WO2004066841A1 - Verfahren zum dauerbetrieb eines tomographie-geräts und tomographie-gerät - Google Patents

Verfahren zum dauerbetrieb eines tomographie-geräts und tomographie-gerät Download PDF

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WO2004066841A1
WO2004066841A1 PCT/DE2003/004032 DE0304032W WO2004066841A1 WO 2004066841 A1 WO2004066841 A1 WO 2004066841A1 DE 0304032 W DE0304032 W DE 0304032W WO 2004066841 A1 WO2004066841 A1 WO 2004066841A1
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ray
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scanning unit
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Andres Sommer
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • A61B6/027—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis characterised by the use of a particular data acquisition trajectory, e.g. helical or spiral

Definitions

  • the invention lies in the field of imaging tomography devices, in particular for medical examinations, in particular in the field of X-ray computed tomography (CT), single-photon emission tomography (SPECT) or positron emission tomography (PET).
  • CT computed tomography
  • SPECT single-photon emission tomography
  • PET positron emission tomography
  • the invention relates to a method for operating a tomography device, which has a scanning unit rotatable about a system axis and a storage device for an examination object.
  • the invention also relates to a tomography device with a scanning unit rotatable about a system axis, a control device for controlling the scanning unit and a storage device for an examination object.
  • CT computer tomography
  • topogram achieved that with a view to minimizing the radiation dose, projection data, e.g. during spiral scanning, that is, a larger area is scanned than would then actually be necessary for the subsequent image reconstruction in the desired area.
  • the topogram also serves to document the scanned area.
  • EP 1 116 475 AI also proposes a so-called synthetic topogram, which is generated by initially reconstructing a 3D data set from the projection data sets and subsequently calculating the silhouette from the 3D data set.
  • the invention is based on the object of developing a method and a tomography device of the type mentioned at the outset such that the entire workflow can be carried out more quickly when examining several patients.
  • This object is achieved according to the invention and based on the method mentioned at the outset in that the rotation of the scanning unit is not interrupted from the start of the examination of a first examination object to the end of the examination of a second examination object.
  • the invention is based on the consideration that times for braking or for starting the scanning unit have a significant part in the total time required for the examination of several patients.
  • the braking and start-up time for the rotating gantry of a CT is approx. 0.5 to 1 minute each. This is partly due to the large rotating mass, each of which has a ramp-like positive or negative acceleration and a wait for one mechanical and / or electrical swinging out or swinging of the supporting parts or the drives required. This problem increases enormous with increasing speed.
  • Corresponding dead times arise, for example, before the start of the slice and / or volume scanning of the examination object, if the rotation of the scanning unit is then started, and after the end of the scanning, if the rotation is then interrupted until the next examination object is examined.
  • the invention is based on the knowledge of avoiding such idle times by continuously rotating the scanning unit.
  • the scanning unit rotates when changing from one examination object to the next examination object.
  • the method according to the invention has further advantages:
  • the control of the tomography device can be considerably simplified.
  • a previously necessary repositioning scanning unit with respect to the storage device, horizontally and vertically
  • the electrical control of the motors driving the rotation is also simplified.
  • the permanent rotation also reduces the measuring times, which is particularly important when a tomography device is used for emergency patients, with every second counting. The advantages are obvious if you can save even 1 - 2 minutes.
  • Tomography device is improved. This particularly affects the data acquisition system. This also simplifies cooling.
  • the uninterrupted rotation of the scanning unit can mean a rotation at a constant speed.
  • the rotational speed or the rotational frequency is preferably set differently depending on the type of examination (application) desired, for example for an examination of the heart or abdomen of a patient.
  • the tomography device is controlled in such a way that the scanning unit, if no examination is taking place, rotates at a preset speed (“standby position”).
  • This speed is, for example, lower than the speeds available for the applications or is in the range of the average of the speeds available for the applications, so that the change in speed is small on average for a new application.
  • the speed is preferably changed continuously between the different applications or between an application and the rotation in the standby position.
  • the period of uninterrupted rotation of the scanning unit extends over a working shift, over a working day or over a large number of examinations.
  • the working shift or the working day relate, for example, to the medical facility (hospital, doctor's office) to which the tomography device is assigned.
  • the period of continuous rotation can also extend over a week or longer.
  • the period of the uninterrupted rotation of the scanning unit extends over at least one hour or over at least three hours.
  • the tomography device is calibrated, in particular comprising a position and / or reception channel correction, during the rotation of the scanning unit.
  • the invention is based on the knowledge that such a procedure results in considerably fewer inaccuracies than is the case when calibrating at a standstill and then examining when rotating.
  • a continuously rotating measuring system also has the advantage that the mechanical inaccuracies caused by centrifugal forces, e.g. a deflection of the measuring system is significantly less important, especially if these are taken into account in the calibration.
  • the tomography device is an X-ray computed tomography (CT) device, the scanning unit of which has an X-ray source which can be rotated about the system axis and a detector system for recording the X-ray radiation emanating from the X-ray source, at least the rotation of the X-ray source - and optionally also that of the detector system - is not interrupted from the start of the examination of a first examination object to the end of the examination of a second examination object.
  • CT X-ray computed tomography
  • the need to interrupt the rotation has so far often been derived from the fact that a topogram should be recorded for the reasons explained at the beginning.
  • the invention is based on the additional finding that for a topogram, even if it is before the actual CT scan, Scanning of the examination object is to be completed, but no interruption of the rotation of the scanning unit is necessary. This is made clear by the following three preferred configurations:
  • the examination of the first and / or second examination object has the following method steps: a) recording an X-ray silhouette of the examination object with a rotating X-ray source, and then: b) performing a layer and / or volume scan of the examination object with a rotating X-ray source, with the X-ray source on X-ray radiation is emitted from a large number of angular positions and projection data are detected in each case by the detector system, and the rotation of the X-ray source is not interrupted from the beginning of step a) to the end of step b).
  • a topogram can be generated that is completed before the actual CT examination (step b)).
  • the x-ray source for recording the x-ray silhouette in step a) emits x-ray radiation in pulses in each case at an angular position that can be predetermined for the x-ray silhouette, and corresponding radiographic data are detected by the detector system.
  • the x-ray source can be moved parallel to the system axis and relative to the examination object at the same time. With a correspondingly extended detector system in the direction of the system axis, this relative movement may possibly be omitted.
  • the examination of the first and / or second examination object has the following method steps: a) Carrying out a layer and / or volume scan of the examination object with rotating X-ray source. le, the x-ray source emitting x-rays at a plurality of angular positions and projection data being detected by the detector system, and in particular the x-ray source being moved parallel to the system axis and relative to the examination object; b) Generation of an x-ray silhouette of the examination object simultaneously with the layer and / or volume scanning, by selecting suitable projection data for the x-ray silhouette from the data obtained during the layer and / or volume scanning.
  • a continuous topogram can be generated with continuous rotation.
  • the relative movement of the X-ray source parallel to the system axis may possibly be omitted.
  • the examination of the first and / or second examination object has the following method steps: a) Carrying out a layer and / or volume scan of the examination object with a rotating X-ray source, the X-ray source emitting X-rays at a large number of angular positions and projection data being detected by the detector system , and in particular the X-ray source is moved parallel to the system axis and relative to the examination object; b) reconstruction of a 3D data set from the projection data obtained during the layer and / or volume scanning; c) Calculation of an X-ray silhouette of the examination object as a synthetic projection image from the 3D data set.
  • a synthetic topogram can be generated with continuous rotation.
  • the axis of the detector system can possibly eliminate the relative movement of the X-ray source parallel to the system axis.
  • the layer and / or volume scanning can take place according to a particularly preferred embodiment in the form of a spiral scanning.
  • the storage device on the one hand and the x-ray source and the detector system on the other hand can be displaceable relative to one another at least essentially in the direction of the system axis when the x-ray source is displaced about the system axis.
  • the device-related object is achieved according to the invention in that the control device of the tomography device mentioned at the outset is designed in such a way that the scanning unit can be rotated without interruption from the beginning of the examination of a first examination object to the end of the examination of a second examination object.
