DE69028999T2

DE69028999T2 - Rechnergesteuertes Tomographiegerät

Info

Publication number: DE69028999T2
Application number: DE69028999T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Ozaki; Toshihiro Rifu
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-02-13
Filing date: 1990-02-12
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2010-02-13
Also published as: US5073911A; JPH0728862B2; EP0383232A2; DE69028999D1; JPH02211129A; EP0383232A3; EP0383232B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein computertomographisches Gerät (CT-Gerät; CT = Computertomographie), bei dem Bestrahlungsstrahlen wie etwa Röntgenstrahlen eingesetzt werden, und insbesondere auf ein computertomographisches Gerät, bei dem eine helix- bzw. schraubenlinienförmige Abtastung zur Gewinnung von Projektionsdaten durchgeführt wird.

Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik

Computertomographische Geräte der vorstehend erläuterten Art haben seit kurzem Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da sie eine breite Untersuchungsregion eines zu untersuchenden Objekts in einer kurzen Zeitdauer abtasten können. Ein Beispiel eines solchen computertomographischen Geräts ist ein computertomographisches Gerät, bei dem eine Strahlungsquelle eingesetzt wird, wie es in der US-PS 4 630 202 offenbart ist. Die schraubenlinienförmige Abtastung stellt ein System dar, bei dem das Objekt in einer gegebenen Richtung bewegt wird, indem die einen Bestandteil einer Gerüstanordnung darstellende Plattform für den Patienten, auf der das Objekt angeordnet ist, in der Richtung der Achse des Körpers des Objekts gleitend verschoben wird, und eine Röntgenröhre um das Objekt herum für eine kontinuierliche Abtastung desselben gedreht wird. Wenn angenommen wird, daß das Objekt festgehalten bleibt, bildet die Ortskurve der Bewegung der Röntgenröhre relativ zu dem Objekt eine Schraubenlinie. Der Teilungsabstand bzw. die Ganghöhe der Schraubenlinie entspricht der Bewegungsgeschwindigkeit der Plattform für den Patienten. Bei der herkömmlichen dynamischen Abtastung und der Mehrfach-Abtastung, bei der das Objekt festgehalten ist, wird die Röntgenröhre stets innerhalb bzw. in der gleichen Scheibe bzw. Ebene gedreht.
Bei der Rekonstruktion eines Bilds aus Projektionsdaten, die bei der schraubenlinienförmigen Abtastung gewonnen werden, können Projektionsdaten für eine schraubenlinienförmige Umdrehung als ein Satz von Projektionsdaten für die Gewinnung eines Scheibenbilds bzw. Schnittbilds verarbeitet werden. Da jedoch in diesem Fall die Projektionsdaten bei einem Projektionswinkel von 0º sich von denjenigen bei einem Projektionswinkel von 360º um die Strecke unterscheiden, die der Ganghöhe der Schraubenlinie entspricht, tritt als natürliche Folge bei der Rekonstruktion des Bilds eine gewisse Unstimmigkeit auf. Dies begründet die Wahrscheinlichkeit, daß eine künstliche Störung wie etwa ein Streifen in einem rekonstruierten Scheibenbild auftritt. Dieser Vorgang wird noch augenfälliger, wenn die Strecke, die der Ganghöhe der Schraubenlinie entspricht, vergrößert wird, um hierdurch die Datengewinnung zu beschleunigen.
Zur Vermeidung eines derartigen Nachteils werden gemaß der vorstehend angegebenen US-Patentschrift Daten von 0º bis (360 + α)º als ein Satz von Projektionsdaten gewonnen und es werden die Daten von 0º bis αº unter Heranziehung von Daten von 360º bis αº geglättet, um hierdurch die vorstehend genannte Unstimmigkeit zu beseitigen. Dieses Verfahren besteht jedoch einfach darin, die Daten für 0º und die Daten für 360º dazu zu bringen, in die gleiche Scheibe zu gelangen, und besteht nicht darin, Daten für die gesamten 360º dazu zu bringen, in die gleiche Scheibe (Ebene) zu gelangen. Daher kann die künstliche Störung nicht vollständig beseitigt werden.
Die vorstehend erwähnte US-Patentschrift beschreibt weiterhin den Stand der Technik, wie er in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 4 und 5 wiedergegeben ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein computertomographisches Gerät zu schaffen, durch das ein Scheibenbild mit geringeren Störungen bei der Rekonstruktion eines Bilds auf der Basis von Daten, die durch eine schraubenlinienförmige Abtastung gewonnen wurden, erhalten werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1, 4 bzw. 5 gelöst.
