APPARATUS FOR THE BIDIMENSIONAL REPRESENTATION OF A PLANE OF AN OBJECT BY COMPUTED TOMOGRAPHY

Abstract: 1. A computer tomograph for the two-dimensional representation of a plane of an object with a device having a radiation source (S) for producing a fan-shaped beam and a radiation receiver (101) which has detector elements (1 to 8) arranged in a row flush with the radiation source (S) opposite the latter to detect radiation not absorbed by the object, where the device can be displaced relative to the object by a gradual rotation about an axis of rotation (105) such that, between the rotary steps, sets of measured detector values are received from the radiation receiver (101) for a plurality of position angles (theta) so as to allow two-dimensional representation of the object by processing the detector values in a computer connected to an image reproduction device (207) for representing the processed detector values, characterised in that a circuit arrangement (211) (reflection logic) is provided, whose input is acted upon by the sets of measured detector values and which produces sets of computed detector values for required, further position angles (theta ') therefrom, in that the measured detector value which is caused in a detector element (1 to 8) by a beam-component (R) which emanates from the radiation source (S) is assigned to that imaginary detector element (1' to 8') which would be hit by the beam-component (R) in the event of an imaginary reversed (reflected) course of the beam-component (R), and thus inverse arrangement of the radiation source (S') and radiation receiver (101'), and that the computed detector values which form the output signal of the reflection logic (211) and the measured detector values are supplied to the computer which processes the measured and the computed detector values.

Description: Verfahren und System zur computertomographischen zweidimensionalen Darstellung einer Ebene eines Objektes Die Erfindung betrifft ein Verfahren und System zur computertomographischen zweidimensionalen Darstellung einer Ebene eines Objektes durch eine Vorrichtung mit einer Strahlenquelle zur Erzeugung eines fächerförmigen Strahlenbündels und mit einem Strahlenempfänger mit in einer Reihe angeordneten Detektorelementen, die in der Ebene der Strahlenquelle gegenüberliegend und zum Erfassen der nicht von dem Objekt absorbierten Strahlung dienen, wobei die Vorrichtung zu dem Objekt durch eine relative Drehung um eine Drehachse verlagert wird, so dass während der Drehung vom Strahlenempfänger bei einer Vielzahl von Projektionswinkeln Detektorwerte als Messsignale erhalten werden, die die zweidimensionale Abbildung des Objektes durch Verarbeitung der Detektorwerte in einem Rechner ermöglichen. Bei einem bekannten System dieser Art sind eine Strahlenquelle und ein Strahlenempfänger gegenüberliegend an einem Drehrahmen befestigt, in dessen Drehachse sich der zu untersuchende Patient befindet. Die von der Strahlenquelle ausgehenden Strahlen durchdringen den zu überprüfenden Körperteil und fallen auf den Strahlendetektor, der die Absorption auf einer Vielzahl von Strahlenwegen während eines Abtastvorganges misst. Der Drehrahmen dreht sich schrittweise um einen bestimmten Winkel um den Körper. Der Abtastvorgang wird periodisch wiederholt. Dadurch erhält man eine grosse Anzahl von gemessenen Detektorwerten. In einem Rechner wird die angesammelte Datenmenge verarbeitet. Die die Absorption kennzeichnenden gemessenen Detektorwerte werden miteinander korreliert und dadurch die Absorptionswerte für eine grosse Anzahl von Punkten innerhalb des durchstrahlten Körperteiles berechnet. Diese Absorptionswerte werden zu einer Matrix kombiniert, so dass man eine genaue Abbildung der Dichteverteilung des geprüften Körperteiles erhält. Ein derartiges Verfahren ist allgemein