NL1032967C2

NL1032967C2 - Röntgen-CT-apparatuur en werkwijze van het besturen daarvan.

Info

Publication number: NL1032967C2
Application number: NL1032967A
Authority: NL
Inventors: Motoki Watanabe
Original assignee: Ge Med Sys Global Tech Co Llc
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-11-23
Also published as: KR20070057055A; CN1973771A; DE102006056997A1; US20070121780A1; NL1032967A1; CN1973771B; JP4639143B2; JP2007144047A; US7421057B2

Description

Korte aanduiding: RÖntgen-CT-apparatuur en werkwijze van het bestu ren daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op röntgen-CT(computertomogra-5 fie) -apparatuur en een werkwijze van het besturen daarvan. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op röntgen-CT-apparatuur voor het verwerven van een beeld van een subject door middel van een schroefvormige aftasting, die is gesynchroniseerd met een hartslag, en op een werkwijze van het besturen daarvan.

10 In het geval van het afbeelden van een hart door middel van röntgen-CT-apparatuur, wordt een aftasting uitgevoerd, terwijl een hartslagsignaal wordt opgevangen en wordt een beeld gereconstrueerd onder gebruikmaking van projectiegegevens van een hoeveelheid van een halve aftasting in een gewenste hartslagfase. De aftasting wordt uit-15 gevoerd als een schroefvormige aftasting en een multi-rij röntgende-tector wordt gebruikt voor het verwerven van projectiegegevens. De röntgen-CT-apparatuur, die de multi-rij röntgendetector gebruikt, wordt ook wel een MDCT (Multi Detector Row CT) genoemd.

Bij het afbeelden van het hart door middel van een MDCT wordt 20 de schroefpitch ingesteld in overeenstemming met de hartslag, zodat alle hartslagfasen in plakbeelden in een aantal continue plakposities dezelfde zijn en geen uitval van projectiegegevens tussen naburige plakposities optreedt (verwezen wordt bijvoorbeeld naar het Japanse ter inzage gelegde octrooi nr. 2005-137390).

25 Om de tijdsresolutie van beeldverwerving te verbeteren, worden projectiegegevens van een hoeveelheid van een halve aftasting in een aantal hartslagen verzameld. Beeldreconstructie op basis van de op een dergelijke wijze verzamelde projectiegegevens wordt ook wel multi-sec-torreconstructie genoemd.

30 In het geval van het uitvoeren van de schroefvormige aftasting, zoals hierboven beschreven, wordt de schroefpitch asynchroon met de hartslag, wanneer de hartslag tijdens een aftasting verandert, zodat geen plakbeeld van hoge kwaliteit kan worden verkregen als gevolg van een uitval van gegevens of dergelijke.

35 Een doel van de uitvinding is het realiseren van röntgen-CT-ap paratuur, die in staat is een hartslagverandering tijdens een aftasting aan te kunnen en een werkwijze van het besturen daarvan.

1032967 - 2 -

Voor het bereiken van het doel verschaft de uitvinding volgens een aspect röntgen-CT-apparatuur, omvattende: een gegevensverwervings-inrichting voor het verwerven van projectiegegevens van een subject door middel van een met een hartslag gesynchroniseerde schroefvormige 5 aftasting; een beeldreconstructie-inrichting voor het reconstrueren van een beeld op basis van de verworven projectiegegevens; en een stuureenheid voor het besturen van de gegevensverwervingsinrichting en de gegevensreconstructie-inrichting, en gekenmerkt doordat de stuureenheid omvat: een eerste stuurmiddel voor het veranderen van de 10 schroefpitch volgens een verandering in de hartslag tijdens de schroefvormige aftasting; en een tweede stuurmiddel voor het reconstrueren van beelden in een aantal plakposities op gelijke intervallen op basis van projectiegegevens, die ook de tijdens een verandering in de schroefpitch verworven projectiegegevens bevatten.

15 Voor het bereiken van het doel heeft de uitvinding volgens een ander aspect betrekking op een werkwijze van het besturen van röntgen-CT-apparatuur voor het verwerven van projectiegegevens van een subject door middel van een met een hartslag gesynchroniseerde schroefvormige aftasting en het reconstrueren van een beeld op basis van de verzamel-20 de projectiegegevens, gekenmerkt door het omvatten van de stappen van: het veranderen van de schroefpitch volgens een verandering in de hartslag tijdens de schroefvormige aftasting; en het reconstrueren van beelden in een aantal plakposities op gelijke intervallen op basis van projectiegegevens, die ook tijdens een verandering in de schroefpitch 25 verzamelde projectiegegevens bevatten.

Bij voorkeur wordt de schroefpitch veranderd door middel van het veranderen van de relatieve lineaire verplaatsingssnelheid van een röntgenfocuspunt in de axiale richting van de schroefvormige aftasting om de reden, dat het voldoende is om slechts één van de twee snel-30 heidscomponenten in de omtreksrichting en de axiale richting te besturen.

Bij voorkeur wordt de relatieve lineaire verplaatsingssnelheid veranderd door middel van het veranderen van de verplaatsingssnelheid van een het subject ondersteunende tafel om de reden, dat het eenvou-35 dig is om de relatieve lineaire verplaatsingssnelheid van het röntgenfocuspunt te besturen.