  • the tomography device is preferably designed as an X-ray computer tomography (CT) device. It can also be used as a single photon emission tomography (SPECT) device or as a positron emission tomography (PET) device or as a combination of such devices, e.g. be designed as a PET / CT device.
  • CT computer tomography
  • SPECT single photon emission tomography
  • PET positron emission tomography
  • the method according to the invention can also be used for such devices.
  • the scanning unit comprises an x-ray source rotatable about a system axis and a detector system for receiving the x-ray radiation emanating from the x-ray source, the control device being designed such that at least the X-ray source - and optionally also the detector system - can be rotated without interruption from the start of the examination of a first examination object to the end of the examination of a second examination object.
  • the tomography device is also preferably set up for continuous operation with regard to the electrical power supply to the X-ray generator and / or with regard to the removal of waste heat, in particular the cooling of the rotating scanning unit.
  • the cooling device particularly advantageously has, for example, air drivers for generating an air flow, the air drivers being mounted and dimensioned in such a way on a rotating frame carrying the scanning unit that, when the rotating frame rotates, a cooling capacity sufficient to cool the scanning unit is achieved.
  • air drivers for generating an air flow
  • the air drivers being mounted and dimensioned in such a way on a rotating frame carrying the scanning unit that, when the rotating frame rotates, a cooling capacity sufficient to cool the scanning unit is achieved.
  • This idea can also be advantageously used with a non-continuously rotating tomography device.
  • the air drivers are in particular designed as air blades, which are located inside the rotating frame, e.g. acting in an annular flow channel, can be attached, or preferably on an outside of the rotating frame or on an outside of a housing wall of the rotating frame.
  • FIG. 2 shows a block diagram to illustrate an exemplary embodiment of the method according to the invention
  • 3 shows a diagram with a time course of the rotational frequency of a scanning unit of the CT device of FIG. 1 in the exemplary embodiment of FIG. 2
  • 3 shows a diagram with a time course of the rotational frequency of a scanning unit of the CT device of FIG. 1 in the exemplary embodiment of FIG. 2
  • Fig. 4 shows a detail of a CT device according to the invention relating to cooling.
  • FIG. 1 shows a third-generation CT device suitable for carrying out the method according to the invention, omitting, among other things. of a housing frame shown.
  • the scanning unit or measuring arrangement of the CT device designated overall by 1, has an X-ray source 2 and a detector system 5 designed as a two-dimensional array of several rows and columns of detector elements 4.
  • the x-ray source 2 and the detector system 5 are mounted opposite one another on a rotating frame (not shown) in such a way that a pyramid-shaped x-ray beam with marginal rays 8 emanating from the x-ray source 2 during operation of the CT device and faded in by adjustable beam apertures strikes the detector system 5.
  • the rotating frame (gantry) can be set in rotation about a system axis Z by means of the drive device 7, which is designed as a synchronous motor or alternatively as an asynchronous motor with a belt drive.
  • the system axis Z runs parallel to the z axis of a spatial rectangular coordinate system shown in FIG. 1.
  • the columns of the detector system 5 also run in the direction of the z-axis, while the rows whose width b is measured in the direction of the z-axis and is, for example, 1 mm, run transversely to the system axis Z or the z-axis.
  • a bearing device 9 which can be moved parallel to the system axis Z, i.e. in the direction of the z axis, in such a way that synchronization between the rotational movement of the rotating frame and the translational movement of the bearing device 9 in the In this sense, the ratio of translation speed to rotational speed is constant, this ratio being adjustable by selecting a desired value for the feed h of the bearing device 9 per revolution of the rotating frame.
  • a volume of an examination object located on the storage device 9 can thus be examined in the course of a volume scan, the volume scan being carried out in the form of a spiral scan in the sense that with simultaneous rotation of the scanning unit 1 and translation of the storage device 9 by means of the scanning unit 1 per revolution a large number of projections from different projection directions are recorded in the scanning unit 1.
  • the focus F of the X-ray source moves on a spiral path S relative to the bearing device 9.
  • the measurement data which are read out in parallel from the detector elements 4 of each line of the detector system 5 during the spiral scanning and correspond to the individual projections are serialized in a sequencer 10 and transmitted to an image computer 11.
  • the resulting data stream arrives at a sectional image reconstruction unit 13, which reconstructs sectional images of desired layers of the examination object from the measurement data according to a method known per se (e.g. 180LI or 360LI interpolation).
  • a method known per se e.g. 180LI or 360LI interpolation.
  • an X-ray silhouette can also be reconstructed from the measurement data in addition to sectional images.
  • the portion of the measurement data required for the reconstruction of an X-ray silhouette of a desired projection direction is extracted from the data stream coming from the sequencer 10, and specifically before it arrives at the sectional image reconstruction unit 13, and fed to an X-ray shadow image reconstruction unit 15, which extracted the extracts Measurement data according to a known method, an X-ray silhouette reconstructed.
  • X-ray silhouettes are parallel to and in synchronism with the spiral scanning on a display unit 16 connected to the image computer 11, e.g. B. a video monitor.
  • the x-ray source 2 for example an x-ray tube, is supplied with the necessary voltages and currents by a generator unit 17.
  • the generator unit 17 is assigned a control device 18 with a keyboard 19 which permits the necessary settings.
  • the generator unit 17 also allows an intermittent or pulse-like emission of X-rays at predefinable angular positions of the X-ray source 2.
  • the angular positions (projection directions) are generated by a position sensor with a slotted disc.
  • control device 18 The other operation and control of the CT device is also carried out by means of the control device 18 and the keyboard 19, which is illustrated by the fact that the control device 18 is connected to the image computer 11.
  • the tax device 18 also serves to control the drive device 7.
  • the construction of the image computer 11 has been described above in a manner as if the preprocessing unit 12, the sectional image reconstruction unit 13, the switch 14 and the X-ray silhouette image reconstruction unit 15 are hardware components. This can indeed be the case, but as a rule the components mentioned are implemented by software modules which run on a universal computer provided with the necessary interfaces, which, in contrast to FIG. 1, can also take over the function of the control device 18.
  • the generator unit 17 and the drive device 7 permit the following operating modes that can be set by means of the control unit 18:
  • V continuous operation of the X-ray source 2 with volume scanning, e.g. Spiral scanning, with an X-ray power parameterized for the generation of sectional images
  • T ' continuous operation of X-ray source 2 in the case of spiral scanning with an X-ray power parameterized for the generation of X-ray silhouette (topogram) and reduced compared to operating mode “V”,
  • T Switching operation of the x-ray source 2, only when the rotating x-ray source 2 is in a position corresponding to the desired projection direction for the x-ray silhouette (topogram), the x-ray source 2 emits an x-ray pulse with the x-ray power parameterized for the generation of x-ray silhouettes, and
  • FIG. 1 Shutdown mode in which the X-ray source 2 rotates at a constant rotational frequency f A (> 0, for example 1 revolution / s) (“stand-by mode”), but is not activated.
  • Figures 2 and 3 show a simplified flowchart and a time diagram of the workflow when examining several objects U1, U2, .... Scan objects as such are not shown - "Ul, or” U2 referred rather what each part of the examination of the relevant examination subject.
  • Figure 2 shows schematically the course of the rotational frequency f Rot with time t during the workflow.
  • the t-axis is not linearly scaled: as a rule, a spiral scan will take longer compared to a topographical recording than shown here.
  • a “Kai” calibration step is carried out.
  • the control device 18 then brings the scanning unit 1 into rotation in a first park or standby phase 21 with the “A ⁇ ” operating mode, in which the CT device remains until a first examination object U1 is waiting for the examination. Without interrupting the rotation, the examination is then started with a topogram step 22 in the operating mode “T”. Only one x-ray silhouette (topogram) of the first examination object U1 or, alternatively, two shadow images laterally and ap-reconstructed and displayed.
  • another standby phase 23 switches back to operating mode “A”, during which the operating personnel first defines a diagnostically relevant scan area and then uses it to position the first examination object U1 at the start of the desired scan area.
  • a spiral scanning in the operating mode "" is carried out with continuous rotation in a volume scanning step 24 with a slightly increased speed compared to step 23.
