einer ausgewählten Scanebene keine bewegten Teile des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts eintauchen dürfen. Sollte dennoch bei einem Scan ein Kontakt eines Teils des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts mit dem Patienten oder Teilen der Liege drohen, ist ein Kollisionswarnsystem vorgesehen, das bei drohender Kollision die Bewegung des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts stoppt.In order to perform a scan for solving a given imaging task with a virtual scanning center using a multi-adjustable C-arm X-ray device, it is provided to position the patient on a preferably adjustable patient bed and fix it so that he does not position himself during the recording of the projection images changed. The controllers of known x-ray devices have so-called organ programs, in which the ROI is selected in an anatomy model and input via an input device into the control of the x-ray device. In addition to the position of the organ to be examined, the selection also relates to the size and / or the thickness of the patient to be examined. In the memory of the motion control patient envelopes are stored, from which an envelope is selected around the couch and the patient's body, which determines a Raumabschitt in which no moving parts of the cone beam C-arm X-ray device may dive at a selected scan plane. Should a scan of a part of the cone-beam C-arm X-ray unit nevertheless threaten the patient or parts of the couch, a collision warning system is provided which stops the movement of the cone beam C-arm X-ray unit in the event of a collision.

Aufgrund der Auswahl des zu untersuchenden Organs aus dem Organprogramm des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts wird das virtuelle Scanzentrum in einem Anatomiemodell ausgewählt. Beispielsweise wird bei der Auswahl der Wirbelsäulenuntersuchung der Abstand zwischen der Oberfläche der Patientenliege und dem virtuellen Isozentrum als besonders groß angenommen und der Ort des virtuellen Isozentrums in der Mittelebene der Patientenliege angenommen. Hierbei sind zur Erzielung von kollisionsfreien Trajektorien insbesondere die unteren Teile der Patientenliege zu berücksichtigen.Due to the selection of the organ to be examined from the organ program of the cone-beam C-arm X-ray machine, the virtual scan center is selected in an anatomy model. For example, when selecting the spinal examination, the distance between the surface of the patient couch and the virtual isocenter is assumed to be particularly large and the location of the virtual isocentre in the median plane of the patient couch is assumed. To achieve collision-free trajectories, the lower parts of the patient bed must be taken into account.

Wird im Organprogramm hingegen beispielsweise eine Schulteruntersuchung ausgewählt, so liegt das virtuelle Isozentrum in geringer Höhe über der Oberkante der Patientenliege und in der Nähe der seitlichen Begrenzung der Patientenliege. Hierbei sind zur Erzielung von kollisionsfreien Trajektorien insbesondere die seitlichen Tischkanten und insbesondere bei schwergewichtigen Patienten die Hüllkurve des Patienten zu berücksichtigen. If, for example, a shoulder examination is selected in the organ program, the virtual isocenter lies at a low height above the upper edge of the patient couch and in the vicinity of the lateral boundary of the patient couch. In this case, to achieve collision-free trajectories, in particular the lateral edges of the table and, in particular, in the case of heavy patients, the envelope curve of the patient must be taken into account.

Durch die Auswahl des Organprogramms ist die für die gestellte Bildgebungsaufgabe die Lage eines Punktes des Interesses (POI), in den das virtuelle Scanzentrum gelegt werden soll bezüglich des Patientenquerschnitts und im Bezug auf das Liegenbrett der Patientenliege festgelegt.By selecting the organ program, the position of a point of interest (POI) in which the virtual scan center is to be placed is determined with respect to the patient's cross-section and with respect to the patient couch bed, for the imaging task being asked.

Vor Beginn der Untersuchung wird nun das Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts in einer festgelegten Grundstellung der Bewegungsachsen derart mittels der Rollen am Fußboden vorzugsweise mit der C-Bogen-Fäche senkrecht zu der Patientenlängsachse an den Patienten herangefahren, dass der vorzugsweise durch einen Lichtzeiger markierte Zentralstrahl des C-Bogens in vertikaler und in horizontaler Ausrichtung durch das Zentrum dere ROI verläuft. Durch eine derartige Positionierung des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts in Bezug auf den Patienten und die Patientenliege sind die Koordinatensysteme des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts und des Patienten gegeneinander referenziert. Es ist bekannt, die Referenzierung zwischen dem Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät und der Patientenliege mit einer höheren Genauigkeit vor der Untersuchung durch Verwendung eines Lageerfassungssystems oder durch Messungen mit einem Kalibrierphantom vorzunehmen.Before starting the examination, the cone-beam C-arm X-ray apparatus is now moved in a predetermined basic position of the axes of motion by means of rollers on the floor preferably with the C-arm surface perpendicular to the patient's longitudinal axis of the patient that preferably marked by a light pointer Central beam of the C-arm in vertical and horizontal orientation through the center of the ROI runs. Such positioning of the cone-beam C-arm X-ray apparatus with respect to the patient and the patient couch, the coordinate systems of the cone beam C-arm X-ray apparatus and the patient are referenced against each other. It is known to perform the referencing between the cone-beam C-arm X-ray apparatus and the patient couch with higher accuracy prior to examination by use of a position detection system or by measurements with a calibration phantom.

Bei einem bekannten nicht-ioszentrischen Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät wird die Halterung des C-Bogens in der C-Ebene mit zwei linearen Bewegungsachsen derart nachgeführt, dass beispielsweise ein virtuelles Isozentrum erzeugt wird. Die Größe des kollisionsfrei umfahrenen Querschnitts ist durch den Fokus-Detektor-Abstand und durch die maximalen Verstellwege der linearen Bewegungsachsen begrenzt. Insbesondere dann, wenn ein Scan mit einem rotatorischen und mit translatorischen Trajektorienabschnitten (”Arc-Shift”) aufgenommen werden soll, wurde erkannt, dass bei großen Abständen zwischen dem gewählten virtuellen Scanzentrum und dem fest vorgegebenen mechanischen Drehzentrum, nämlich dem Kreismittelpunkt des C-Bogens, wie sie beispielsweise bei dicken Patienten zur Vermeidung von Kollisionen erforderlich sind, keine genügend langen Verstellwege in den linearen Bewegungsachsen für das vollständige Durchfahren der translatorischen Trajektorienabschnitte zur Verfügung stehen. In diesem Fall würde nach dem Ende des Scans ein nicht-vollständiger 3D-Datensatz der Zentralschicht vorliegen, was zu unerwünschten Qualitätseinbußen beim rekonstruierten 3D-Volumen führt.In a known non-ioszentrischen cone beam C-arm X-ray device, the holder of the C-arm in the C-plane with two linear axes of motion is tracked so that, for example, a virtual isocenter is generated. The size of the collision-free bypassed cross-section is limited by the focus-detector distance and by the maximum displacement paths of the linear axes of motion. In particular, when a scan is to be taken with a rotatory and with translatory trajectory sections ("arc shift"), it was recognized that for large distances between the selected virtual scan center and the fixed mechanical center of rotation, namely the circle center of the C-arm , as required for example in thick patients to avoid collisions, no sufficiently long adjustment paths in the linear axes of motion are available for the complete passage through the translational trajectory sections. In this case, after the scan has ended, there would be a non-complete 3D central layer dataset resulting in undesirable quality degradation in the reconstructed 3D volume.

Würde während eines Scans eine Kollision von Teilen des C-Bogens mit dem Patienten und/oder der Patientenliege drohen, so würde der Scan angehalten werden. Bestenfalls könnte der Scan nach einer manuellen Korrektur der Stellung des C-Bogens mit einer anderen, im Speicher der Bewegungssteuerung hinterlegten Trajektorie fortgesetzt werden. Im ungünstigsten Fall müßte der Scan mit einer neuen Trajektorie neu gestartet werden. In allen Fällen würde die Aufnahme des Scans zur Lösung einer vorgegebenen Bildgebungsaufgabe unnötig mehr Zeit beanspruchen und/oder zu einer schlechteren Rekonstruktionsqualität und/oder zu einer erhöhten Strahlenbelastung für den Patienten führen. Auch erkannte Kollisionsgefahren bei einem ohne Strahlung gefahrenen Scan zum Zweck der Überprüfung der Kollisionsgefahr führen zu einer insgesamt längeren Dauer zur Lösung der Bildgebungsaufgabe.If during a scan a collision of parts of the C-arm with the patient and / or the patient couch would be imminent, the scan would be stopped. At best, the scan could be continued after manually correcting the position of the C-arm with another trajectory stored in the motion control memory. In the worst case, the scan would have to be restarted with a new trajectory. In all cases, recording the scan to solve a given imaging task would unnecessarily take more time and / or result in poorer reconstruction quality and / or increased radiation exposure to the patient. Also detected collision hazards in a scanned without radiation for the purpose of checking the risk of collision lead to an overall longer duration to solve the imaging task.

Es besteht ein Bedarf für ein Verfahren zur schnelleren Festlegung und Aufnahme von Scans mit einem C-Bogen, der einen limitierten Orbitalverstellbereich von weniger als 180 Grad aufweist, welche einen in der Zentralschicht vollständigen oder nahezu vollständigen 3D-Datensatz erzeugt, ohne dass während eines Scans eine Kollision von Teilen der Röntgenaufnahmeeinheit mit dem Patienten, Teilen der Patientenliege oder mit Instrumenten im Umfeld des Patienten zu erwarten wäre, die zu einem Abbruch des jeweiligen Scans führen würde.There is a need for a method for faster setting and recording of scans with a C-arm that has a limited orbital adjustment range of less than 180 degrees that produces a complete or near-complete 3D data set in the center layer without scanning during a scan a collision of parts of the X-ray unit with the patient, parts of the patient bed or with instruments in the vicinity of the patient would be expected, which would lead to a termination of the respective scan.

Ein für eine scheibenförmige ROI in der Zentralschicht vollständiger Projektionsdatensatz, der mit einer Kegelstrahlgeometrie aufgenommen wurde, kann auch außerhalb der Zentralschicht approximativ beispielsweise durch einen Feldkamp-Algorithmus zur Rekonstruktion genutzt werden.A projection data set complete for a disk-shaped ROI in the central layer, which was recorded with a cone-beam geometry, can also be used for reconstruction approximately outside the central layer, for example by a Feldkamp algorithm.

Wird ein scheibenförmiges Röntgenvolumen aus einem nicht-vollständigen Projektionsdatensatz rekonstruiert, so treten im rekonstruierten Röntgenvolumen Artefakte auf, die eine Diagnose der Verhältnisse in der ROI stark stören können. Es ist daher wünschenswert, die Artefakte in der ROI durch Aufnahme eines vollständigen Projektionsdatensatzes zu minimieren.If a disc-shaped X-ray volume is reconstructed from a non-complete projection data set, artefacts occur in the reconstructed X-ray volume which can strongly disturb a diagnosis of the conditions in the ROI. It is therefore desirable to minimize artifacts in the ROI by including a complete projection data set.

Aus dem Dokument DE3604955A1 ist ein Röntgensystem bekannt, bei dem für einen zu untersuchenden Patienten auf einer Patientenliege eine Patientenhüllkurve festgelegt wird, wobei die Bewegungssteuerung des Röntgengeräts die beweglichen Komponenten derart verlagert, dass sie nicht ins Innere der Patientenhüllkurve eindringen. From the document DE3604955A1 An x-ray system is known in which a patient envelope is defined for a patient to be examined on a patient couch, wherein the movement control of the x-ray unit displaces the movable components such that they do not penetrate into the interior of the patient envelope.

Aus dem Dokument DE 10 2013 013 552 B3 ist ein Verfahren zur Erzeugung eines in der Zentralschicht vollständigen 3D-Datensatzes mittels eines C-Bogens mit einem Orbitalrotationsbereich von weniger als 180 Grad bekannt, bei dem die in einer Ebene liegenden Trajektorien von Röntgenstrahler und Röntgendetektor aus einer kreisförmigen Rotationsbewegung und daran angeschlossenen Translation besteht. Im Falle einer drohenden Kollision von Strahler oder Röntgendetektor mit dem Patienten oder mit Teilen der Patientenliege ist vorgesehen, die Röntgenaufnahmeeinheit längs des Zentralstrahls linear zu verschieben, um eine Kollision beim weiteren Durchlaufen der Trajektorien zu vermeiden.From the document DE 10 2013 013 552 B3 For example, there is known a method for generating a central layer complete 3D data set by means of a C-arm having an orbital rotation range of less than 180 degrees, wherein the in-plane trajectories of the X-ray and X-ray detectors consists of circular rotary motion and translation associated therewith. In the case of an imminent collision of radiator or x-ray detector with the patient or with parts of the patient couch, it is provided to linearly displace the x-ray imaging unit along the central beam in order to avoid a collision during further trajectory traversal.

Aus dem Dokument DE 10 2006 033 882 A1 ist ein Röntgen-CT-Scanner und Scanverfahren bekannt, bei dem eine Trajektorie ohne Shift-Anteil vorgesehen ist und bei der der rotatorische Teil der Trajektorie eine Variation der Vergrößerung oder Auflösung aufweist.From the document DE 10 2006 033 882 A1 An X-ray CT scanner and scanning method is known in which a trajectory without shift component is provided and in which the rotational part of the trajectory has a variation of the magnification or resolution.

Aus dem Dokument DE 10 2007 044 368 A1 ist ein Verfahren zum Erzeugen einer Bildfolge für eine 3D-Rekonstruktion bekannt, bei dem eine rotatorische Trajektorie ohne Shift-Anteil nach Eingabe eines Kollisionsvolumens und einer ROI mit Variation des Vergrößerungsmaßstabs berechnet wird.From the document DE 10 2007 044 368 A1 For example, a method for generating an image sequence for a 3D reconstruction is known in which a rotational trajectory without a shift component is calculated after input of a collision volume and an ROI with variation of the magnification scale.

Aus dem Dokument DE 10 2009 031 165 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufnahme von Röntgenbildern für eine dreidimensionale Bildrekonstruktion bekannt, bei der eine Trajektorie aus Bogen- und Liniensegmenten zusammengesetzt ist, wobei die ROI stets vollständig im Strahlenkegel enthalten ist.From the document DE 10 2009 031 165 A1 For example, a method and apparatus for acquiring X-ray images for three-dimensional image reconstruction is known in which a trajectory is composed of arc and line segments, the ROI always being completely contained in the cone of rays.

Aus dem Dokument DE 10 2011 086 754 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur rotatorischen Abtastung eines Objektes mit einem C-Bogensystem bekannt, bei dem die Trajektorien durch die Überlagerung von zwei Kreisbewegungen erzeugt werden.From the document DE 10 2011 086 754 A1 For example, a method and a device for the rotational scanning of an object with a C-arm system are known in which the trajectories are generated by the superposition of two circular movements.

Aus dem Dokument DE4016245C2 ist ein Verfahren zum Abtasten eines Objekts mit einem Fächerstrahl bekannt, bei dem eine Trajektorie aus einem Kreisbogen und einer Strecke vorgesehen ist.From the document DE4016245C2 For example, a method of scanning an object with a fan beam is known in which a trajectory of a circular arc and a path is provided.

Aus dem Dokument WO15073048A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung einer Kegelstrahl-Computertomografie (CB-CT) bekannt, wobei vorgesehen ist, durch eine Trajektorie mit Rotations- und Translationsanteilen den Scandurchmesser eines zu scannenden Volumens zu vergrößern.From the document WO15073048A1 For example, a method and an apparatus for carrying out a cone-beam computed tomography (CB-CT) are known, wherein it is provided to increase the scan diameter of a volume to be scanned by means of a trajectory with rotational and translational components.

Aus dem Dokument EP2068713B1 ist ein Verfahren zur Erzeugung von vollständigen Trajektorien mit einem rotierenden Röntgenbildgebungssystem bekannt, bei dem die translatorischen Anteile der Trajektorie durch Verschiebung des Objekts erzeugt werden.From the document EP2068713B1 For example, a method for generating complete trajectories with a rotating x-ray imaging system is known in which the translational components of the trajectory are generated by displacement of the object.

Aus dem Dokument DE 10 2006 041 033 A1 ist ein Verfahren zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bildvolumens bekannt, wobei eine Trajektorie mit einem Shift-Anteil vorgesehen ist und wobei zur Durchführung des Verfahrens ein Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät auf einer Roboterbasis oder ein Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät mit einem verstellbaren Röntgenstrahler und einem verstellbaren Detektor vorgesehen ist.From the document DE 10 2006 041 033 A1 a method for reconstructing a three-dimensional image volume is known, wherein a trajectory is provided with a shift component and wherein for carrying out the method a cone-beam C-arm X-ray machine on a robot base or a cone beam C-arm X-ray machine with an adjustable X-ray source and an adjustable detector is provided.

Aus dem Dokument EP2130491B1 ist die Verwendung von Superellipsen und Hyperellipsen zur Beschreibung von Begrenzungen eines Gesichts und zur Extraktion von biometrischen Daten bei der Erkennung des Gesichts und der Positionierung des Kopfes eines Patienten bei einer Dentalröntgevorrichtung bekannt.From the document EP2130491B1 For example, the use of super-ellipses and hyperellipses to describe facial boundaries and to extract biometric data in the recognition of the face and positioning of a patient's head in a dental X-ray device is known.

Aus dem Dokument DE 10 2007 044 368 B4 ist eine rotatorische Scantrajektorie um einen Scanmittelpunkt bekannt, bei der das Detektoreingangsfenster eine elliptische Hüllkurve eines Objekts tangential berührt.From the document DE 10 2007 044 368 B4 For example, a rotary scan trajectory around a scan center is known in which the detector input window tangentially touches an elliptical envelope of an object.

Aus dem Dokument DE2254913A ist ein Verfahren bekannt, gekrümmte ebene Wege durch Superellipsen unter Verwendung parametrischer Daten zu beschreiben.From the document DE2254913A For example, a method is known for describing curved planar paths through super ellipses using parametric data.

Aus dem Dokument DE 10 2008 007 231 A1 ist ein Verfahren zur Gefäßbaummodellierung unter Verwendung von Superellipsen bekannt.From the document DE 10 2008 007 231 A1 For example, a method of vascular tree modeling using super-ellipses is known.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Aufnahme eines vollständigen Satzes von Röntgenprojektionen zur analytischen Rekonstruktion eines in der Ebene des C-Bogens liegenden scheibenförmigen Röntgenvolumens mit einem Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät mit einem Orbitalwinkel-Verstellbereich von 180° oder weniger, bei dem die Halterung des C-Bogens in der C-Ebene mit linearen Verstelleinheiten mit begrenzten Verstellwegen in zwei voneinander unabhängigen Raumrichtungen verstellbar ist, besteht die Schwierigkeit bei dicken Patienten und bei seitlich der Körperlängsachse des Patienten liegenden POI, für eine vorgegebene Bildgebungsaufgabe ein Trajektorien-Paar aus einer Detektortrajektorie und einer Fokustrajektorie für die Röntgenaufnahmeeinheit zu ermitteln, die ohne die Gefahr einer Kollision von Teilen des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts mit dem Patienten, Teilen der Patientenliege oder mit am Patienten angeordneten Geräteteilen, wie beispielsweise Sensoren, Haltevorrichtungen, Instrumente oder dergleichen durchfahrbar ist. In the prior art methods for acquiring a complete set of X-ray projections for analytical reconstruction of a disc-shaped X-ray volume lying in the plane of the C-arm with a cone-beam C-arm X-ray machine with an orbital angle adjustment range of 180 ° or less, in which the holder of the C-arm in the C-plane is adjustable with linear adjustment units with limited adjustment paths in two independent spatial directions, the difficulty in thick patients and in the lateral longitudinal axis of the patient lying POI, for a given imaging task is a Trajektorien- Detecting pair of a detector trajectory and a focus trajectory for the X-ray unit, without the risk of collision of parts of the cone beam C-arm X-ray unit with the patient, parts of the patient bed or with arranged on the patient equipment parts, such as Se nsoren, holding devices, instruments or the like is durchfahrbar.