Bij voorkeur verwerft de gegevensverwervingsinrichting tweedimensionale projectiegegevens, aangezien dit de reconstructie van beelden in een aantal plakposities, die zich op gelijke intervallen bevin-40 den, vergemakkelijkt. Bij voorkeur verwerft de gegevensverwervingsin- - 3 - richting projectiegegevens via een multi-rij röntgendetector, omdat tweedimensionale projectiegegevens eenvoudig kunnen worden verkregen. Volgens de uitvinding wordt in enig aspect de röntgen-CT-apparatuur zodanig bestuurd, dat de schroefpitch wordt veranderd volgens een ver-5 andering in de hartslag tijdens een schroefvormige aftasting en beelden in een aantal plakposities op gelijke intervallen worden gereconstrueerd op basis van projectiegegevens, die ook tijdens de verandering in de schroefpitch verzamelde projectiegegevens bevatten. De röntgen-CT-apparatuur, die in staat is de verandering in de hartslag 10 tijdens een aftasting aan te kunnen, en de werkwijze van het besturen daarvan kunnen dus worden gerealiseerd.

Fig. 1 is een blokschema, dat een configuratie van röntgen-CT-apparatuur als een voorbeeld van de beste modus voor het uitvoeren van de uitvinding toont.

15 Fig. 2 is een diagram, dat de configuratie van röntgenbestra- ling/detectieapparatuur in de röntgen-CT-apparatuur als een voorbeeld van de beste modus voor het uitvoeren van de uitvinding toont.

Fig. 3 is een diagram, dat de configuratie van een röntgenin-treevlak van een röntgendetector in de röntgen-CT-apparatuur als een 20 voorbeeld van de beste modus voor het uitvoeren van de uitvinding toont.

Fig. 4 is een diagram, dat het concept van een schroefpitch toont.

Fig. 5 is een stroomschema, dat een voorbeeld van de werking 2 5 van de röntgen-CT-apparatuur als een voorbeeld van de beste modus voor het uitvoeren van de uitvinding toont.

Fig. 6 is een stroomschema, dat overeenkomsten tussen hartslagen en de optische schroefpitch toont.

Fig. 7 is een diagram, dat een voorbeeld van een verandering in 30 de schroefpitch in reactie op een verandering in de hartslag toont.

Fig. 8 is een stroomschema van een driedimensionaal terugpro-jectieproces als een hoofdonderdeel van beeldreconstructie.

Fig. 9 is een diagram, dat de geometrische relatie tussen een beeldreconstructieoppervlak en door het beeldreconstructieoppervlak 35 heengaande röntgenstraling toont.

Fig. 10 is een diagram, dat een op het röntgenintreevlak van de röntgendetector geprojecteerd beeldreconstructieoppervlak toont.

Fig. 11 is een diagram, dat rangschikking van gegevens Dr in het beeldreconstructieoppervlak toont.

- 4 -

Fig. 12 is een diagram, dat rangschikking van gegevens D2 in het beeldreconstructieoppervlak toont.

Fig. 13 is een diagram, dat optelling van de gegevens D2 in het beeldreconstructieoppervlak toont.

5 Hieronder zullen onder verwijzing naar de bijgevoegde tekenin gen de beste modi voor het uitvoeren van de uitvinding worden beschreven. De uitvinding is echter niet beperkt tot de beste modi voor het uitvoeren van de uitvinding. Fig. 1 toont op schematische wijze de configuratie van röntgen-CT-apparatuur. De apparatuur is een voorbeeld 10 van de beste modus voor het uitvoeren van de uitvinding. Met de configuratie van de apparatuur zal een voorbeeld van de beste modus voor het uitvoeren van de uitvinding, met betrekking tot de röntgen-CT-apparatuur, worden beschreven. Door middel van de werking van de apparatuur zal een voorbeeld van de beste modus voor het uitvoeren van de 15 uitvinding met betrekking tot een werkwijze van het besturen van de röntgen-CT-apparatuur worden beschreven.

Zoals is weergegeven in fig. 1 heeft de apparatuur een portaal 100, een tafel 200, een bedienerconsole 300 en een elektrocardiograaf 400. Het portaal 100 tast een door de tafel 200 toegevoerd subject 10 20 af door middel van het röntgenbestraling/detectieapparatuur 110 en verwerft projectiegegevens van een aantal aanzichten. De aftasting wordt uitgevoerd door middel van het roteren van de röntgenbestra-ling/detectieapparatuur 110 in het portaal 100. Hieronder zal de rotatie van de röntgenbestraling/detectieapparatuur 110 ook wel rotatie 25 van het portaal 100 worden genoemd.

De door het portaal 100 verzamelde projectiegegevens worden ingevoerd in het bedienerconsole 300. In het bedienerconsole 300 wordt ook een hartslagsignaal ingevoerd via de elektrocardiograaf 400. Het bedienerconsole 300 heeft een gegevensprocessor, zoals een computer, 30 en slaat invoergegevens en een hartslagsignaal in een geheugen op. Het bedienerconsole 300 voert beeldreconstructie op basis van de projectiegegevens en het hartslagsignaal uit. Het bedienerconsole 300 is een voorbeeld van de beeldreconstructie-inrichting volgens de uitvinding.

De beeldreconstructie wordt uitgevoerd onder gebruikmaking van 35 projectiegegevens van een hoeveelheid van een halve aftasting in een voorafbepaalde hartslagfase. De projectiegegevens van de hoeveelheid van de halve aftasting zijn in één hartslag verzamelde gegevens of zijn in een aantal hartslagen verzamelde gegevens. Het gereconstrueerde beeld wordt op een weergave 302 weergegeven.

