專利名稱：帶有至少兩組輻射源-檢測(cè)器組件的成像斷層造影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像斷層造影設(shè)備，尤其是一種X射線計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備，其帶有至少-一臺(tái)第一拍攝系統(tǒng)，包括一個(gè)第一輻射源和一個(gè)以多個(gè)排成行的檢測(cè)元來(lái)檢測(cè)由該第一輻射源的第一焦點(diǎn)發(fā)出的射線的第一檢測(cè)器，和-一臺(tái)第二拍攝系統(tǒng)，包括一個(gè)第二輻射源和一個(gè)以多個(gè)排成行的檢測(cè)元來(lái)檢測(cè)由該第二輻射源的第二焦點(diǎn)發(fā)出的射線的第二檢測(cè)器，其中，這兩臺(tái)彼此間具有一個(gè)沿方位角方向不變的角度間隔的拍攝系統(tǒng)可繞一個(gè)共同的旋轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
這種斷層造影設(shè)備例如由美國(guó)專利說(shuō)明書(shū)US 4 991 190、US 4 384 359、US 4 196 352、US 5 966 422和US 6 421 412 B1公開(kāi)。這種具有多臺(tái)拍攝系統(tǒng)的斷層造影設(shè)備相對(duì)于一種帶有一臺(tái)單一拍攝系統(tǒng)的設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于增大了數(shù)據(jù)接收速率，這會(huì)導(dǎo)致較短的拍攝時(shí)間；和/或提高了時(shí)間分辨率?？s短拍攝時(shí)間是有利的，因?yàn)檫@樣一來(lái)由于患者的自愿或非自愿的運(yùn)動(dòng)和或由于心律失常而在重建圖像上產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)偽影減少了。如果例如借助螺旋掃描來(lái)對(duì)一個(gè)如心臟這樣較大的體積進(jìn)行掃描時(shí)，這是特別有意義的。提高時(shí)間分辨率例如對(duì)于描述運(yùn)動(dòng)過(guò)程是必要的，因?yàn)楸仨氃诒M可能短的時(shí)間內(nèi)接收那些為重建圖像所利用的數(shù)據(jù)。迄今為止，這一點(diǎn)試圖通過(guò)提高拍攝系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來(lái)達(dá)到，然而隨著轉(zhuǎn)動(dòng)速度加快該加速力及由此而引起的機(jī)械問(wèn)題大大增加了。這類(lèi)問(wèn)題可以通過(guò)采用本說(shuō)明書(shū)開(kāi)始部分所提到的、具有多個(gè)沿方位角方向彼此間隔設(shè)置的(即彼此可旋轉(zhuǎn)的)斷層造影設(shè)備(也就是輻射源-檢測(cè)器組件)來(lái)解決。對(duì)于將這樣的螺旋重建算法用于從檢測(cè)器獲取的原始數(shù)據(jù)來(lái)重建圖像的情況，這只需要角度間隔為180°的投影數(shù)據(jù)，則尤其優(yōu)選本說(shuō)明書(shū)開(kāi)始部分所描述的斷層造影設(shè)備，因?yàn)樵诶绱嬖趦膳_(tái)拍攝系統(tǒng)時(shí)拍攝時(shí)間會(huì)減少到對(duì)整圈旋轉(zhuǎn)所需要的測(cè)量時(shí)間的四分之一。這樣一種運(yùn)行方式對(duì)本發(fā)明是十分有利的。
在德國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)DE 199 53 613 A1和DE 198 32 972 A1中分別描述了一種所謂的“彈性-焦點(diǎn)”，利用它在相同的檢測(cè)分辨率條件下能增加用于圖像計(jì)算的數(shù)據(jù)量，從而可作精細(xì)掃描和提高圖像質(zhì)量。對(duì)此要求用于電子束的偏轉(zhuǎn)器件，這將改變X射線管中的焦點(diǎn)位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是改善本說(shuō)明書(shū)開(kāi)始部分所提到的那一類(lèi)斷層造影設(shè)備，使其有可能進(jìn)行特別精細(xì)的掃描。
按照本發(fā)明，上述技術(shù)問(wèn)題是在本說(shuō)明書(shū)開(kāi)始部分所提到的那類(lèi)斷層設(shè)備的基礎(chǔ)上通過(guò)下述方式來(lái)解決的這些檢測(cè)器這樣安裝在各自的拍攝系統(tǒng)上，使得在兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)作了一個(gè)將想像的“第一焦點(diǎn)-旋轉(zhuǎn)中心”的連接線移送到“第二焦點(diǎn)-旋轉(zhuǎn)中心”的想像連接線的先前位置這樣的共同轉(zhuǎn)動(dòng)后至少使第一檢測(cè)器的一些檢測(cè)元處在相對(duì)于第二檢測(cè)器的檢測(cè)元的先前位置偏轉(zhuǎn)了一個(gè)偏移角。