  • another stand-by phase 25 is switched to operating mode "A” and the radiation is switched off, but the scanning unit 1 continues to rotate. In this state the CT device remains until another patient is to be examined.
  • the cycles are then repeated with further examination objects, with the scanning unit 1 rotating without interruption over a period of time ⁇ t of several hours. Unlike shown in FIGS. 2 and 3, the scanning unit 1 can also rotate during the calibration step Kai.
  • x-ray silhouette and slice image reconstruction can be carried out in parallel in operating mode "T" at the start of the examination.
  • the results are shown in parallel on the display unit 16. Due to the reduced x-ray power, the slice images can only be used diagnostically to a limited extent.
  • the topogram was completely completed before the actual volume scanning, that is to say that both the beginning and the end of the diagnostically relevant scanning area are known.
  • the topogram can also only be partially generated before the volume scanning is started: namely, in the operating mode "T”"or” T "with increasing z-feed of the scanning unit 1 If diagnostically relevant structures are reached, it is possible to switch to the “V” operating mode without interrupting the rotation of the scanning unit 1, in which measurement data are now obtained which, because of the now higher x-ray output, enable the reconstruction of high-quality sectional images that are displayed simultaneously with the x-ray silhouette If the diagnostically relevant area has been covered, this alternative also switches to operating mode “A” in a further standby phase 25 without interrupting the rotation of the scanning unit 1 and the radiation is switched off, but the scanning unit 1 continues to rotate.
  • the detector system 5 of which has a large width in the direction of the system axis Z and thus a large number of lines if the extension of the detector system 5 is sufficient to cover the entire area to be examined, a relative movement between the scanning unit 1 and the bearing device 9 in the direction of the system axis Z and thus a spiral scanning are also dispensed with.
  • the extent of the detector system 5 in the direction of the system axis Z is greater than the corresponding extent of the area to be examined, it is sufficient to activate only those lines of the detector system 5 which are required to detect the area to be examined.
  • CT Computer tomography
  • control system only needs to be regulated to a constant rotational speed, i.e. the control system can be comparatively simple and the drive can e.g. be reduced to a very inexpensive asynchronous motor, and that
  • a continuously rotating measuring system also causes a uniform temperature distribution and thus allows increased measuring accuracy. better picture quality.
  • a continuously rotating measuring system prevents "temperature pockets", ie locally pronounced temperature increases, which can be noticeable in the form of measurement inaccuracies due to mechanical tension in the measuring system, for example due to distortion of the radiation fan relative to the detector, and / or can lead to increased mechanical wear , e.g. a warehouse.
  • Continuous rotation also allows the rotating measuring system to be shaped in such a way that it is actively involved in cooling, for example by designing the suspension or the rotating frame 40 of the measuring system so that it acts like a fan.
  • air blades 43 as part of a cooling device 42 on the outside (front or circumferential side) of a housing 41 of the Rotating frame 40 may be present.
  • the air flow required for cooling during operation can then be generated without additional fans.
  • the air blades 43 are either covered by the stand frame 45 of the CT device or by a separate cover (grid etc.).
  • the invention can also be used outside of medicine, for example also for baggage inspection or for material inspection.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Tomographie-Geräts, insbesondere eines Röntgen-Computertomographie(CT)-Geräts, welches eine um eine Systemachse (Z) rotierbare Abtasteinheit (1) und eine Lagerungsvorrichtung (9) für ein Untersuchungsobjekt aufweist. Die Rotation der Abtasteinheit (1) wird vom Beginn der Untersuchung eines ersten Untersuchungsobjekts (U1) bis zum Ende der Untersuchung eines zweiten Untersuchungsobjekts (U2) nicht unterbrochen. Es ist auch ein Tomographie-Gerät mit einer entsprechend ausgebildeten Steuereinrichtung (18) beschrieben. Vorzugsweise sich der Zeitraum (Dt) der ununterbrochenen Rotation der Abtasteinheit (1) über eine Arbeitsschicht, über einen Arbeitstag oder über eine Vielzahl von Untersuchungen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb eines Tomographie-Geräts und Tomographie-Gerät
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der bildgebenden Tomographie-Geräte, insbesondere für medizinische Untersuchungen, insbesondere auf dem Gebiet der Röntgen-Computertomographie (CT) , der Einzelphotonenemissions-Tomographie (SPECT) oder der Positronenemissions-Tomographie (PET) .
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Tomographie-Geräts, welches eine um eine Systemachse rotierbare Abtasteinheit und eine Lagerungsvorrichtung für ein Untersuchungsobjekt aufweist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Tomographie-Gerät mit einer um eine Systemachse rotierbaren Abtasteinheit, einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Abtasteinheit und einer Lagerungsvorrichtung für ein Untersuchungsobjekt.
Die Durchführung von Untersuchungen an mehreren Untersuchungsobjekten oder Patienten mittels eines Röntgen-Computertomographie (CT) - Geräts wurde bislang zum Beispiel folgendermaßen vorgenommen:
1. Erzeugen eines Röntgenschattenbildes (Topogramm, Scan- nogramm, Scout View) bei nicht rotierender Röntgenstrah- lenquelle, wobei ein erstes Untersuchungsobjekt auf der Lagerungsvorrichtung relativ zu Röntgenstrahlenquelle und Detektorsystem in Richtung der Systemachse bewegt wird,
2. Definition des in Richtung der Systemachse bei der eigentlichen Untersuchung zu erfassenden Bereichs (Scanbereich) des ersten Untersuchungsobjekts auf Basis des erzeugten Röntgenschattenbildes ,
3. Positionieren des ersten Untersuchungsobjekts durch Verfahren der Lagerungsvorrichtung an den Startpunkt des Scanbereichs,
4. Start der Rotation der Röntgenstrahlenquelle um die Systemachse,
5. Durchführung der eigentlichen Untersuchung des ersten Untersuchungsobjekts in Form einer Schicht- und/oder Volumenabtastung bei rotierender Röntgenstrahlenquelle, meist in Form einer Spiralabtastung,
6. Unterbrechung der Rotation der Röntgenstrahlenquelle, und
7. Wiederholung der Schritte 1. - 6. mit dem nächsten Unter- suchungsobj ekt .
Mit dem Topogramm soll somit u.a. erreicht werden, dass im Hinblick auf eine Minimierung der Strahlungsdosis nicht mehr Projektionsdaten, z.B. bei der Spiralabtastung, aufgenommen werden, also ein größerer Bereich abgetastet wird, als dann tatsächlich für die nachfolgende Bildrekonstruktion im gewünschten Bereich nötig wären. Außerdem dient das Topogramm der Dokumentation des gescannten Bereichs.
Dieses Verfahren beinhaltet einige prinzipielle Nachteile: a) Der gesamte Arbeitsablauf gestaltet sich relativ langwierig, was aus Effizienzgründen und aus medizinischen Gründen, insbesondere wenn es sich um Notfallpatienten handelt, unerwünscht ist. b) Werden Röntgenschattenbilder aus verschiedenen Projektionsrichtungen (Blickwinkeln) gewünscht, z.B. "von vorn" und "von der Seite", so wird der Patient dreimal mit der Liege verfahren, nämlich zweimal zur Erzeugung der Schattenbilder und ein drittes Mal für die Spiralabtastung.
Zur Optimierung des Arbeitsablaufs und der Flexibilität wurden daher sogenannte „growing topograms" vorgeschlagen, wobei ein mitwachsendes Röntgenschattenbild simultan oder schritthaltend mit der Spiralabtastung aufgezeichnet und angezeigt wird. Eine solche Vorgehensweise ist in der DE 198 02 405 AI für ein Computertomographie-Gerät mit einem sog. 2-Röhren- System beschrieben. Es wurden auch Computertomographen mit nur einem Röntgenstrahier vorgeschlagen, bei welchen das Topogramm ebenfalls quasi „online" durch Extraktion von Daten entsteht, die während der eigentlichen Abtastung aus einer Vielzahl von Projektionsrichtungen, z.B. bei der Spiralabtastung, anfallen. Solche Verfahren sind aus EP 0 531 993 Bl, DE 41 03 588 Cl und DE 199 25 395 AI bekannt.