Es besteht ein Bedarf für ein Verfahren zur Ermittlung eines Trajektorien-Paares für die kollisionsfreie Aufnahme eines vollständigen Projektionsdatensatzes.There is a need for a method for determining a trajectory pair for collision-free acquisition of a complete projection data set.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine vorgegebene Bildgebungsaufgabe an einem Patienten ein Verfahren zur schnelleren Festlegung und Aufnahme einer Reihe von Röntgenprojektionsaufnahmen bei einem Scan mit einem Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät zu schaffen, der einen limitierten Orbitalverstellbereich von weniger als 180 Grad und limitierte horizontale und vertikale Verstellbereiche in der C-Ebene aufweist, welche für Scans bezüglich eines virtuellen Scanzentrums Trajektorien für einen Punkt in der Mitte des Eingangsfensters des Röntgendetektors und für den Fokus der Röntgenröhre aufweisen, die rotatorische und translatorische Abschnitte enthalten und die einen in der Zentralschicht vollständigen 3D-Datensatz erzeugen, ohne dass während eines Scans eine Kollision zwischen Teilen des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts mit dem Patienten, mit Teilen der Patientenliege, insbesondere mit dem Liegenbrett oder mit Instrumenten im Umfeld des Patienten zu erwarten wäre, die bei einem Abbruch des aktuellen Scans eine nicht vorgesehene schlechtere Qualität der 3D-Rekonstruktion oder eine nicht geplante höhere Strahlungsbelastung des Patienten oder/und eine längere Untersuchungszeit durch eine etwaige Wiederholung eines Scans mit geänderten Trajektorien für Strahler und Detektor zur Folge hätten.The object of the invention is to provide for a given imaging task on a patient a method for faster definition and acquisition of a series of X-ray projection images in a scan with a cone-beam C-arm X-ray machine, which has a limited Orbitalverstellbereich of less than 180 degrees and limited have horizontal and vertical adjustment areas in the C-plane, which for scanning with respect to a virtual scanning center trajectories for a point in the center of the entrance window of the X-ray detector and the focus of the X-ray tube containing rotational and translational sections and the one in the central layer complete Generate a 3D data set, without a collision between parts of the cone-beam C-arm X-ray device with the patient, with parts of the patient bed, especially with the bed frame or with instruments in the vicinity of the patient would be expected during a scan, the e if the current scan was aborted, it would result in an inferior quality of the 3D reconstruction or unintended higher radiation exposure of the patient and / or a longer examination time due to a possible repetition of a scan with changed trajectories for the radiator and detector.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst, wobei zur Durchführung des Verfahrens ein Röntgensystem mit einem Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät nach Anspruch 11 vorgesehen ist.The object of the invention is achieved by a method according to claim 1, wherein for carrying out the method, an X-ray system with a cone beam C-arm X-ray apparatus according to claim 11 is provided.

Die Erfinder haben erkannt, dass das durch die Bewegung des C-Bogens gebildete kollisionsfreie Volumen vergrößert und in seiner Form an die Anforderungen der durch die Gegebenheiten der Lage des virtuellen Scanzentrums und der Abmessungen des Patienten und/oder der Patientenliege vorteilhaft anpaßbar ist, wenn für den rotatorischen Abschnitt der Fokus- oder Detektortrajektorie wenigstens abschnittsweise Superellipsen verwendet werden.The inventors have recognized that the collision-free volume formed by the movement of the C-arm is increased and advantageously adapted in shape to the requirements of the circumstances of the position of the virtual scanning center and the dimensions of the patient and / or the patient bed, if the rotatory portion of the focus or detector trajectory at least partially super ellipses are used.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass eine Schar von Trajektorien mit rotatorischen Abschnitten in Form von abschnittsweise definierten Superellipsen berechnet und im Speicher des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts abgespeichert werden und dass nach Auswahl eines Organprogramms für die Bildgebungsaufgabe ein dafür als geeignet bewertetes Trajektorien-Paar aus Fokustrajektorie und Detektortrajektorie ausgewählt wird und nach Ausrichtung des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts mit den motorisierten horizontalen und vertikalen Verstellachsen der C-Bogen-Halterung in vordefinierten Grundstellungen relativ zum POI und der Schnittebene in einem Patienten auf einem Liegenbrett einer Patientenliege ein Scan mit dem ausgewählten Trajektorien-Paar mit Aufnahme von Röntgenprojektionen an vorbestimmten Stellen ausgeführt wird.The solution of the problem is that a set of trajectories are calculated with rotational sections in the form of sectionally defined super ellipses and stored in the memory of the cone beam C-arm X-ray device and that after selecting an organ program for the imaging task for a suitable evaluated trajectories Pair of focus trajectory and detector trajectory is selected and after alignment of the cone beam C-arm X-ray machine with the motorized horizontal and vertical adjustment axes of the C-arm bracket in predefined basic positions relative to the POI and the cutting plane in a patient on a bed of a patient bed Scan is performed with the selected trajectory pair with recording X-ray projections at predetermined locations.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufnahme eines Scans aus einer Reihe von 2D-Röntgenprojektionen mit einem Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät, die eine analytische 3D-Volumenrekonstruktion einer scheibenförmigen ROI der Zentralschicht erlauben, weist eine aus wenigstens drei Abschnitten bestehende, zusammenhängende, ebene Fokustrajektorie auf, auf der der Fokus der Röntgenstrahlenquelle unter Aufnahme von Röntgenprojektionsaufnahmen verfahren wird, wobei die Röntgenstrahlenquelle einen Kegelstrahl in Richtung auf einen bildgebenden Röntgendetektor, insbesondere einen Flat Panel Detektor FPD emittiert. Der Kegelstrahl ist in der Ebene der Fokustrajektorie, die die ROI mit dem virtuellen Scanzentrum in ihrem Mittelpunkt enthält, als Kegelstrahl mit einem Kegelwinkel ausgebildet, wobei der Zentralstrahl des Kegelstrahls auf der Winkelhalbierenden des Kegelwinkels liegt und auf dem Strahleneintrittsfenster senkrecht steht. Eine solche Kegelstrahlgeometrie wird bei einer 3D-Rekonstruktion aus 2D-Projektionsaufnahmen zugrunde gelegt. Mechanische Unzulänglichkeiten der C-Bogen-Mechanik führen dazu, dass der Zentralstrahl bei rotatorischen Abschnitten der Trajektorien nicht exakt durch das virtuelle Scanzentrum verläuft. Durch einmalige oder wiederholte Kalibrierungsmessungen werden die mechanischen Abweichungen von der idealen Geometrie ermittelt und korrigiert.The method according to the invention for taking a scan from a series of 2D X-ray projections with a cone-beam C-arm X-ray apparatus, which permit analytical 3D volume reconstruction of a disc-shaped ROI of the central layer, has a coherent, plane focus trajectory consisting of at least three sections on which the focus of the X-ray source is moved while taking X-ray projection photographs, wherein the X-ray source emits a cone beam in the direction of an X-ray imaging detector, in particular a flat panel detector FPD. The cone beam is formed in the plane of the focus trajectory, which contains the ROI with the virtual scan center at its center, as a cone beam with a cone angle, wherein the central beam of the cone beam is on the bisector of the cone angle and is perpendicular to the beam entrance window. Such a cone beam geometry is used in a 3D reconstruction from 2D projection images. Mechanical inadequacies of the C-arm mechanics lead to the fact that the central ray does not run exactly through the virtual scan center in the case of rotational sections of the trajectories. By one-time or Repeated calibration measurements determine and correct the mechanical deviations from the ideal geometry.

Es ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, den für eine scheibenförmige ROI in der Zentralschicht vollständiger Projektionsdatensatz, der mit einer Kegelstrahlgeometrie aufgenommen wurde, auch außerhalb der Zentralschicht approximativ durch beispielsweise einen Feldkamp-Algorithmus zur Rekonstruktion zu nutzen. Vor Beginn des Scans wird die C-Bogen-Ebene im Raum eingerichtet und der C-Bogen in der Orbitalbewegungsachse in eine erste Extremstellung positioniert, in der die Halterung an dem einen Ende des C-Bogens mit der Röntgenstrahlenquelle angreift und die verstellbare Halterung des C-Bogens derart positioniert, dass die ROI außerhalb des durch den C-Bogen und den Zentralstrahl gebildeten Kreissegments liegt und ein vom Fokuspunkt ausgehender, auf der dem C-Bogen abgewandten Seite des Zentralstrahls liegender erster Begrenzungsstrahl des Kegelstrahls die ROI tangiert. Die Ebene des C-Bogens bleibt während der Aufnahme des Scans raumfest.It is provided within the scope of the invention to use the projection data set which was completed with a cone-beam geometry for a disk-shaped ROI in the central layer also approximately outside the central layer by, for example, a Feldkamp algorithm for the reconstruction. Before starting the scan, the C-arm plane is established in space and the C-arm in the orbital motion axis is positioned to a first extreme position in which the bracket engages the X-ray source at one end of the C-arm and the adjustable mount of the C Positioned so that the ROI is located outside of the circle segment formed by the C-arm and the central beam and an outgoing from the focal point, on the side remote from the C-arm side of the central beam lying first boundary beam of the cone beam affects the ROI. The plane of the C-arm remains fixed in space during the recording of the scan.

Im ersten der drei Abschnitte der Fokustrajektorie bleibt der C-Bogen in der ersten Extremstellung der Orbitalbewegungsachse positioniert und die Halterung des C-Bogens wird in der Ebene des C-Bogens kollisionsfrei parallel verlagert, bis der Zentralstrahl durch das virtuelle Scanzentrum verläuft und die ROI vollständig innerhalb des Kegelstrahls liegt.In the first of the three sections of the focus trajectory, the C-arm remains positioned in the first extreme position of the orbital motion axis and the C-arm support is collimated parallel in the plane of the C-arm until the central beam passes through the virtual scan center and completes the ROI lies within the cone beam.

In dem zweiten, an den ersten anschließenden Abschnitt der Fokustrajektorie wird der C-Bogen längs der Orbitalbewegungsachse von der ersten Extremstellung in die um den Orbitalwinkel 180° minus Kegelwinkel verdrehte zweite Extremstellung verfahren, in der die Halterung an dem anderen Ende des C-Bogens mit dem Röntgenstrahlendetektor angreift, wobei die Halterung im Falle eines nicht-isozentrischen C-Bogens oder im Fall eines isozentrischen C-Bogens mit einer nicht im Isozentrum liegenden ROI in der Ebene des C-Bogens derart parallel verlagert wird, dass der Zentralstrahl für jede Stellung der Orbitalbewegungsachse näherungsweise durch das virtuelle Scanzentrum verläuft und die ROI vollständig innerhalb des Kegelstrahls liegt.In the second, to the first subsequent section of the focus trajectory, the C-arm along the Orbitalbewegungsachse is moved from the first extreme position in the rotated by the orbital angle 180 ° minus cone angle second extreme position in which the holder at the other end of the C-arm with the X-ray detector, wherein the holder in the case of a non-isocentric C-arm or in the case of an isocentric C-arm with a non-isocenter lying ROI in the plane of the C-arm is displaced in parallel so that the central beam for each position of the Orbital motion axis is approximately through the virtual scan center and the ROI is completely within the cone beam.

Mit der rotatorischen Fokustrajektorie ist eine rotatorische Trajektorie eines Punktes auf dem Eingangsfensters des Flat Panel-Röntgendetektors FPD verknüpft. Ebenso ist mit einer rotatorischen Detektortrajektorie eine rotatorische Fokustreajektorie verknüpft. Die für die rotatorische Trajektorie eines beliebigen Referenzpunktes auf dem C-Bogen vorgesehenen Kurven sind parametrierte Superellipsen, die in ihrer Breite und Höhe und in ihrer Drehlage bezüglich der durch das virtuelle Scanzentrum verlaufenden Horizontalen abschnittsweise oder kontiuierlich variieren können.The rotational focus trajectory is associated with a rotational trajectory of a point on the input window of the flat panel x-ray detector FPD. Similarly, a rotational focus trajectory is associated with a rotatory detector trajectory. The curves intended for the rotational trajectory of any reference point on the C-arm are parameterized super-ellipses which may vary in their width and height and in their rotational position with respect to the horizontal plane passing through the virtual scanning center, in sections or continuously.

Im dritten Abschnitt, der an den zweiten Abschnitt der Fokustrajektorie anschließt, bleibt der C-Bogen in der zweiten Extremstellung der Orbitalbewegungsachse positioniert und die Halterung wird in der Ebene des C-Bogens kollisionsfrei parallel verlagert, bis ein auf der dem C-Bogen zugewandten Seite des Zentralstrahls liegender zweiter Begrenzungsstrahl des Kegelstrahls die ROI tangiert.In the third section, which adjoins the second section of the focus trajectory, the C-arm remains positioned in the second extreme position of the orbital movement axis and the support is displaced in parallel in the plane of the C-arm without collision until a side facing the C-arm the second beam of the cone beam lying on the central beam is tangent to the ROI.

Der Fokus der Röntgenstrahlenquelle kann auf der Fokustrajektorie zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt ebenso wie ein Referenzpunkt auf dem Eingangsfenster des FPD auf einer Trajektortrajektorie zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt in beliebiger Richtung durchfahren werden. Dabei geht jeder Punkt einer Detektortrajektorie aus einem Punkt der zugehörigen Fokustrajektorie und umgekehrt hervor, dadurch dass der Fokus durch den C-Bogen mechanisch starr mit dem FPD verknüpft ist und dadurch, dass Bedingungen für die Lage des Zenztralstrahls bezüglich des virtuellen Scanzentrums während des Scans vorgegeben sind.The focus of the X-ray source may be traversed on the focus trajectory between a starting point and an end point as well as a reference point on the input window of the FPD on a trajectory trajectory between a starting point and an end point in any direction. In this case, each point of a detector trajectory comes from a point of the associated focus trajectory and vice versa, characterized in that the focus is mechanically rigidly linked to the FPD by the C-arm and in that conditions for the position of the Zenztralstrahls given to the virtual scan center during the scan are.

Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen erläutert.The invention will be explained with reference to the figures.

In 1 ist ein Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät 1 mit einem begrenzten Rotationsbereich in vier verschiedenen Phasen des Aufnahmeprozesses zur Aufnahme eines vollständigen Projektionsdatensatzes für eine ROI 50 dargestellt. Das beispielhafte Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät 1 der 1 weist einen Gerätewagen 20 auf, der mittels Rädern 21, 21' längs des Fußbodens 22 verfahrbar ist. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch auch vorgesehen, den C-Bogen 2 an einem ortsfesten Boden- oder Deckenstativ verstellbar zu lagern.In 1 is a cone-beam C-arm X-ray machine 1 with a limited range of rotation in four different phases of the acquisition process to acquire a complete projection data set for an ROI 50 shown. The exemplary cone-beam C-arm X-ray machine 1 of the 1 has a trolley 20 on, by means of wheels 21 . 21 ' along the floor 22 is movable. However, it is also provided in the context of the invention, the C-arm 2 To store adjustable on a fixed floor or ceiling stand.

Bei dem C-Bogen der 1 handelt es sich um einen nicht-isozentrischen C-Bogen, bei dem der Kreismittelpunkt des C, nämlich das mechanische Zentrum der Rotation des C-Bogens in seiner Halterung nicht auf dem Zentralstrahlvektor 11, 12, 13, 14 liegt. Um einen Rotationsscan eines Untersuchungsobjekts mit einem Messfeld (Region of Interest, ROI) aufnehmen zu können muss die Halterung 23 des C-Bogens 2 während des Scans korreliert mit der Orbitalbewegung in der Orbitalbewegungsachse 25 in der Ebene des C-Bogens 2 derart verstellt werden, dass der Zentralstrahlvektor 11, 12, 13, 14 stets durch das virtuelle Scanzentrum 51 verläuft.In the C-arm of 1 it is a non-isocentric C-arm, in which the center of the circle of the C, namely the mechanical center of the rotation of the C-arm in its holder not on the central beam vector 11 . 12 . 13 . 14 lies. In order to record a rotation scan of an object to be examined with a measuring field (Region of Interest, ROI), the holder must 23 of the C-arm 2 during the scan correlates with orbital motion in the orbital motion axis 25 in the plane of the C-arm 2 be adjusted so that the central beam vector 11 . 12 . 13 . 14 always through the virtual scanning center 51 runs.

Das zu rekonstruierende Volumen hat vorzugsweise die Form eines Zylinders mit einer Höhe H, wobei die Zylinderachse senkrecht auf der Ebene des C-Bogens 2 steht. In der Ebene des C-Bogens 2 stellt der Schnitt durch das zylindrische zu rekonstruierende Volumen vorzugsweise eine kreisförmige ROI 50 und der Duchstoßpunkt der Zylinderachse durch die Ebene des C-Bogens 2 das im Kreismittelpunkt der ROI 50 liegende virtuelle Scanzentrum 51 dar. Die Ebene des C-Bogens 2 bleibt während der Aufnahme der Röntgenprojektionen raumfest. Insbesondere ist es für den Raumbedarf eines Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts 1 während der Aufnahme eines Scans vorteilhaft, wenn die Ebene des C-Bogens vertikal im Raum steht. Es ist im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen, den Scan mit einer anderen Stellung der raumfesten Ebene des C-Bogens 2 vorzunehmen. Dies ist insbesondere von Interesse, wenn eine nicht senkrecht im Raum stehende Schnittebene des Untersuchungsobjekts artefaktfrei rekonstruiert werden soll und das Untersuchungsobjekts nicht derart ausgerichtet werden kann, dass die gewünschte Schnittebene mit der darin enthaltenen ROI 50 senkrecht im Raum steht.The volume to be reconstructed is preferably in the shape of a cylinder having a height H, the cylinder axis being perpendicular to the plane of the C-arm 2 stands. In the plane of the C-arm 2 the section through the cylindrical volume to be reconstructed preferably makes a circular ROI 50 and the Duchstoßpunkt the cylinder axis through the plane of the C-arm 2 that at the center of the ROI 50 lying virtual scan center 51 The plane of the C-arm 2 remains fixed during the recording of X-ray projections. In particular, it is for the space requirements of a cone-beam C-arm X-ray machine 1 during the recording of a scan advantageous when the plane of the C-arm is vertical in space. It is also provided in the context of the invention, the scan with a different position of the space-fixed plane of the C-arm 2 make. This is of particular interest if a sectional plane of the examination object that is not perpendicular to space is to be reconstructed without artifacts and the examination subject can not be aligned such that the desired sectional plane with the ROI contained therein 50 standing vertically in the room.