因而，本發(fā)明涉及一種帶有兩臺(tái)或多臺(tái)用于記錄來(lái)自多個(gè)不同投影裝置的投影數(shù)據(jù)、尤其用于對(duì)檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行層析拍攝和/或三維掃描的拍攝系統(tǒng)的斷層造影設(shè)備的改進(jìn)發(fā)展。本發(fā)明基于下述基本構(gòu)思通過(guò)將拍攝系統(tǒng)的檢測(cè)器彼此相對(duì)地以特定的方式安裝，可以用一個(gè)帶有多臺(tái)拍攝系統(tǒng)的斷層造影設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)一種“彈性焦點(diǎn)”的功能而不必在X射線管中使用昂貴的偏轉(zhuǎn)手段。本發(fā)明的另一種理解基于在一種十分快速轉(zhuǎn)動(dòng)的CT設(shè)備中實(shí)現(xiàn)一種通用的“彈性焦點(diǎn)”時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因而在一個(gè)多管系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)“彈性焦點(diǎn)”的功能是特別有利的。
使用本發(fā)明的斷層造影設(shè)備在保持相同的檢測(cè)器分辨率(即沿方位角方向排列的檢測(cè)元的數(shù)量和間隔保持不變)時(shí)可以對(duì)檢測(cè)對(duì)象或患者進(jìn)行相當(dāng)于所述彈性焦點(diǎn)作用的精細(xì)掃描。由此也就減少了掃描錯(cuò)誤(偽影)。本發(fā)明的這種有利作用尤其在涉及所探測(cè)的X射線扇面的邊緣射線時(shí)甚至可以超過(guò)通用的彈性焦點(diǎn)的作用，從而在最有利的情況甚至可以在圖像重建時(shí)省去一個(gè)為抑制偽影而設(shè)置的低通濾波器。
為了測(cè)量?jī)膳_(tái)拍攝系統(tǒng)之間不變的角間隔，尤其引入了在各自的焦點(diǎn)和該旋轉(zhuǎn)軸上共同的旋轉(zhuǎn)中心之間的想像連接線。在這兩條連接線之間相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心測(cè)量該角間隔。
所提到的為將一臺(tái)拍攝系統(tǒng)移送到另一拍攝系統(tǒng)先前位置而進(jìn)行的共同旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)角，可以與兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)之間不變的角間隔是相同的。所提到的共同旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不必強(qiáng)制性地為一種有始有終的運(yùn)動(dòng)，它寧可置入于一個(gè)連續(xù)運(yùn)行的掃描旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中。這也不必強(qiáng)制在所提到的共同旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之前和/或之后的位置獲取投影數(shù)據(jù)。
兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的檢測(cè)器分別具有多個(gè)沿方位角方向排列的檢測(cè)元。按照一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，第一檢測(cè)器的檢測(cè)元彼此間具有一個(gè)與第二檢測(cè)器的檢測(cè)元彼此間相同的檢測(cè)元間隔。至少在局部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)相同的以角度或弧長(zhǎng)度量的檢測(cè)元間隔。
在另一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，偏移角等于所述檢測(cè)元間隔的一部分1/n，其中n是拍攝系統(tǒng)的數(shù)量。尤其對(duì)于n＝2情況優(yōu)選偏移角等于半個(gè)檢測(cè)元間隔。
在本發(fā)明的斷層造影設(shè)備中，兩檢測(cè)器是準(zhǔn)偏移組裝，從而在進(jìn)行共同旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后第一拍攝系統(tǒng)基本上位于第二拍攝系統(tǒng)的先前位置，但第一拍攝系統(tǒng)的位置出現(xiàn)了一個(gè)偏移。于是，第一拍攝系統(tǒng)可以在位于由第二拍攝系統(tǒng)先前所作掃描的中間位置獲取投影數(shù)據(jù)。