- 5 -

Het bedienerconsole 300 bestuurt het portaal 100 en de tafel 200. Onder besturing van het bedienerconsole 300 voert het portaal 100 een aftasting met voorafbepaalde parameters uit en voert de tafel 200 het positioneren van het subject 10 in een beeldverwervingsruimte zo-5 danig uit, dat een voorafbepaald gebied wordt afgetast. Positie-infor-matie van de tafel 200 wordt teruggevoerd naar het bedienerconsole 300. Het bedienerconsole 300 is een voorbeeld van de stuureenheid volgens de uitvinding.

Het subject 10 wordt gepositioneerd door het instellen van de 10 hoogte van een bovenplaat 202 en de horizontale verplaatsingsafstand van een draagtoestel 204 op de bovenplaat 202 door middel van een po-sitie-instelmechanisme, dat inwendig is verschaft. De hoogte van de bovenplaat 202 wordt ingesteld door middel van het rond het aan een basis 208 bevestigd gedeelte als een centrum zwaaien van een onder-15 steuning 206.

Door middel van het uitvoeren van een aftasting in een toestand, waarin het draagtoestel 204 is stopgezet, wordt een axiale aftasting uitgevoerd. Door middel van het uitvoeren van een aftasting terwijl het draagtoestel 204 continu wordt bewogen, wordt een schroef-20 vormige aftasting uitgevoerd. Het portaal 100 en de tafel 200 zijn een voorbeeld van de gegevensverwervingsinrichting volgens de uitvinding.

In het geval van een structuur, waarin het portaal 100 lineair langs de tafel 200 kan bewegen, wordt een schroefvormige aftasting uitgevoerd door middel van het lineair bewegen van het portaal 100 in 25 plaats van het draagtoestel 204.

In het kort kan de lineaire verplaatsing in de axiale richting van de schroefvormige aftasting een relatieve verplaatsing tussen het portaal 100 en de tafel 200 zijn. Hoewel een voorbeeld van het bewegen van het draagtoestel 204 hieronder zal worden beschreven, is het geval 30 van het bewegen van het portaal 100 gelijk aan dit voorbeeld.

Fig. 2 toont op schematische wijze de configuratie van de rönt-genbestraling/detectieapparatuur 110. De röntgenbestraling/detectie-apparatuur 110 detecteert de vanaf een focuspunt 132 van een röntgen-buis 130 geëmitteerde röntgenstraling 134 door middel van een röntgen-35 detector 150. De röntgenstraling 134 wordt door een niet-weergegeven collimator gevormd tot een röntgenkegelbundel. De röntgendetector 150 heeft een röntgenintreevlak 152, dat zich tweedimensionaal uitspreidt in overeenstemming met de spreiding van de röntgenkegelbundel. Het röntgenintreevlak 152 is gekromd om een deel van een cilinder te vor-40 men. De centrale as van de cilinder gaat door het focuspunt 132.

- 6 -

De röntgenbestraling/detectieapparatuur 110 roteert rond de door het beeldverwervingscentrum, d.w.z. isomidden O, heengaande as.

De centrale as is evenwijdig aan de centrale as van een door de rönt-gendetector 150 gevormde gedeeltelijke cilinder.

5 De richting van de centrale as van rotatie is ingesteld als een z-richting, de richting, die het isomidden O en het bandpunt 132 verbindt, is ingesteld als een y-richting, en een richting loodrecht op de z-richting en de y-richting is ingesteld als een x-richting. De x-, y- en z-assen zijn drie assen van een rechthoekig coördinatensysteem, 10 dat de z-as als een centrale as gebruikt. De z-as is ook de as van een schroefvormige aftasting.

Fig. 3 is een schematisch vlak aanzicht van het röntgenintree-vlak 152 van de röntgendetector 150. In het röntgenintreevlak 152 zijn detectiecellen 154 tweedimensionaal in de x- en y-richtingen aange-15 bracht. Dat wil zeggen, dat het röntgenintreevlak 152 een tweedimensionale array van de detectiecellen 154 is.

De detectiecellen 154 dienen elk als een detectiekanaal in de röntgendetector 150. Dientengevolge neemt de röntgendetector 150 de vorm aan van een multi-kanaal röntgendetector. De detectiecel 154 is 20 bijvoorbeeld geconstrueerd door combinatie van een scintillator en een fotodiode.

Een dergelijke röntgendetector 150 wordt ook een multi-rij röntgendetector, die de x-richting als een kanaalrichting en de z-richting als een kolomrichting gebruikt, genoemd. Het aantal kanalen 25 bedraagt bijvoorbeeld 1024 en het aantal kolommen bedraagt bijvoorbeeld 64. Door een multi-rij röntgendetector als röntgendetector 150 te gebruiken, kunnen tweedimensionale projectiegegevens tegelijkertijd worden verworven en kan een efficiënte aftasting worden uitgevoerd.

Fig. 4 toont het concept van de schroefpitch. Fig. 4 toont een 30 toestand, waarin het röntgenfocuspunt 132 in één rotatie van de schroefvormige aftasting slechts over de afstand "d" in de z-asrich-ting beweegt. De afstand "d" is een relatieve lineaire verplaatsings-afstand tussen het portaal 100 en de tafel 200. De schroefpitch is gegeven als een waarde, die is verkregen door middel van het normali-35 seren van de afstand "d" met de breedte D in de z-asrichting van de röntgendetector 150. Dit wil zeggen, dat de schroefpitch wordt gegeven door d/D.