Aus den genannten Dokumenten ist es auch bekannt, die oder eine der Röntgenröhren impulsartig nur an den oder dem für ein Topogramm nötigen Projektionswinkel (n) emittieren zu lassen.
In EP 1 116 475 AI ist außerdem ein sogenanntes synthetisches Topogramm vorgeschlagen, das dadurch erzeugt wird, dass zunächst ein 3D-Datensatz aus den Projektionsdatensätzen rekonstruiert wird und dass aus dem 3D-Datensatz das Schattenbild nachträglich berechnet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein Tomographie-Gerät der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass der gesamte Arbeitsablauf bei der Untersuchung mehrerer Patienten schneller ausführbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung und bezogen auf das eingangs genannte Verfahren dadurch gelöst, dass die Rotation der Abtasteinheit vom Beginn der Untersuchung eines ersten Untersuchungsobjekts bis zum Ende der Untersuchung eines zweiten Untersuchungsobjekts nicht unterbrochen wird.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass Zeiten zum Abbremsen oder zum Anfahren der Abtasteinheit einen maßgeblichen Anteil an der insgesamt zur Untersuchung mehrerer Patienten nötigen Zeitspanne haben. Beispielsweise beträgt die Abbrems- und Anfahrzeit für die rotierende Gantry eines CT jeweils ca. 0,5 bis 1 Minute. Das rührt zum Teil von der großen rotierten Masse her, die jeweils eine rampenartige positive bzw. negative Beschleunigung sowie ein Abwarten eines mechanischen und/ oder elektrisches Aus- bzw. Einschwingens der tragenden Teile bzw. der Antriebe erforderlich machen. Dies Problematik nimmt mit zunehmender Drehzahl noch immens zu.
Entsprechende Totzeiten entstehen zum Beispiel vor Beginn der Schicht- und/oder Volumenabtastung des Untersuchungsobjektes, falls die Rotation der Abtasteinheit dann in Gang gesetzt wird, und nach Beendigung der Abtastung, falls die Rotation dann bis zur Untersuchung des nächsten Untersuchungsobjektes unterbrochen wird. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, derartige Totzeiten durch kontinuierliche Rotation der Abtasteinheit zu vermeiden. Insbesondere rotiert die Abtasteinheit beim Wechsel von einem Untersuchungsobjekt zum nächsten Untersuchungsobj ekt .
Neben der Beschleunigung des gesamte Arbeitsablaufs bei der Untersuchung mehrerer Patienten ergeben sich mit dem Verfahren nach der Erfindung weitere Vorteile:
i) Die Steuerung des Tomographie-Geräts kann erheblich vereinfacht werden. Insbesondere kann eine bislang notwendige Neu-Positionierung (Abtasteinheit bezüglich Lagerungseinrichtung, horizontal und vertikal) vor jeder neuen Untersuchung entfallen oder ist zumindest erheblich vereinfacht. Auch die elektrische Ansteuerung der die Rotation antreibenden Motoren ist vereinfacht.
ii) Durch die permanente Rotation werden auch die Meßzeiten reduziert, was vor allem dann bedeutsam ist, wenn ein Tomographie-Gerät für Notfallpatienten benutzt wird, wobei es auf jede Sekunde ankommt. Hier liegen die Vorteile auf der Hand, wenn man auch nur 1 - 2 Minuten sparen kann.
iii) Die Belastung für die tragenden Bauteile des Tomographie-Geräts ist reduziert. Auch die Schmierung von La- gern ist durch die vergleichmäßigte Bewegung verbessert.
iv) Die Temperaturstabilität und -homogenität des gesamten
Tomographie-Geräts ist verbessert. Das wirkt sich im besonderen auch im Datenerfassungssystem aus. Auch die Kühlung ist dadurch vereinfacht.
Die unterbrechungsfreie Rotation der Abtasteinheit kann eine Rotation mit konstanter Geschwindigkeit bedeuten. Vorzugsweise wird die Rotationsgeschwindigkeit oder die Drehfrequenz aber in Abhängigkeit von der Art der gewünschten Untersuchung (Applikation) , beispielsweise für eine Untersuchung des Herzens oder des Abdomens eines Patienten, unterschiedlich eingestellt .
Das Tomographie-Gerät ist insbesondere derart angesteuert, dass die Abtasteinheit dann, falls gerade keine Untersuchung stattfindet, mit einer voreingestellten Drehzahl rotiert („Stand-by-Stellung" ) . Diese Drehzahl (Ruhedrehzahl) ist beispielsweise kleiner als die für die Applikationen verfügbaren Drehzahlen oder liegt im Bereich des Mittelwertes der für die Applikationen verfügbaren Drehzahlen, so dass die Veränderung der Drehzahl bei einer neuen Applikation im Mittel gering ist .
Zwischen den unterschiedlichen Applikationen oder zwischen einer Applikation und der Rotation in der Stand-by-Stellung wird die Drehzahl vorzugsweise kontinuierlich geändert.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erstreckt sich der Zeitraum der ununterbrochenen Rotation der Abtast - einheit über eine Arbeitsschicht, über einen Arbeitstag oder über eine Vielzahl von Untersuchungen. Die Arbeitsschicht bzw. der Arbeitstag betreffen beispielsweise die medizinische Einrichtung (Krankenhaus, Arztpraxis) , der das Tomographie- Gerät zugeordnet ist. Der Zeitraum der ununterbrochenen Rotation kann sich auch über eine Woche oder länger erstrecken. Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erstreckt sich der Zeitraum der ununterbrochenen Rotation der Abtasteinheit über mindestens eine Stunde oder über mindestens drei Stunden.
Im Hinblick auf besonders lange Zeiträume der ununterbrochenen Rotation ist besonders vorteilhaft, falls eine Kalibrierung des Tomographie-Geräts, insbesondere umfassend eine Po- sitions- und/ oder Empfangskanalkorrektur, während der Rotation der Abtasteinheit vorgenommen wird. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass eine solche Vorgehens- weise erheblich weniger Ungenauigkeiten zur Folge hat, als dies bei Kalibrierung im Stillstand und anschließender Untersuchung bei Rotation der Fall ist. Ein dauernd rotierendes Meßsystem hat nämlich auch den Vorteil, dass die durch Fliehkräfte entstehenden mechanischen Ungenauigkeiten, z.B. eine Durchbiegung des Meßsystems, wesentlich weniger ins Gewicht fallen, insbesondere wenn diese bei der Kalibrierung gleich mitberücksichtigt werden.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist das Tomographie- Gerät ein Röntgen-Computertomographie (CT) -Gerät, dessen Abtasteinheit eine um die Systemachse rotierbare Röntgenstrahlenquelle und ein Detektorsystem zur Aufnahme der von der Röntgenstrahlenquelle ausgehenden Röntgenstrahlung aufweist, wobei zumindest die Rotation der Röntgenstrahlenquelle - und optional auch die des Detektorsystems - vom Beginn der Untersuchung eines ersten Untersuchungsobjekts bis zum Ende der Untersuchung eines zweiten Untersuchungsobjekts nicht unterbrochen wird.
Die Notwendigkeit zur Unterbrechung der Rotation wurde bisher oft daraus abgeleitet, dass aus den eingangs erläuterten Gründen ein Topogramm aufgezeichnet werden sollte. Die Erfindung geht hier von der zusätzlichen Erkenntnis aus, dass für ein Topogramm, selbst falls es vor der eigentlichen CT- Abtastung des Untersuchungsobjektes vollständig abgeschlossen sein soll, dennoch keine Unterbrechung der Rotation der Abtasteinheit nötig ist. Dies wird durch die folgenden drei bevorzugten Ausgestaltungen deutlich:
1) Die Untersuchung des ersten und/ oder zweiten Untersuchungsobjekts weist folgende Verfahrensschritte auf: a) Aufnahme eines Röntgenschattenbildes des Untersuchungsobjekts bei rotierender Röntgenstrahlenquelle, und dann : b) Durchführung einer Schicht- und/oder Volumenabtastung des Untersuchungsobjekts bei rotierender Röntgenstrahlenquelle, wobei die Röntgenstrahlenquelle an einer Vielzahl von Winkelstellungen Röntgenstrahlung emittiert und jeweils Projektionsdaten von dem Detektorsystem detektiert werden, und wobei die Rotation der Röntgenstrahlenquelle vom Beginn des Schrittes a) bis zum Ende des Schrittes b) nicht unterbrochen wird.