偏移不是指拍攝系統(tǒng)本身，而寧可是檢測(cè)器相對(duì)于拍攝系統(tǒng)的布置，其角位置分別通過(guò)“焦點(diǎn)-旋轉(zhuǎn)中心”的連線(基本上與中心射線相同)來(lái)定義。
按照另一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，對(duì)于兩個(gè)檢測(cè)元(尤其特別優(yōu)選至少為最靠近各自中心射線的兩個(gè)檢測(cè)元)的兩個(gè)角位置之差，適用的是其為半個(gè)檢測(cè)元間隔的奇數(shù)整數(shù)倍，其中-兩角位置之一表示第一檢測(cè)器的一個(gè)檢測(cè)元的位置，其在該“第一焦點(diǎn)-旋轉(zhuǎn)中心”想像連接線和一條“第一焦點(diǎn)-檢測(cè)元”想像連接線之間環(huán)繞第一焦點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，-另一個(gè)角位置表示第二檢測(cè)器的一個(gè)檢測(cè)元的位置，其在該“第二焦點(diǎn)-旋轉(zhuǎn)中心”想像連接線和一條“第二焦點(diǎn)-檢測(cè)元”想像連接線之間環(huán)繞第二焦點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。
在這里，檢測(cè)元的位置可以在任意的、但各自在相同的位置(例如在檢測(cè)元的中央)進(jìn)行測(cè)量。
所提到的關(guān)于兩角位置之差的測(cè)量規(guī)則也可應(yīng)用于在一檢測(cè)行內(nèi)部檢測(cè)元間隔不是常數(shù)的情況。在這種情況下，必須彼此相互滿足至少為同類(lèi)測(cè)量元的測(cè)量規(guī)則。
本發(fā)明在一種包括兩臺(tái)或多臺(tái)帶有不同尺寸扇面角或測(cè)量場(chǎng)的拍攝系統(tǒng)的斷層造影設(shè)備中也是有優(yōu)點(diǎn)的。尤其在這種情況下，由這兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)掃描的最大測(cè)量場(chǎng)具有不同的尺寸，和/或可將這兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的測(cè)量場(chǎng)調(diào)節(jié)到不同的尺寸。這可以是，兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的最大扇面開(kāi)口角具有不同的尺寸和/或兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的扇面開(kāi)口角可調(diào)節(jié)到不同的尺寸。也可以是兩檢測(cè)器沿方位角方向測(cè)量的長(zhǎng)度具有不同的尺寸。在對(duì)一名患者進(jìn)行醫(yī)療診斷時(shí)，如果將第一測(cè)量場(chǎng)用于對(duì)患者整個(gè)身體橫截面進(jìn)行掃描，第二測(cè)量場(chǎng)用于對(duì)該患者身體橫截面的一部分(尤其是心臟區(qū)域)進(jìn)行掃描，則特別有利。
優(yōu)選在本發(fā)明的斷層造影設(shè)備中將兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)設(shè)置在一個(gè)共同的平面內(nèi)。這樣一來(lái)，尤其減少了因患者的一種非故意運(yùn)動(dòng)(呼吸等)而造成的偽影。
但是還可想到這樣的結(jié)構(gòu)，其中兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)沿著旋轉(zhuǎn)軸的方向彼此有間隔和/或彼此可以有間隔地定位。如果對(duì)一個(gè)較大體積的拍攝應(yīng)當(dāng)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)無(wú)輻射源的冷卻間歇地進(jìn)行，則這種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)特別有利。在這種情況下，優(yōu)選兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的軸向間隔等于一臺(tái)拍攝系統(tǒng)沿軸向(即平行于旋轉(zhuǎn)軸的方向)掃描的物體區(qū)域或其整數(shù)倍。這就意味著如果兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)彼此沿軸向偏離一個(gè)距離d，則在一個(gè)掃描區(qū)或患者臥塌裝置的移動(dòng)行程為d時(shí)掃描一個(gè)2d區(qū)域。
按照一種優(yōu)選的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的斷層造影設(shè)備具有一臺(tái)可用于控制輻射源的控制和/或成像計(jì)算機(jī)，且其這樣構(gòu)成，使得可以在利用兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的投影數(shù)據(jù)或原始數(shù)據(jù)和考慮檢測(cè)元之間的偏移角的條件下完成一幅圖像的重建。