De werking van de apparatuur zal nu worden beschreven. Fig. 5 toont het stroomschema van de werking van de apparatuur. Zoals is 40 weergegeven in fig. 5, worden in stap 501 beeldverwervingsparameters t - 7 - ingevoerd. De beeldverwervingsparameters worden ingevoerd door middel van bediening van het bedienerconsole 300 door de bediener. Door middel van deze bediening worden röntgenbuisspanning, röntgenbuisstroom, portaalrotatiesnelheid, start- en eindposities van de aftasting, hart-5 slagfase van beeldverwerving, beeldreconstructieparameters en dergelijke ingevoerd.

In stap 503 wordt een hartslag ingevoerd. De hartslag wordt op de weergave 302 weergegeven op basis van de van de elektrocardiograaf 400 afkomstige ingangssignalen en de bediener voert de hartslag in in 10 overeenstemming met de weergave. De hartslag wordt bijvoorbeeld uitgedrukt door middel van hartfrequentie. Als alternatief kan de hartslag ook worden uitgedrukt door middel van een hartcyclus. Er bestaat een inverse relatie tussen de hartfrequentie en de hartcyclus. Hoewel het geval, waarin aandacht wordt geschonken aan de hartfrequentie, hieron-15 der zal worden beschreven, is het in het geval, waarin aandacht wordt geschonken aan de hartcyclus, voldoende om de inverse van de hartfrequentie te gebruiken.

In stap 505 wordt de schroefpitch ingesteld. De schroefpitch wordt automatisch ingesteld door het bedienerconsole 300 bij de invoer 20 van de hartfrequentie. Het bedienerconsole 300 slaat de overeenkomsten tussen de hartfrequentie en de optimale schroefpitch vooraf op en stelt de schroefpitch in op basis van de overeenkomsten.

De overeenkomsten tussen de hartslag en de optimale schroefpitch zijn bijvoorbeeld zoals weergegeven in fig. 6A en 6B. Dergelijke 25 overeenkomsten worden uit vroegere beeldverwervingsbestanden door middel van induceren of dergelijke bepaald. Fig. 6A toont het geval, waarin projectiegegevens van de hoeveelheid van een halve aftasting in één hartslag worden verzameld. Fig. 6B toont het geval, waarin de projectiegegevens van de hoeveelheid van de halve aftasting in twee hart-30 slagen zijn bepaald. Des te hoger de hartslag is, des te hoger de optimale schroefpitch is, zoals is weergegeven in fig. 6A en 6B.

De optimale schroefpitch met betrekking tot dezelfde hartslag varieert volgens de rotatiesnelheid van het portaal. Dienovereenkomstig bestaat er een aantal overeenkomsten onder gebruikmaking van de 35 portaalrotatiesnelheid als parameter. In fig. 6A en 6B is de portaalrotatiesnelheid uitgedrukt als rotatietijd per rotatie. Dergelijke overeenkomsten worden als een mathematische tabel of numerieke uitdrukking in een geheugen opgeslagen.

In stap 507 wordt een schroefvormige aftasting uitgevoerd. De 40 schroefvormige aftasting start vanaf de beginpositie van de aftasting - 8 - en projectiegegevens worden verzameld. De schroefvormige aftasting wordt uitgevoerd in een toestand, waarin de patiënt zijn/haar ademhaling inhoudt.

De schroefvormige aftasting wordt uitgevoerd met de optimale 5 schroefpitch. In het bijzonder wordt de verplaatsingssnelheid van het draagtoestel 204, waarop het subject 10 is geplaatst, zodanig bestuurd om een snelheid te zijn, die correspondeert met de optimale schroefpitch. In de beschrijving wordt de verplaatsingssnelheid van het draagtoestel 204 ook wel tafelverplaatsingssnelheid genoemd. Wanneer 10 het draagtoestel is gefixeerd en het portaal beweegt, wordt de portaal verplaatsingssnelheid bestuurd.

In stap 509 wordt een meting van de hartslag uitgevoerd. De hartslag wordt gemeten parallel aan de schroefvormige aftasting. Door middel van deze werking wordt de huidige waarde van de hartslag tij-15 dens de schroefvormige aftasting verkregen.

In stap 511 wordt bepaald of de schroefpitch al dan niet optimaal is bij de huidige hartslag. Voor de bepaling worden de in fig. 6A en 6B weergegeven overeenkomsten gebruikt.

Wanneer bepaald is dat de schroefpitch optimaal is, wordt in 20 stap 513 bepaald of de aftasting al dan niet is voltooid. Wanneer de schroefvormige aftasting de eindpositie van de aftasting bereikt, is de aftasting voltooid. Indien dit niet het geval is, wordt er bepaald, dat de aftasting niet is voltooid en keert de apparatuur terug naar stap 509 en meet de apparatuur de hartslag. Tijdens de bepaling gaat 25 de schroefvormige aftasting voort.

Tijdens de periode, waarin de schroefpitch optimaal is voor de huidige hartslag en de aftasting niet voltooid is, worden de bewerkingen in stappen 509 tot 513 herhaald. Op een dergelijke wijze zet de aftasting zich voort met de aanvankelijk ingestelde schroefpitch.