Dadurch ist trotz ununterbrochener Rotation ein Topogramm erzeugbar, dass vor der eigentlichen CT-Untersuchung (Schritt b) ) abgeschlossen ist.
Insbesondere emittiert dabei die Röntgenstrahlenquelle zur Aufnahme des Röntgenschattenbildes bei Schritt a) impulsartig jeweils an einer für das Röntgenschattenbild vorgebbaren Winkelstellung Röntgenstrahlung, und es werden entsprechende Durchstrahlungsdaten von dem Detektorsystem detektiert. Die Röntgenstrahlenquelle kann gleichzeitig parallel zur Systemachse und relativ zum Untersuchungsobjekt bewegt werden. Bei entsprechend in Richtung der Systemachse ausgedehnten Detektorsystem kann diese Relativbewegung evtl. entfallen.
2) Die Untersuchung des ersten und/ oder zweiten Untersuchungsobjekts weist folgende Verfahrensschritte auf: a) Durchführung einer Schicht- und/oder Volumenabtastung des Untersuchungsobjekts bei rotierender Röntgenstrahlenquel- le, wobei die Röntgenstrahlenquelle an einer Vielzahl von Winkelstellungen Röntgenstrahlung emittiert und jeweils Projektionsdaten von dem Detektorsystem detektiert werden, und wobei insbesondere die Röntgenstrahlenquelle parallel zur Systemachse und relativ zum Untersuchungsobjekt bewegt wird; b) Erzeugung eines Röntgenschattenbildes des Untersuchungsobjekts simultan mit der Schicht- und/oder Volumenabtastung, indem für das Röntgenschattenbild passende Projektionsdaten aus den bei der Schicht- und/oder Volumenabtastung anfallenden Daten selektiert werden.
Dadurch ist bei ununterbrochener Rotation ein mi twachsendes Topogramm erzeugbar. Bei entsprechend in Richtung der Systemachse ausgedehntem Detektorsystem kann die Relativbewegung der Röntgenstrahlenquelle parallel zur Systemachse evtl. entfallen.
3) Die Untersuchung des ersten und/ oder zweiten Untersuchungsobjekts weist folgende Verfahrensschritte auf: a) Durchführung einer Schicht- und/oder Volumenabtastung des Untersuchungsobjekts bei rotierender Röntgenstrahlenquelle, wobei die Röntgenstrahlenquelle an einer Vielzahl von Winkelstellungen Röntgenstrahlung emittiert und jeweils Projektionsdaten von dem Detektorsystem detektiert werden, und wobei insbesondere die Röntgenstrahlenquelle parallel zur Systemachse und relativ zum Untersuchungsobjekt bewegt wird; b) Rekonstruktion eines 3D-Datensatzes aus den bei der Schicht- und/oder Volumenabtastung anfallenden Projektionsdaten; c) Berechnung eines Röntgenschattenbildes des Untersuchungsobjekts als synthetisches Projektionsbild aus dem 3D- Datensatz.
Dadurch ist bei ununterbrochener Rotation ein synthetisches Topogramm erzeugbar. Bei entsprechend in Richtung der System- achse ausgedehntem Detektorsystem kann die Relativbewegung der Röntgenstrahlenquelle parallel zur Systemachse evtl. entfallen.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann die Schicht- und/oder Volumenabtastung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform in Form einer Spiralabtastung erfolgen. Hierzu kann die Lagerungsvorrichtung einerseits und die Röntgenstrahlenquelle und das Detektorsystem andererseits bei Verlagerung der Röntgenstrahlenquelle um die Systemachse wenigstens im wesentlichen in Richtung der Systemachse relativ zueinander verschiebbar sein.
Die gerätebezogene Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Steuereinrichtung des eingangs genannten Tomographie-Geräts derart ausgebildet ist, dass die Abtasteinheit vom Beginn der Untersuchung eines ersten Untersuchungs- objekts bis zum Ende der Untersuchung eines zweiten Untersuchungsobjekts ohne Unterbrechung rotierbar ist.
Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen des Tomographie- Geräts nach der Erfindung gelten analog wie für das Verfahren der Erfindung.
Das Tomographie-Gerät nach der Erfindung ist vorzugsweise als Röntgen-Computertomographie (CT) - Gerät ausgebildet. Es kann auch als Einzelphotonenemissions-Tomographie (SPECT) - Gerät oder als Positronenemissions-Tomographie (PET) - Gerät oder als Kombination solcher Geräte, z.B. als PET/CT-Gerät , ausgebildet sein. Für solche Geräte ist auch das Verfahren nach der Erfindung anwendbar.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Abtasteinheit eine um eine Systemachse rotierbare Röntgenstrahlenquelle und ein Detektorsystem zur Aufnahme der von der Röntgenstrahlenquelle ausgehenden Röntgenstrahlung, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass zumindest die Röntgenstrahlenquelle - und optional auch das Detektorsystem - vom Beginn der Untersuchung eines ersten Untersuchungsobjekts bis zum Ende der Untersuchung eines zweiten Untersuchungsobjekts ohne Unterbrechung rotierbar ist.
Bevorzugt ist das Tomographie-Gerät auch hinsichtlich der e- lektrischen Leistungszufuhr zum Röntgengenerator und/oder hinsichtlich der Abwärmeabfuhr, insbesondere der Kühlung der rotierenden Abtasteinheit, für einen Dauerbetrieb hergerichtet.
Besonders vorteilhaft weist die Kühleinrichtung hierzu zum Beispiel Luftmitnehmer zur Erzeugung eines Luftstromes auf, wobei die Luftmitnehmer an einem die Abtasteinheit tragenden Drehrahmen derart angebracht und derart dimensioniert sind, dass bei Rotation des Drehrahmens eine zum Kühlen der Abtasteinheit ausreichende Kühlleistung erreicht wird. Dadurch können gesonderte elektrisch anzutreibende Ventilatoren entfallen. Diese Idee ist auch bei einem nicht dauernd rotierenden Tomographie-Gerät vorteilhaft anwendbar.
Die Luftmitnehmer sind insbesondere als Luftschaufeln ausgebildet, die im Inneren des Drehrahmens, z.B. einwirkend in einen ringförmigen Strömungskanal, angebracht sein können, oder vorzugsweise an einer Außenseite des Drehrahmens oder an einer Außenseite einer Gehäusewand des Drehrahmens.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in teils perspektivischer, teils blockschaltbildartiger Darstellung ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes CT-Gerät,
Fig. 2 einen Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Aus- führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3 ein Diagramm mit einem zeitlichen Verlauf der Drehfrequenz einer Abtasteinheit des CT-Geräts der Figur 1 bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2, und
Fig. 4 ein Detail eines CT-Geräts nach der Erfindung betreffend die Kühlung.
In Figur 1 ist ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes CT-Gerät der 3. Generation unter Weglassung u.a. eines Gehäuserahmens dargestellt. Die insgesamt mit 1 bezeichnete Abtasteinheit oder Messanordnung des CT- Geräts weist eine Röntgenstrahlenquelle 2 und ein als flä- chenhaftes Array von mehreren Zeilen und Spalten von Detektorelementen 4 ausgebildetes Detektorsystem 5 auf. Die Röntgenstrahlenquelle 2 und das Detektorsystem 5 sind an einem nicht dargestellten Drehrahmen einander derart gegenüberliegend angebracht, dass ein im Betrieb des CT-Geräts von der Röntgenstrahlenquelle 2 ausgehendes, durch einstellbare Strahlenblenden eingeblendetes, pyramidenförmiges Röntgen- strahlenbündel mit Randstrahlen 8 auf das Detektorsystem 5 auftrifft .