In 1b und 1c sind die Endstellungen eines Rotationsscans mit einem nicht-isozentrischen C-Bogen 2 dargestellt. Die Trajektorien des Fokus 5', 5'' und der Spitze des Zentralstrahlvektors 12, 13, die den Mittelpunkt des Strahleneintrittsfensters des Röntgenstrahlendetektors 4 darstellt, liegen auf zwei raumfesten Trajektorien mit dem ortsfesten virtuellen Scanzentrum auf dem Zentralstrahl.In 1b and 1c are the end positions of a rotation scan with a non-isocentric C-arm 2 shown. The trajectories of focus 5 ' . 5 '' and the top of the central beam vector 12 . 13 representing the center of the beam entrance window of the X-ray detector 4 represents lie on two space-fixed trajectories with the stationary virtual scan center on the central ray.

Das in 1 dargestellte mobile Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät 1 weist einen Gerätewagen 20 auf, der einen mehrfach verstellbaren C-Bogen 2 trägt, welcher an einem Ende eine Röntgenstrahlenquelle 3 mit einem Fokus 5 und dieser gegenüberliegend am anderen Ende des C-Bogens 2 angeordnet einen Röntgenstrahlendetektor 4 trägt. Zwischen dem Fokus 5 und dem Mittelpunkt des Röntgenstrahlendetektors 4 ist ein Zentralstrahlvektor 11 dargestellt, der in der durch den C-Bogen 2 aufgespannten Ebene liegt. Der C-Bogen 2 ist in einer Halterung 23 längs seines Umfangs verschiebbar gelagert. In 1b ist diese sogenannte Orbitalbewegungsachse 25 durch einen Doppelpfeil markiert. Die Halterung 23 ist bezüglich des Fußbodens 22 beziehungsweise bezüglich des Gerätewagens 20 in der durch den C-Bogen 2 aufgespannten Ebene verschiebbar. Im Beispiel der 1a ist die Halterung 23 mit einer Horizontalbewegungsachse 26 und mit einer Vertikalbewegungsachse 27 bewegbar. In einer vorgegebenen Winkelstellung des Zentralstrahlvektors 11 bezüglich des Fußbodens 22 ist der C-Bogen im Bewegungsbereich der Horizontalbewegungsachse 26 und der Vertikalbewegungsachse 27 in der Ebene des C-Bogens 2 unter Beibehaltung seiner Richtung parallel verschiebbar.This in 1 illustrated mobile cone beam C-arm X-ray machine 1 has a trolley 20 on, a multi-adjustable C-arm 2 carries, which at one end an X-ray source 3 with a focus 5 and this opposite at the other end of the C-arm 2 arranged an X-ray detector 4 wearing. Between the focus 5 and the center of the X-ray detector 4 is a central ray vector 11 shown in the by the C-arm 2 spanned level lies. The C-arm 2 is in a holder 23 slidably mounted along its circumference. In 1b is this so-called orbital motion axis 25 marked by a double arrow. The holder 23 is regarding the floor 22 or with respect to the equipment cart 20 in through the C-arm 2 movable plane spanned. In the example of 1a is the holder 23 with a horizontal axis of movement 26 and with a vertical axis of movement 27 movable. In a predetermined angular position of the central beam vector 11 concerning the floor 22 is the C-arm in the range of movement of the horizontal axis of movement 26 and the vertical movement axis 27 in the plane of the C-arm 2 while maintaining its direction parallel displaceable.

Das Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät 1 ist dazu bestimmt, für eine ROI mit einem virtuellen Scanzentrum 51 einen Projektionsdatensatz zur Verfügung zu stellen, der im Hinblick auf beispielsweise eine Feldkamp-3D-Rekonstruktion einer scheibenförmigen ROI vollständig ist. Bei dem in 1 beispielhaft dargestellten C-Bogen 2 handelt es sich um einen sogenannten nicht-isozentrischen C-Bogen, bei dem der Zentralstrahlvektor 10, 11, 12, 13 nicht durch den nicht dargestellten Mittelpunkt des C-Bogens verläuft. Bei einer Verschiebung des C-Bogens 2 in der Halterung 23 längs des Umfangs des C-Bogens 2 verlaufen die Zentralstrahlvektoren 10, 11, 12, 13 nicht durch einen raumfesten Punkt sondern tangieren jeweils einen Kreis um ein virtuelles Scanzentrum 51. Durch eine synchrone Nachführung des C-Bogens 2 in der Horizontalbewegungsachse 26 und der Vertikalbewegungsachse 27 während der Orbitalbewegung in der Orbitalbewegungsachse 25 wird ein isozentrischer C-Bogen simuliert.The cone-beam C-arm X-ray machine 1 is destined for a ROI with a virtual scanning center 51 to provide a projection data set that is complete in view of, for example, a Feldkamp 3D reconstruction of a disk-shaped ROI. At the in 1 exemplified C-arm 2 it is a so-called non-isocentric C-arm, in which the central ray vector 10 . 11 . 12 . 13 does not pass through the center of the C-arm, not shown. When shifting the C-arm 2 in the holder 23 along the circumference of the C-arm 2 the central ray vectors run 10 . 11 . 12 . 13 not by a space-fixed point but each affect a circle around a virtual scanning center 51 , Through a synchronous tracking of the C-arm 2 in the horizontal motion axis 26 and the vertical movement axis 27 during orbital motion in the orbital motion axis 25 an isocentric C-arm is simulated.

Die Bewegung in der Horizontalbewegungsachse 26, der Vertikalbewegungsachse 27 und der Orbitalbewegungsachse 25 erfolgt motorisch, wobei die Bewegungen mit einer Bewegungssteuerung 41 in 3 gesteuert wird.The movement in the horizontal motion axis 26 , the vertical axis of motion 27 and the orbital motion axis 25 is motorized, with the movements using a motion control 41 in 3 is controlled.

Der C-Bogen 2 in 1 weist einen begrenzten Rotationsbereich in der Orbitalbewegungsachse 25 von weniger als 180° auf. Mit einem derart begrenzten Rotationsbereich ist kein vollständiger Projektionsdatensatz für eine analytische Rekonstruktion des scheibenförmigen zylindrischen Röntgenvolumens vom Feldkamp-Typ aufnehmbar. Um einen vollständigen Projektionsdatensatz für die in der Ebene des C-Bogens 2 liegende scheibenförmige ROI 50 der Zentralschicht mit der Dicke eines Voxels zu erzeugen, müssen die fehlenden Projektionsdaten mit weiteren ebenen Trajektorien aufgenommen werden. Dazu wird der C-Bogen 2 in 1a zunächst in einer ersten extremen Rotationsstellung, in der die Halterung 23 an dem einen Ende des C-Bogens 2 mit der Röntgenstrahlenquelle 3 angreift, derart positioniert, dass der zwischen dem Fokus 5, 5', 5'', 5''' und dem Röntgenstrahlendetektor 4 verlaufende Kegelstrahl die ROI 50 gerade noch nicht durchdringt und ein auf der dem C-Bogen 2 abgewandten Seite des Zentralstrahlvektors 11, 12, 13, 14 liegender erster Begrenzungsstrahl des Kegelstrahls 32 die ROI 50 tangiert.The C-arm 2 in 1 has a limited range of rotation in the orbital motion axis 25 less than 180 °. With such a limited range of rotation, no complete projection data set can be accommodated for analytical reconstruction of the disk-shaped cylindrical X-ray volume of the Feldkamp type. To get a complete projection data set for in the plane of the C-arm 2 lying disc-shaped ROI 50 To generate the central layer with the thickness of a voxel, the missing projection data must be recorded with further flat trajectories. This is the C-arm 2 in 1a first in a first extreme rotational position in which the bracket 23 at the one end of the C-arm 2 with the X-ray source 3 attacks, so positioned that between the focus 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' and the X-ray detector 4 running cone beam the ROI 50 just not yet penetrating and one on the C-arm 2 opposite side of the central beam vector 11 . 12 . 13 . 14 lying first limiting beam of the cone beam 32 the ROI 50 affected.

Von dieser Ausgangsstellung ausgehend wird der C-Bogen 2 bei beibehaltener Richtung des Zentralstrahlvektors 11 in der ersten extremen Rotationsstellung des C-Bogens 2 durch Bewegungen in der Horizontalbewegungsachse 26 und der Vertikalbewegungsachse 27 auf das virtuelle Scanzentrum 51 hin bewegt, bis der Zentralstrahl 12 in der Stellung des C-Bogens 2 in 1b durch das virtuelle Scanzentrum 51 im Mittelpunkt der ROI 50 verläuft. Die gesamte ROI 50 ist in der Stellung des C-Bogens 2 der 1b vollständig im Kegelstrahl des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts 1 enthalten.Starting from this starting position, the C-arm 2 with the direction of the central beam vector maintained 11 in the first extreme rotational position of the C-arm 2 by movements in the horizontal movement axis 26 and the vertical movement axis 27 to the virtual scan center 51 moved down until the central beam 12 in the position of the C-arm 2 in 1b through the virtual scanning center 51 at the heart of the ROI 50 runs. The entire ROI 50 is in the position of the C-arm 2 of the 1b completely in the cone beam of the cone beam C-arm X-ray machine 1 contain.

Zwischen der Stellung des C-Bogens 2 in 1b und der Stellung des C-Bogens 2 in 1c rotiert der Zentralstrahlvektor 12, 13 derart, dass er stets durch das virtuelle Scanzentrum 51 verläuft und dabei von der ersten extremen Rotationsstellung in 1b in die zweite extreme Rotationsstellung in 1c bewegt wird, in der die Halterung 23 an dem anderen Ende des C-Bogens 2 mit dem Röntgenstrahlendetektor 4 angreift. Die beiden extremen Rotationsstellungen der 1b und 1c charakterisieren die Endstellungen der Bewegung des C-Bogens 2 in der Halterung 23 längs der Orbitalbewegungsachse 25. Die beiden extremen Rotationsstellungen liegen auf der Orbitalbewegungsachse um einen Winkel von mindestens 180° minus Kegelwinkel auseinander.Between the position of the C-arm 2 in 1b and the position of the C-arm 2 in 1c the central ray vector rotates 12 . 13 such that it is always through the virtual scanning center 51 runs from the first extreme rotational position in 1b in the second extreme rotational position in 1c is moved, in which the holder 23 at the other end of the C-arm 2 with the X-ray detector 4 attacks. The two extreme rotational positions of the 1b and 1c characterize the end positions of the movement of the C-arm 2 in the holder 23 along the orbital motion axis 25 , The two extreme rotational positions are apart on the orbital motion axis by an angle of at least 180 ° minus cone angle.

Ausgehend von der Stellung des C-Bogens 2 in 1c wird der C-Bogen 2 durch Bewegungen in der Horizontalbewegungsachse 26 und der Vertikalbewegungsachse 27 bei unveränderter Richtung des Zentralstrahls 13 in der zweiten extremen Rotationsstellung des C-Bogens 2 derart von der ROI 50 weg bewegt, bis die ROI 50 gerade vollständig außerhalb des Kegelstrahls liegt und ein auf der dem C-Bogen 2 zugewandten Seite des Zentralstrahlvektors 11, 12, 13, 14 liegender zweiter Begrenzungsstrahl des Kegelstrahls 32 die ROI 50 tangiert.Starting from the position of the C-arm 2 in 1c becomes the C-arm 2 by movements in the horizontal movement axis 26 and the vertical movement axis 27 with unchanged direction of the central ray 13 in the second extreme rotational position of the C-arm 2 so from the ROI 50 moved away until the ROI 50 just completely outside the cone beam and one on the C-arm 2 facing side of the central beam vector 11 . 12 . 13 . 14 lying second limiting beam of the cone beam 32 the ROI 50 affected.

Die Rotation des Zentralstrahlvektors 12, 13 zwischen den Stellungen des C-Bogens 2 in 1b und 1c kann bei einem isozentrischen C-Bogen einzig durch die Orbitalbewegung längs seines Umfangs in der Halterung 23 erfolgen, während bei einem nicht-isozentrischen C-Bogen wie in 1b und 1c eine Nachführung der Horizontalbewegungsachse 26 und der Vertikalbewegungsachse 27 während der Orbitalbewegung in der Orbitalbewegungsachse 25 erforderlich ist. Es kann bei einem isozentrischen C-Bogen vorteilhaft sein, das virtuelle Scanzentrum nicht im Isozentrum des C-Bogens zu platzieren sondern beispielsweise detektornah zwischen dem Isozentrum und dem FPD. In diesem Fall ist es auch bei einem isozentrischen C-Bogen nötig, die Halterung des C-Bogens in der Ebene des C-Bogens zu verlagern, um den Zentralstrahl auf dem virtuellen Scanzentrum zu halten.The rotation of the central beam vector 12 . 13 between the positions of the C-arm 2 in 1b and 1c can only with an isocentric C-arm by the orbital motion along its circumference in the holder 23 while in a non-isocentric C-arm as in 1b and 1c a tracking of the horizontal axis of movement 26 and the vertical movement axis 27 during orbital motion in the orbital motion axis 25 is required. In the case of an isocentric C-arm, it may be advantageous not to place the virtual scanning center in the isocenter of the C-arm but, for example, close to the detector between the isocenter and the FPD. In this case, even with an isocentric C-arm, it is necessary to shift the support of the C-arm in the plane of the C-arm to hold the central beam on the virtual scan center.

Gemäß der Beschreibung der 1a bis 1c wird in der praktischen Anwendung des Verfahrens der C-Bogen zunächst kollisionsfrei in die Stellung zu Beginn des Scans, wie in 1a dargestellt, gebracht.According to the description of 1a to 1c In the practical application of the method the C-arm is initially collision-free in the position at the beginning of the scan, as in 1a shown, brought.

Diese Positionierbewegung erfolgt ohne Strahlung und die Projektionsaufnahmen des Scans werden erst nach dem Start der Scanbewegung aufgenommen. Beim Abschluß des Scans befindet sich der C-Bogen 2 in der in 1d dargestellten Stellung.This positioning movement takes place without radiation and the projection shots of the scan are taken only after the start of the scanning movement. At the completion of the scan is the C-arm 2 in the in 1d position shown.

Es ist für das Verfahren zur Aufnahme des Projektionsdatensatzes unerheblich, in welcher Richtung die Trajektorien der Röntgenstrahlenquelle und des Detektors durchfahren werden. Daher ist es gleichgültig, wenn sich der C-Bogen 2 zu Beginn des Scans in der in 1d gezeigten Stellung befindet. Beim Abschluß eines gegenüber der Beschreibung der 1a bis 1d in umgekehrter Richtung durchfahrenen Scans befindet sich der C-Bogen 2 in der in 1a dargestellten Stellung.It is irrelevant for the method for recording the projection data set in which direction the trajectories of the X-ray source and of the detector are traversed. Therefore, it does not matter if the C-arm 2 at the beginning of the scan in the in 1d shown position. At the conclusion of a comparison with the description of 1a to 1d The C-arm is located in the reverse direction 2 in the in 1a position shown.

In 2 sind zwei beispielhafte Fokustrajektorien des Fokus 5, 5', 5'', 5''' und die dazugehörigen Zentralstrahlvektoren 11, 12, 13, 14 mit denen ein vollständiger Projektionsdatensatz für die ROI 50 in der Ebene des C-Bogens 2 erzielt werden kann, dargestellt.In 2 are two exemplary focus trajectories of focus 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' and the associated central ray vectors 11 . 12 . 13 . 14 with which a complete projection data set for the ROI 50 in the plane of the C-arm 2 can be achieved.

In 2 ist ein Röntgenbildaufnahmesystem 9 mit einem Fokus 5, einem als Flat Panel Detektor (FPD) 7 ausgebildeten Röntgenstrahlendetektor und einem Zentralstrahlvektor 11 dargestellt, der sich vom Fokus 5 bis zum Mittelpunkt 6 des Strahleneintrittsfensters 6 erstreckt. Der Fokus 5, 5', 5'', 5''' wird längs einer Fokustrajektorie bewegt, die aus drei Abschnitten 181, 182, 183 besteht, wobei bei dem ersten Abschnitt 181 der ersten Fokustrajektorie und beim dritten Abschnitt 183 der ersten Fokustrajektorie der Zentralstrahlvektor 11, 12, 13, 14 parallel in einem ortsfesten Koordinatensystem bewegt wird. Der zweite Abschnitt 182 der ersten Fokustrajektorie ist durch eine Rotation des Zentralstrahlvektors 12, 13 um das virtuelle Scanzentrum 51 im Mittelpunkt der ROI 50 gekennzeichnet, wobei die Kurvenform der Erfindung keinen Kreis sondern eine parametrierte abschnittsweise definierte Superellipse darstellt. In 2 ist die in der Ebene des C-Bogens 2 liegende ROI 50 und von dem zwischen dem Fokus 5' und dem FPD 7' sich erstreckenden Kegelstrahl in lediglich der in dieser Ebene liegende ebene Kegelstrahl 32 mit den ersten und zweiten Begrenzungsstrahlen 34, 33 dargestellt. Der erste Begrenzungsstrahl 34 des Kegelstrahls 32 liegt dabei auf der dem C-Bogen (2) abgewandten Seite des Zentralstrahlvektors (11, 12, 13, 14) und der zweite Begrenzungsstrahl 33 des Kegelstrahls 32 liegt dabei auf der dem C-Bogen (2) zugewandten Seite des Zentralstrahlvektors (11, 12, 13, 14. Alle Kegelstrahlen, mit denen während des Durchlaufens der ersten Fokustrajektorie die Projektionsaufnahmen aufgenommen werden, liegen in der Ebene des C-Bogens 2 und der gesamte Bereich der scheibenförmigen ROI 50 in der Zentralschicht mit kreisförmiger Querschnittsfläche ist bei jeder der eindimensionalen Projektion vollständig im Strahlenkegel enthalten. Die ROI des Beispiels besteht aus einer Anordnung von Voxeln, die eine Scheibe mit der Höhe eines Voxels repräsentieren.In 2 is an X-ray imaging system 9 with a focus 5 , one as Flat Panel Detector (FPD) 7 trained X-ray detector and a central beam vector 11 presented, which is different from the focus 5 to the center 6 of the radiation entrance window 6 extends. The focus 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' is moved along a focus trajectory consisting of three sections 181 . 182 . 183 exists, with the first section 181 the first focus trajectory and the third section 183 the first focus trajectory of the central ray vector 11 . 12 . 13 . 14 is moved in parallel in a fixed coordinate system. The second section 182 the first focus trajectory is due to a rotation of the central beam vector 12 . 13 around the virtual scan center 51 at the heart of the ROI 50 characterized in that the waveform of the invention is not a circle but a parameterized sectionally defined superellipse. In 2 is the one in the plane of the C-arm 2 lying ROI 50 and from between the focus 5 ' and the FPD 7 ' extending cone beam in only lying in this plane plane cone beam 32 with the first and second boundary beams 34 . 33 shown. The first boundary beam 34 of the cone beam 32 lies on the C-arm ( 2 ) facing away from the central beam vector ( 11 . 12 . 13 . 14 ) and the second boundary beam 33 of the cone beam 32 lies on the C-arm ( 2 ) facing side of the central beam vector ( 11 . 12 . 13 . 14 , All cone beams, which are recorded during the passage of the first focus trajectory, the projection images, lie in the plane of the C-arm 2 and the entire area of the disc-shaped ROI 50 in the central layer with a circular cross-sectional area is completely contained in the beam cone in each of the one-dimensional projection. The ROI of the example consists of an array of voxels representing a slice with the height of a voxel.