優(yōu)選該圖像的重建可以用比無(wú)偏移角方式更精細(xì)的分辨率來(lái)完成。
按照另一種優(yōu)選的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，該斷層造影設(shè)備具有一個(gè)這樣構(gòu)成的操作裝置或操作單元，使得一個(gè)操作人員(例如一個(gè)醫(yī)生或一個(gè)護(hù)士)至少可在一個(gè)帶有正常分辨率的第一掃描模式和一個(gè)考慮了偏移角和帶有提高了的分辨率的第二掃描模式之間進(jìn)行選擇。


下面結(jié)合圖1至圖6對(duì)本發(fā)明斷層造影設(shè)備的三種實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明圖1是本發(fā)明的一種斷層造影設(shè)備的第一種實(shí)施方式的整體透視圖；圖2圖1所示斷層造影設(shè)備的兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的橫斷面圖；圖3示出了圖2的另一些細(xì)節(jié)；圖4示出了本發(fā)明斷層造影設(shè)備第二種實(shí)施方式的兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的橫斷面圖；圖5示出了本發(fā)明斷層造影設(shè)備第三種實(shí)施方式的兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的橫斷面圖，尤其用于說(shuō)明角度定義；圖6示出了本發(fā)明斷層造影設(shè)備第三種實(shí)施方式的兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的橫斷面圖，用于說(shuō)明其它的角度定義。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了斷層造影設(shè)備1的第一種實(shí)施方式，在那里為一臺(tái)用于對(duì)患者5進(jìn)行拍攝的X射線計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備和一個(gè)供患者5躺臥的臥塌裝置3。借助該臥塌裝置3的一塊可運(yùn)動(dòng)的臺(tái)板可以將患者5要檢查或掃描的部位送到該斷層造影設(shè)備1的殼體8中的一個(gè)開(kāi)口7(直徑70cm)內(nèi)。此外，在進(jìn)行螺旋掃描時(shí)還要將臥塌裝置3作連續(xù)軸向送進(jìn)。
在殼體8的內(nèi)部，一個(gè)在圖1中不可看到的支架(測(cè)量車(chē))可圍繞一個(gè)通過(guò)患者5的旋轉(zhuǎn)軸9按較高速度旋轉(zhuǎn)。
設(shè)置了一臺(tái)操作單元10，以供一名醫(yī)生或類(lèi)似人員來(lái)操作此斷層造影設(shè)備1。
為了實(shí)現(xiàn)短時(shí)間掃描和/或提高分辨率，在支架上安裝了多臺(tái)拍攝系統(tǒng)，例如兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)(n＝2)。兩拍攝系統(tǒng)的第一臺(tái)具有一個(gè)X射線管作為第一輻射源11和一個(gè)八行(八排)X射線檢測(cè)陣作為第一檢測(cè)器13。第二拍攝系統(tǒng)具有一個(gè)另外的X射線管作為第二輻射源15和一個(gè)另外的八行(八排)X射線檢測(cè)陣作為第二檢測(cè)器17。兩個(gè)輻射源11、15和兩個(gè)檢測(cè)器13、17在支架上的布置在斷層造影設(shè)備的運(yùn)行期間是固定的，因而在運(yùn)行期間它們的相對(duì)距離是不變的。
X射線檢測(cè)陣是在一個(gè)可以電子讀出的閃爍陶瓷(即一個(gè)所的UFC-陶瓷)的基礎(chǔ)上建立的。還可以采用所謂的表面檢測(cè)器，例如帶有256行或更多行的表面檢測(cè)器。
兩個(gè)連續(xù)掃描的拍攝系統(tǒng)的投影數(shù)據(jù)在一個(gè)控制和成像計(jì)算機(jī)18中利用一個(gè)圖像重建算法加工成CT相片。在此，兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的投影數(shù)據(jù)首先綜合(混合)成一個(gè)共有的投影原始數(shù)據(jù)組。
圖2和圖3示出了圖1中兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的詳細(xì)情況。尤其描述了兩個(gè)輻射源11、15(焦點(diǎn)F1或F2)如何在一個(gè)共同的環(huán)行軌道19上沿箭頭方向圍繞旋轉(zhuǎn)軸9的旋轉(zhuǎn)中心D旋轉(zhuǎn)，為下一個(gè)圖像重建獲取來(lái)自不同投影角度的原始數(shù)據(jù)。在圖2的橫斷面圖上，該檢測(cè)器13或17的一行分別用各自的檢測(cè)單元13a、13b、13c或17a、17b、17c，…來(lái)表示。兩個(gè)檢測(cè)器13、17的檢測(cè)分度是相同的。投影角度間隔可以、但不是必須與檢測(cè)分度相同。