Der Drehrahmen (Gantry) kann mittels der als Synchronmotor oder alternativ als Asynchronmotor mit Riemenantrieb ausgebildeten Antriebseinrichtung 7 um eine Systemachse Z in Rotation versetzt werden. Die Systemachse Z verläuft parallel zu der z-Achse eines in Fig. 1 dargestellten räumlichen rechtwinkligen Koordinatensystems.
Die Spalten des Detektorsystems 5 verlaufen ebenfalls in Richtung der z-Achse, während die Zeilen, deren Breite b in Richtung der z-Achse gemessen wird und beispielsweise 1 mm beträgt, quer zu der Systemachse Z bzw. der z-Achse verlaufen.
Um ein Untersuchungsobjekt, z.B. einen Patienten, in den Strahlengang des Röntgenstrahlenbündels bringen zu können, ist eine Lagerungsvorrichtung 9 vorgesehen, die parallel zu der Systemachse Z, also in Richtung der z-Achse verschiebbar ist, und zwar derart, dass eine Synchronisation zwischen der Rotationsbewegung des Drehrahmens und der Translationsbewegung der Lagerungsvorrichtung 9 in dem Sinne vorliegt, dass das Verhältnis von Translations- zu Rotationsgeschwindigkeit konstant ist, wobei dieses Verhältnis einstellbar ist, indem ein gewünschter Wert für den Vorschub h der Lagerungsvorrichtung 9 pro Umdrehung Drehrahmens gewählt wird.
Es kann also ein Volumen eines auf der Lagerungsvorrichtung 9 befindlichen Untersuchungsobjekts im Zuge einer Volumenabtastung untersucht werden, wobei die Volumenabtastung in Form einer Spiralabtastung in dem Sinne vorgenommen wird, dass unter gleichzeitiger Rotation der Abtasteinheit 1 und Translation der Lagerungsvorrichtung 9 mittels der Abtasteinheit 1 pro Umlauf der Abtasteinheit 1 eine Vielzahl von Projektionen aus verschiedenen Projektionsrichtungen aufgenommen wird. Bei der Spiralabtastung bewegt sich der Fokus F der Röntgenstrahlenquelle relativ zu der Lagerungsvorrichtung 9 auf einer Spiralbahn S .
Die während der Spiralabtastung aus den Detektorelementen 4 jeder Zeile des Detektorsystems 5 parallel ausgelesenen, den einzelnen Projektionen entsprechenden Messdaten werden in einem Sequenzer 10 serialisiert und an einen Bildrechner 11 ü- bertragen.
Nach einer Vorverarbeitung der Messdaten in einer Vorverarbeitungseinheit 12 des Bildrechners 11 gelangt der resultierende Datenstrom zu einer Schnittbildrekonstruktionseinheit 13, die aus den Messdaten Schnittbilder von gewünschten Schichten des Untersuchungsobjekts nach einem an sich bekannten Verfahren (z.B. 180LI- oder 360LI-Interpolation) rekonstruiert . Um die Lage einer Schicht, bezüglich derer ein Schnittbild rekonstruiert werden soll, in z-Richtung bestimmen zu können, kann neben Schnittbildern auch ein Röntgenschattenbild aus den Messdaten rekonstruiert werden. Dazu wird aus dem von dem Sequenzer 10 kommenden Datenstrom, und zwar bevor dieser zu der Schnittbildrekonstruktionseinheit 13 gelangt, mittels einer Weiche 14 der zur Rekonstruktion eines Röntgenschattenbildes einer gewünschten Projektionsrichtung erforderliche Anteil der Messdaten extrahiert und einer Röngtenschatten- bildrekonstruktionseinheit 15 zugeführt, die aus den extrahierten Messdaten nach einem bekannten Verfahren, ein Röntgenschattenbild rekonstruiert .
Die von der Schnittbildrekonstruktionseinheit 13 und der Röntgenschattenbildrekonstruktionseinheit 15 während der Durchführung der Spiralabtastung rekonstruierten Schnittbzw. Röntgenschattenbilder werden parallel zu und synchron mit der Spiralabtastung auf einer an den Bildrechner 11 angeschlossenen Anzeigeeinheit 16, z. B. einem Videomonitor, dargestellt .
Die Röntgenstrahlenquelle 2, beispielsweise eine Röntgenröhre, wird von einer Generatoreinheit 17 mit den notwendigen Spannungen und Strömen versorgt. Um diese auf die jeweils notwendigen Werte einstellen zu können, ist der Generatoreinheit 17 eine Steuereinrichtung 18 mit Tastatur 19 zugeordnet, die die notwendigen Einstellungen gestattet. Die Generatoreinheit 17 gestattet auch ein intermittierendes oder impuls- artiges Aussenden von Röntgenstrahlen an vorgebbaren Winkel- Positionen der Röntgenstrahlenquelle 2. Die Winkelpositionen (Projektionsrichtungen) werden von einem Positionssensor mit einer Schlitzscheibe generiert.
Auch die sonstige Bedienung und Steuerung des CT-Gerätes erfolgt mittels der Steuereinrichtung 18 und der Tastatur 19, was dadurch veranschaulicht ist, dass die Steuereinrichtung 18 mit dem Bildrechner 11 verbunden ist. Die Steuereinrich- tung 18 dient außerdem der Ansteuerung der Antriebseinrichtung 7.
Der Aufbau des Bildrechners 11 ist vorstehend in einer Weise beschrieben, als seien die Vorverarbeitungseinheit 12, die Schnittbildrekonstruktionseinheit 13, die Weiche 14 und die Röntgenschattenbildrekonstruktionseinheit 15 Hardwarekomponenten. Dies kann in der Tat so sein, in der Regel sind aber die genannten Komponenten durch Softwaremodule realisiert, die auf einem mit den erforderlichen Schnittstellen versehenen Universalrechner laufen, der abweichend von der Fig. 1 auch die Funktion der Steuereinrichtung 18 übernehmen kann.
Die Generatoreinheit 17 und die Antriebseinrichtung 7 gestatten folgende mittels der Steuereinheit 18 einstellbare Betriebsarten:
V: Dauerbetrieb der Röntgenstrahlenquelle 2 bei Volumenabtastung, z.B. Spiralabtastung, mit einer für die Erzeugung von Schnittbildern parametrierten Röntgenleistung,
T': Dauerbetrieb Röntgenstrahlenquelle 2 bei Spiralabtastung mit einer für die Erzeugung von Röntgenschattenbild (Topogramm) parametrierten, gegenüber der Betriebsart „V" reduzierten Röntgenleistung,
T: Schaltbetrieb der Röntgenstrahlenquelle 2, wobei nur dann, wenn sich die rotierende Röntgenstrahlenquelle 2 in einer der gewünschten Projektionsrichtung für das Röntgenschattenbild (Topogramm) entsprechenden Position befindet, die Röntgenstrahlenquelle 2 einen Röntgenimpuls mit der für die Erzeugung von Röntgenschattenbildern pa- rametrierte Röntgenleistung abstrahlt, und
A: Abschaltbetrieb, in dem die Röntgenstrahlenquelle 2 zwar mit konstanter Drehfrequenz fA (>0, z.B. 1 Umdrehung/s) rotiert („Stand-by-Modus" ) , aber nicht aktiviert ist. Die Figuren 2 und 3 zeigen ein vereinfachtes Ablaufdiagramm bzw. ein Zeitdiagramm des Arbeitsablaufs bei der Untersuchung mehrerer Untersuchungsobjekte Ul, U2, ... . Untersuchungsobjekte als solche sind nicht dargestellt - „Ul, bzw. „U2 bezeichnet vielmehr, was jeweils zur Untersuchung des betreffenden Untersuchungsobjekts gehört. Figur 2 zeigt schematisch den Verlauf der Drehfrequenz fRot mit der Zeit t während des Arbeitsablaufs. Die t-Achse ist nicht linear skaliert: im Regelfall wird eine Spiralabtastung im Vergleich zu einer To- pogrammaufnähme länger dauern als hier dargestellt.