Weitere Zielsetzungen und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden Beschreibung und werden zum Teil auch aus der Beschreibung offensichtlich oder können bei Nacharbeitung der Erfindung in Erfahrung gebracht werden. Die Zielsetzungen und Vorteile der Erfindung können mit Hilfe der Vorrichtungen und Kombinationen verwirklicht und erzielt werden, die in den anhängenden Ansprüchen angegeben sind.
Diese Erfindung läßt sich noch vollständiger anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstehen.
Die beigefügten Zeichnungen, die hiermit in die Offenbarung eingegliedert werden und einen Bestandteil derselben bilden, veranschaulichen gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der vorstehend angegebenen allgemeinen Beschreibung und der nachstehenden, detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der Grundlagen der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines computertomographischen Geräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine Darstellung, in der eine Ortskurve der Bewegung der Röntgenröhre bei einer schraubenlinienförmigen Abtastung dargestellt ist,
Fig. 3 zeigt eine Darstellung, die das Interpolationsprinzip gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
Fig. 4 zeigt eine Darstellung, die eine detaillierte Beschreibung des in Fig. 3 angegebenen Prinzips vermittelt,
Fig. 5 zeigt eine Darstellung, die das Prinzip der Interpolation veranschaulicht, wenn die Geschwindigkeit der schraubenlinienförmigen Abtastung nicht konstant ist,
Fig. 6 zeigt eine Ansicht, die Projektionsdaten erläutert, die durch Gegenstrahlen gebildet werden, was bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, und
Fig. 7 zeigt eine Darstellung, die das Prinzip der Interpolation gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Ausführungsbeispiele eines computertomographischen Geräts in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines computertomographischen Röntgenstrahl-Geräts gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Gehäusedom bzw. Gehäusekorpus 1, der eine Röntgenröhre, einen Detektor, und weitere Komponenten beinhaltet, weist einen offenen Mittelabschnitt auf, der in der horizontalen Richtung zylindrisch ist, um hierdurch einen Abtastraum 3 zu definieren. Innerhalb des Doms um den Raum 3 herum ist eine Detektoranordnung 5 vorgesehen, die eine Vielzahl von Röntgenstrahldetektoren aufweist, die in Umfangsrichtung angeordnet sind. Eine Röntgenröhre 7 ist drehbar um die Anordnung 5 herum angeordnet. Die Röntgenröhre 7 kann kontinuierlich unter Einsatz eines Schleifrings gedreht werden. Dieses Abtastsystem stellt eine Modifikation eines Abtastsystems der sogenannten vierten Generation dar, die in Umfangsrichtung angeordnet sind und eine Röntgenröhre aufweist, die drehbar innerhalb der Detektoranordnung angeordnet ist. Eine Gerüstanordnung 9 ist mit der Vorderseite des Doms 1 verbunden, wobei eine Patientenplattform 11, auf der ein Objekt P anzuordnen ist, auf der Gerüstanordnung 9 derart gleitverschieblich ist, daß sie das Objekt P in den Abtastraum 3 hinein transportiert.
Wenn die Patientenplattform 11, die das Objekt P trägt, in den Raum 3 gleitend hinein bewegt wird, sendet die Röntgenröhre 7 einen fächerstrahlförmigen Röntgenstrahl auf das Objekt P aus, wobei sie sich um die imaginäre Achse dreht, die durch die Mitte des Raums 3 hindurchgeht und innerhalb des Objekts P liegt. Durch Bewegung der Patientenplattform 11 und durch Drehung der Röntgenröhre 7 zum gleichen Zeitpunkt wird das Objekt P durch die Röntgenstrahlen schraubenlinienförmig abgetastet. Die Detektoranordnung 5 erfaßt die von der Röntgenröhre 7 ausgesandten Röntgenstrahlen, die durch das Objekt P hindurch getreten sind. Da die Röntgenröhre 7 außerhalb der Detektoranordnung 5 angeordnet ist, sind zwei Detektoren vorhanden, die entlang des Strahlungspfads der Röntgenstrahlen positioniert sind, nämlich einer, der sich am nächsten bei der Röhre 7 befindet, und ein weiterer, der dem erstgenannten gegenüberliegt. Um zu erreichen, daß der am nächsten bei der Röntgenröhre befindliche Detektor außerhalb des Strahlungspfads liegt, führt daher die Anordnung 5 eine Nutationsbewegung durch, wenn die Röntgenstrahlen ausgesandt werden. Dieses System wird daher als ein System mit Nutation/Rotation bezeichnet.