彎曲的檢測(cè)器13或17的相應(yīng)輻射源11或15各自聚焦的弧長(zhǎng)或長(zhǎng)度L1或L2是不同的，從而在圖2中對(duì)兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)形成不同尺寸的可檢測(cè)X射線射束。第一拍攝系統(tǒng)為了形成圖像可以利用一個(gè)帶有邊緣射線21、中心射線23和一個(gè)最大扇形開(kāi)口角2β1max為約55°的X射線束。相應(yīng)，第二拍攝系統(tǒng)可以利用一個(gè)帶有邊緣射線25、中心射線27和一個(gè)最大扇形開(kāi)口角2β2max為約25°的X射線束。鑒于由兩臺(tái)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，由此對(duì)第一測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)約為50cm直徑的最大測(cè)量場(chǎng)31，對(duì)第二拍攝系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)僅為25cm直徑的相對(duì)較小的最大測(cè)量場(chǎng)35。
第一測(cè)量場(chǎng)31布置成掃描該患者5整個(gè)身體的橫截面，第二測(cè)量場(chǎng)35布置成僅掃描該患者的心臟區(qū)域。
一個(gè)操作人員可以在操作裝置10上選擇下述運(yùn)行模式在該斷層造影設(shè)備1的一種身體運(yùn)行模式中，下一個(gè)圖像重建的原始數(shù)據(jù)由第一拍攝系統(tǒng)的第一測(cè)量場(chǎng)31來(lái)獲取。該第二拍攝系統(tǒng)、尤其是第二輻射源15在這種模式中可以是不起作用的。則該患者5的整個(gè)身體橫截面以通常的時(shí)間分辨率進(jìn)行掃描。
按照本發(fā)明，在該斷層造影設(shè)備1的一種心臟運(yùn)行模式中，由兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)來(lái)獲取原始數(shù)據(jù)。在這種模式中，第二測(cè)量場(chǎng)35以相對(duì)于僅有一臺(tái)拍攝系統(tǒng)的設(shè)備而言提高了時(shí)間分辨率和提高了數(shù)據(jù)速率的方式進(jìn)行掃描。在這種情況下，第一檢測(cè)器13僅利用一個(gè)相對(duì)于其整個(gè)長(zhǎng)度L1來(lái)說(shuō)縮短了的長(zhǎng)度L1′，其基本上與該較小檢測(cè)器17的長(zhǎng)度L2相同。在兩測(cè)量場(chǎng)31、35的兩邊界之間的環(huán)形區(qū)域通過(guò)患者5的X射線即可能未被利用，從而可能具有這樣的優(yōu)點(diǎn)在心臟運(yùn)行模式時(shí)將第一拍攝系統(tǒng)實(shí)際扇形開(kāi)口角2β1調(diào)節(jié)到一個(gè)小于該第一拍攝系統(tǒng)最大扇形開(kāi)口角2β1max的值，尤其是調(diào)節(jié)到與第二拍攝系統(tǒng)的最大扇形開(kāi)口角2β2max相同。在圖2中示出了相應(yīng)的邊界射線37。
為了使由輻射源11或15的X射線束聚焦到旋轉(zhuǎn)軸方向，也就是選擇一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)行，分別在兩者的輻射源側(cè)為第一拍攝系統(tǒng)配置一個(gè)第一聚焦裝置41和為第二拍攝系統(tǒng)配置一個(gè)第二聚焦裝置45。例如，這兩個(gè)聚焦裝置41、45可以分別具有兩個(gè)可沿著平行于旋轉(zhuǎn)軸9的方向移動(dòng)的光闌(Blendenbacke)。
為了滿足不同尺寸扇面開(kāi)口角的可調(diào)節(jié)性，尤其是為了將第一拍攝系統(tǒng)的扇面開(kāi)口角減小到2β1值，設(shè)置了一個(gè)在圖3中示意表示的、用于減少兩測(cè)量場(chǎng)邊界之間環(huán)形區(qū)內(nèi)射線的組件51。該組件例如是另一個(gè)附屬于第一聚焦裝置41的、帶有圖中示意表示的可沿著與旋轉(zhuǎn)軸9相垂直的方向(即在等高面內(nèi))移動(dòng)的光闌(雙箭頭54)。作為替換方式，該組件51或者附加設(shè)計(jì)成形狀過(guò)濾裝置55，或者具有這樣一個(gè)形狀過(guò)濾裝置。圖中示意表示了兩個(gè)不同的形狀過(guò)濾器56、57，其中一個(gè)用于所提到的身體運(yùn)行模式，另一個(gè)用于所提到的心臟運(yùn)行模式。