Zu Beginn eines Arbeitstages oder einer Arbeitswoche wird ein Kalibrierschritt „Kai" ausgeführt. Anschließend bringt die Steuereinrichtung 18 die Abtasteinheit 1 in einer ersten Park- oder Stand-by-Phase 21 mit der Betriebsart „Aλ in Rotation, in der das CT-Gerät verharrt bis ein erstes Untersuchungsobjekt Ul zur Untersuchung ansteht. Ohne Unterbrechung der Rotation wird dann die Untersuchung mit einem Topogramm- Schritt 22 in der Betriebsart „T" begonnen. Es wird nur ein Röntgenschattenbild (Topogramm) des ersten Untersuchungsobjekts Ul - oder alternativ zwei Schattenbilder lateral und a.p. - rekonstruiert und angezeigt. Anschließend wird ohne Unterbrechung der Rotation in einer weiteren Stand-by-Phase 23 wieder in die Betriebsart „A" gewechselt, während der das Bedienpersonal zunächst einen diagnostisch relevanten Scanbereich festlegt und dann anhand dessen das erste Untersuchungsobjekt Ul an dem Beginn des gewünschten Scanbereichs positioniert. Nach erfolgter Positionierung wird unter fortdauernder Rotation in einen Volumenabtast-Schritt 24 mit gegenüber Schritt 23 geringfügig erhöhter Drehzahl eine Spiralabtastung in der Betriebsart „ " durchgeführt. Ist das zuvor festgelegte Ende des Scanbereich erreicht, so wird ohne Unterbrechung der Rotation der Abtasteinheit 1 in einer weiteren Stand-by-Phase 25 erneut in die Betriebsart „A" gewechselt und die Strahlung abgeschaltet, wobei die Abtasteinheit 1 aber weiterrotiert. In diesem Zustand verharrt das CT-Gerät bis ein weiterer Patient untersucht werden soll.
Anschließend wird der Vorgang bei Bedarf mit einem zweiten Untersuchungsobjekt U2 wiederholt, wobei hier im Beispiel ein anderer Bereich des Patienten untersucht werden soll (andere Applikation) :
Topogramm-Schritt 26,
Stand-by-Phase 27 mit Positionierung des zweiten Untersuchungsobjekt U2 für die nachfolgende, - Volumenabtastung 28 mit einer - wegen der anderen Applikation - im Vergleich zur Untersuchung des erstes Untersuchungsobjekts Ul geringeren Drehfrequenz, Stand-by-Phase 29.
Danach werden die Zyklen noch mit weiteren Untersuchungsobjekten wiederholt, wobei die Abtasteinheit 1 über einen Zeitraum Δt von mehreren Stunden hinweg ohne Unterbrechung rotiert. Anders als in den Figuren 2 und 3 dargestellt kann die Abtasteinheit 1 während des Kalibrierschritts Kai auch rotieren.
Alternativ zur Betriebsart „T" können zu Beginn der Untersuchung in der Betriebsart ,,T'" parallel Röntgenschattenbild- und Schnittbildrekonstruktion durchgeführt werden. Die Ergebnisse werden parallel an der Anzeigeeinheit 16 dargestellt. Aufgrund der reduzierten Röntgenleistung sind die Schnittbilder aber nur eingeschränkt diagnostisch verwendbar.
In den bislang zu den Figuren 2 und 3 gemachten Ausführungen wurde davon ausgegangen, dass das Topogramm vor der eigentlichen Volumenabtastung vollständig abgeschlossen ist, dass also sowohl Anfang als auch Ende des diagnostisch relevanten Scanbereichs bekannt sind. Alternativ dazu kann das Topogramm auch jeweils nur teilweise erzeugt sein, bevor mit der Volumenabtastung begonnen wird: Werden nämlich in der Betriebsart „T"" oder „T" mit zunehmendem z-Vorschub der Abtasteinheit 1 diagnostisch relevante Strukturen erreicht, so kann ohne Unterbrechung der Rotation der Abtasteinheit 1 auf die Betriebsart „V" umgeschaltet werden, in der nun Messdaten gewonnen werden, die aufgrund der nun höheren Röntgenleistung die Rekonstruktion von Schnittbildern hoher Qualität ermöglichen, die gleichzeitig mit dem Röntgenschattenbild angezeigt werden. Ist der diagnostisch relevante Bereich überstrichen so wird auch bei dieser Alternative ohne Unterbrechung der Rotation der Abtasteinheit 1 in einer weiteren Stand-by-Phase 25 erneut in die Betriebsart „A" gewechselt und die Strahlung abgeschaltet, wobei die Abtasteinheit 1 aber weiterrotiert.
In einer weiteren alternativen Betriebsart, die besonders für CT-Geräte von Bedeutung ist, deren Detektorsystem 5 eine große Breite in Richtung der Systemachse Z und damit eine große Anzahl von Zeilen aufweist, kann dann, wenn die Erstreckung des Detektorsystems 5 ausreicht, um den gesamten zu untersuchenden Bereich zu erfassen, auch auf eine Relativbewegung zwischen der Abtasteinheit 1 und der Lagerungsvorrichtung 9 in Richtung der Systemachse Z und damit auf eine Spiralabtastung verzichtet werden. Dabei genügt es für den Fall, dass die Erstreckung des Detektorsystems 5 in Richtung der Systemachse Z größer ist als die entsprechende Erstreckung des zu untersuchende Bereichs, nur diejenigen Zeilen des Detektorsystems 5 zu aktivieren, die zur Erfassung des untersuchenden Bereichs erforderlich sind.
Der Rotationsantrieb der rotierenden Masse in einem Röntgen-
Computertomographie (CT) -Gerät musste bisher zwei Kriterien erfüllen:
1. eine genaue Einstellung einer Drehfrequenz nach Vorgabe und
2. eine Positionierung der Masse auf eine bestimmte Winkelposition.
Regelungstechnisch sind beide Anforderungen nur sehr schwer zusammen zu erfüllen, so dass in der Vergangenheit die Dreh- zahlregelung, die für die Bildgebung bei einem Spiral-Scan entscheidend ist, oftmals den Vorzug erhalten musste. Es konnten daher bei Anwendung eines nur einfachen Positionierverfahrens mehrere Versuche, z.B. durch Bremsen der Masse mit einem Vorhaltewinkel und Lernen des Bremswegs, und damit mehr Zeit nötig sein um das Ziel zu erreichen. Die entstehende Winkelgenauigkeit betrug dabei im Einzelfall nur circa +/-5°.
Vorteile der Dauerrotation sind nun, dass
A) nur noch auf konstante Rotationsgeschwindigkeit geregelt werden muß, d.h. das Regelsystem kann vergleichsweise einfach ausgeführt sein und der Antrieb kann z.B. auf einen sehr preiswerten Asynchronmotor reduziert werden, und dass
B) die Präzision der Winkeleinstellung für ein Topogramm erheblich höher ist, also die Winkelteilung des Rotationspo- sitionsgebers, und damit insbesondere das Ergebnis des entstehenden Übersichtbildes genauer ist.
Ein dauernd rotierendes Meßsystem bewirkt ferner eine gleichmäßige Temperaturverteilung und erlaubt dadurch eine erhöhte Meßgenauigkeit mithin. eine bessere Bildqualität. Ein dauernd rotierendes Meßsystem verhindert „Temperaturnester", d.h. lokal ausgeprägte Temperaturerhöhungen, die sich durch mechanische Verspannungen des Meßsystems in Form von Meßungenauig- keiten bemerkbar machen können, z.B. durch Verzug des Strahlenfächers relativ zum Detektor, und/oder zu einem erhöhten mechanischen Verschleiß führen können, z.B. eines Lagers.
Eine Dauerrotation erlaubt es auch, das rotierende Meßsystem so auszuformen, daß es aktiv an der Kühlung beteiligt ist, indem z.B. die Aufhängung oder der Drehrahmen 40 des Meßsystems so gestaltet ist, dass sie bzw. er wie ein Ventilator wirkt. Hierzu können - wie in Figur 4 schematisch dargestellt ist - Luftschaufeln 43 als Teil einer Kühleinrichtung 42 auf der Außenseite (Stirn- oder Umfangseite) eines Geäuses 41 des Drehrahmens 40 vorhanden sein. Der zur Kühlung im Betrieb erforderliche Luftstrom kann dann ohne zusätzliche Ventilatoren erzeugt werden. Zur Vermeidung von Verletzungen sind die Luftschaufeln 43 entweder vom Standrahmen 45 des CT-Geräts oder von einer gesonderten Abdeckung (Gitternetz etc.) abgedeckt .