Da eine solche kontinuierliche Drehung und das System mit Nutation/Rotation eine Bewegung der Patientenplattform und eine Drehung der Röntgenröhre jeweils kontinuierlich ohne Unterbrechung ermöglichen, laßt sich die schraubenlinienförmige Abtastung in einfacher Weise erzielen. Es ist anzumerken, daß selbst bei dem Einsatz eines Abtastsystems der sogenannten dritten Generation und der vierten Generation, bei dem die Röntgenröhre nicht kontinuierlich gedreht wird, eine schraubenlinienförmige Abtastung durchgeführt werden kann, wenn die gleitende Verschiebung der Patientenplattform durchgeführt wird, wenn die Röntgenstrahlen ausgesandt werden. Weiterhin kann die schraubenlinien förmige Abtastung unter Einsatz eines Abtastsystems der dritten Generation, das einen Schleifring aufweist, durchgeführt werden.
Ein von der Detektoranordnung 5 abgegebenes Erfassungssignal wird von dem Dom 1 abgegeben und an eine Interpolationsschaltung 13 angelegt. Diese Schaltung 13 wird auch mit einem Signal von dem Dom 1 gespeist, die die Drehgeschwindigkeit (Drehzyklus τ) der Röntgenröhre 7 repräsentiert, und auch mit einem von der Gerüstanordnung abgegebenen Signal gespeist, das die Abtastposition x(t) der Patientenplattform 11 repräsentiert. Die Interpolationsschaltung 13 führt bezüglich des Erfassungssignals, das von der Detektoranordnung 5 erhalten wird, eine Vorverarbeitung wie etwa eine Verstärkung, eine Integrierung oder eine D/A-Wandlung durch, wodurch Projektionsdaten für jeden Projektionswinkel bereitgestellt werden. Auf der Basis der Drehgeschwindigkeitsdaten der Röntgenröhre 7 und der Daten für die Abtastposition der Patientenplattform 11 führt die Interpolationsschaltung 13 eine Interpolationsverarbeitung (wird im weiteren Text erläutert) bezüglich der Projektionsdaten durch, die bei der schraubenlinienförmigen Abtastung erhalten wurden, und gibt Interpolationsdaten ab, die gleichwertig sind wie die Projektionsdaten, die erhalten werden, wenn die Röntgenröhre innerhalb der gleichen Scheibe bzw. Ebene des Objekts gedreht wird.
Bei der schraubenlinienförmigen Abtastung wird, wenn angenommen wird, daß das Objekt selbst fixiert bzw. unbeweglich ist, die Ortskurve der relativen Bewegung der Röntgenröhre 7 bezüglich des Objekts schraubenlinienförmig, wie es in Fig. 2 durch die unterbrochene Linie und die durchgezogene Linie angegeben ist. Diese der schraubenlinienförmigen Abtastung entsprechenden Daten enthalten daher nicht die Projektionsdaten einer Scheibe, so daß die Interpolationsschaltung 13 mit Hilfe einer Interpolation Projektionsdaten einer vorbestinnnten Scheibe für 360º ausgehend von den bei der schraubenlimenförmigen Abtastung gewonnenen Daten für zwei Umdrehungen, die durch die durchgezogene Linie angegeben sind, gewinnt, wie es in Fig. 2 durch die Strichpunktlinie mit jeweils einem Punkt veranschaulicht ist.
Die von der Interpolationsschaltung 13 abgegebenen Projektionsdaten (Interpolationsdaten) werden an eine Bildrekonstruktionsschaltung 15 angelegt, in der eine Bildrekonstruktion durchgeführt wird. Rekonstruierte Bilddaten werden an einen Bildspeicher 17 angelegt und in diesem gespeichert, der mit einem Aufzeichnungsmedium wie etwa einer Festplatte arbeitet. Die Bilddaten werden ebenfalls an eine Anzeigeeinrichtung 19 abgegeben, die eine Kathodenstrahlröhre aufweist, die ihrerseits ein Scheibenbild oder ähnliches bezüglich des Objekts P anzeigt. Das Ausführungsbeispiel weist weiterhin eine Eingabeeinrichtung 21 wie etwa eine Tastatur auf, mit deren Hilfe eine Abtastposition für die Festlegung einer Scheibe, bezüglich derer die Interpolationsdaten gewonnen werden sollen, eingegeben wird.
Es erfolgt nun eine Beschreibung des Prinzips der Interpolation, die durch die Interpolationsschaltung 13 ausgeführt wird. Die Interpolationsschaltung 13 gewinnt Interpolationsdaten für jeden Punkt auf einer Scheibe 22, die in Fig. 3 gezeigt ist, indem eine lineare Interpolation von Abtastdaten von zwei benachbarten Punkten auf der Schraubenlinie, die den gleichen Projektionswinkel aufweisen, durchgeführt wird. Fig. 3 zeigt die Ortskurve der Röntgenröhre, die auch zugleich die Ortskurve der Detektoren ist. In der Praxis werden Projektionsdaten für jeden Kanal θ erhalten. Der Kanal stellt einen Teil eines fächerförmigen Röntgenstrahls dar und laßt sich durch die nachstehende Gleichung ausdrücken:
θ = Δθ i ... (1)
Δθ bezeichnet einen Kanalteilungsabstand, wahrend i die Anzahl von Detektorkanälen bezeichnet (1 ≤ i ≤ Gesamtanzahl von Detektoren der Detektoranordnung 5).
Die Interpolationsschaltung 13 berechnet Interpolationsdaten PC(φ, θ) eines Punkts C auf der Scheibe 22 unter Einsatz von Projektionsdaten PA(φ, θ) und PB(φ, θ) von zwei benachbarten Punkten A und B auf der Schraubenlinie, die den gleichen Projektionswinkel φ wie der Punkt C haben, und eines Interpolationsverhältnisses α in der nachfolgenden Weise:
PC(φ, θ) = α PA(φ, θ) + (1 - α) PB(φ, θ) ...(2)
α laßt sich durch das Verhältnis der Unterschiede zwischen den Abtastpositionen XA, XB und XC der Punkte A, B und C in folgender Weise ausdrücken:
α = (XC - XB) / (XA - XB) ...(3)
Falls die Drehgeschwindigkeit der Röntgenröhre 7 und/oder die Bewegung der Gleitverschiebung der Plattform für den Patienten nicht konstant ist, kann der Fall auftreten, daß keine Projektionsdaten an dem benachbarten Punkt, zum Beispiel an dem Punkt A, vorhanden sind, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Damit dieser Fall korrekt bearbeitet wird, werden zuerst Projektionsdaten für den Punkt A durch eine Interpolation von Projektionsdaten von zwei Punkten A' und A" in der Nähe des Punktes A gebildet. Das Interpolationsverhältnis β für diesen Fall läßt sich aus den Projektionswinkeln für die einzelnen Punkte A', A und A" gewinnen. Hinsichtlich der nachfolgenden Berechnung läßt sich dieselbe Rechnung durchführen, wie sie vorstehend erläutert worden ist.
Nachfolgend wird die Betriebsweise gemäß diesem Ausführungsbeispiel erläutert. Die Abtastposition XC (siehe Fig. 4) oder dergleichen, die einer Zielscheibe entspricht, deren Scheibenbild bzw. Schnittbild gewünscht ist, wird mit Hilfe der Eingabeeinrichtung 21 eingegeben. Die Röntgenröhre 7 wird mit einem gegebenen Zyklus τ gedreht, während die Plattform 11 des Patienten, auf der das Objekt P angeordnet ist, mit einer konstanten Geschwindigkeit gleitend verschoben wird, um hierdurch den Körper P in den Innenraum des Abtastraums 3 zu transportieren, wodurch das Objekt P schraubenlinienförmig mit konstanter Geschwindigkeit abgetastet wird. Abtastdaten, die bei dieser schraubenlinienförmiger Abtastung gewonnen werden, werden zusammen mit den Rotationszyklusdaten der Röntgenröhre 7 und den Abtastpositionsdaten der Plattform 11 für den Patienten von der Gerüstanordnung 9 an die Interpolationsschaltung 13 angelegt. Diese Schaltung 13 führt die vorstehend erläuterten unterschiedlichen Vorverarbeitungen bezüglich der Abtastdaten durch, um hierdurch die Projektionsdaten zu bilden, und führt dann eine Interpolation bezüglich dieser Projektionsdaten in Übereinstimmung mit der vorstehend erwähnten Gleichung (2) durch, um hiermit Projektionsdaten für jeden Projektionswinkel in der Scheibe 22 für jeden Kanal zu bilden. Die Interpolationsdaten werden an die Bildrekonstruktionsschaltung 15 angelegt, die eine Rekonstruktion des Bildes ausführt. Die resultierenden Bilddaten werden an den Bildspeicher 17 abgegeben und in diesem gespeichert. Diese Bilddaten werden ebenfalls an die Anzeigeeinrichtung 19 abgegeben, die das Bild einer beliebigen Scheibe des Objekts auf der Grundlage der Interpolationsdaten anzeigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können Projektionsdaten an einer gewünschten Scheibe anhand von Daten von zwei benachbarten Punkten auf einer Schraubenlinie, die den gleichen Projektionswinkel aufweisen, in Abhängigkeit von den Abständen zwischen den beiden Punkten und der gewünschten Scheibe interpoliert werden. Demgemäß kann ein Scheibenbild ohne eine künstliche Störung erhalten werden. Selbst wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Plattform für den Patienten und die Drehgeschwindigkeit der Röntgenröhre vergrößert werden, um eine hohe bzw. rasche schraubenlinienförmige Abtastung sicher zu stellen, kann die vorstehend erläuterte Interpolation durchgeführt werden, wodurch das Auftreten irgendwelcher künstlicher Störungen (Artefakte) verhindert wird. Weiterhin wird die räumliche Auflösung in der Richtung der Bewegung der Plattform 11 für den Patienten vergrößert, da das Scheibenbild einer beliebigen Abtastposition erhalten werden kann.