als Computertomographiebekannt. In den US-PS 41 49 247 und 41 49 248 ist ein Verfahren der genannten Art beschrieben, das eine fächerförmige Strahlenquelle verwendet und das mit Hilfe eines rechnerischen Faltungsverfahrens die Erzeugung des Bildes ohne Neuordnung der fächerförmigen Strahlen bewirkt, um dadurch die Fehler und die Verzögerung der Rechenzeit durch die Neuordnung in eine parallele Strahlung zu verhindern. Weiterhin weist bei dem System gemäss der US-PS 41 49 249, ausgehend von dem bereits beschriebenen Stand der Technik, der Rechner für die Rekonstruktion der Abbildung einen allgemeinen Arbeitscomputer, einen speziellen Arbeitscomputer und eine Steuerungslogik für das Zusammenwirken beider Arbeitscomputer auf. Diese berechnen durch Faltung und Rückprojektion der gemessenen Detektorwerte von nicht absorbierten Strahlungen die Absorptionswerte, die als ein Abbild der Dichtefunktion des Körperteiles auf einer Bildwiedergabevorrichtung sichtbar gemacht werden. Bei bekannten Systemen zur Durchführung der Computertomographie enthält der Strahlenempfänger eine Vielzahl (beispielsweise 301) von einzelnen, seitlich nebeneinander angeordneten Detektorelementen. Nach jeweils einer Drehbewegung von jeweils 10 des Drehrahmens erfolgt eine Abtastung des Strahlenempfängers, beispielsweise durch Pulsen der Strahlenquelle, so dass nach einer 360 -Drehung 360 x 301 gemessene Detektorwerte erhalten werden. Zur Vergrösserung der Auflösung ist es möglich, die Zahl der Detektorelemente zu erhöhen. Jedoch ist dies wegen der Abmessungen und der höheren Kosten unpraktisch. Für eine 360 -Drehung des Drehrahmens wird eine relativ lange Zeit benötigt, während der der Patient bestrahlt wird und bewegungslos sein sollte. Um die Strahlenbelastung des Patienten und die Bewegungsunschärfe der Abbildung zu reduzieren, wurde bisher eine Zeitreduzierung der Abtastung durch Verkürzung der Drehung erreicht. Die fehlenden Detektorwerte wurden abgeschätzt oder auf Null gesetzt. Durch die fehlenden Abtastungen verschlechterten sich die Auflösung und die Genauigkeit der Rekonstruktion. Zur Untersuchung von dynamischen Vorängen ist es erforderlich, zur Beobachtung der gleichen Phase mehrere Ausschnitte der 3600-Drehung zur Rekonstruktion zu verwenden. Es wurden hierzu ein Verfahren und ein System vorgeschlagen, bei dem während einer oder mehrerer Drehperioden die gemessenen Detektorwerte gespeichert werden. Zur Rekonstruktion, beispielsweise eines Herzzyklus, werden mit Hilfe eines aus einem Elektrokardiogramm hergeleiteten Referenzsignales Detektorwerte von Projektionswinkeln bestimmter Bewegungsphasen ausgewählt und verarbeitet. Hierbei verschlechtern sich wie bereits erwähnt die Bildauflösung und die Bildqualität. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine Erhöhung der nutzbaren Auflösung und der Bild qualität bei gleichbleibender Anzahl der Detektorelemente ermöglicht. Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemässen Verfahren erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass berechnete Detektorwerte für gewünschte Projektionswinkel durch Reflexion der gemessenen Detektorwerte erzeugt werden und dass die gemessenen und die berechneten Detektorwerte zur Rekonstruktion der Darstellung benutzt werden. Hierdurch erhöht sich die Anzahl der zu verarbeitenden Detektorwerte, so dass die Auflösung und die Bildqualität gesteigert werden. Die Anzahl der Projektionswinkel erhöht sich, wenn die berechneten Detektorwerte für Projektionswinkel erzeugt werden, die zusätzlich zu den Projektionswinkeln vorgesehen sind, bei denen die Detektorwerte gemessen werden. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn zur Erzeugung der für die Reflexion benötigten berechneten Werte die gemessenen Detektorwerte benachbarter Detektorelemente interpoliert werden. Die effektive Anzahl der wirksamen Positionen der Detektorelemente erhöht sich, wenn die Positionen der gedachten Detektorelemente, denen die reflektierten Werte zugeordnet sind, seitlich im Hinblick auf die Positionen der Detektorelementeversetzt sind, die den gemessenen Detektorelementen entsprechen. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, dass vor der Rekonstruktion die gemessenen Detektorwerte jedes Projektionswinkels gespeichert und mit den durch die Reflexion berechneten Detektorwerten verknüpft werden, die dem gleichen Projektionswinkel entsprechen. Als zweckmässig hat sich gezeigt, wenn die gemessenen und die reflektierten Detektorwerte jedes Projektionswinkels mit Nullen verknüpft werden, und wenn die Rekonstruktion aufgrund von Daten einer höheren Anzahl von Detektorelementen als der vorhandenen durchgeführt wird. Die Auflösung kann dadurch erhöht werden, dass die Detektorelemente um ein Viertel einer Elementbreite von der Mittellinie zwischen der Strahlenquelle und der Drehachse seitlich verschoben angeordnet sind, wobei die Versetzung der Hälfte eines Detektorelementes entspricht. Die Abtastzeit kann verkürzt werden, wenn die Messungen bei weniger als einer 360 -Drehung bewirkt werden, und wenn die berechneten, reflektierten Detektorwerte die gemessenen Detektorwerte im Hinblick auf eine 3600 Drehung vervollständigen. Dynamische Vorgänge lassen sich vorteilhaft untersuchen, wenn die Messungen während wenigstens einer 3600-Drehung der Quelle und des Strahlenempfängers erfolgen, wenn aus der Messung der gesamten gemessenen Detektorwerte Messwertsätze ausgewählt werden, und wenn von den ausgewählten Messwertsätzen durch Reflexion berechnete Detektorwerte bei gewünschten zusätzlichen Projektionswinkeln erzeugt werden. Als empfehlenswert hat sich gezeigt, wenn die Messwertsätze eines Zeitintervalles der gesamten Drehperiode ausgewählt werden, so dass sich die Rekonstruktion der Darstellung auf ein Teilintervall bezieht. Ein bestimmter Teil eines dynamischen Ablaufes lässt sich darstellen, wenn die ausgewählten Messwertsätze mit während einer gesamten Drehperiode vorkommenden vorgewählten Ereignissen zeitlich übereinstimmen. Das Verfahren lässt sich zweckmässigerweise verwenden, wenn das zu untersuchende Objekt ein Herz ist, und wenn das vorgewählte Ereignis ein Teil des Herzzyklus ist. Die Aufgabe wird bei einem System der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Reflexion mit den gemessenen Detektorwerten beaufschlagt wird, die durch Reflexion berechnete Detektorwerte erzeugt, und dass die das Ausgangssignal der Reflexionslogik bildenden berechneten Detektorwerte und die gemessenen Detektorwerte einem Rekonstruktor zugeführt werden, in dem die gemessenen und die berechneten Detektorwerte verarbeitet und einer Bildwiedergabevorrichtung zur Darstellung zugeführt werden. Die Auflösung der Darstellung lässt sich weiter erhöhen, wenn die Reflexionslogik eine Interpolationsvorrichtung aufweist, die die in einem Eingangspufferspeicher enthaltenen gemessenen Detektorwerte mit in einem Speicher enthaltenen Interpolationskonstanten derart verarbeitet, dass Zwischenwerte für die Reflexion für gewünschte Projektionswinkel erhalten werden. Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläute rung der Reflexion, Fig. 2 eine schematische Darstellung der geometri schen Verhältnisse der Reflexion, Fig. 3a und 3b Blockschaltbilder eines erfindungs gemässen Systems, Fig. 4 eine weitere schematische Darstellung zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfin dung, Fig. 5a eine schematische Darstellung der gemesse nen Detektorwerte, und Fig. 5b eine schematische Darstellung der berech neten Detektorwerte bei dem erfindungsge mässen Verfahren und System. In der Figur 1 ist eine schematische Darstellung der geometrischen Verhältnisse eines