Die Erfindung kann innerhalb aber auch außerhalb der Medizin Anwendung finden, beispielsweise auch bei der Gepäckprüfung oder bei der Materialuntersuchung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Tomographie-Geräts, welches eine um eine Systemachse (Z) rotierbare Abtasteinheit (1) und eine Lagerungsvorrichtung (9) für ein Untersuchungsobjekt aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Rotation der Abtasteinheit (1) vom Beginn der Untersuchung eines ersten Untersuchungsobjekts (Ul) bis zum Ende der Untersuchung eines zweiten Untersuchungsobjekts (U2) nicht unterbrochen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Drehfrequenz (fRot) der Abtasteinheit (1) in Abhängigkeit von der Art der gewünschten Untersuchung, beispielsweise für eine Untersuchung des Herzens oder des Abdomens eines Patienten, unterschiedlich eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s sich der Zeitraum (Δt) der ununterbrochenen Rotation der Abtasteinheit (1) über eine Arbeitsschicht, über einen Arbeitstag oder über eine Vielzahl von Untersuchungen erstreckt .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s sich der Zeitraum (Δt) der ununterbrochenen Rotation der Abtasteinheit (1) über mindestens eine Stunde oder über mindestens drei Stunden erstreckt .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Tomographie-Gerät ein Röntgen-Computertomographie (CT) - Gerät ist, dessen Abtasteinheit (1) eine um die Systemachse (Z) rotierbare Röntgenstrahlenquelle (2) und ein Detektorsys- tem (5) zur Aufnahme der von der Röntgenstrahlenquelle (2) ausgehenden Röntgenstrahlung aufweist, wobei zumindest die Rotation der Röntgenstrahlenquelle (2) vom Beginn der Untersuchung eines ersten Untersuchungsobjekts (Ul) bis zum Ende der Untersuchung eines zweiten Untersuchungsobjekts (U2) nicht unterbrochen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Untersuchung des ersten und/ oder zweiten Untersuchungsobjekts (Ul, U2) folgende Verfahrensschritte aufweist : a) Aufnahme eines Röntgenschattenbildes des Untersuchungsobjekts bei rotierender Röntgenstrahlenquelle (2), und dann: b) Durchführung einer Schicht- und/oder Volumenabtastung des Untersuchungsobjekts bei rotierender Röntgenstrahlenquelle, wobei die Röntgenstrahlenquelle (2) an einer Vielzahl von Winkelstellungen Röntgenstrahlung emittiert und jeweils Projektionsdaten von dem Detektorsystem (5) detektiert werden, und wobei die Rotation der Röntgenstrahlenquelle (2) vom Beginn des Schrittes a) bis zum Ende des Schrittes b) nicht unterbrochen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , wobei zur Aufnahme des Röntgenschattenbildes bei Schritt a) die Röntgenstrahlenquelle (2) impulsartig jeweils an einer für das Röntgenschattenbild vorgebbaren Winkelstellung Röntgenstrahlung emittiert, wobei entsprechende Durchstrahlungs- daten von dem Detektorsystem (5) detektiert werden, und wobei insbesondere die Röntgenstrahlenquelle (2) parallel zur Systemachse (Z) und relativ zum Untersuchungsobjekt bewegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Untersuchung des ersten und/ oder zweiten Untersuchungsobjekts (Ul, U2) folgende Verfahrensschritte aufweist: a) Durchführung einer Schicht- und/oder Volumenabtastung des Untersuchungsobjekts bei rotierender Röntgenstrahlenquelle (2), wobei die Röntgenstrahlenquelle (2) an einer Vielzahl von Winkelstellungen Röntgenstrahlung emittiert und jeweils Projektionsdaten von dem Detektorsystem (5) detektiert werden, und wobei insbesondere die Röntgenstrahlenquelle (2) parallel zur Systemachse (Z) und relativ zum Untersuchungsobjekt bewegt wird, b) Erzeugung eines Röntgenschattenbildes des Untersuchungsobjekts simultan mit der Schicht- und/oder Volumenabtastung, indem für das Röntgenschattenbild passende Projektionsdaten aus den bei der Schicht- und/oder Volumenabtastung anfallenden Daten selektiert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Untersuchung des ersten und/ oder zweiten Untersuchungsobjekts (Ul, U2) folgende Verfahrensschritte aufweist: a) Durchführung einer Schicht- und/oder Volumenabtastung des Untersuchungsobjekts bei rotierender Röntgenstrahlenquelle
(2) , wobei die Röntgenstrahlenquelle (2) an einer Vielzahl von Winkelstellungen Röntgenstrahlung emittiert und jeweils Projektionsdaten von dem Detektorsystem (5) detektiert werden, und wobei insbesondere die Röntgenstrahlenquelle (2) parallel zur Systemachse (Z) und relativ zum Untersuchungsobjekt bewegt wird, b) Rekonstruktion eines 3D-Datensatzes aus den bei der Schicht- und/oder Volumenabtastung anfallenden Projekti- onsdaten, und c) Berechnung eines Röntgenschattenbildes des Untersuchungsobjekts als synthetisches Projektionsbild aus dem 3D- Datensatz .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei welchem die Schicht- und/oder Volumenabtastung in Form einer Spiral - abtastung erfolgt .
11 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s eine Kalibrierung des Tomographie-Geräts während der Rotation der Abtasteinheit (1) vorgenommen wird.
12. Tomographie-Gerät mit einer um eine Systemachse rotierbaren Abtasteinheit (1) , einer Steuereinrichtung (18) zur Ansteuerung der Abtasteinheit (1) und einer Lagerungsvorrichtung (9) für ein Untersuchungsobjekt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Steuereinrichtung (18) derart ausgebildet ist, dass die Abtasteinheit (1) vom Beginn der Untersuchung eines ersten Untersuchungsobjekts (Ul) bis zum Ende der Untersuchung eines zweiten Untersuchungsobjekts (U2) ohne Unterbrechung rotierbar ist.
13. Tomographie-Gerät nach Anspruch 12, welches als Röntgen- Computertomographie (CT) - Gerät ausgebildet ist.
14. Tomographie-Gerät nach Anspruch 13, wobei die Abtasteinheit (1) eine um eine Systemachse (Z) rotierbare Röntgenstrahlenquelle (2) und ein Detektorsystem (5) zur Aufnahme der von der Röntgenstrahlenquelle (2) ausgehenden Röntgenstrahlung umfasst, und wobei die Steuereinrichtung (18) derart ausgebildet ist, dass zumindest die Röntgenstrahlenquelle
(2) vom Beginn der Untersuchung eines ersten Untersuchungsobjekts (Ul) bis zum Ende der Untersuchung eines zweiten Untersuchungsobjekts (U2) ohne Unterbrechung rotierbar ist.
15. Tomographie-Gerät nach einem der Ansprüche 12 bis 14 mit einer Kühleinrichtung (42) zur Abfuhr von Wärme von der Abtasteinheit (1) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Kühleinrichtung (42) Luftmitnehmer zur Erzeugung eines Luftstromes aufweist, wobei die Luftmitnehmer an einem die Abtasteinheit (1) tragenden Drehrahmen (40) derart angebracht und derart dimensioniert sind, dass bei Rotation des Drehrahmens (40) eine zum Kühlen der Abtasteinheit (1) ausreichende Kühlleistung erreicht wird.
16. Tomographie-Gerät nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Luftmitnehmer als Luftschaufeln (43) ausgebildet sind.
17. Tomographie-Gerät nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Luftmitnehmer an einer Außenseite des Drehrahmens (40) oder an einer Außenseite einer Gehäusewand des Drehrahmens
(40) angeordnet sind.
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