30 De hartslag verandert dikwijls tijdens de aftasting. Wanneer de hartslag verandert, verandert de aanvankelijk ingestelde schroefpitch ten opzichte van de optimale waarde. In een dergelijk geval wordt er in stap 511 bepaald, dat de schroefpitch niet optimaal is voor de huidige hartslag.

35 Op basis van de bepaling wordt de schroefpitch in stap 515 ver anderd. De schroefpitch wordt veranderd door middel van het specificeren van de optimale schroefpitch voor de huidige waarde van de hartslag uit de in fig. 6A en 6B weergegeven overeenkomsten en het zodanig besturen van de tafelsnelheid, dat de schroefpitch de optimale 40 schroefpitch wordt.

- 9 -

Door middel van deze werking kan de schroefvormige aftasting met de nieuwe schroefpitch worden uitgevoerd. De schroefpitch wordt veranderd onder besturing van het bedienerconsole 300. Het bediener-console 300 voor het besturen van een verandering in de schroefpitch 5 is een voorbeeld van een eerste stuurmiddel in de uitvinding.

Bij voorkeur wordt de bewerkingslus van stappen 509, 511 en 515 herhaald in kortere tijdscycli wanneer de hartslag hoger wordt, zodat de apparatuur een snelle verandering in de hartslag aankan.

Fig. 7 toont een voorbeeld van een verandering in de schroef-10 pitch, die correspondeert met een verandering in de hartslag. In fig. 7 wordt de overgang in de tijd van de hartslag uitgedrukt door een volgetrokken-lijngrafiek en wordt de overgang van de schroefpitch, die correspondeert met de overgang in de tijd van de hartslag, uitgedrukt door een onderbroken-lijngrafiek.

15 De aftasting wordt uitgevoerd terwijl de patiënt zijn/haar ademhaling inhoudt. De hartslag verandert dikwijls wanneer de patiënt het vasthouden van zijn/haar ademhaling begint. De schroefpitch verandert om de hartslag te volgen. Ook tijdens een dergelijke verandering van de schroefpitch worden projectiegegevens verzameld.

20 In dit stadium kan de röntgenbuisstroom worden vergroot/ver- kleind in overeenstemming met de toename/afname van de schroefpitch. Dienovereenkomstig kan de röntgendosis, waaraan het subject 10 wordt blootgesteld, constant worden gemaakt ongeacht de schroefpitch om de reden, dat een grotere röntgenbuisstroom dient te worden geleverd 25 wanneer de schroefpitch toeneemt.

Wanneer de schroefvormige aftasting de eindpositie van de aftasting bereikt, wordt voltooiing van de aftasting vastgestelde in stap 513 en wordt een beeldreconstructie met gelijke intervallen uitgevoerd in stap 517. De beeldreconstructie met gelijke intervallen 30 wordt uitgevoerd op basis van de beeldreconstructieparameters, die in stap 501 zijn ingevoerd.

De beeldreconstructie met gelijke intervallen wordt uitgevoerd door middel van het ook gebruiken van tijdens een verandering in de schroefpitch verzamelde projectiegegevens. Voor de beeldreconstructie 35 met gelijke intervallen, waarin ook tijdens een verandering in de schroefpitch verzamelde projectiegegevens worden gebruikt, wordt de bekende techniek van variabele-pitchreconstructie, geopenbaard in het Japanse ter inzage gelegde octrooi nr. 2005-40582, gebruikt.

Het kenmerk van deze techniek is dat ook wanneer de schroef-40 pitch continu verandert als gevolg van versnelling/afremming van de - 10 - tafel, de röntgentransmissierichting in elk van een aantal beeldrecon-structieposities, die op gelijke intervallen zijn ingesteld, wordt verkregen op basis van elk van de instantane waarden van de tafelposi-tiecoördinaten, en beeldreconstructie wordt uitgevoerd onder gebruik-5 making van projectiegegevens, die zijn aangepast aan de röntgentransmissierichting.

Fig. 8 is een stroomschema, dat de details van een driedimensionaal terugprojectieproces als een hoofdonderdeel van de beeldreconstructie toont.

10 Een beeld wordt gereconstrueerd als een driedimensionaal beeld in een xy-vlak, dat loodrecht staat op de z-as. Een reconstructievlak P is evenwijdig aan het xy-vlak.

In stap S61 wordt aandacht geschonken aan één van alle aanzichten (d.w.z., bijvoorbeeld aanzichten van de halve aftasting), die 15 noodzakelijk zijn voor het reconstrueren van een plakbeeld, en de met elk van de pixels in het reconstructieoppervlak P corresponderende projectiegegevens Dr worden onttrokken.

Zoals is weergegeven in fig. 9A en 9B is een vierkant gebied van 512 x 512 pixels evenwijdig aan het xy-vlak als het reconstructie-20 oppervlak P ingesteld. Pixellijn L0 bij y = 0, pixellijn L63 bij y = 63, pixellijn L127 bij y = 127, pixellijn L191 bij y = 191, pixellijn L255 bij y = 255, pixellijn L319 bij y = 319, pixellijn L383 bij y = 383, pixellijn L447 bij y = 447 en pixellijn L511 bij y = 511, die evenwijdig aan de x-as met y = 0 zijn, worden als voorbeeld gebruikt. 25 Door middel van het onttrekken van projectiegegevens op lijnen T0 tot T511, die zoals is weergegeven in fig. 10 zijn verkregen door middel van het projecteren van de pixellijnen L0 tot L511 op het vlak van de multi-plak röntgendetector 150 in de röntgentransmissierichting, worden de onttrokken gegevens gebruikt als projectiegegevens Dr (aan-30 zicht, x, y) in de pixellijnen L0 tot L511. Hier corresponderen x, y met de pixels (x, y) van een plakbeeld.