正如由圖2觀察通過(guò)檢測(cè)器13或17的線23或27的走向時(shí)已可看到，兩檢測(cè)器13、17不僅具有不同的尺寸，而且對(duì)于各自的拍攝系統(tǒng)而言以不同的方式組裝。這將在下面結(jié)合圖3作詳細(xì)說(shuō)明。在圖3中引入了等距的檢測(cè)分度或檢測(cè)元間隔Δβ。
下面，對(duì)每臺(tái)拍攝系統(tǒng)的位置用一個(gè)想像的“第一焦點(diǎn)F1與旋轉(zhuǎn)中心D”的連接線和“第二焦點(diǎn)F2與旋轉(zhuǎn)中心D”的連接線來(lái)定義。在該實(shí)施方式中這兩條線與中心射線23或27(見(jiàn)圖2)是同一條。
在拍攝系統(tǒng)為n臺(tái)時(shí)，拍攝系統(tǒng)之間至少在拍攝期間保持不變的方位角間隔α基本上優(yōu)選為360°/(2n)，即在圖1至圖3中的實(shí)施方式(n＝2)基本上為90°，從而在轉(zhuǎn)過(guò)了整個(gè)旋轉(zhuǎn)行程的1/(2n)后累積掃描了一個(gè)180°的角度區(qū)域，這個(gè)區(qū)域?qū)Υ蠖鄶?shù)下面所述的圖像重建算法來(lái)說(shuō)是足夠了。與本發(fā)明相聯(lián)系，優(yōu)選采用半周投影數(shù)據(jù)就已夠用的螺旋重建算法。
第一拍攝系統(tǒng)的檢測(cè)器13相對(duì)于“第一焦點(diǎn)F1-旋轉(zhuǎn)中心D”的連接線安裝成與第二拍攝系統(tǒng)相比沿方位角方向偏移了半個(gè)元間隔Δβ或半個(gè)檢測(cè)分度的奇數(shù)整數(shù)倍。最優(yōu)選的情形是偏移Δβ/2。
對(duì)單個(gè)的檢測(cè)元而言允許擬定一個(gè)類(lèi)似的安裝規(guī)則。在此，γ1表示第一檢測(cè)器13的一個(gè)任意檢測(cè)元13a、13b、13c…在該“第一焦點(diǎn)F1-旋轉(zhuǎn)中心D”想像連接線和一條“第一焦點(diǎn)F1-檢測(cè)元13a、13b、13c…”想像連接線之間測(cè)得的環(huán)繞第一焦點(diǎn)F1的角位置，γ2表示第二檢測(cè)器17的一個(gè)任意檢測(cè)元17a、17b、17c…在該“第二焦點(diǎn)F2-旋轉(zhuǎn)中心D”想像連接線和一條“第二焦點(diǎn)F2-檢測(cè)元17a、17b、17c…”想像連接線之間測(cè)得的環(huán)繞第二焦點(diǎn)F2的角位置。檢測(cè)元13a、13b、13c、…，17a、17b、17c…在圖3中分別以檢測(cè)元邊緣側(cè)來(lái)測(cè)量。
兩檢測(cè)器13、17這樣安裝，使得兩角位置γ1、γ2之差γ1-γ2是半個(gè)檢測(cè)元間隔Δβ的奇數(shù)整數(shù)倍2N+1γ1-γ2＝(2N+1)×Δβ/2 ，其中N＝0，1，2，3… (公式1)所提到的安裝規(guī)則起到這樣的作用，使得支架轉(zhuǎn)過(guò)了角間隔α后，第一檢測(cè)器13的檢測(cè)元13a、13b、13c…相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)前第二檢測(cè)器17的檢測(cè)元17a、17b、17c…的先前位置偏移半個(gè)檢測(cè)分度。這在圖4中示意地對(duì)一個(gè)第二種實(shí)施方式作了描述，其中為清楚起見(jiàn)每個(gè)檢測(cè)器排或檢測(cè)器行僅有8個(gè)檢測(cè)元。在這種實(shí)施方式中，檢測(cè)器13和17以及因此最大可能的扇面角或測(cè)量場(chǎng)相對(duì)于第一種實(shí)施方式的尺寸相同。
在第一時(shí)刻，該CT設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部件位于用實(shí)線表示的位置。在支架順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了α＝90°后在約為1/4秒的稍晚的時(shí)刻到達(dá)了用虛線表示的位置。檢測(cè)元13a、13b、13c…位于先前由第二檢測(cè)器17的檢測(cè)元17a、17b、17c…占有的角位置的中間位置。第一陣列的檢測(cè)元也就偏移了半個(gè)檢測(cè)元間隔Δβ，也就處于準(zhǔn)“先前間隙”。這就允許對(duì)患者5作特別精細(xì)的掃描，否則僅在帶有一個(gè)劃分更細(xì)的、難于制造的檢測(cè)器單元分布才有可能。
第一檢測(cè)器13的虛線位置當(dāng)然也可以不遵照公式1的安裝規(guī)則在通過(guò)在該虛線位置拍攝一個(gè)附加的投影數(shù)據(jù)組(附加的照射)來(lái)達(dá)到，然而相應(yīng)的焦點(diǎn)F1則不位于所示的位置。這就表示本發(fā)明首先針對(duì)的是精細(xì)掃描(“虛擬的精細(xì)檢測(cè)分布)，而不是首先著眼于細(xì)分或增加不同的投影裝置。
在圖4中僅出于清楚原因?qū)z測(cè)元13a、13b、13c…表示成處于徑向向外位置。優(yōu)選它們與第二檢測(cè)器17的檢測(cè)元17a、17b、17c…處于相同的環(huán)形軌道上。