Es wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem Projektionsdaten eingesetzt werden, die durch Gegenstrahlen gebildet werden. Der Röntgenstrahl, der durch das Objekt in der einen Richtung hindurchdringt, und der Gegen-Röntgenstrahl, der durch das Objekt in der entgegengesetzten Richtung hindurchtritt, führen zu den gleichen Projektionsdaten. Selbst wenn daher, wie in Fig. 6 gezeigt ist, die Röntgenröhre 7' keine Röntgenstrahlen an dem Projektionswinkel φ ausstrahlt, können die Projektionsdaten, die dem Projektionswinkel φ entsprechen, durch die Gegen-Röntgenstrahlen b&sub1;, b&sub2;, ... bn erhalten werden, die von den Röntgenröhren 7&sub1;, 7&sub2;, ... 7n ausgesandt werden.
Das Blockschaltbild gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das gleiche wie dasjenige bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Prinzip der Interpolation unter Einsatz der Gegenstrahlen gemaß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in Fig. 7 gezeigt. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel berechnet die Interpolationsschaltung 13 zunächst die Projektionsdaten, die dem Projektionswinkel φ entsprechen, anhand der Gegenstrahlen b&sub1;, b&sub2;, ... bn. Danach berechnet die Interpolationsschaltung 13 Interpolationsdaten PC (φ, θ) für einen Punkt C auf der Scheibe 22 unter Heranziehung von Projektionsdaten PA (φ, θ) und PB (φ, θ) von zwei Abtastpositionen X'B und XA auf der Schraubenlinie. Die Abtastposition X'B entspricht dem mittleren Punkt zwischen der Abtastposition der Röntgenröhre 7&sub1; und derjenigen der Röntgenröhre 7n. Die Interpolation läßt sich in folgender Weise ausdrücken:
PC(φ, θ) = α' PA(φ, θ) + (1 - α') P'B(φ, θ) ...(4)
a' wird durch das Verhältnis zwischen den Unterschieden zwischen den Abtastpositionen XA, X'B und XC in folgender Weise ausgedrückt:
α' = (XC - X'B) / (XA - X'B) ...(5)
In Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Projektionsdaten, die unter Heranziehung der Gegenstrahlen erhalten werden, die einer Abtastposition X'B entsprechen, die näher bei der gewünschten Position XC als die Position XB wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel liegt, herangezogen. Daher beinhaltet die Interpolation nur noch verringerte Fehler aufgrund des Unterschieds zwischen den Abtastpositionen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in vielfältiger Weise modifiziert werden. Auch wenn bei der vorstehenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels auf ein computertomographisches Röntgenstrahlgerät Bezug genommen worden ist, ist die Strahlungsart nicht auf Röntgenstrahlen beschränkt, sondern kann jede andere Form wie etwa Gammastrahlen haben. Das praktische Verfahren zum Realisieren der schraubenlinienförmigen Abtastung ist nicht auf die vorstehenden Erläuterungen beschränkt und es kann die Anordnung der Röntgenröhre und der Detektoren in geeigneter Weise geändert werden. Auch wenn die Geschwindigkeit der schraubenlinienförmigen Abtastung, die in Übereinstimmung mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Plattform für den Patienten und der Drehgeschwindigkeit der Röntgenröhre bestimmt ist, bei dem Ausführungsbeispiel als konstant angenommen worden ist, muß diese weiterhin nicht notwendigerweise konstant sein, vorausgesetzt, daß diese Geschwindigkeit bekannt ist, da der Abstand zwischen den Punkten in unterschiedlichen Scheiben auf der Grundlage der Abtastgeschwindigkeit ermittelt werden kann. Auch wenn die Interpolationsdaten für eine Scheibe aus Daten von zwei Punkten mit Hilfe einer linearen Interpolation der ersten Ordnung gewonnen werden, können sie mittels einer nicht-linearen Interpolation der zweiten Ordnung oder höherer Ordnung oder durch eine Aufteilungs- bzw. Verzweigungsinterpolation gewonnen werden. Weiterhin ist es möglich, die Projektionsdaten der gewünschten Scheibe aus mehr als zwei Daten, die den gleichen Projektionswinkel haben, zu interpolieren.
Wie vorstehend erläutert, können gemäß der vorliegenden Erfmdung Projektionsdaten, die äquivalent zu denjenigen Projektionsdaten sind, die bei der Abtastung der gleichen Scheibe erhalten werden, durch Interpolation von Daten gebildet werden, die bei der schraubenlinienförmigen Abtastung erhalten werden, wodurch künstliche Störungen beseitigt werden, die bei der herkömmlichen schraubenlinienförmigen Abtastung einen Nachteil darstellen.