De röntgentransmissierichting wordt bepaald door geometrische posities tussen het röntgenfocuspunt van de röntgenbuis 130, elk pixel en de multi-rij röntgendetector 150. Aangezien een z-coördinaat 35 z (aanzicht) van röntgendetectorgegevens DO (aanzicht, j, i) als een lineaire-tafelverplaatsing z-richtingspositie Ztafel (aanzicht) zijn verbonden met de röntgendetectorgegevens en bekend zijn, kunnen het röntgenfocuspunt en de röntgentransmissierichting in een geometrisch gegevensverzamelsysteem van de multi-rij röntgendetector op nauwkeuri- - 11 - ge wijze worden verkregen uit de röntgendetectorgegevens DO (aanzicht, j, i) tijdens versnelling/afremming.

In het geval, waarin een deel van een lijn zich naar de buitenzijde uitstrekt in de kanaalrichting van de multi-rij röntgende-5 tector 150, zoals een door het projecteren van de pixellijn L0 op het vlak van de multi-rij röntgendetector 150 in de röntgentransmissie-richting verkregen lijn T0, worden de corresponderende projectiegege-vens Dr (aanzicht, x, y) op "0" ingesteld. In het geval, waarin de lijn zich naar de buitenzijde uitstrekt in de z-richting worden de 10 projectiegegevens Dr (aanzicht, x, y) door middel van extrapolatie verkregen.

Zoals hierboven beschreven en zoals weergegeven in fig. 11, kunnen de met elk van de pixels in het reconstructieoppervlak P corresponderende projectiegegevens Dr (aanzicht, x, y) worden onttrokken. 15 Er wordt weer verwezen naar fig. 8, waarin in stap S62 de pro- jectiegegevens Dr (aanzicht, x, y) worden vermenigvuldigd met een ke-gelbundelreconstructie gewogen coëfficiënt, teneinde daardoor projec-tiegegevens D2(aanzicht, x, y) , zoals weergegeven in fig. 12, te genereren .

20 De kegelbundelreconstructie gewogen coëfficiënt w (i, j) is als volgt. In het geval van waaierbundelbeeldreconstructie, wanneer de tussen een rechte lijn, die het focuspunt van de röntgenbuis 130 en een pixel g (x, y) op het reconstructieoppervlak P (op het xy-vlak) bij aanzicht = pa verbindt, en een centrale as Bc van een röntgenbun-25 del y is en het tegenovergestelde aanzicht aanzicht = pb is, wordt in het algemeen de volgende uitdrukking verkregen.

Pb = Pa + 180° - 2γ ...Vergelijking 1 30 Wanneer de tussen een door het pixel g (x, y) op het recon structieoppervlak P heengaande röntgenbundel en het reconstructieoppervlak P gevormde hoek aa is en de tussen een aan de hierboven beschreven röntgenbundel tegenovergestelde röntgenbundel en het reconstructieoppervlak P gevormde hoek ab is, worden de hoeken aa en ab 35 vermenigvuldigd met kegelbundelrecontructie gewogen coëfficiënten ua en ob afhankelijk van de hoeken en worden de resultanten opgeteld, teneinde daardoor terugprojectiepixelgegevens D2(0, x, y) te verkrijgen. In dit geval wordt de volgende uitdrukking verkregen.

- 12 - D2 (O, x, y) = ua · D2 (O, x, y) _a + cob · D2 (O, x, y) _b ...Vergelijking 2 waarin D2(0, x, y)_a terugprojectiegegevens van het aanzicht pa en 5 D2(0, x, y)_b terugprojectiegegevens van het aanzicht Pb aanduiden.

De som van de tegengestelde bundels van de kegelbundelrecon-structie gewogen coëfficiënten is als volgt uitgedrukt.

o>a + mb = 1 . . .Vergelijking 3 10

Door middel van het uitvoeren van vermenigvuldiging met de ke-gelbundelreconstructie gewogen coëfficiënten coa en cob en optelling kan een kegelhoekartefact worden verminderd. Bijvoorbeeld kunnen de door de volgende vergelijkingen berekende kegelbundelreconstructie gewogen 15 coëfficiënten ua en cob worden gebruikt. Hierin duidt ga een gewogen coëfficiënt van het aanzicht Pa en gb een gewogen coëfficiënt van het aanzicht Pb aan.

Wanneer 1/2 van de kegelbundelhoek als ymax is ingesteld, worden de volgende uitdrukkingen verkregen.