在上述公式1中，N＝0表示兩檢測(cè)元具有相同的位置，例如各自的第一或中間檢測(cè)元彼此相關(guān)。在圖5中的第三個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)于兩個(gè)尺寸相同、每個(gè)檢測(cè)排或檢測(cè)行各帶有14個(gè)檢測(cè)元的檢測(cè)器13、17描述了N＝0的情況。分別按順時(shí)針計(jì)數(shù)觀察第八個(gè)檢測(cè)元，其中該檢測(cè)元的中點(diǎn)作為每個(gè)檢測(cè)元的位置。在圖6中，對(duì)與圖5相同的設(shè)備描述了N＝4的情況，即彼此相關(guān)的檢測(cè)元設(shè)置在其檢測(cè)器中的不同位置。
重要的是角位置γ1、γ2相對(duì)于各自的F1或F2、也就是相對(duì)于各自的拍攝系統(tǒng)、而不是相對(duì)于公用的旋轉(zhuǎn)中心D測(cè)量。
如果將檢測(cè)器13或17的兩個(gè)任意檢測(cè)元13a、13b、13c…、17a、17b、17c…沿方位角的角間隔用一個(gè)共同的相關(guān)點(diǎn)給出，則應(yīng)該注意到對(duì)于圖6中引入的角δ適用δ＝α+(γ1-γ2)，從而由公式1得出δ＝α+(2N+1)×Δβ/2(公式2)但是，相應(yīng)的相關(guān)點(diǎn)從實(shí)際考慮意義很小。在一定條件下有用的是相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心D的量度。在假定較小的角度γ1、γ2情況以及假定焦點(diǎn)和檢測(cè)元分別與旋轉(zhuǎn)中心D具有大體相同的間隔，對(duì)于相應(yīng)的角間隔δ′來(lái)說(shuō)適用δ′≈α+2×(γ1-γ2)。由公式1得到的安裝規(guī)則為δ′≈α+(2N+1)×Δβ (公式3)這里的角間隔δ′基本上也為該整個(gè)檢測(cè)元間隔Δβ的奇數(shù)整數(shù)倍，即2N+1倍。
在圖1至圖6所示的斷層造影設(shè)備1的實(shí)施方式中兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)、即尤其是各自輻射源和檢測(cè)器之間的連接線(于是如各自的中央部位的射線23或27)設(shè)置在一個(gè)由圖2至圖6示出的共同平面內(nèi)。在這種結(jié)構(gòu)中，CT設(shè)備尤其適用于描述高時(shí)間分辨率的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。
雖然在實(shí)施方式中僅描述了帶有兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的斷層造影設(shè)備，作為本發(fā)明基本的構(gòu)思還可用于帶有三臺(tái)或更多拍攝系統(tǒng)的斷層造影設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種成像斷層造影設(shè)備(1)，尤其是一種X射線計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備，其帶有至少-一臺(tái)第一拍攝系統(tǒng)，包括一個(gè)第一輻射源(11)和一個(gè)以多個(gè)排成行的檢測(cè)元(13a，13b，13c…)來(lái)檢測(cè)由該第一輻射源(11)的第一焦點(diǎn)(F1)發(fā)出的射線的第一檢測(cè)器(13)，-一臺(tái)第二拍攝系統(tǒng)，包括一個(gè)第二輻射源(15)和一個(gè)以多個(gè)排成行的檢測(cè)元(17a，17b，17c…)來(lái)檢測(cè)由該第二輻射源(15)的第二焦點(diǎn)(F2)發(fā)出的射線的第二檢測(cè)器(17)，其中，這兩臺(tái)彼此間具有一個(gè)沿方位角方向不變的角度間隔(α)的拍攝系統(tǒng)可繞一個(gè)共同的旋轉(zhuǎn)軸(9)上的旋轉(zhuǎn)中心(D)轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于所述檢測(cè)器(13，17)這樣安裝在各自的拍攝系統(tǒng)上，從而在兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)作了一個(gè)將想像的“第一焦點(diǎn)(F1)-旋轉(zhuǎn)中心(D)”的連接線移送到“第二焦點(diǎn)(F2)-旋轉(zhuǎn)中心(D)”的想像連接線的先前位置這樣的共同轉(zhuǎn)動(dòng)后，至少使第一檢測(cè)器(13)的一些檢測(cè)元(13a，13b，13c…)處在相對(duì)于第二檢測(cè)器(17)的檢測(cè)元(17a，17b，17c…)的先前位置偏轉(zhuǎn)了一個(gè)偏移角。
2.按照權(quán)利要求1所述的斷層造影設(shè)備(1)，其特征在于所述第一檢測(cè)器(13)的檢測(cè)元(13a，13b，13c…)彼此間具有一個(gè)與第二檢測(cè)器(17)的檢測(cè)元(17a，17b，17c…)彼此間相同的檢測(cè)元間隔(Δβ)。