Claims

1. Computerisiertes tomographisches Gerät mit:

einer Abtasteinrichtung für die Bewegung eines Objekts in einer Richtung und für die Rotation von Bestrahlungsstrahlen in einer Ebene, die eine Bewegungsrichtung des Objekts schneidet, um hierdurch eine schraubenlinienförmige Abtastung des Objekts zu bewirken und hierdurch Projektionsdaten zu erzeugen, und

einer Interpolationseinrichtung (13) für die Interpolation von Projektionsdaten PC einer vorbestimmten Scheibe, die einen gegebenen Projektionswinkel aufweisen, in Abhängigkeit von zwei Projektionsdaten PA und PB von zwei Scheiben, die auf beiden Seiten der vorbestimmten Scheibe angeordnet sind und die den gegebenen Projektionswinkel aufweisen, und von Abständen zwischen den beiden Scheiben und der vorbestimmten Scheibe,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Interpolationseinrichtung (13) dann, wenn mindestens eine der beiden Scheiben keine Projektionsdaten PA mit dem gegebenen Projektionswinkel enthält, zuerst den gegebenen Projektionswinkel aufweisende Projektionsdaten PA von mindestens einer der beiden Scheiben in Abhängigkeit von zwei benachbarten Projektionsdaten PA' und PA'' entlang einer schraubenlinienförmigen Abtastlinie, die sich von dem gegebenen Projektionswinkel unterscheidende Projektionswinkel aufweisen, und in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen den den vorbestimmten Projektionswinkel aufweisenden Projektionsdaten PA von mindestens einer der beiden Scheiben und von PA'. und PA" der beiden benachbarten Projektionsdaten, die sich von dem gegebenen Projektionswinkel unterscheidende Projektionswinkel aufweisen, interpoliert.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolationseinrichtung (13) die Projektionsdaten PC(φ, θ) der vorbestimmten Scheibe, die einen Projektionswinkel φ und einen Detektorkanal θ aufweisen, in Abhängigkeit von den beiden Projektionsdaten PA(φ, θ) und PB(φ, θ) der beiden Scheiben, die den Projektionswinkel φ und den Detektorkanal θ aufweisen, in folgender Weise interpoliert:

PC(φ, θ) = α PA(φ, θ) + (1 - α) PB(φ, θ)

wobei α ein Interpolationsverhältnis bezeichnet und in folgender Weise definiert ist:

α = (XC - XB) / (XA - XB),

wobei XA - XB und XC - XB einen Abstand zwischen den beiden Scheiben und einen Abstand zwischen der vorbestimmten Scheibe und einer der beiden Scheiben, die den Projektionsdaten PB(φ, θ) entspricht, bezeichnen.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin

eine Bildrekonstrnktionseinrichtung (15) für die Verarbeitung eines Ausgangssignals der Interpolationseinrichtung und

eine Einrichtung (19) für die Anzeige eines Ausgangssignals der Bildrekonstruktionseinrichtung vorhanden sind.

4. Verfahren zur Erzeugung eines Scheibenbilds eines Objekts, mit den Schritten:

Bewegen des Objekts in einer Richtung, während Bestrahlungsstrahlen in einer Ebene gedreht werden, die eine Bewegungsrichtung des Objekts schneidet, um hierdurch eine schraubenlinienförmige Abtastung des Objekts durchzuführen und hierbei Daten für die schraubenlinienförmige Abtastung bereitzustellen,

Bezeichnen einer gewünschten Scheibe des Objekts,

Rekonstruieren eines Bilds der gewünschten Scheibe auf der Grundlage der Projektionsdaten, und

Interpolieren von Projektionsdaten bei der gewünschten Scheibe, die einen gegebenen Projektionswinkel aufweisen, in Abhängigkeit von zwei Daten für die schraubenlinienförmige Abtastung an zwei Scheiben, die auf beiden Seiten der gewünschten Scheibe benachbart sind, und in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen den beiden Scheiben und der gewünschten Scheibe,

gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, daß dann, wenn mindestens eine der beiden Scheiben keine Projektionsdaten PA mit dem gegebenen Projektionswinkel enthält, zuerst Projektionsdaten PA, von mindestens einer der beiden Scheiben, die den gegebenen Projektionswinkel aufweisen, in Abhängigkeit von zwei benachbarten Projektionsdaten PA' und PA" entlang einer schraubenlinienförmigen Abtastlinie, die sich von dem gegebenen Projektionswinkel unterscheidende Projektionswinkel aufweisen, und in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen den Projektionsdaten PA von mindestens einer der beiden Scheiben, die den gegebenen Projektionswinkel aufweisen, und von jeweils PA' und PA" der beiden benachbarten Projektionsdaten, die sich von dem gegebenen Projektionswinkel unterscheidende Projektionswinkel aufweisen, interpoliert werden.

5. Computerisiertes tomographisches Gerät mit:

einer Abtasteinrichtung für die Bewegung eines Objekts in einer Richtung und für die Drehung von Bestrahlungsstrahlen innerhalb einer Ebene, die eine Bewegungsrichtung des Objekts schneidet, um hierdurch eine schraubenlinienförmige Abtastung des Objekts durchzuführen und hierdurch Projektionsdaten bereitzustellen,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (13) für die Berechnung von Projektionsdaten P'B(φ, θ) einer ersten Scheibe, die einen Projektionswinkel φ und einen Detektorkanal θ aufweisen, unter Einsatz von Zählerstrahlen, und

eine Einrichtung (13) für die Interpolation von Projektionsdaten PC(φ, θ) einer vorbestimmten Scheibe, die den Projektionswinkel φ und den Detektorkanal θ aufweisen, in Abhängigkeit von Projektionsdaten PA(φ, θ) einer zweiten Scheibe, die den Projektionswinkel φ und den Detektorkanal θ aufweisen, und den Projektionsdaten P'B(φ, θ) der ersten Scheibe.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolationseinrichtung (13) die Projektionsdaten PC(φ, θ) in folgender Weise interpoliert:

PC(φ, θ) = α' PA(φ, θ) + (1 - α') P'B(φ, θ),

wobei α' ein Interpolationsverhältnis bezeichnet und in folgender Weise ausgedrückt ist:

α' = (XC - X'B) / (XA - X'B),

wobei XA - X'B und XC - X'B einen Abstand zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe und einen Abstand zwischen der vorbestimmten Scheibe und der ersten Scheibe bezeichnen.