20 ga = f(ymax, aa, pa) gb = f(ymax, ab, pb) xa = 2 -gaq/ (gaq+gbq) xb = 2 · gbq/(ga^+gb’) 25 wa = wa2· (3-2xa) wb = wb2· (3-2xb) ...Vergelijking 4 (bijvoorbeeld, q = 1)

Wanneer bijvoorbeeld max[] een functie is, die een grotere 30 waarde aanneemt, wordt als een voorbeeld van ga en gb het volgende verkregen.

ga = max[0,{(π/2+ymax)- I Pa|}]·|tan(aa) | gb = max[0,{(π/2+ymax)-(pb|}]·(tan(ab)| ...Vergelijking 5 35

In het geval van de waaierbundelbeeldreconstructie worden verder de pixels op het reconstructieoppervlak P elk vermenigvuldigd met de afstandscoëfficiënt. De afstandscoëfficiënt wordt uitgedrukt als (rl/r0)2, wanneer de afstand vanaf het focuspunt van de röntgenbuis - 13 - 130 tot de detectorkolom j van de multi-rij röntgendetector 150, corresponderend met de projectiegegevens Dr, en het kanaal i rO bedraagt en de afstand vanaf het focuspunt van de röntgenbuis 130 tot een pixel op het reconstructieoppervlak P, corresponderend met de projectiegege-5 vens Dr rl bedraagt.

In stap S63 worden de projectiegegevens D2(aanzicht, x, y) opgeteld bij de terugprojectiegegevens D3(x, y), die vooraf op een pixelovereenkomstwijze zijn vrijgemaakt, zoals weergegeven in fig. 13.

In stap S64 worden de stappen S61 tot S63 herhaald met betrek-10 king tot alle aanzichten, die noodzakelijk zijn voor het reconstrueren van een plakbeeld (dat wil zeggen, bijvoorbeeld beelden van de hoeveelheid van een halve aftasting) en worden terugprojectiegegevens D3(x, y) verkregen, zoals weergegeven in fig. 13.

Door middel van het uitvoeren van de driedimensionale terugpro-15 jectie onder gebruikmaking van tweedimensionale projectiegegevens, zoals hierboven beschreven, kan een aantal gereconstrueerde beelden op gelijke intervallen worden verkregen ongeacht een verandering in de schroefpitch tijdens een aftasting. Aangezien de schroefpitch dynamisch wordt geoptimaliseerd om een verandering in de hartslag te vol-20 gen, zijn de hartslagfasen van een aantal beelden dezelfde en bovendien treedt geen uitval van gegevens op.

De beeldreconstructie met gelijke intervallen wordt uitgevoerd onder besturing van het bedienerconsole 300. Het bedienerconsole 300, die de beeldreconstructie met gelijke intervallen bestuurt, is een 25 voorbeeld van een tweede stuurmiddel volgens de uitvinding.

In de apparatuur wordt de schroefpitch veranderd door middel van het veranderen van de relatieve lineaire verplaatsingssnelheid van het röntgenfocuspunt in de axiale richting van een schroefvormige aftasting. Het is dienovereenkomstig voldoende om slechts één van de 30 twee snelheidscomponenten in de omtreksrichting en de axiale richting van de schroefvormige aftasting te besturen.

Aangezien de relatieve lineaire verplaatsingssnelheid wordt veranderd door middel van het veranderen van de bewegingssnelheid van de tafel, die het subject ondersteunt, is het eenvoudig om de rela-35 tieve lineaire verplaatsingssnelheid van het röntgenfocuspunt te besturen.

- 14 -

LIJST VAN VERWIJZINGSCIJFERS

Fig. 1 410 horizontale richting 412 verticale richting 414 zwaairichting _____ 500 start 501 voer beeldverwervingsparameters in 503 voer hartslag in 505 stel schroefpitch in 507 voer schroefvormige aftasting uit 509 meet hartslag 511 is schroefpitch optimaal voor huidige hartslag? 513 aftasting voltooid? 515 verander schroefpitch 517 beeldreconstructie met gelijke intervallen 518 nee 519 ja 520 einde

Fig. 6(a) en 6(b) 540 schroefpitch 542 hartslag

Fig. 7 544 hartslag en schroefpitch 542 hartslag 540 schroefpitch 546 begin van aftasting (inhouden van ademhaling) 548 einde van aftasting (ademhalen) 550 tijd

Fig. 8 S6 stap S6 S60 start driedimensionaal terugprojectieproces - 15 -

561 onttrek projectiegegevens Dr, die corresponderen met elk van de pixels in het reconstructieoppervlak P

562 vermenigvuldig projectiegegevens Dr met kegelbundelrecon-structie gewogen coëfficiënt om terugprojectiegegevens D2 te genereren 563 tel terugprojectiegegevens D2 op bij terugprojectiegegevens D3 op basis van de pixeleenheid 564 tel terugprojectiegegevens D2 in alle aanzichten noodzakelijk om beeld te reconstrueren op __ _____ 554 nee 565 einde

Fig. 9(a) 556 reconstructieoppervlak (xy-vlak) 558 oorsprong (0, 0)

Fig. 9(b) 560 z-as

562 rotatieas IC

564 xz-vlak _____ 566 detectorkolomrichting 568 kanaalrichting 570 Rij/2

Fig. 11 572 reconstructieoppervlak 574 aanzicht = 0° _____ 572 reconstructieoppervlak 574 aanzicht = 0° 1032967

Claims

1. Röntgen-CT-apparatuur omvattende: een gegevensverwervingsinrichting (100, 200) voor het 5 verwerven van projectiegegevens van een subject door middel van een met een hartslag gesynchroniseerde schroefvormige aftasting; een beeldreconstructie-inrichting (300) voor het reconstrueren van een beeld op basis van de verworven 10 projectiegegevens; en een stuureenheid (300) voor het besturen van de gegevensverwer-ivingsinrichting en de beeldreconstructie-inrichting, waarin de stuureenheid (300) omvat: 15 een eerste stuurmiddel voor het veranderen van de schroefpitch in overeenstemming met een verandering in de hartslag tijdens de schroefvormige aftasting; en een tweede stuurmiddel voor het reconstrueren van beelden in een aantal plakposities op gelijke intervallen op basis van 20 projectie-igegevens, die ook de tijdens de verandering in de schroefpitch verwor-iven projectiegegevens bevatten.