Betrachtet wird zunächst der Fokus 5' zu Beginn des zweiten Abschnitts 182 der ersten Fokustrajektorie. Der Kegelstrahl 32 mit einem Kegelwinkel 35 durchdringt die ROI 50 vollständig. Der Rotationswinkel in dem zweiten Abschnitt 182 der ersten Fokustrajektorie beträgt zwischen den Stellungen des Fokus 5' und 5'' 180° minus Kegelwinkel 35. Der Abstand des Fokus 5' zum virtuellen Scanzentrum 51 kann ohne Nachteil für die spätere 3D-Rekonstruktion im Verlauf des Orbitalrotationswinkels verändert werden, solange die ROI 50 vollständig im Kegelstrahl der Zentralschicht enthalten ist.First, the focus is considered 5 ' at the beginning of the second section 182 the first focus trajectory. The cone beam 32 with a cone angle 35 penetrates the ROI 50 Completely. The angle of rotation in the second section 182 the first focus trajectory is between the positions of the focus 5 ' and 5 '' 180 ° minus cone angle 35 , The distance of the focus 5 ' to the virtual scan center 51 can be changed without disadvantage for the subsequent 3D reconstruction in the course of the orbital rotation angle, as long as the ROI 50 completely contained in the cone beam of the central layer.

Würden an den zweiten Abschnitt 182 der Fokustrajektorie zwei Abschnitte 191 und 193 einer zweiten Fokustrajektorie angeschlossen werden, wobei der Zentralstrahlvektor durch das virtuelle Scanzentrum 51 verlaufen würde, so läge die Situation eines Kegelstrahlscans mit einem Rotationswinkelbereich von 180° plus Kegelwinkel 35 vor. Dies stellt die bekannte Bedingung zur Gewinnung eines vollständigen Projektionsdatensatzes für die Rekonstruktion der ROI 50 in der Ebene des C-Bogens 2 dar, wenn der Fokus von dem Endpunkt 8 des ersten Abschnitts 191 der zweiten Fokustrajektorie bis zur Stellung des Fokus 5''' um das virtuelle Scanzentrum 51 mit einem Rotationswinkelbereich von 180° plus Kegelwinkel rotiert. Betrachtet man einen Fokus am Endpunkt 8 mit einem Zentralstrahl durch das virtuelle Scanzentrum 51, so ist der Kegelstrahl durch den zweiten Begrenzungsstrahl 33 begrenzt, wobei der Kegelstrahl in der Stellung des Fokus 5''' bei einem Zentralstrahl durch das virtuelle Scanzentrum 51 durch den ersten Begrenzungsstrahl 34 begrenzt wird, der mit dem zweiten Begrenzungsstrahl 33 zusammen fällt.Would go to the second section 182 the focus trajectory two sections 191 and 193 a second focus trajectory, the central ray vector passing through the virtual scan center 51 would be the situation of a cone beam scan with a rotation angle range of 180 ° plus cone angle 35 in front. This constitutes the known condition for obtaining a complete projection data set for the reconstruction of the ROI 50 in the plane of the C-arm 2 when the focus is from the endpoint 8th of the first section 191 the second focus trajectory to the position of the focus 5 ''' around the virtual scan center 51 rotated with a rotation angle range of 180 ° plus cone angle. Looking at a focus at the endpoint 8th with a central beam through the virtual scanning center 51 , so the cone beam is through the second boundary beam 33 limited, with the cone beam in the position of the focus 5 ''' with a central beam through the virtual scanning center 51 through the first boundary beam 34 is limited, with the second boundary beam 33 falls together.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Aufnahme eines vollständigen Projektionsdatensatzes für die Rekonstruktion der ROI 50 in der Ebene des C-Bogens 2 schließen an den zweiten Abschnitt 182 der ersten Fokustrajektorie ein erster Abschnitt 181 und ein dritter Abschnitt 183 der ersten Fokustrajektorie an, bei denen der Zentralstrahlvektor 11, 12, 13, 14 parallel verschoben wird. Der erste Begrenzungsstrahl 34 in der Stellung des Fokus 5 am Anfang des ersten Abschnitts 181 der ersten Fokustrajektorie fällt mit dem zweiten Begrenzungsstrahl 33 in der Stellung des Fokus 5''' zusammen.In the inventive method for recording a complete projection data set for the reconstruction of the ROI 50 in the plane of the C-arm 2 close to the second section 182 the first focus trajectory is a first section 181 and a third section 183 the first focus trajectory, in which the central beam vector 11 . 12 . 13 . 14 is moved in parallel. The first boundary beam 34 in the position of focus 5 at the beginning of the first section 181 the first focus trajectory coincides with the second boundary beam 33 in the position of focus 5 ''' together.

Die parallele Bewegung des Zentralstrahlvektors mit einer Bewegung des Fokus 5 bis zu einer Stellung des Fokus 5' im ersten Abschnitt 181 der ersten Fokustrajektorie und einer Bewegung des Fokus 5'' bis zu einer Stellung des Fokus 5''' im dritten Abschnitt 183 der ersten Fokustrajektorie ergänzt den unvollständigen Projektionsdatensatz, der im zweiten Abschnitt 182 der ersten Fokustrajektorie bei einer Rotation des Zentralstrahlvektors 12, 13 um einen Winkel von 180° minus Kegelwinkel 35 gewonnen wird, zu einem vollständigen Projektionsdatensatz. Jeder Punkt innerhalb der ROI 50 wird von Projektionsstrahlen unter Winkeln zwischen 0° und 180° bezüglich einer mit der ROI verbundenen Koordinatenachse durch das virtuelle Scanzentrum durchkreuzt.The parallel movement of the central beam vector with a movement of the focus 5 up to a position of focus 5 ' in the first part 181 the first focus trajectory and a movement of the focus 5 '' up to a position of focus 5 ''' in the third section 183 the first focus trajectory complements the incomplete projection data set, the second section 182 the first focus trajectory with a rotation of the central beam vector 12 . 13 at an angle of 180 ° minus cone angle 35 to a complete projection data set. Every point within the ROI 50 is crossed by projection beams at angles between 0 ° and 180 ° with respect to a coordinate axis associated with the ROI through the virtual scan center.

Beim parallelen Bewegen des Zentralstrahlvektors 11, 12, 13, 14 wird die ROI 50 im ersten Abschnitt 181 der ersten Fokustrajektorie mit einem zunehmend größeren Teil des Kegelstrahls 32 bestrahlt, während beim parallelen Bewegen des Zentralstrahls 11, 12, 13, 14 im dritten Abschnitt 183 der ersten Fokustrajektorie die ROI 50 mit einem zunehmend kleineren Teil des Kegelstrahls 32 bestrahlt wird. Es ist vorgesehen, diejenigen Teile des Kegelstrahls 32, die nicht auf die ROI 50 treffen, durch eine bewegliche und automatisch gesteuerte Primärstrahlenblende zwischen der Röntgenstrahlenquelle und der ROI auszublenden. Die vorzugsweise elektromotorisch gesteuerte Primärstrahlenblende wird vorzugsweise synchron mit der Bewegung der Halterung 23 bewegt.When moving the central beam vector in parallel 11 . 12 . 13 . 14 will be the ROI 50 in the first part 181 the first focus trajectory with an increasingly larger portion of the cone beam 32 irradiated while moving the central beam in parallel 11 . 12 . 13 . 14 in the third section 183 the first focus trajectory the ROI 50 with an increasingly smaller part of the cone beam 32 is irradiated. It is intended to those parts of the cone beam 32 that does not affect the ROI 50 to hide by a movable and automatically controlled primary beam stop between the X-ray source and the ROI. The primary electromagnetically controlled primary beam diaphragm preferably becomes synchronous with the movement of the holder 23 emotional.

Die Pfade, auf denen der Fokus 5, 5, 5'', 5''' im ersten und im dritten Abschnitt der Fokustrajektorie bewegt wird, können weitgehend beliebig gewählt werden, solange die ROI 50 bzw. eine nicht dargestellte Patientenliege nicht mit der Röntgenstrahlenquelle 3, dem Röntgenstrahlenempfänger 4 oder dem C-Bogen 2 in 1 kollidiert. Insbesondere ist es gleichgültig in welcher Richtung die Fokustrajektorie durchlaufen wird. Das Durchlaufen der Fokustrajektorie in der einen oder in der anderen Richtung liefert identische Projektionsdatensätze.The paths on which the focus 5 . 5 . 5 '' . 5 ''' Moving in the first and in the third section of the focus trajectory can be chosen largely arbitrarily, as long as the ROI 50 or a patient bed, not shown, with the X-ray source 3 , the X-ray receiver 4 or the C-arm 2 in 1 collided. In particular, it does not matter in which direction the focus trajectory is traversed. Traversing the focus trajectory in one direction or the other provides identical projection data sets.

Aus 2 ist ersichtlich, dass im ersten Abschnitt 181 der ersten Fokustrajektorie bei der Bewegung des Fokus 5 in Richtung auf die Stellung des Fokus 5' der Abstand des Fokus 5, 5' zum virtuellen Scanzentrum 51 größer ist als der Abstand des Fokus 5', 5'' im Bereich des zweiten Abschnitts 182 der ersten Fokustrajektorie mit der Rotationsbewegung und dass im dritten Abschnitt 183 der ersten Fokustrajektorie bei der Bewegung des Fokus 5'' in Richtung auf die Stellung des Fokus 5''' der Abstand des Fokus 5'', 5''' zum virtuellen Scanzentrum 51 kleiner ist als der Abstand des Fokus 5', 5'' im Bereich des zweiten Abschnitts 182 der ersten Fokustrajektorie mit der Rotationsbewegung des Zentralstrahlvektors. An den zweiten Abschnitt 182 der ersten Fokustrajektorie können sich beispielsweise die ersten und dritten Abschnitte 191, 193 der zweiten Fokustrajektorie anschließen, wobei der Fokus 5, 5', 5'', 5''' auf einer Kreisbahn mit einem Rotationswinkel von 180° plus Kegelwinkel bewegt und der Zentralstrahlvektor 11, 12, 13, 14 in den ersten und dritten Abschnitten 191, 193 der zweiten Fokustrajektorie mit unveränderter Richtung parallel verschoben werden würde.Out 2 it can be seen that in the first section 181 the first focus trajectory in the movement of the focus 5 towards the position of focus 5 ' the distance of the focus 5 . 5 ' to the virtual scan center 51 is greater than the distance of the focus 5 ' . 5 '' in the area of the second section 182 the first focus trajectory with the rotational motion and that in the third section 183 the first focus trajectory in the movement of the focus 5 '' towards the position of focus 5 ''' the distance of the focus 5 '' . 5 ''' to the virtual scan center 51 less than the distance of the focus 5 ' . 5 '' in the area of the second section 182 the first focus trajectory with the rotational motion of the central beam vector. To the second section 182 For example, the first focus trajectory may include the first and third sections 191 . 193 connect the second focus trajectory, the focus 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' moved on a circular path with a rotation angle of 180 ° plus cone angle and the central beam vector 11 . 12 . 13 . 14 in the first and third sections 191 . 193 the second focus trajectory would be shifted parallel with unchanged direction.

In 3 ist die Steuerungsarchitektur für ein Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät 1 dargestellt, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufnahme eines vollständigen Projektionsdatensatzes geeignet ist. Eine Bewegungssteuerung 41 steuert alle motorisierten Bewegungen des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts 1. Im Beispiel der 1a bis 1d sind als motorisierte Achsen die Horizontalbewegungsachse 26, die Vertikalbewegungsachse 27 und die Orbitalbewegungsachse 25 vorgesehen. Mittels der Horizontalbewegungsachse 26, der Vertikalbewegungsachse 27 und der Orbitalbewegungsachse 25 ist es möglich bei einer senkrecht im Raum stehenden Ebene des C-Bogens 2 in der Bewegungsphase des Rotationsscans einen isozentrischen C-Bogen zu simulieren und die Halterung 23 des C-Bogens 2 in dieser Ebene parallel zu verschieben. Es ist vorgesehen, mittels der Bewegungssteuerung 41 die Bewegung der vorzugsweise elektromotorisch gesteuerten Primärstrahlenblende synchron mit der Bewegung der Halterung 23 derart zu steuern, dass im ersten Abschnitt 181, 191 der Fokustrajektorie und im dritten Abschnitt 183, 193 der Fokustrajektorie derjenige Teil des Kegelstrahls 32, der außerhalb der ROI 50 liegt, ausgeblendet wird.In 3 is the control architecture for a cone beam C-arm X-ray machine 1 represented, which is suitable for carrying out the method according to the invention for receiving a complete projection data set. A motion control 41 controls all motorized movements of the cone beam C-arm X-ray machine 1 , In the example of 1a to 1d are the horizontal axis of motion as motorized axes 26 , the vertical axis of motion 27 and the orbital motion axis 25 intended. By means of the horizontal movement axis 26 , the vertical axis of motion 27 and the orbital motion axis 25 It is possible with a vertical plane in the space of the C-arm 2 to simulate an isocentric C-arm in the motion phase of the rotation scan and the mount 23 of the C-arm 2 to move parallel in this plane. It is provided by means of the motion control 41 the movement of the primary electromagnetically controlled Primärstrahlenblende synchronously with the movement of the holder 23 to control that in the first section 181 . 191 the focus trajectory and in the third section 183 . 193 the focus trajectory that part of the cone beam 32 that is outside the ROI 50 is hidden.

Es ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, das Verfahren zur Aufnahme eines Projektionsdatensatzes mit ebenen Fokus- und Detektortrajektorien mit einem Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät 1 zu realisieren, dessen C-Bogen-Ebene im Raum gegen die Vertikale verschwenkt ist. Dafür ist eine weitere motorisierte Bewegungsachse vorgesehen, die eine motorisch gesteuerte Bewegung quer zur Horizontalbewegungsachse 26 und zur Vertikalbewegungsachse 27 ermöglicht. Diese weitere Bewegungsachse kann eine Querbewegungsachse sein, bei der die Halterung 23 des C-Bogens 2 senkrecht zu der durch die Richtungen der Horizontalbewegungsachse 26 und der Vertikalbewegungsachse 27 definierten Ebene verlagerbar ist.It is provided in the context of the invention, the method for recording a projection data set with flat focus and detector trajectories with a cone beam C-arm X-ray machine 1 to realize whose C-arm level is pivoted in space against the vertical. For this purpose, a further motorized movement axis is provided, which is a motor-controlled movement transversely to the horizontal axis of movement 26 and the vertical axis of movement 27 allows. This further movement axis may be a transverse movement axis, in which the holder 23 of the C-arm 2 perpendicular to the through the directions of the horizontal axis of movement 26 and the vertical movement axis 27 defined level is displaced.

Es ist vorgesehen, in die Bewegungssteuerung eine Kollisionsschutzfunktion zu integrieren. Hierbei kann vorgesehen werden, dass bei drohender Kollisionsgefahr zwischen Teilen des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts 1 mit Teilen der Patientenliege von der geplanten Fokustrajektorie abweichende alternative Fokustrajektorien für den Röntgenfokus durch die Bewegungssteuerung 41 autonom durchfahren werden. Alle Vorgänge, die mit der Röntgenbilderzeugung und Röntgenbildaufnahme während des Scans zusammenhängen werden von einer Bildaufnahmesteuerung 42 gesteuert. Die Synchronisation der beiden Steuerungen 41, 42 erfolgt durch die zentrale Recheneinheit 40, die über Eingabemittel 43 und Ausgabemittel 44 verfügt. Es ist vorgesehen, in die zentrale Recheneinheit Mittel für die Bildverarbeitung und für die 3D-Rekonstruktion aus den aufgenommenen Projektionsdaten zu integrieren.It is intended to integrate into the motion control a collision protection function. It can be provided that in the event of a risk of collision between parts of the cone beam C-arm X-ray machine 1 alternative focus trajectories for the x-ray focus by the motion control deviating from the planned focus trajectory with parts of the patient couch 41 to drive through autonomously. All operations associated with x-ray imaging and x-ray imaging during the scan are from image acquisition control 42 controlled. The synchronization of the two controllers 41 . 42 done by the central processing unit 40 that have input means 43 and output means 44 features. It is intended to integrate means for image processing and for 3D reconstruction from the recorded projection data into the central processing unit.

In 4 ist eine Fokustrajektorie und eine Detektortrajektorie des Mittelpunkts des Strahleneintrittsfensters des Röntgenstrahlendetektors für das aus dem deutschen Patent DE 10 2013 013 552 B3 der Anmelderin bekannten Verfahren zur Aufnahme eines vollständigen Projektionsdatensatzes dargestellt.In 4 is a focus trajectory and a detector trajectory of the center point of the beam entrance window of the X-ray detector for that from the German patent DE 10 2013 013 552 B3 the applicant known methods for receiving a complete projection data set.