Computertomographiesystems mit fächerförmiger Strahlenabtastung gemäss der bereits genannten US-PS 41 49 249 abgebildet. An einem Drehrahmen G ist eine Strahlenquelle S angebracht, deren gezeichnete Stelle durch den Positionswinkel e gekennzeichnet ist. Die Strahlenquelle S sendet ein fächerförmiges Strahlenbündel mit einem Fächerwinkel von 2 Wf aus. Auf der der Strahlenquelle S gegenüberliegenden Seite des Drehrahmens G ist ein nicht dargestellter Strahlenempfänger angebracht, der die gemessenen Detektorwerte erzeugt. Ein von der Strahlenquelle S ausgehender Strahl R erscheint gegenüber der Symmetrieachse des Fächers unter einem Strahlenwinkel F . Der Strahl R trifft auf dem Drehrahmen G an einen Punkt S' auf. Die gemessenen Detektorwerte dieses Strahles R können durch L(8,Y) beschrieben werden. Den gleichen Messwert würde eine Strahlenquelle an dem Punkt S' erzeugen, die die Koordinaten (6', ') aufweist. Hierdurch ergibt sich eine Redundanz, die bei dem vorliegenden Anmeldungsgegenstand erfindungsgemäss ausgenutzt werden soll. Die Zusammenhänge der Winkel lassen sich durch folgende Gleichungen ausdrücken: EMI7.1 Aus diesen Gleichungen lassen sich die Beziehungen für die beiden äquivalenten Messungen des betrachteten Strahles R ableiten: EMI7.2 Aus den Gleichungen (1) und (2) lassen sich durch die gemessenen Detektorwerte EMI8.1 die reflektierten Detektorwerte EMI8.2 berechnen: EMI8.3 Aus der Gleichung (3) folgt, dass durch die Reflexion die berechneten Detektorwerte #(@¯, W') bei einem Positionswinkel e1 aus den gemessenen Detektorwerten EMI8.4 alle Strahlenwinkel werden können. Hieraus ist auch ersichtlich, dass zur Berechnung eines ganzen reflektierten Strahlenfächers gemessene Detektorwerte erforderlich sind, die den zweifachen Fächerwinkel umfassen. Die durch die Abtastung erzeugten Detektorwerte werden bei Positionswinkeln im Abstand von beispielsweise b O = 10 erzeugt. Die Auflösung bei jeder Abtastung beträgt beispielsweise b t =#W= =0,110. Das bedeutet, dass der Strahlenwinkel ungefähr 10 mal feiner als der Positionswinkel ist. Für die Berechnung des reflektierten Detektorwertes EMI8.5 muss man nach Gleichung (3) einen Detektorwert EMI8.6 bei einem Strahlenwinkel von xJ gemessen haben. Jedoch existiert für #' f 0 nicht unbedingt ein gemessener Detektorwert. Also muss zur Berechnung von LR der zugehörige, nicht existierende Detektorwert EMI8.7 gebildet werden. Dies kann erfindungsgemäss durch Interpolation zwischen zwei aufeinanderfolgenden Positionen der Strahlenquelle erfolgen. In der Figur 2 ist wieder der Drehrahmen G schematisch dargestellt. Gegenüber der Strahlenquelle S ist ein Strahlenempfänger 101 angeordnet, der z.B. 301 einzelne Detektorelemente enthält. Zum besseren Verständnis sind hier jedoch nur acht Detektorelemente gezeigt. Von einem Punkt S' aus ist ein fächerförmiges reflektiertes Strahlenbündel dargestellt, das auf einen nicht vorhandenen, reflektierten Strahlenempfänger 101' fällt, der ebenfalls acht Detektorelemente enthält. Eine Mittellinie 103 geht von der Strahlenquelle S durch die den Mittelpunkt der Anordnung bildenden Drehachse 105. Das geometrische Zentrum des Strahlenempfängers ist hierzu seitlich versetzt. Die Symmetrieachse 107 vom Strahlenfächer reicht von der Strahlenquelle S bis zur Mitte des Strahlenempfängers 101, liegt also in der Figur 2 zwischen den Detektorelementen 4 und 5. Dieser Versatz um einen Winkel AT verbessert die räumliche Auflösung des Systems. Als Folge einer solchen Anordnung ist der Weg Strahlenquelle Detektorelement bei jedem Postionswinkel verschieden. Durch die Berechnung von Detektorwerten erhöht sich somit die Bildauflösung. Durch die Reflexion erhält man ebenfalls einen gleich grossen Versatz der reflektierten Detektorelemente 101' um den Versatzwinkel ¯##. In der Figur 3A ist ein Blockschaltbild