2. Röntgen-CT-apparatuur volgens conclusie 1, waarin de schroefpitch wordt veranderd door middel van het veranderen van 25 de relatieve lineaire verplaatingssnelheid van een röntgenfocuspunt in de axiale richting van de schroefvormige aftasting.

3. Röntgen-CT-apparatuur volgens conclusie 2, waarin de 30 rela-itieve lineaire verplaatsingssnelheid wordt veranderd door middel van het veranderen van de verplaatsingssnelheid van een het subject onder-isteunende tafel.

4. Röntgen-CT-apparatuur volgens enige conclusie van de 35 con-idusies 1 tot 3, waarin de gegevensverwervingsinrichting (100, 200) tweedimensionale projectiegegevens verwerft. 1032967 -17-

5. Röntgen-CT-apparatuur volgens enige conclusie van de con-iclusies 1 tot 3, waarin de gegevensverwervingsinrichting (100, 200) projectiegegevens via een multi-rij röntgendetector 5 (150) verwerft.

6. Werkwijze van het besturen van röntgen-CT-apparatuur voor het verwerven van projectiegegevens van een subject door middel van een met een hartslag gesynchroniseerde 10 schroefvormige aftasting en het reconstrueren van een beeld op basis van de verzamelde projectiegege-ivens, omvattende de stappen van: het veranderen van de schroefpitch in overeenstemming met een verandering in de hartslag tijdens de schroefvormige 15 aftasting (515); en het reconstrueren van beelden in een aantal plakposities op ge-ilijke intervallen op basis van projectiegegevens, die ook de tijdens de verandering in de schroefpitch (517) verworven projectiegegevens bevatten. 20

7. Werkwijze van het besturen van röntgen-CT-apparatuur volgens conclusie 6, waarin de schroefpitch wordt veranderd door middel van het veranderen van de relatieve lineaire verplaatsingssnelheid van een röntgentocuspunt in de axiale 25 richting van de schroefvormige aftas-iting.

8. Werkwijze van het besturen van röntgen-CT-apparatuur volgens conclusie 7, waarin de relatieve lineaire verplaatsingssnelheid wordt veranderd door middel van het 30 veranderen van de verplaatsingssnelheid van een het subject ondersteunende tafel.

9. Werkwijze voor het afbeelden van een subject met gebruik van computertomografie(CT)-afbeeldings-inrichting, 35 waarbij de werkwijze omvat: - het aftasten van het subject met gebruik van de CT-afbeeldings-inrichting, -18- - het bepalen van ten minste een van een hartslag en een hartcyclus van het subject terwijl het subject wordt afgetast; - het automatisch veranderen van een schroefpitch van de CT-afbeeldings-inrichting tijdens het aftasten van het subject 5 gebaseerd op de bepaalde hartslag of hartcyclus; en - het reconstrueren van ten minste een afbeelding van het subject.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, verder omvattende het 10 invoeren van ten minste een beeldverwervingsparameter in de CT- afbeeldings-inrichting voor het aftasten van het subject.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, verder omvattende het invoeren van ten minste een van een röntgenbuisspanning, een 15 röntgenbuisstroom, een portaalrotatiesnelheid, een startpositie van de aftasting, een eindpositie van de aftasting, en. een hartslagfase in de CT-afbeeldings-inrichting.

12. Werkwijze volgens een van de conclusies 9-11, verder 20 omvattende het doen toenemen of afnemen van de schroefpitch van de CT-afbeeldings-inrichting gebaseerd op een overeenkomende toename of afname van de hartslag van het subject.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, verder omvattende: 25. het positioneren van het subject op een tafel; en - het besturen van de tafelsnelheid gebaseerd op de schroefpitch tijdens het aftasten van het subject.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, verder omvattende: 30. het meten van ten minste een van een hartslag en een hartcyclus van het subject terwijl het subject wordt afgetast; en - het berekenen van een optimale schroefpitch gebaseerd op de gemeten hartslag. 35 -19-

15. Werkwijze volgens conclusie 14, verder omvattende het veranderen van een verplaatsingssnelheid van de tafel gebaseerd op de optimale schroefpitch.

16. Werkwijze volgens conclusie 14, verder omvattende het veranderen van een relatieve lineaire verplaatsingssnelheid van een röntgenfocuspunt in een axiale richting van de schroefvormige aftasting voor het veranderen van de schroefpitch. 10

17. Werkwijze volgens conclusie 16, verder omvattende het veranderen van een röntgenbuisstroom gebaseerd op de optimale schroefpitch.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, verder omvattende het zodanig veranderen van een röntgenbuisstroom gebaseerd op de optimale schroefpitch dat een door het subject geabsorbeerde röntgendosis hoofdzakelijk constant is tijdens het aftasten.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, verder omvattende het reconstrueren van een beeld van het subject in een aantal plakposities op gelijke intervallen op basis van projectiegegevens die verkregen zijn tijdens een verandering van de schroefpitch. 25

20. Werkwijze volgens conclusie 19, verder omvattende het reconstrueren van een driedimensionaal beeld van het subject. 1032967