Die aus den Abschnitten 181, 182, 183 bestehende erste Fokustrajektorie des Fokus 5 wird in Pfeilrichtung durchfahren. Die dazugehörige erste Detektortrajektorie weist die Abschnitte 203, 202, 201 auf, die nacheinander durchfahren werden. Wird der Fokus 5 längs einer Fokustrajektorie verfahren, die aus dem ersten Abschnitt 191 der zweiten Fokustrajektorie, dem zweiten Abschnitt 182 der ersten Fokustrajektorie und dem dritten Abschnitt 193 der zweiten Fokustrajektorie besteht, so bewegt sich der Mittelpunkt des Strahleneintrittsfensters 6 und mithin die Spitze des Zentralstrahlvektors 11, 12, 13, 14 zunächst auf dem ersten Abschnitt 213 der zweiten Detektortrajektorie, dann auf dem zweiten Abschnitt 202 der ersten Detektortrajektorie und schließlich auf dem auf dem dritten Abschnitt 211 der zweiten DetektortrajektorieThe from the sections 181 . 182 . 183 existing first focus trajectory of focus 5 is traversed in the direction of the arrow. The associated first detector trajectory has the sections 203 . 202 . 201 on, which are passed through successively. Will the focus 5 proceed along a focus trajectory, the first section 191 the second focus trajectory, the second section 182 the first focus trajectory and the third section 193 the second focus trajectory exists, so moves the center of the beam entrance window 6 and hence the tip of the central ray vector 11 . 12 . 13 . 14 first on the first section 213 the second detector trajectory, then on the second section 202 the first detector trajectory and finally on the third section 211 the second detector trajectory

Das bekannte Verfahren zur Aufnahme eines Scans eines Messfeldes ROI (50) mit einem im Mittelpunkt der ROI (50) liegenden virtuellen Scanzentrum (51), weist einen Scan auf, der aus einer Reihe von Röntgenprojektionsaufnahmen besteht, die einen vollständigen Satz von Röntgenprojektionsdaten der ROI (50) in der Zentralschicht in der Ebene des C-Bogens (2) für eine 3D-Rekonstruktion zur Verfügung stellt. Dabei wird die Reihe von Röntgenprojektionsaufnahmen unter Verwendung eines Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts (1) aufgenommen, welches einen C-Bogen (2) mit einer raumfesten Ebene aufweist, in welcher der C-Bogen (2) mit einer mehrfach motorisch verstellbaren Halterung (23) parallel verlagerbar ist und in der Halterung (23) längs seines Umfangs in einer Orbitalbewegungsachse (25) zwischen einer ersten und einer zweiten Extremstellung motorisch verschieblich gelagert ist und wobei der C-Bogen (2) ein Röntgenbildaufnahmesystem (9) mit einer an einem Ende des C-Bogens (2) angeordneten Röntgenstrahlenquelle (3) und einem gegenüberliegend am anderen Ende des C-Bogens (2) angeordneten Röntgenstrahlendetektor (4) aufweist, wobei in der ersten Extremstellung die Halterung (23) an dem einen Ende des C-Bogens (2) mit der Röntgenstrahlenquelle (3) angreift und wobei in der zweiten Extremstellung die Halterung (23) an dem anderen Ende des C-Bogens (2) mit dem Röntgenstrahlendetektor (4) angreift und wobei das Röntgenbildaufnahmesystem (9) durch einen sich vom Fokus (5, 5', 5'', 5''') der Röntgenstrahlenquelle (3) zum Mittelpunkt des Strahleneintrittsfensters (6) des Röntgenstrahlendetektors (4) sich erstreckenden und auf dem Strahleneintrittsfenster (6) des Röntgenstrahlendetektors (4) senkrecht stehenden Zentralstrahlvektor (11, 12, 13, 14) charakterisiert ist und einen Kegelstrahl erzeugt, der in der Ebene des C-Bogens (2) einen Kegelstrahl (32) mit einem Kegelwinkel (35) enthält, wobei der Fokus (5, 5', 5'', 5''') der Röntgenstrahlenquelle (3) unter Aufnahme der Reihe von Röntgenprojektionsaufnahmen entlang einer ebenen zusammenhängenden Fokustrajektorie zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt in beliebiger Richtung bewegt wird. The known method for recording a scan of a measuring field ROI ( 50 ) with one at the heart of the ROI ( 50 ) virtual scan center ( 51 ), has a scan consisting of a series of x-ray projection images, containing a complete set of x-ray projection data of the ROI ( 50 ) in the central layer in the plane of the C-arm ( 2 ) for a 3D reconstruction. The series of X-ray projection photographs is taken using a cone-beam C-arm X-ray apparatus ( 1 ), which has a C-arm ( 2 ) with a space-fixed plane in which the C-arm ( 2 ) with a multi-motor adjustable bracket ( 23 ) is parallel displaceable and in the holder ( 23 ) along its circumference in an orbital motion axis ( 25 ) is movably mounted between a first and a second extreme position and wherein the C-arm ( 2 ) an X-ray image recording system ( 9 ) with one at one end of the C-arm ( 2 ) arranged X-ray source ( 3 ) and one opposite at the other end of the C-arm ( 2 ) arranged X-ray detector ( 4 ), wherein in the first extreme position, the holder ( 23 ) at one end of the C-arm ( 2 ) with the X-ray source ( 3 ) and wherein in the second extreme position the holder ( 23 ) at the other end of the C-arm ( 2 ) with the X-ray detector ( 4 ) and wherein the X-ray image recording system ( 9 ) by a focus ( 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' ) of the X-ray source ( 3 ) to the center of the radiation entrance window ( 6 ) of the X-ray detector ( 4 ) extending and on the radiation entrance window ( 6 ) of the X-ray detector ( 4 ) vertical central beam vector ( 11 . 12 . 13 . 14 ) and produces a cone beam which is in the plane of the C-arm ( 2 ) a cone beam ( 32 ) with a cone angle ( 35 ), whereby the focus ( 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' ) of the X-ray source ( 3 ) is moved along a plane contiguous focus trajectory between a starting point and an end point in any direction, taking the series of x-ray projection images.

Am Startpunkt der Fokustrajektorie wird der C-Bogen (2) in der Orbitalbewegungsachse (25) in der ersten Extremstellung positioniert und die verstellbare Halterung (23) des C-Bogens (2) derart positioniert, dass ein auf der dem C-Bogen (2) abgewandten Seite des Zentralstrahlvektors (11, 12, 13, 14) liegender erster Begrenzungsstrahl (34) des Kegelstrahls (32) die ROI (50) tangiert,At the starting point of the focus trajectory, the C-arm ( 2 ) in the orbital motion axis ( 25 ) in the first extreme position and the adjustable bracket ( 23 ) of the C-arm ( 2 ) such that one on the C-arm ( 2 ) facing away from the central beam vector ( 11 . 12 . 13 . 14 ) lying first limiting beam ( 34 ) of the cone beam ( 32 ) the ROI ( 50 ),

In einem ersten Abschnitt (181, 191) der Fokustrajektorie wird die Halterung (23) in der Ebene des C-Bogens (2) parallel verlagert, bis der Zentralstrahlvektor (11, 12, 13, 14,) durch das virtuelle Scanzentrum (51) verläuft und die ROI (50) vollständig innerhalb des Kegelstrahls (32) liegt,In a first section ( 181 . 191 ) of the focus trajectory, the holder ( 23 ) in the plane of the C-arm ( 2 ) in parallel until the central ray vector ( 11 . 12 . 13 . 14 ,) through the virtual scanning center ( 51 ) and the ROI ( 50 ) completely within the cone beam ( 32 ) lies,

In einem zweiten Abschnitt (182) der Fokustrajektorie wird der C-Bogen (2) in der Orbitalbewegungsachse (25) aus der ersten Extremstellung in eine zweite Extremstellung verfahren, in der die Halterung (23) an dem anderen Ende des C-Bogens (2) mit dem Röntgenstrahlendetektor (4) angreift, wobei der Winkelbereich der Orbitalbewegung zwischen der ersten und der zweiten Extremstellung wenigstens 180° minus Kegelwinkel (35) beträgt und die Halterung (23) in der Ebene des C-Bogens (2) derart parallel verlagert wird, dass der Zentralstrahlvektor (11, 12, 13, 14) durch das virtuelle Scanzentrum (51) verläuft und die ROI (50) vollständig innerhalb des Kegelstrahls (32) liegt und die Trajektorie eines Punktes in der Mitte des Eingangsfensters des FPD eine die Form eines Kreisbogens hat.In a second section ( 182 ) of the focus trajectory, the C-arm ( 2 ) in the orbital motion axis ( 25 ) moved from the first extreme position to a second extreme position, in which the holder ( 23 ) at the other end of the C-arm ( 2 ) with the X-ray detector ( 4 ), wherein the angular range of the orbital movement between the first and the second extreme position at least 180 ° minus cone angle ( 35 ) and the bracket ( 23 ) in the plane of the C-arm ( 2 ) is displaced parallel in such a way that the central ray vector ( 11 . 12 . 13 . 14 ) through the virtual scanning center ( 51 ) and the ROI ( 50 ) completely within the cone beam ( 32 ) and the trajectory of a point in the center of the input window of the FPD has the shape of a circular arc.

In einem dritten Abschnitt (183, 193) der Trajektorie, die sich an die Trajektorie des zweiten Abschnitts stetig anschließt, bleibt der C-Bogen (2) in der Orbitalbewegungsachse (25) in der zweiten Extremstellung positioniert und die Halterung (23) wird in der Ebene des C-Bogens (2) parallel verlagert, bis ein auf der dem C-Bogen (2) zugewandten Seite des Zentralstrahlvektors (11, 12, 13, 14) liegender zweiter Begrenzungsstrahl (33) des Kegelstrahls (32) die ROI (50) tangiert.In a third section ( 183 . 193 ) of the trajectory, which is continuous with the trajectory of the second section, remains the C-arm ( 2 ) in the orbital motion axis ( 25 ) in the second extreme position and the holder ( 23 ) is in the plane of the C-arm ( 2 ) shifted in parallel until one on the C-arm ( 2 ) facing side of the central beam vector ( 11 . 12 . 13 . 14 ) lying second boundary beam ( 33 ) of the cone beam ( 32 ) the ROI ( 50 ).

Neben der in 4 dargestellten rotatorischen Detektortrajektorie 202 in Form eines Kreisbogens sind auf dem Markt für mobile Röntgendiagnostikgeräte auch rotatorische Detektortrajektorien, bei denen der Zentralstrahl stets durch das virtuelle Scanzentrum verläuft, in Form von Ellipsen bekannt, wobei sowohl die kreisbogenförmigen als auch die elliptischen rotatorischen Detektortrajektorien im Speicher der Bewegungssteuerung 41 der zentralen Recheneinheit 40 als Kurvenscharen beispielsweise in einer Look-up-table (LUT) hinterlegt sind oder in der zentralen Recheneinheit in Echtzeit berechnet und an die Bewegungssteuerung übermittelt werden.In addition to the in 4 shown rotary detector trajectory 202 Rotational detector trajectories, in which the central beam always runs through the virtual scanning center, are known in the form of a circular arc in the market for mobile X-ray diagnostic equipment in the form of ellipses, both the circular-arcuate and the elliptical rotational detector trajectories being in the memory of the motion control 41 the central processing unit 40 as a set of curves, for example, in a look-up table (LUT) are deposited or calculated in the central processing unit in real time and transmitted to the motion control.

Es ist vorgesehen, aus der Kurvenschar von Trajektorien, die in einem Speicher der Bewegungssteuerung des Röntgengeräts abgelegt sind, bei Bedarf ein Paar von Trajektorien auszuwählen und abzurufen und bei einem Scan zu durchfahren.It is provided to select from the set of curves of trajectories, which are stored in a memory of the motion control of the X-ray machine, if necessary, a pair of trajectories and to drive through a scan.

Gerade bei dicken Patienten oder bei dezentral bezüglich der Patientenlängsachse gelegenen virtuellen Scanzentren führen Trajektorien mit kreisbogenförmigen oder elliptischen rotatorischen Trajektorien häufig zu Kollisionen von Detektor oder Röntgenquelle mit dem Patientenkörper oder mit Teilen der Patientenliege, so dass bei einem Scan ein vorgesehener Bereich von Orbitalwinkeln nicht vollständig durchfahren werden kann. Es ist bekannt, dass bei einer Vergrößerung des Kreisradius oder der Halbachsen einer Ellipse der Verstellbereich der Linearverstellachsen der Halterung des C-Bogens nicht mehr ausreicht, um die an den rotatorischen Teil der Trajektorie mit vergrößertem kollisionsfreien Volumen anschliessende translatorische Trajektorienabschnitte vollständig durchfahren zu können, um eine vollständige Winkelabdeckung in der Zentralschicht zu erreichen.Trajectories with circular-arc or elliptical rotational trajectories often occur, especially in the case of thick patients or in the case of virtual scanning centers which are decentralized with respect to the patient's longitudinal axis to collisions of the detector or x-ray source with the patient's body or with parts of the patient couch, so that during a scan, a designated range of orbital angles can not be fully traversed. It is known that when the radius of the circle or the semiaxes of an ellipse is increased, the adjustment range of the linear adjustment axes of the holder of the C-arm is no longer sufficient to completely pass through the translational trajectory sections adjoining the rotational part of the trajectory with increased collision-free volume to achieve complete angular coverage in the central layer.

Die jeweiligen Trajektorien können dabei durch Tripel von Werten der Verstellachsen (horizontal, vertikal, orbital) oder durch Funktionen mit abgespeicherten Parametern abgelegt sein. In beiden Fällen werden bei einem Scan die linearen Verstellachsen und die Orbitalachse des C-Bogens längs der aus dem Speicher abgerufenen Wertetripel oder längs der aus einer gespeicherten Funktion berechneten Wertetripel verstellt.The respective trajectories can be stored by triples of values of the adjustment axes (horizontal, vertical, orbital) or by functions with stored parameters. In both cases, in a scan, the linear displacement axes and the orbital axis of the C-arm are adjusted along the value triplet retrieved from the memory or along the value triplet calculated from a stored function.

Aus der Schar der gespeicherten Trajektorien wird vor der Durchführung eines Scans eine für eine vorgegebene Bildgebungsaufgabe voraussichtlich geeignete Trajektorie ausgewählt. Die Auswahl erfolgt manuell oder vorzugsweise automatisch. Bei einer automatischen Auswahl einer geeigneten Trajektorie wird vorzugsweise auf die in einem Organprogramm getroffene Auswahl der Bildgebungsaufgabe zurückgegriffen.From the group of stored trajectories, a suitable trajectory for a given imaging task is selected prior to performing a scan. The selection is made manually or preferably automatically. In the case of an automatic selection of a suitable trajectory, it is preferable to make use of the selection of the imaging task made in an organ program.

Das Organprogramm enthält Informationen über die Lage des virtuellen Scanzentrums innerhalb des Patientenkörpers. Vorteilhafterweise ist im Organprogramm auch eine Auswahlmöglichkeit der Patientendicke gegeben.The Organ Program contains information about the location of the virtual scan center within the patient's body. Advantageously, in the organ program also a choice of patient thickness is given.

Informationen über die Dicke und/oder den Querschnitt des Patienten und/oder des Patientenliegebretts können beispielsweise auch durch vorangegangene Messungen der Patienten- und/oder der Patientenliegenoberfläche durch Abtastung mit Abstandssensoren oder durch optischen Mittel gewonnen werden.Information about the thickness and / or the cross-section of the patient and / or the patient's limb can also be obtained, for example, by previous measurements of the patient and / or the patient's bed surface by scanning with distance sensors or by optical means.

Auch die manuelle Festlegung einer Patientenhüllkurve aus einer Schar von in der Bewegungssteuerung hinterlegten Schar von Patientenhüllkurven ist vorgesehen.The manual definition of a patient envelope from a group of stored in the motion control flock of patient envelopes is provided.

Zur Durchführung einer vorgegebenen Bildgebungsaufgabe wird mit der ausgewählten Detektortrajektorie und der zugehörigen Fokustrajektorie oder gleichwertig mit einer ausgewählten Fokustrajektorie und der dazu gehörigen Detektortrajektorie aus dem Speicher der Bewegungssteuerung des Röntgengeräts ein Scan ausgeführt. Vorzugsweise wird zunächst ein Scan ohne Röntgenstrahlung zum Zweck der Überprüfung der Kollisionsfreiheit der Trajektorien als Kollisionscheck simuliert. Wird bei einem simulierten Scan eine Kollisionsgefahr erkannt, wird eine andere Trajektorie aus dem Speicher gewählt, die eine Kollisionsfreiheit an der Stelle der detektierten Kollisionsgefahr sicherstellen sollte.To carry out a given imaging task, a scan is carried out with the selected detector trajectory and the associated focus trajectory or with a selected focus trajectory and the associated detector trajectory from the memory of the motion control of the X-ray device. Preferably, a scan without X-ray radiation is initially simulated for the purpose of checking the collision freedom of the trajectories as a collision check. If a collision hazard is detected in a simulated scan, another trajectory is selected from the memory, which should ensure collision freedom at the location of the detected risk of collision.

Im Fall einer detektierten Kollisionsgefahr bei einem simulierten Scan ist vorgesehen, den C-Bogen durch eine Bedienperson derart manuell zu verstellen, dass der Detektor oder das Strahlergehäuse vom Patienten oder der Patientenliege wegbewegt wird. Unter Berücksichtigung der nach der manuellen Verstellung in der Bewegungssteuerung vorliegenden manuellen Verstellwege, wird vorzugsweise automatisch eine alternative und voraussichtlich kollisionsfreie Trajektorie ausgewählt und für einen neuerlichen simulierten Scan verwendet.In the case of a detected risk of collision in a simulated scan is provided to manually adjust the C-arm by an operator so that the detector or the radiator housing is moved away from the patient or the patient bed. Taking into account the manual adjustment paths present after the manual adjustment in the motion control, an alternative and presumably collision-free trajectory is preferably automatically selected and used for a renewed simulated scan.

Hat bei einem simulierten Scan mit einem ausgewählten Paar von Detektor- und Fokustrajektorien der C-Bogen die vorgesehene Bahnkurve vollständig kollisionsfrei durchlaufen, so wird mit demselben Trajektorien-Paar ein Scan mit Röntgenstrahlung durchfahren und die aufgenommenen Röntgenprojektionen für eine nachfolgende 3D-Rekonstruktion abgespeichert.If, in a simulated scan with a selected pair of detector and focus trajectories, the C-arm has traversed the intended trajectory completely without collision, a scan with X-ray radiation is traversed with the same trajectory pair and the recorded X-ray projections are stored for a subsequent 3D reconstruction.

Die Trajektorien, mit denen ein größeres kollisionsfreies Volumen oder/und eine bessere Anpassung der Scantrajektorien an die Patientenabmessungen und an die Bildgebungsaufgabe erreichbar sind, werden dadurch erzeugt, dass sie im rotatorischen Teil abschnittsweise Funktionen, wie

• Mannigfaltigkeiten,
• Superellipsen,
• Bezier-Kurven,
• Polynome oder
• mathematische Funktionen, welche die Positionen eines Referenzpunktes (z. B. im Mittelpunkt des Eingangsfensters des Detektors) mit dem Orbitalrotationswinkel in Beziehung setzen.

The trajectories with which a larger collision-free volume and / or a better adaptation of the scan trajectories to the patient dimensions and to the imaging task are achievable are generated in that they have functions in the rotary part, such as

• manifolds,
• super ellipses,
• Bezier curves,
• polynomials or
• mathematical functions that relate the positions of a reference point (eg, in the center of the detector's input window) to the orbital rotation angle.

Als vorteilhaft für die Lösung der Aufgabe wurden als geeignete Funktionen Superellipsen erkannt, bei denen die Drehlage der Superellipse veränderbar ist. As advantageous for solving the problem Superellipsen were recognized as suitable functions in which the rotational position of the superellipse is variable.