3.按照權(quán)利要求2所述的斷層造影設(shè)備(1)，其特征在于所述偏移角等于所述檢測(cè)元間隔(Δβ)的一部分1/n，其中n是拍攝系統(tǒng)的數(shù)量。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的斷層造影設(shè)備(1)，其特征在于所述偏移角等于半個(gè)檢測(cè)元間隔(Δβ)。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的斷層造影設(shè)備(1)，其特征在于對(duì)于所述第一檢測(cè)器(13)的一個(gè)任意檢測(cè)元(13a、13b、13c…)在該“第一焦點(diǎn)(F1)-旋轉(zhuǎn)中心(D)”想像連接線和一條“第一焦點(diǎn)(F1)-檢測(cè)元(13a、13b、13c…)”想像連接線之間測(cè)得的環(huán)繞第一焦點(diǎn)(F1)的角位置(γ1)，和對(duì)于所述第二檢測(cè)器(17)的一個(gè)任意檢測(cè)元(17a、17b、17c…)在該“第二焦點(diǎn)(F2)-旋轉(zhuǎn)中心(D)”想像連接線和一條“第二焦點(diǎn)(F2)-檢測(cè)元(17a、17b、17c…)”想像連接線之間測(cè)得的環(huán)繞第二焦點(diǎn)(F2)的角位置(γ2)，適用的是兩個(gè)角位置(γ1，γ2)之差(γ1-γ2)是半個(gè)檢測(cè)元間隔(Δβ)的奇數(shù)整數(shù)倍(2N+1)。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的斷層造影設(shè)備(1)，其特征在于所述兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)設(shè)置在一個(gè)共同的平面內(nèi)。
7.按照權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的斷層造影設(shè)備(1)，其特征在于這樣構(gòu)成一臺(tái)控制和/或成像計(jì)算機(jī)(18)，使得一幅圖像的重建可以在利用兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)的投影數(shù)據(jù)或原始數(shù)據(jù)和考慮檢測(cè)元(13a，13b，13c…，17a，17b，17c…)之間的偏移角的情況下完成。
8.按照權(quán)利要求7所述的斷層造影設(shè)備(1)，其特征在于所述圖像的重建可以用一個(gè)比無(wú)偏移角的方式更精細(xì)的分辨率來(lái)完成。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的斷層造影設(shè)備(1)，其特征在于這樣構(gòu)成一個(gè)操作單元(10)，使得一個(gè)操作人員至少可以在一個(gè)帶有正常分辨率的第一模式與一個(gè)考慮了偏移角和帶有較高分辨率的第二模式之間進(jìn)行選擇。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種成像斷層造影設(shè)備(1)，尤其是一種X射線計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備，其具有兩臺(tái)可繞一個(gè)共同的旋轉(zhuǎn)軸(9)上的旋轉(zhuǎn)中心(D)轉(zhuǎn)動(dòng)、且彼此之間保持不變的方位角間隔的拍攝系統(tǒng)。每臺(tái)拍攝系統(tǒng)具有一個(gè)帶有焦點(diǎn)(F1或F2)的輻射源(11或15)以及一個(gè)各帶有多個(gè)檢測(cè)元(13a，13b，13c…，17a，17b，17c…)的檢測(cè)器(13或17)，使得兩臺(tái)拍攝系統(tǒng)作了一個(gè)將想像的“第一焦點(diǎn)(F1)－旋轉(zhuǎn)中心(D)”的連接線移送到“第二焦點(diǎn)(F2)－旋轉(zhuǎn)中心(D)”的想像連接線的先前位置這樣的共同轉(zhuǎn)動(dòng)后，至少使第一檢測(cè)器(13)的一些檢測(cè)元(13a，13b，13c…)處在相對(duì)于第二檢測(cè)器(17)的檢測(cè)元(17a，17b，17c…)的先前位置偏轉(zhuǎn)了一個(gè)偏移角。
文檔編號(hào)G03B42/02GK1517073SQ20041000282
公開(kāi)日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2004年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月22日
發(fā)明者赫伯特·布魯?shù)? 托馬斯·弗洛爾, 卡爾海因茨·保利, 于爾根·西蒙, 弗洛爾, 西蒙, 因茨 保利, 赫伯特 布魯?shù)?申請(qǐng)人:西門(mén)子公司