Eine Superellipse mit Halbachsen a und b entlang der Koordinatenachsen ist mathematisch definiert durch die folgende Formel 1:

A super ellipse with half axes a and b along the coordinate axes is mathematically defined by the following formula 1:

Dabei sind m und n Parameter, die die Form der Superellipse festlegen. Man kann m = n setzen, ohne nennenswert an Flexibilität zu verlieren. Legt man ohne Beschränkung der Allgemeinheit den Mittelpunkt der Superellipse in den Koordinatenursprung, dann ergibt sich für die Darstellung einer Superellipse in Polarkoordinaten die nachstehende Formel 2:

Where m and n are parameters that determine the shape of the superellipse. You can set m = n without losing any significant flexibility. If one puts the center of the superellipse into the origin of the coordinates without limiting the generality, the following formula 2 results for the representation of a superellipse in polar coordinates:

In Formel 2 stellt dabei r den Abstand vom virtuellen Isozentrum/virtuellen Scanzentrum zu einem Referenzpunkt (beispielsweise in der Mitte des Eingangsfensters des FPD) dar, a und b legen die beiden Halbachsen fest, θ repräsentiert die Polarkoordinate (z. B. gegeben durch den Winkel der Orbitalverstellung) und θ₀ stellt einen Winkel dar, der die Lage der Drehung der Superellipse um den Ursprung festlegt.In Formula 2, r represents the distance from the virtual isocenter / virtual scan center to a reference point (for example, in the center of the input window of the FPD), a and b specify the two half axes, θ represents the polar coordinate (eg, given by the Angle of the orbital adjustment) and θ ₀ represents an angle which determines the position of the rotation of the superellipse around the origin.

Im Fall n = 2 erhält man reguläre Ellipsen; wählt man weiterhin a = b, so ergibt sich als Spezialfall einer Superellipse ein Kreis. Der Parameter n wird als Formparameter bezeichnet. Superellipsen mit einem Formparameter n ≠ 2 werden nun verwendet, um den Referenzpunkt in Richtung des Patienten oder von ihm weg zu bewegen.In the case n = 2 one obtains regular ellipses; If one continues to choose a = b, the result is a circle as a special case of a superellipse. The parameter n is called a shape parameter. Super ellipses with a shape parameter n ≠ 2 are now used to move the reference point towards or away from the patient.

Der Formparameter n kann vom Winkel θ der Orbitalverstellung abhängen. Mit einem vom Winkel θ der Orbitalverstellung abhängigen Formparameter n(θ) läßt sich eine durch abschnittsweise definierte Superellipsen zusammengesetzte Trajektorie erzeugen. Es ist vorgesehen stetige und nicht-stetige Formparameter n(θ) für die rotatorischen Abschnitte der Trajektorien zu verwenden. Ein nicht-stetiger Formparameter n(θ) führt zu Trajektorien, die bei einem bestimmten Winkel θ der Orbitalverstellung einen Sprung mit einer Verringerung oder einer Vergrößerung des Abstandes des Referenzpunktes auf dem Detektor zum virtuellen Scanzentrum aufweist. Es sind auch nicht-stetige Trajektorien vorgesehen, bei denen vor und nach der Unstetigkeit die Trajektorie abschnittsweise durch unterschiedliche Superellipsen gebildet wird. Es sind weiterhin Trajektorien vorgesehen, die stetig sind und einen kontinuierlich variierten Formparameter n(θ) oder auch von Winkel θ abhängige Halbachsen a(θ) und b(θ) sowie Drehlagewinkel θ₀(θ) aufweisen.The shape parameter n may depend on the angle θ of the orbital adjustment. With a shape parameter n (θ) which depends on the angle θ of the orbital adjustment, a trajectory composed by sections-defined super-ellipses can be generated. It is intended to use continuous and non-steady shape parameters n (θ) for the rotational sections of the trajectories. A non-continuous shape parameter n (θ) results in trajectories having a jump at a particular angle θ of orbital displacement with a decrease or increase in the distance of the reference point on the detector to the virtual scan center. Non-continuous trajectories are also provided in which, before and after the discontinuity, the trajectory is formed in sections by different super ellipses. Furthermore, trajectories are provided which are continuous and have a continuously varied shape parameter n (θ) or also angle axes θ dependent semiaxes a (θ) and b (θ) as well as rotational position angles θ ₀ (θ).

Zur Festlegung der Trajektorien werden im Speicher der Bewegungssteuerung die Winkelintervalle für die Orbitalwinkel θ zusammen mit einem Satz von Superellipsen definierenden Parametern abgespeichert, oder mit einem Satz von Funktionen n(θ), a(θ), b(θ) sowie θ₀(θ). Wird der C-Bogen gemäß einer ausgewählten rotatorischen Trajektorie bewegt, so durchfährt beispielsweise der Referenzpunkt des Röntgendetektors in den festgelegten Intervallen der Orbitalwinkelverstellung die jeweils als Parametersatz hinterlegten Superellipsen, oder ändert kontinuierlich die Parameter n, a, b und θ₀ entsprechend der hinterlegten Funktionen. In diesem Fall werden dabei rotatorische Trajektorien in Form von Mannigfaltigkeiten erzeugt, die lediglich in einem lokalen, infinitesimalen rotatorischen Abschnitt einer Superellipse entsprechen.To define the trajectories, the angular intervals for the orbital angles θ are stored in the memory of the motion control together with a set of superelipse defining parameters, or with a set of functions n (θ), a (θ), b (θ) and θ ₀ (θ ). If the C-arm is moved in accordance with a selected rotational trajectory, the reference point of the X-ray detector, for example, traverses the super-ellipses respectively stored as a parameter set in the specified intervals of the orbital angle adjustment, or continuously changes the parameters n, a, b and θ _{0 in} accordance with the stored functions. In this case, rotatory trajectories are generated in the form of manifolds which correspond only to a local, infinitesimal, rotational section of a superellipse.

Die Verwendung von in Abhängigkeit vom Winkel θ der Orbitalverstellung abschnittsweise definierten Superellipsen als Detektor- oder Fokustrajektorie erlaubt, dass für eine große Zahl von Kombinationen der durch das Organprogramm festgelegten Bildgebungsaufgabe, der Patientendicke und den Abmessungen der Patientenliege kollisionsfreie rotatorische Abschnitte von Trajektorien erzeugbar sind, mit denen bei Ergänzung der Trajektorien um translatorische Anteile ein in der Zentralschicht vollständiger Projektionsdatensatz erzeugbar ist.The use of superelixes as detector or focus trajectories defined in sections as a function of the angle θ of the orbital adjustment allows collision-free rotational sections of trajectories to be generated for a large number of combinations of the imaging task defined by the organ program, the patient thickness and the dimensions of the patient couch which, when the trajectories are supplemented by translational components, a projection data set that is complete in the central layer can be generated.

In 5 ist eine Ansicht der Fokustrajektorie (381, 382, 383) und Detektortrajektorie (401, 402, 403) bei einem zentral gelegenen virtuellen Scanzentrum (51) mit einem aus Superellipsen gebildeten rotatorischen Abschnitt der Detektortrajektorie (402) in der Scanebene dargestellt. Die Patientenlängsachse und die Längsachse des Liegenbretts (501) der Patientenliege sind in der Darstellung so gewählt, dass sie senkrecht auf der Scanebene stehen. Das virtuelle Scanzentrum (51) liegt über der Mittelachse des Liegenbretts (501) der Patientenliege. Dies entspricht in einem Organprogramm beispielsweise der Bildgebungsaufgabe bei einer Wirbelsäulenoperation. Die Darstellung weist Maßstäbe der horizontalen Verstellachse der C-Bogen-Halterung in x-Richtung und der vertikalen Verstellachse der C-Bogen-Halterung in y-Richtung auf. Das virtuelle Scanzentrum (51) hat dabei die Koordinaten x = 0, y = 0.In 5 is a view of the focus trajectory ( 381 . 382 . 383 ) and detector trajectory ( 401 . 402 . 403 ) at a centrally located virtual scanning center ( 51 ) with a rotatory formed from super ellipses Section of the detector trajectory ( 402 ) in the scan plane. The patient's longitudinal axis and the longitudinal axis of the bed ( 501 ) of the patient bed are chosen in the presentation so that they are perpendicular to the scan plane. The virtual scan center ( 51 ) lies above the central axis of the bed ( 501 ) of the patient bed. This corresponds in an organ program, for example, the imaging task in a spinal surgery. The illustration shows scales of the horizontal adjustment axis of the C-arm bracket in the x-direction and the vertical adjustment axis of the C-arm bracket in the y-direction. The virtual scan center ( 51 ) has the coordinates x = 0, y = 0.

In 6 ist eine Ansicht der Fokustrajektorie (381, 382, 383) und Detektortrajektorie (401, 402, 403) bei einem dezentral gelegenen virtuellen Scanzentrum (51) mit einem aus Superellipsen gebildeten rotatorischen Abschnitt der Detektortrajektorie (402) in der Scanebene dargestellt. Die Patientenlängsachse und die Längsachse des Liegenbretts der Patientenliege (501) sind wie in 5 in der Darstellung so gewählt, dass sie senkrecht auf der Scanebene stehen. Das virtuelle Scanzentrum (51) liegt seitlich versetzt über der Mittelachse des Liegenbretts (501) der Patientenliege. Dies entspricht in einem Organprogramm beispielsweise der Bildgebungsaufgabe bei einer Untersuchung des Schultergelenks. Zugehörig zur Fokustrajektorie ist die detektorseitige Begrenzungslinie (500) der kollisionsfreien Querschnittsfläche in der Scanebene eingezeichnet. Die Begrenzungslinie (500) wurde für einen FPD mit einer Fläche von 30 × 30 cm ermittelt. Man erhält diese Begrenzungslinie, indem für jede Scanposition der zu einer Zentralstrahllage gehörige Querschnitt des FPD in der Scanebene ermittelt wird. Man erkennt, dass für die gezeigte Schulterposition ein kollisionsfreier Scan möglich ist, wohingegen bei der Untersuchung der gegenüber liegenden Schulter eine andere Detektortrajektorie gewählt werden muß, um eine Kollisionsfreiheit beim Scan zu erreichen.In 6 is a view of the focus trajectory ( 381 . 382 . 383 ) and detector trajectory ( 401 . 402 . 403 ) at a decentralized virtual scanning center ( 51 ) with a rotatory section of the detector trajectory formed from super ellipses ( 402 ) in the scan plane. The longitudinal axis of the patient and the longitudinal axis of the patient bed ( 501 ) are like in 5 in the illustration chosen so that they are perpendicular to the scan plane. The virtual scan center ( 51 ) is laterally offset above the central axis of the bed ( 501 ) of the patient bed. This corresponds in an organ program, for example, the imaging task in a study of the shoulder joint. Associated with the focus trajectory is the detector-side boundary line ( 500 ) of the collision-free cross-sectional area in the scan plane. The boundary line ( 500 ) was determined for an FPD with an area of 30 × 30 cm. This boundary line is obtained by determining, for each scan position, the cross section of the FPD belonging to a central beam position in the scan plane. It can be seen that a collision-free scan is possible for the shoulder position shown, whereas a different detector trajectory must be selected in the examination of the opposite shoulder in order to achieve a collision-free scan.

Die Fokustrajektorie (381, 382, 383) und die Detektortrajektorie (401, 402, 403) sind in 5 und 6 identisch. Das virtuelle Scanzentrum (51) ist raumfest im Koordinatensystem des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts festgelegt. Die Auswahl des Punktes des Interesses (POI) innerhalb einer ROI im Patienten erfolgt entsprechend der gestellten Bildgebungsaufgabe durch Auswahl eines im Speicher des Röntgengeräts abgespeicherten Organprogramms durch eine Bedienperson. Zur Durchführung eines Scans um das virtuelle Scanzentrum (51) muß vor dem Start des Scans der festgelegte Punkt des Interesses POI mit dem virtuellen Scanzentrum zur Deckung gebracht werden. Dazu werden die horizontale und die vertikale Verstellachse der C-Bogen-Halterung in eine festgelegte Grundstellung gebracht und in dieser Grundstellung das Fahrgestell des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät am Boden derart verfahren, dass ein senkrecht stehender Zentralstrahl durch die ROI verläuft. Die Einstellung kann auch zu einem Teil durch Verstellung der horizontalen Verstellachse der C-Bogen-Halterung erfolgen. Die Ausrichtung des horizontal eingestellten Zentralstrahls auf den POI erfolgt durch Höhenverstellung der Patientenliege oder durch Verstellung der vertikalen Verstellachse der C-Bogen-Halterung.The focus trajectory ( 381 . 382 . 383 ) and the detector trajectory ( 401 . 402 . 403 ) are in 5 and 6 identical. The virtual scan center ( 51 ) is fixed in space in the coordinate system of the cone beam C-arm X-ray machine. The selection of the point of interest (POI) within a ROI in the patient is carried out according to the imaging task by selecting an organ program stored in the memory of the x-ray device by an operator. To perform a scan around the virtual scan center ( 51 ), the specified point of interest POI must be aligned with the virtual scan center before starting the scan. For this purpose, the horizontal and the vertical adjustment axis of the C-arm bracket are brought into a fixed basic position and moved in this basic position, the chassis of the cone beam C-arm X-ray machine on the ground such that a vertical central beam passes through the ROI. The adjustment can also be made in part by adjusting the horizontal adjustment axis of the C-arm bracket. The alignment of the horizontally adjusted central beam to the POI is achieved by adjusting the height of the patient bed or by adjusting the vertical adjustment axis of the C-arm bracket.

Die Ausrichtung des POI auf das virtuelle Scanzentrum (51) mittels der horizontalen und vertikalen Verstellachsen wird von der Bewegungssteuerung des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts nur dann zugelassen, wenn für das Durchfahren der Trajektorien ausreichend lange Verstellwege in x- und in y-Richtung zur Verfügung stehen. Andernfalls tritt der unerwünschte Fall auf, dass ein rotatorischer Abschnitt oder translatorische Abschnitte der Trajektorien nicht vollständig durchfahren werden, was zu einem unvollständigen 3D-Datensatz führt. Es ist vorgesehen, dass dem Bnenutzer des Röntgensystems von der Steuerung des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerätes eine Scanalternative mit einer Winkelabdeckung von kleiner als 180° für den Fall angeboten wird, dass die Bedingungen für den POI und den Patienten- sowie dem Liegenquerschnitt die Aufnahme eines vollständigen 3D-Datensatzes nicht zulassen. Der Benutzer wird dabei aufgefordert, durch eine Eingabe in die zentrale Recheneinheit der Aufnahme eines nicht-vollständigen 3D-Datensatzes zuzustimmen.The alignment of the POI to the virtual scan center ( 51 ) by means of the horizontal and vertical adjustment axes is only allowed by the motion control of the cone beam C-arm X-ray device, if sufficiently long adjustment paths in the x and y direction are available for driving through the trajectories. Otherwise, the undesirable event occurs that a rotatory section or translational sections of the trajectories are not completely traversed, resulting in an incomplete 3D data set. It is envisaged that the user of the X-ray system of the control of the cone beam C-arm X-ray machine is offered a scan alternative with an angle coverage of less than 180 ° in the event that the conditions for the POI and the patient and the bed cross section Do not allow recording of a complete 3D dataset. The user is prompted to agree to the inclusion of an incomplete 3D data record by means of an input to the central processing unit.

Es ist vorgesehen, bei einem Scan die ausgewählte Detektortrajektorie und die zugehörige Fokustrajektorie durch motorisches Verfahren des C-Bogens in der horizontalen x-Achse, der vertikalen y-Achse und der Orbitalachse zu durchfahren und an vorbestimmten oder an dynamisch während des Scans ermittelten Stellen der Trajektorien automatisch Röntgenprojektionen aufzunehmen. Die Stellungen, an denen eine Röntgenprojektion auf einer ausgewählten Trajektorie aufgenommen werden soll, ist abhängig von der Größe des FPD in Richtung der Orbitalverstellachse und vom Abstand des Referenzpunktes vom virtuellen Scanzentrum. Die Stellungen oder eine Vorschrift zur Berechnung der Stellungen zur Aufnahme von Röntgenprojektionen sind zusammen mit den Trajektorien im Speicher der Bewegungssteuerung abgespeichert.It is envisaged to pass through the selected detector trajectory and the associated focus trajectory by means of a motor scan of the C-arm in the horizontal x-axis, the vertical y-axis and the orbital axis and at predetermined or dynamically determined points during the scan Trajectories automatically record X-ray projections. The positions at which an X-ray projection is to be recorded on a selected trajectory is dependent on the size of the FPD in the direction of the orbital adjustment axis and on the distance of the reference point from the virtual scanning center. The positions or a rule for calculating the positions for recording X-ray projections are stored together with the trajectories in the memory of the motion control.

Es ist vorgesehen, bei einem Scan die ausgewählte Detektortrajektorie und die zugehörige Fokustrajektorie mittels der bekannten inversen Kinematik des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts während des Scans in der Bewegungssteuerung (41) auf die einzustellenden Werte der horizontalen x-Achse, der vertikalen y-Achse und der Orbitalachse umzurechnen.It is provided, during a scan, the selected detector trajectory and the associated focus trajectory by means of the known inverse kinematics of the cone beam C-arm X-ray machine during the scan in the motion control ( 41 ) to the values to be set for the horizontal x-axis, the vertical y-axis and the orbital axis.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Folge von 2D-Röntgenprojektionen für einen in der Zentralschicht vollständigen 3D-Datensatz für eine Volumenrekonstruktion durch ein Röntgensystem mit einem Kegelstrahl-C-Bogen-Gerät (1), mit einer in wenigstens zwei Raumrichtungen verlagerbaren Halterung (23) für ein Röntgenbildaufnahmesystem (9) mit einem C-Bogen (2), welcher in der Halterung (23) längs seines Umfangs verlagerbar ist, wobei der C-Bogen (2) eine Röntgenstrahlenquelle (3) mit einem Fokus (5) und einem Flat Panel Detektor (FPD 7) als Röntgenstrahlendetektor (4) mit einem Referenzpunkt in der Mitte des Strahleneintrittsfensters (6) des Röntgenstrahlendetektors (4) aufweist, mit den Schritten:

a) Empfangen einer Eingabe zur Festlegung eines Organprogramms für die Durchführung einer Bildgebungsaufgabe, durch welches Organprogramm ein POI in einer Schnittebene eines Patientenkörpers und eine Hüllkurve des Patientenquerschnitts und des Liegenbretts der Schnittebene in den Koordinaten eines mit dem Liegenbrett der Patientenliege verbundenen Koordinatensystems festgelegt werden. Es ist vorgesehen, bei der Auswahl des Organprogramms die Dicke des Patienten zu berücksichtigen und optional den Querschnitt der Hüllfläche des Patienten und des Liegenbretts (501) der Patientenliege mittels eines Grafischen User Interfaces GUI in dem Eingabemittel (43) in die zentrale Recheneinheit (40) des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts (1) einzugeben. Die Hüllfläche kann mit optischen oder elektromagnetischen Meßaufnehmern oder durch zwei Röntgenprojektionen unterschiedlicher Projektionsgeometrie ermittelt und in das Röntgensystem eingegeben wertden. Es ist weiterhin vorgesehen, die Lage des POI durch Auswertung von zwei Röntgenprojektionen unterschiedlicher Projektionsgeometrie zu bestimmen.
b) Empfangen einer Eingabe zur Auswahl eines Paares einer Detektortrajektorie (401, 402, 403) und einer zugehörigen Fokustrajektorie (381, 382, 383) mit jeweils einem rotatorischen Abschnitt aus der Zurverfügungstellung einer Vielzahl von in einem Speicher der zentralen Recheneinheit (40) durch Parameter repräsentierten gespeicherten Trajektorien-Paaren, wobei der rotatorische Teil der Detektortrajektorie (402) und der rotatorische Teil der Fokustrajektorie (382) deterministisch aus der Trajektorie eines damit rigide verbundenen, auf dem Röntgenbildaufnahmesystem (9) befindlichen Referenzpunktes folgen, welche abschnittsweise aus Superellipsen mit der Formel in Polarkoordinaten
gebildet ist, wobei r(θ) den vom Winkel der Orbitalverstellung des C-Bogens abhängigen Abstand des virtuellen Scanzentrums (51) zum Referenzpunkt angibt, a und b die beiden Halbachsen der Superellipse festlegen, θ₀ einen Winkel angibt, der die Drehlage der Superellipse um den Ursprung festlegt und n einen Formparameter angibt, wobei die Hüllkurve des Patientenquerschnitts und des Liegenbretts kollisionsfrei innerhalb des Querschnitts des durch das FPD-Gehäuse und durch das Röntgenstrahlergehäuse während eines virtuellen Scans definierten Volumens angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass die Superellipsen vom Winkel θ der Orbitalverstellung abhängige Halbachsen a(θ) und b(θ), einen Formparameter n(θ) und einen Drehlagewinkel θ₀(θ) aufweisen. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Halbachsen a(θ) und b(θ), der Formparameter n(θ) und der Drehlagewinkel θ₀(θ), oder deren mathematische Ableitungen nicht stetig in Bezug auf den Winkel θ der Orbitalverstellung sind. Optional kann es vor diesem Schritt vorgesehen sein, eine Eingabe zu empfangen, durch die zwischen zwei Möglichkeiten gewählt wird, wobei bei Auswahl der ersten Möglichkeit die Detektortrajektorie (402) so festgelegt wird, dass der FPD (7) kollisionsfrei bezüglich der Hüllkurve möglichst nahe am virtuellen Scanzentrum (51) und bei Auswahl der zweiten Möglichkeit die Detektortrajektorie (402) so festgelegt wird, dass der FPD (7) kollisionsfrei bezüglich der Hüllkurve möglichst weit vom virtuellen Scanzentrum (51) entfernt geführt wird.
c) Ausgabe der Detektortrajektorie und der Fokustrajektorie des ausgewählten Trajektorien-Paares an die Bewegungssteuerung (41) in den Koordinaten der horizontalen x- und vertikalen y-Verstellachse und Ausgabe der x- und y-Koordinaten einer Grundstellung der C-Bogen-Halterung (23), bei der der Zentralstrahl des C-Bogens für alle Orbitalwinkelstellungen durch das virtuelle Scanzentrum verläuft und Einstellung der Grundstellung der Halterung (23) des C-Bogens (2) durch motorische Verlagerung in der horizontalen und in der vertikalen Verstellachse.
d) Ausgabe der Lage des POI und der Patientenschnittebene bezüglich eines mit dem Fußboden (22) verbundenen Koordinatensystems,
e) Ausrichtung des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts (1) in der Grundstellung durch Verlagern des Fahrgestells des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts (1) entlang des Fußbodens (22) relativ zum Liegenbrett (501) derart, dass sowohl die Ebene des C-Bogens als auch das virtuelle Scanzentrum (51) mit der Patientenschnittebene und dem POI im Patienten mit dem virtuellen Scanzentrum (51) zusammenfallen.
f) Durchlaufen des in Schritt b) ausgewählten Trajektorien-Paares durch motorisches Verfahren des C-Bogens (2) in der horizontalen x-Achse, der vertikalen y-Achse und der Orbitalachse und automatisches Aufnehmen von Röntgenprojektionen an vorbestimmten, zusammen mit den Trajektorien abgespeicherten, oder an dynamisch während des Scans bestimmten Stellungen.

The invention relates to a method for generating a sequence of 2D X-ray projections for a 3D data set in the central layer for volume reconstruction by an X-ray system with a cone-beam C-arm device ( 1 ), with a displaceable in at least two spatial directions mount ( 23 ) for an X-ray image recording system ( 9 ) with a C-arm ( 2 ), which in the holder ( 23 ) is displaceable along its circumference, wherein the C-arm ( 2 ) an X-ray source ( 3 ) with a focus ( 5 ) and a flat panel detector (FPD 7 ) as an X-ray detector ( 4 ) with a reference point in the middle of the beam entry window ( 6 ) of the X-ray detector ( 4 ), with the steps:

a) receiving an input for determining an organ program for performing an imaging task, by which organ program a POI in a sectional plane of a patient's body and an envelope of the patient's cross-section and the bed of the cutting plane are set in the coordinates of a connected to the bed of the patient bed coordinate system. It is intended to take into account the thickness of the patient in the selection of the organ program and optionally the cross-section of the envelope surface of the patient and the board ( 501 ) of the patient couch by means of a graphical user interface GUI in the input means ( 43 ) into the central processing unit ( 40 ) of the cone beam C-arm X-ray machine ( 1 ). The envelope can be determined with optical or electromagnetic transducers or by two X-ray projections of different projection geometry and entered into the X-ray system. It is further provided to determine the position of the POI by evaluating two X-ray projections of different projection geometry.
b) receiving an input for selecting a pair of a detector trajectory ( 401 . 402 . 403 ) and an associated focus trajectory ( 381 . 382 . 383 ) each having a rotary section from the provision of a plurality of in a memory of the central processing unit ( 40 ) are parameterized stored trajectory pairs, wherein the rotatory part of the detector trajectory ( 402 ) and the rotatory part of the focus trajectory ( 382 deterministically from the trajectory of a rigidly connected, on the X-ray image recording system ( 9 ), which in sections from super ellipses with the formula in polar coordinates
r (θ) is the distance of the virtual scanning center dependent on the angle of the orbital adjustment of the C-arm (FIG. 51 ) indicates the reference point, a and b define the two semiaxes of the superellipse, θ ₀ indicates an angle which defines the rotational position of the superellipse around the origin and n indicates a shape parameter, the envelope of the patient cross section and the lying board within the cross section of the patient the FPD housing and volume defined by the X-ray source housing during a virtual scan is located. It is envisaged that the super ellipses have half-axes a (θ) and b (θ) dependent on the angle θ of the orbital displacement, a shape parameter n (θ) and a rotational position angle θ ₀ (θ). Furthermore, it is provided that the half-axes a (θ) and b (θ), the shape parameter n (θ) and the rotational position angle θ ₀ (θ), or their mathematical derivatives are not continuous with respect to the angle θ of the orbital adjustment. Optionally, it may be provided before this step to receive an input which selects between two possibilities, wherein the detector trajectory (FIG. 402 ) is set so that the FPD ( 7 ) collision-free with respect to the envelope as close as possible to the virtual scanning center ( 51 ) and, if the second option is selected, the detector trajectory ( 402 ) is set so that the FPD ( 7 ) collision-free with respect to the envelope as far as possible from the virtual scanning center ( 51 ) is guided away.
c) output of the detector trajectory and the focus trajectory of the selected trajectory pair to the motion control ( 41 ) in the coordinates of the horizontal x and y vertical adjustment axis and output of the x and y coordinates of a basic position of the C-arm bracket ( 23 ), in which the C-arm central beam passes through the virtual scanning center for all orbital angular positions and adjusts the basic position of the mount ( 23 ) of the C-arm ( 2 ) by motor displacement in the horizontal and in the vertical adjustment axis.
d) output of the location of the POI and the patient section plane with respect to one with the floor ( 22 ) connected coordinate system,
e) Alignment of the cone-beam C-arm X-ray machine ( 1 ) in the basic position by moving the chassis of the cone beam C-arm X-ray machine ( 1 ) along the floor ( 22 ) relative to the couch board ( 501 ) such that both the plane of the C-arm and the virtual scan center ( 51 ) with the patient slice level and the POI in the patient with the virtual scan center ( 51 ) coincide.
f) traversing the pair of trajectories selected in step b) by motoring the C-arm ( 2 ) in the horizontal x-axis, the vertical y-axis and the orbital axis and automatically acquire x-ray projections at predetermined positions stored along with the trajectories or at positions dynamically determined during the scan.

Es ist vorgesehen, dass die Auswahl des Trajektorien-Paares mittels eines Algorithmus erfolgt, bei dem der POI im Inneren des Patienten mit den virtuellen Scanzentren (51) der gespeicherten Trajektorien-Paare zur Deckung gebracht werden und die Hüllkurve des Patientenquerschnitts und des Liegenbretts mit den Querschnitten des durch das FPD-Gehäuse und durch das Röntgenstrahlergehäuse während eines virtuellen Scans definierten Volumens der gespeicherten Trajektorien-Paare verglichen werden, bis eine Kollisionsfreiheit zwischen der Hüllkurve und dem C-Bogen (2) festgestellt wurde.It is envisaged that the pair of trajectories will be selected by means of an algorithm in which the POI inside the patient with the virtual scanning centers ( 51 ) of the stored trajectory pairs are compared and the envelope of the patient cross section and the board are compared with the cross sections of the volume of the stored trajectory pairs defined by the FPD housing and by the X-ray housing during a virtual scan until a collision freedom between the Envelope and the C-arm ( 2 ) was detected.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass jedem gewählten Organprogramm ein Trajektorien-Paar im Speicher der Bewegungssteuerung (41) zugeordnet ist.It is further provided that each selected organ program has a trajectory pair in the memory of the motion control ( 41 ) assigned.

Zur Durchführung der Verfahrensschritte ist ein Röntgensystem mit einem Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät (1) vorgesehen, mit einem in wenigstens zwei Raumrichtungen durch lineare Verstellelemente verlagerbaren Halterung (23) für einen C-Bogen (2) mit einer Röntgenaufnahmeeinheit, der in der Halterung (23) längs seines Umfangs motorisch orbital verstellbar ist, wobei die Röntgenaufnahhmeeinheit eine Röntgenstrahlenquelle (3) und einen Röntgenstrahlendetektor (4) trägt, mit einem Fahrgestell, mit dem das Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät (1) längs des Fußbodens (22) verfahrbar ist und mit einer zentralen Recheneinheit (40), die dazu ausgelegt ist:

a) eine erste Eingabe zu empfangen und aufgrund dieser ersten Eingabe ein Organprogramm mit einem POI und einer Schnittebene durch den Patienten, eine Hüllkurve des Patientenquerschnitts und des Liegenbretts (501) im den bezüglich des Patienten definierten Koordinaten festzulegen,
b) eine zweite Eingabe zu empfangen und aufgrund dieser zweiten Eingabe für die festgelegte Hüllkurve und den POI ein Paar aus einer Detektortrajektorie (402) und einer zugehörigen Fokustrajektorie (382) aus der Zurverfügungstellung einer Vielzahl von im Speicher der Bewegungssteuerung (41) gespeicherten Trajektorien-Paaren auszuwählen und festzulegen,
c) eine dritte Eingabe zu empfangen und aufgrund dieser dritten Eingabe die Lage des POI und der Patientenschnittebene bezüglich eines mit dem Fußboden (22) verbundenen Koordinatensystems festzulegen und auszugeben,
d) die linearen Verstellelemente und das Orbital-Verstellelement für den C-Bogen (2) so anzusteuern, dass das festgelegte Trajektorien-Paar durch motorisches Verfahren des C-Bogens (2) durchlaufen wird, um an den festgelegten Stellungen nacheinander jeweils eine Röntgenprojektion aufzunehmen.

To carry out the method steps, an X-ray system with a cone beam C-arm X-ray machine ( 1 ) provided with a displaceable in at least two spatial directions by linear adjustment bracket ( 23 ) for a C-arm ( 2 ) with an X-ray unit which is in the holder ( 23 ) is orbitally adjustable along its circumference, wherein the X-ray recording unit is an X-ray source ( 3 ) and an X-ray detector ( 4 ) with a chassis with which the cone-beam C-arm X-ray machine ( 1 ) along the floor ( 22 ) is movable and with a central processing unit ( 40 ), which is designed to:

a) receiving a first input and, on the basis of this first input, an organ program having a POI and a section plane through the patient, an envelope of the patient cross section and the patient board ( 501 ) in the coordinates defined with respect to the patient,
b) receive a second input and, based on said second input for the fixed envelope and the POI, a pair from a detector trajectory ( 402 ) and an associated focus trajectory ( 382 ) from the provision of a plurality of in the memory of the motion control ( 41 ) to select and set stored trajectory pairs
c) receive a third input and, on the basis of this third input, the position of the POI and the patient section plane with respect to one with the floor ( 22 ) and set,
d) the linear adjustment elements and the orbital adjustment element for the C-arm ( 2 ) in such a way that the fixed trajectory pair is determined by motor-driven movement of the C-arm ( 2 ) to take one X-ray projection in succession at the predetermined positions.

Es ist vorgesehen, dass das Röntgensystem neben dem Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät eine Patientenliege mit einem motorisch verstellbaren Liegenbrett (501) aufweist, wobei die zentrale Recheneinheit (40) des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts (1) die Verstellung des Liegenbretts der Patientenliege korreliert zu der Bewegung des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts (1) steuert und/oder bei der Auswahl der verwendeten Trajektorie die Lage und Orientierung der Patientenliege berücksichtigt.It is envisaged that the X-ray system in addition to the cone-beam C-arm X-ray machine, a patient bed with a motor-adjustable couch board ( 501 ), wherein the central processing unit ( 40 ) of the cone beam C-arm X-ray machine ( 1 ) the adjustment of the couch surface of the patient couch correlates to the movement of the cone beam C-arm x-ray apparatus ( 1 ) controls and / or taken into account in the selection of the trajectory used, the position and orientation of the patient bed.

Es ist vorgesehen, daß das Röntgensystem eine vierte Eingabe ermöglicht, durch die festgelegt wird, ob die Röntgenprojektionen zur Erzielung einer hohen Rekonstruktionsauflösung oder eines möglichst großen Rekonstruktionsvolumens aufgenommen werden sollen, wobei die zentrale Recheneinheit (40) das Trajektorien-Paar derart festlegt, dass für eine hohe Auflösung die Detektortrajektorie (402) möglichst weit vom virtuellen Scanzentrum (51) entfernt liegt, und für ein großes Rekonstruktionsvolumen die Detektortrajektorie (402) möglichst nahe am virtuellen Scanzentrum (51) liegt.It is envisaged that the X-ray system will allow a fourth input which determines whether the X-ray projections should be taken to obtain a high reconstruction resolution or the largest possible reconstruction volume, the central processing unit (FIG. 40 ) sets the trajectory pair such that for a high resolution the detector trajectory ( 402 ) as far as possible from the virtual scan center ( 51 ) and for a large reconstruction volume the detector trajectory ( 402 ) as close as possible to the virtual scan center ( 51 ) lies.

Verzeichnis der AbbildungenList of pictures

1: Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät mit begrenztem Rotationsbereich 1 : Cone-beam C-arm X-ray machine with limited rotation range

2: Fokustrajektorie und Projektionsgeometrien zur Aufnahme eines vollständigen Projektionsdatensatzes 2 : Focus trajectory and projection geometries for recording a complete projection data set

3: Steuerungsarchitektur des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts 3 : Control Architecture of Cone Beam C-arm X-Ray Machine

4: Zweite Fokustrajektorie und zweite Detektortrajektorie nach einem bekannten Verfahren zur Aufnahme eines vollständigen Projektionsdatensatzes mit kreisbogenförmigen rotatorischen Trajektorien. 4 : Second focus trajectory and second detector trajectory according to a known method for recording a complete projection data set with arcuate rotational trajectories.

5: Fokustrajektorie und Detektortrajektorie bei einem zentral gelegenen virtuellen Scanzentrum mit einem aus Superellipsen gebildeten rotatorischen Abschnitt der Detektortrajektorie. 5 : Focus trajectory and detector trajectory at a centrally located virtual scanning center with a rotatory section of the detector trajectory formed from super ellipses.

6: Fokustrajektorie und Detektortrajektorie bei einem dezentral gelegenen virtuellen Scanzentrum mit einem aus Superellipsen gebildeten rotatorischen Abschnitt der Detektortrajektorie. 6 : Focus trajectory and detector trajectory at a decentralized virtual scan center with a rotatory section of the detector trajectory formed from super ellipses.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kegelstrahl-C-Bogen-RöntgengerätCone beam C-arm X-ray device
22: C-BogenC-arm
33: RöntgenstrahlenquelleX-ray source
44: RöntgenstrahlendetektorX-ray detector
5, 5', 5'', 5'''5, 5 ', 5' ', 5' '': Fokusfocus
6, 6'6, 6 ': StrahleneintrittsfensterRadiation entrance window
7, 7'7, 7 ': Flat Panel Detektor (FPD)Flat Panel Detector (FPD)
88th: Endpunktendpoint
99: RöntgenbildaufnahmesystemX-ray imaging system
1111: Zentralstrahlvektor am Anfang der FokustrajektorieCentral ray vector at the beginning of the focus trajectory
1212: Zentralstrahlvektor am Anfang des RotationsbereichsCentral ray vector at the beginning of the rotation range
1313: Zentralstrahlvektor am Ende des RotationsbereichsCentral ray vector at the end of the rotation range
1414: Zentralstrahlvektor am Ende der FokustrajektorieCentral ray vector at the end of the focus trajectory
1818: FokustrajektorieFokustrajektorie
2020: Gerätewagentrolley
21, 21'21, 21 ': Radwheel
2222: Fußbodenfloor
2323: Halterungbracket
2525: OrbitalbewegungsachseOrbital motion axis
2626: HorizontalbewegungsachseHorizontal axis of movement
2727: VertikalbewegungsachseVertical axis of movement
3232: Kegelstrahlcone beam
3333: zweiter Begrenzungsstrahlsecond limiting beam
3434: erster Begrenzungsstrahlfirst limiting beam
3535: Kegelwinkelcone angle
4040: Zentrale RecheneinheitCentral processing unit
4141: Bewegungssteuerungmotion control
4242: BildaufnahmesteuerungImage capture control
4343: Eingabemittelinput means
4444: Ausgabemitteloutput means
5050: ROI (Interessierender Bereich, Messfeld)ROI (area of interest, field of view)
5151: virtuelles Scanzentrumvirtual scan center
181181: Erster Abschnitt der ersten FokustrajektorieFirst section of the first focus trajectory
182182: zweiter Abschnitt der ersten Fokustrajektoriesecond section of the first focus trajectory
183183: dritter Abschnitt der ersten Fokustrajektoriethird section of the first focus trajectory
191191: erster Abschnitt der zweiten Fokustrajektoriefirst section of the second focus trajectory
193193: dritter Abschnitt der zweiten Fokustrajektoriethird section of the second focus trajectory
201201: dritter Abschnitt der ersten Detektortrajektoriethird section of the first detector trajectory
202202: zweiter Abschnitt der ersten Detektortrajektoriesecond section of the first detector trajectory
203203: erster Abschnitt der ersten Detektortrajektoriefirst section of the first detector trajectory
211211: dritter Abschnitt der zweiten Detektortrajektoriethird section of the second detector trajectory
213213: erster Abschnitt der zweiten Detektortrajektoriefirst section of the second detector trajectory
381381: erster Abschnitt der erfindungsgemäßen Fokustrajektoriefirst section of the focus trajectory according to the invention
382382: zweiter Abschnitt der erfindungsgemäßen Fokustrajektoriesecond section of the focus trajectory according to the invention
383383: dritter Abschnitt der erfindungsgemäßen Fokustrajektoriethird section of the focus trajectory according to the invention
401401: erster Abschnitt der erfindungsgemäßen Detektortrajektoriefirst section of the detector trajectory according to the invention
402402: zweiter Abschnitt der erfindungsgemäßen Detektortrajektoriesecond section of the detector trajectory according to the invention
403403: dritter Abschnitt der erfindungsgemäßen Detektortrajektorie Detektortrajektoriethird section of the detector trajectory detector trajectory according to the invention
500500: detektorseitige Begrenzungsliniedetector-side boundary line
501501: Liegenbrettstretcher board

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10153787 B4 [0008] DE 10153787 B4 [0008]
DE 3604955 A1 [0019] DE 3604955 A1 [0019]
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DE 102011086754 A1 [0024] DE 102011086754 A1 [0024]
DE 4016245 C2 [0025] DE 4016245 C2 [0025]
WO 15073048 A1 [0026] WO 15073048 A1 [0026]
EP 2068713 B1 [0027] EP 2068713 B1 [0027]
DE 102006041033 A1 [0028] DE 102006041033 A1 [0028]
EP 2130491 B1 [0029] EP 2130491 B1 [0029]
DE 102007044368 B4 [0030] DE 102007044368 B4 [0030]
DE 2254913 A [0031] DE 2254913A [0031]
DE 102008007231 A1 [0032] DE 102008007231 A1 [0032]

Claims

Röntgensystem, das geeignet ist, eine Folge von 2D-Röntgenprojektionen für einen in der Zentralschicht vollständigen 3D-Datensatz für eine Volumenrekonstruktion zu erzeugen, mit einem Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät (1) mit einem in wenigstens zwei Raumrichtungen durch lineare Verstellelemente verlagerbaren Halterung (23) für einen C-Bogen (2) mit einer Röntgenaufnahmeeinheit, der in der Halterung (23) längs seines Umfangs motorisch orbital verstellbar ist, wobei die Röntgenaufnahhmeeinheit eine Röntgenstrahlenquelle (3) und einen Röntgenstrahlendetektor (4) trägt, mit einem Fahrgestell, mit dem das Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät (1) längs des Fußbodens (22) verfahrbar ist und mit einer zentralen Recheneinheit (40), die dazu ausgelegt ist: a) eine erste Eingabe zu empfangen und aufgrund dieser ersten Eingabe ein Organprogramm mit einem POI und einer Schnittebene durch den Patienten, eine Hüllkurve des Patientenquerschnitts und des Liegenbretts (501) im den bezüglich des Patienten definierten Koordinaten festzulegen, b) eine zweite Eingabe zu empfangen und aufgrund dieser zweiten Eingabe für die festgelegte Hüllkurve und den POI ein Paar aus einer Detektortrajektorie (402) und einer zugehörigen Fokustrajektorie (382) aus der Zurverfügungstellung einer Vielzahl von im Speicher der Bewegungssteuerung (41) gespeicherten Trajektorien-Paaren auszuwählen und festzulegen, c) eine dritte Eingabe zu empfangen und aufgrund dieser dritten Eingabe die Lage des POI und der Patientenschnittebene bezüglich eines mit dem Fußboden (22) verbundenen Koordinatensystems festzulegen und auszugeben, d) die linearen Verstellelemente und das Orbital-Verstellelement für den C-Bogen (2) so anzusteuern, dass das festgelegte Trajektorien-Paar durch motorisches Verfahren des C-Bogens (2) durchlaufen wird, um an den festgelegten Stellungen nacheinander jeweils eine Röntgenprojektion aufzunehmen.X-ray system capable of generating a sequence of 2D X-ray projections for a central volume complete 3D data set for volume reconstruction with a cone beam C-arm X-ray machine ( 1 ) with a displaceable in at least two spatial directions by linear adjustment bracket ( 23 ) for a C-arm ( 2 ) with an X-ray unit which is in the holder ( 23 ) is orbitally adjustable along its circumference, wherein the X-ray recording unit is an X-ray source ( 3 ) and an X-ray detector ( 4 ) with a chassis with which the cone-beam C-arm X-ray machine ( 1 ) along the floor ( 22 ) is movable and with a central processing unit ( 40 ) which is adapted to: a) receive a first input and, on the basis of said first input, an organ program with a POI and a section plane through the patient, an envelope of the patient cross section and the patient board ( 501 b) to receive a second input and, based on this second input for the fixed envelope and POI, a pair from a detector trajectory (FIG. 402 ) and an associated focus trajectory ( 382 ) from the provision of a plurality of in the memory of the motion control ( 41 c) receive a third input and, on the basis of this third input, determine the position of the POI and the patient section plane with respect to the floor ( 22 d) the linear adjustment elements and the orbital adjustment element for the C-arm ( 2 ) in such a way that the fixed trajectory pair is determined by motor-driven movement of the C-arm ( 2 ) to take one X-ray projection in succession at the predetermined positions.

Röntgensystem nach Anspruch 1, das zusätzlich zu dem Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät eine Patientenliege mit einem motorisch verstellbaren Liegenbrett (501) aufweist, wobei die zentrale Recheneinheit (40) des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts (1) die Verstellung des Liegenbretts der Patientenliege korreliert zu der Bewegung des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts (1) steuert und/oder bei der Auswahl der verwendeten Trajektorie die Lage und Orientierung der Patientenliege berücksichtigt.X-ray system according to claim 1, which in addition to the cone-beam C-arm X-ray apparatus comprises a patient couch with a motor-adjustable couch board ( 501 ), wherein the central processing unit ( 40 ) of the cone beam C-arm X-ray machine ( 1 ) the adjustment of the couch surface of the patient couch correlates to the movement of the cone beam C-arm x-ray apparatus ( 1 ) controls and / or taken into account in the selection of the trajectory used, the position and orientation of the patient bed.

Röntgensystem nach einem der Ansprüche 1–2, das eine vierte Eingabe ermöglicht, durch die festgelegt wird, ob die Röntgenprojektionen zur Erzielung einer hohen Rekonstruktionsauflösung oder eines möglichst großen Rekonstruktionsvolumens aufgenommen werden sollen, wobei die zentrale Recheneinheit (40) das Trajektorien-Paar derart festlegt, dass für eine hohe Auflösung die Detektortrajektorie (402) möglichst weit vom virtuellen Scanzentrum (51) entfernt liegt, und für ein großes Rekonstruktionsvolumen die Detektortrajektorie (402) möglichst nahe am virtuellen Scanzentrum (51) liegt.X-ray system according to one of claims 1-2, which allows a fourth input, which determines whether the X-ray projections to achieve a high reconstruction resolution or the largest possible reconstruction volume to be recorded, wherein the central processing unit ( 40 ) sets the trajectory pair such that for a high resolution the detector trajectory ( 402 ) as far as possible from the virtual scan center ( 51 ) and for a large reconstruction volume the detector trajectory ( 402 ) as close as possible to the virtual scan center ( 51 ) lies.

Röntgensystem nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das einem Kegelstrahl-C-Bogen-Gerät (1) eine zentrale Recheneinheit n (40), eine Bewegungssteuerung (41), eine Bildaufnahmesteuerung (42), Eingabemittel (43) und Ausgabemittel (44) aufweist, wobei a) Eingabemittel (43) eingerichtet sind, um eine Eingabe zur Festlegung eines Organprogramms für die Durchführung einer Bildgebungsaufgabe zu empfangen, durch welches Organprogramm ein POI in einer Schnittebene eines Patientenkörpers und eine von der Patientendicke abhängige Hüllkurve des Patientenquerschnitts und des Liegenbretts der Schnittebene in den Koordinaten eines mit dem Liegenbrett der Patientenliege verbundenen Koordinatensystems festgelegt werden, b) Eingabemittel (43) eingerichtet sind, um eine Eingabe zur Auswahl eines Paares einer Detektortrajektorie (401, 402, 403) und einer zugehörigen Fokustrajektorie (381, 382, 383) mit jeweils einem rotatorischen Abschnitt aus der Zurverfügungstellung einer Vielzahl von in einem Speicher der zentralen Recheneinheit (40) durch Parameter repräsentierten gespeicherten Trajektorien-Paaren zu empfangen, wobei der rotatorische Teil der Detektortrajektorie (402) und der rotatorische Teil der Fokustrajektorie (382) deterministisch aus der Trajektorie eines damit rigide verbundenen, auf dem Röntgenbildaufnahmesystem (9) befindlichen Referenzpunktes folgen, welche abschnittsweise aus Superellipsen mit der Formel in Polarkoordinaten

gebildet ist, wobei r(θ) den vom Winkel θ der Orbitalverstellung des C-Bogens abhängigen Abstand des virtuellen Scanzentrums (51) zum Referenzpunkt angibt, a und b die beiden Halbachsen der Superellipse festlegen, θ₀ einen Winkel angibt, der die Drehlage der Superellipse um den Ursprung festlegt und n einen Formparameter angibt, wobei die Hüllkurve des Patientenquerschnitts und des Liegenbretts kollisionsfrei innerhalb des Querschnitts des durch das FPD-Gehäuse und durch das Röntgenstrahlergehäuse während eines virtuellen Scans definierten Volumens angeordnet ist, c) Ausgabemittel (44) eingerichtet sind, um die Detektortrajektorie und die Fokustrajektorie des ausgewählten Trajektorien-Paares auszugeben und an die Bewegungssteuerung (41) in den Koordinaten der horizontalen x- und vertikalen y-Verstellachse und Ausgabe der x- und y-Koordinaten einer Grundstellung der C-Bogen-Halterung (23) zu übermitteln, bei der der Zentralstrahl des C-Bogens für alle Orbitalwinkelstellungen durch das virtuelle Scanzentrum verläuft und Einstellung der Grundstellung der Halterung (23) des C-Bogens (2) durch motorische Verlagerung in der horizontalen und in der vertikalen Verstellachse. d) Ausgabemittel (44) eingerichtet sind, um die Lage des POI und der Patientenschnittebene bezüglich eines mit dem Fußboden (22) verbundenen Koordinatensystems auszugeben und wobei das Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät (1) in der Grundstellung durch Verlagern des Fahrgestells des Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengeräts (1) entlang des Fußbodens (22) relativ zum Liegenbrett (501) derart ausgerichtet wird, dass sowohl die Ebene des C-Bogens als auch das virtuelle Scanzentrum (51) mit der Patientenschnittebene und dem POI im Patienten mit dem virtuellen Scanzentrum (51) zusammenfallen. e) das das Kegelstrahl-C-Bogen-Röntgengerät (1) eingerichtet ist, das ausgewählte Trajektorien-Paares durch motorisches Verfahren des C-Bogens (2) in der horizontalen x-Achse, der vertikalen y-Achse und der Orbitalachse zu durchlaufen und automatisch Aufnahmen von Röntgenprojektionen an vorbestimmten, zusammen mit den Trajektorien abgespeicherten, oder an dynamisch während des Scans bestimmten Stellungen vorzunehmen.X-ray system according to one of claims 1-3, characterized in that the a cone beam C-arm device ( 1 ) a central processing unit n ( 40 ), a motion control ( 41 ), an image capture control ( 42 ), Input means ( 43 ) and output means ( 44 ), wherein a) input means ( 43 ) are arranged to receive an input for determining an organ program for performing an imaging task, by which organ program a POI in a sectional plane of a patient's body and a patient thickness dependent envelope of the patient's cross section and the bed of the cutting plane in the coordinates of one with the couch board the patient bed connected coordinate system are set, b) input means ( 43 ) are arranged to provide an input for selecting a pair of a detector trajectory ( 401 . 402 . 403 ) and an associated focus trajectory ( 381 . 382 . 383 ) each having a rotary section from the provision of a plurality of in a memory of the central processing unit ( 40 ) to receive stored trajectory pairs represented by parameters, the rotatory part of the detector trajectory ( 402 ) and the rotatory part of the focus trajectory ( 382 deterministically from the trajectory of a rigidly connected, on the X-ray image recording system ( 9 ), which in sections from super ellipses with the formula in polar coordinates

where r (θ) is the distance of the virtual scanning center dependent on the angle θ of the orbital adjustment of the C-arm (FIG. 51 ) indicates the reference point, a and b define the two semiaxes of the superellipse, θ ₀ indicates an angle which defines the rotational position of the superellipse around the origin and n indicates a shape parameter, the envelope of the patient cross section and the lying board within the cross section of the patient the FPD housing and volume defined by the X-ray source housing during a virtual scan is arranged, c) output means ( 44 ) are adapted to output the detector trajectory and the focus trajectory of the selected trajectory pair and to the motion control ( 41 ) in the coordinates of the horizontal x and y vertical adjustment axis and output of the x and y coordinates of a basic position of the C-arm bracket ( 23 ), in which the central ray of the C-arm passes through the virtual scanning center for all orbital angle positions and adjustment of the basic position of the holder ( 23 ) of the C-arm ( 2 ) by motor displacement in the horizontal and in the vertical adjustment axis. d) output means ( 44 ) are arranged to determine the position of the POI and the patient section plane with respect to one with the floor ( 22 ) and the cone beam C-arm X-ray apparatus ( 1 ) in the basic position by moving the chassis of the cone beam C-arm X-ray machine ( 1 ) along the floor ( 22 ) relative to the couch board ( 501 ) is aligned such that both the plane of the C-arm and the virtual scan center ( 51 ) with the patient slice level and the POI in the patient with the virtual scan center ( 51 ) coincide. e) the cone-beam C-arm X-ray machine ( 1 ), the selected trajectory pair by motorized method of the C-arm ( 2 ) in the horizontal x-axis, the vertical y-axis, and the orbital axis, and automatically take images of x-ray projections on predetermined positions stored along with the trajectories or on positions determined dynamically during the scan.

Röntgensystem nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl des Trajektorien-Paares mittels eines Algorithmus erfolgt, bei dem der POI im Inneren des Patienten mit den virtuellen Scanzentren (51) der gespeicherten Trajektorien-Paare zur Deckung gebracht werden und die Hüllkurve des Patientenquerschnitts und des Liegenbretts mit den Querschnitten des durch das FPD-Gehäuse und durch das Röntgenstrahlergehäuse während eines virtuellen Scans definierten Volumens der gespeicherten Trajektorien-Paare verglichen werden, bis eine Kollisionsfreiheit zwischen der Hüllkurve und dem C-Bogen (2) festgestellt wurde.X-ray system according to one of claims 1-4, characterized in that the selection of the pair of trajectories takes place by means of an algorithm in which the POI is located inside the patient with the virtual scanning centers ( 51 ) of the stored trajectory pairs are compared and the envelope of the patient cross section and the board are compared with the cross sections of the volume of the stored trajectory pairs defined by the FPD housing and by the X-ray housing during a virtual scan until a collision freedom between the Envelope and the C-arm ( 2 ) was detected.

Röntgensystem nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass in der zentralen Recheneinheit (40) jedem gewählten Organprogramm ein Trajektorien-Paar im Speicher der Bewegungssteuerung (41) zugeordnet ist.X-ray system according to one of claims 1-5, characterized in that in the central processing unit ( 40 ) a trajectory pair in the memory of the motion control (each 41 ) assigned.

Röntgensystem nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabemittel (43) eingerichtet sind, eine Eingabe zu empfangen, durch die zwischen zwei Möglichkeiten gewählt wird, wobei bei Auswahl der ersten Möglichkeit die Detektortrajektorie (402) so festgelegt wird, dass der FPD (7) kollisionsfrei bezüglich der Hüllkurve möglichst nahe am virtuellen Scanzentrum (51) und bei Auswahl der zweiten Möglichkeit die Detektortrajektorie (402) so festgelegt wird, dass der FPD (7) kollisionsfrei bezüglich der Hüllkurve möglichst weit vom virtuellen Scanzentrum (51) entfernt geführt wird.X-ray system according to one of claims 1-6, characterized in that the input means ( 43 ) are arranged to receive an input which selects between two possibilities, wherein when selecting the first possibility the detector trajectory ( 402 ) is set so that the FPD ( 7 ) collision-free with respect to the envelope as close as possible to the virtual scanning center ( 51 ) and, if the second option is selected, the detector trajectory ( 402 ) is set so that the FPD ( 7 ) collision-free with respect to the envelope as far as possible from the virtual scanning center ( 51 ) is guided away.

Röntgensystem nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass in der zentralen Recheneinheit (40) die Superellipsen mit vom Winkel θ der Orbitalverstellung abhängigen Halbachsen a(θ) und b(θ), einem Formparameter n(θ) und einem Drehlagewinkel θ₀(θ) gebildet werden.X-ray system according to one of claims 1-7, characterized in that in the central processing unit ( 40 ) the super ellipses are formed with half-axes a (θ) and b (θ) dependent on the angle θ of orbital displacement, a shape parameter n (θ) and a rotational position angle θ ₀ (θ).

Röntgensystem nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass in der zentralen Recheneinheit (40) die Superellipsen derart gebildet werden, dass die Halbachsen a(θ) und b(θ), der Formparameter n(θ) und der Drehlagewinkel θ₀(θ), oder deren mathematische Ableitungen nicht stetig in Bezug auf den Winkel θ der Orbitalverstellung sind.X-ray system according to one of claims 1-8, characterized in that in the central processing unit ( 40 ) the super ellipses are formed such that the half axes a (θ) and b (θ), the shape parameter n (θ) and the rotational position angle θ ₀ (θ), or their mathematical derivatives are not continuous with respect to the angle θ of the orbital adjustment ,

Röntgensystem nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabemittel (43) ein Grafisches User Interface GUI aufweisen, die dazu eingerichtet sind, um eine Hüllfläche des Patienten und des Liegenbretts (501) der Patientenliege einzugeben.X-ray system according to one of claims 1-9, characterized in that the input means ( 43 ) have a graphical user interface GUI adapted to define an envelope of the patient and the couch ( 501 ) of the patient bed.