eines erfindungsgemässen computertomographischen Systems dargestellt. Dieses System weist eine Messvorrichtung 203 auf, die beispielsweise aus der Strahlenquelle, dem Strahlenempfänger und Messverstärkern besteht. Die gemessenen Detektorwerte werden einem Rechner 201 zugeführt, der die Berechnung der Darstellung durchführt, die auf einer nachgeschalteten Bildwiedergabevorrich tung 207 angezeigt wird. Der Rechner 201 enthält einen Rekonstruktor 205 und eine Reflexionslogik 211. Eine Steuervorrichtung 209 koordiniert die Messvorrichtung 203 und die Reflexionslogik 211, die ebenfalls mit den gemessenen Detektorwerten beaufschlagt wird. Der Ausgang der Reflexionslogik 211 ist mit dem Rekonstruktor 205 verbunden. Die Messvorrichtung 203 erzeugt bei jeder Abtastung 301 Detektorwerte. Bei einer gesamten Drehung erhält man also 360 solcher Datensätze. Durch die Reflexion ist es aber nicht nötig, eine gesamte Drehung zur Abtastung vorzusehen. Beispielsweise können auch Detektorwerte nur von einem 2150-Messbereich (1800 und 35 -Fächerwinkel) erzeugt werden, so dass dem Rechner 201 in diesem Falle nur 215 x 301 gemessene Detektorwerte zugeführt werden. In der Figur 3B ist die Reflexionslogik 211 dargestellt. Sie weist einen Eingangspufferspeicher 213 auf, der mit der Messvorrichtung 203 verbunden ist und dem die gemessenen Detektorwerte zugeführt werden. Dieser Speicher 213 kann beispielsweise aus einem RAM bestehen. In einer Interpolationsvorrichtung 215 werden die Detektorwerte aufgrund der in einem Speicher 219 (RAM oder ROM) enthaltenen Interpolationskonstanten verarbeitet. Die interpolierten Werte werden in Speicherplätze eines Ausgangspufferspeichers 217 eingelesen, die durch Verschiebungskonstanten, die in einem Speicher 221 gespeichert sind, ausgewählt werden. Diese Verschiebungskonstanten sortieren die reflektierten Werte nach den Gleichungen (1a) und (1b). Der Ablauf des Datenflusses innerhalb der Reflexionslogik 211 wird durch die Steuervorrichtung 209 bewirkt. Die hierzu benötigten Steuerleitungen, die die Steuervorrichtung 209 mit den einzel nen Blöcken 213 bis 221 verbinden, sind zur besseren Übersicht nicht dargestellt. Die Speichermittel der Reflexionslogik 211 dienen dazu, die anliegenden gemessenen Detektorwerte zu erfassen, damit sie verarbeitet werden können. Die berechneten Detektorwerte werden ebenfalls gespeichert, bis sie von dem Rekonstruktor 205 zur Bilderzeugung benötigt werden So können beispielsweise zur Darstellung einer bestimmten Phase eines Herzzyklus die gemessenen Detektorwerte einer 3600-Drehung in dem Eingangspufferspeicher 213 gespeichert sein. Nach einem eingangs bereits erwähnten Verfahren können nach erfolgter Abtastung die Detektorwerte ausgewählt werden, die der gewünschten Phase des Herzzyklus entsprechen. Diese Auswahl kann durch ein Referenzsignal getroffen werden, das von Impulsen aus einem Elektrokardiogramm abgeleitet wird. Bei dieser Auswahl fehlen Abtastungen bei vielen Positionswinkeln. Durch die vorliegende Erfindung werden jedoch in der Reflexionslogik einige der verlorengegangenen Detektorwerte ersetzt und dem Rekonstruktor 205 zugeführt, so dass eine Bildwiedergabe mit hoher Auflösung ermöglicht wird. Die gemessenen Detektorwerte von der Messvorrichtung 203 brauchen nicht in einem Speicher zwischengespeichert zu werden. Sie können auch durch die Reflexionslogik 211 im On-line-Betrieb verarbeitet werden, d.h., dass beispielsweise bei der soeben beschriebenen Herzuntersuchung die gewünschten Detektorwerte sofort ausgewählt und mit anderen Werten zusammengefasst werden. Anstelle der bereits beschriebenen Reduktion der Detektorwerte kann die Erfindung auch auf eine oder mehrere 3600-Drehung(en) angewendet werden. Durch die Reflexion erhöht sich die in dem Rechner 201 verarbeitete Datenmenge, wodurch die Bildauflösung und Bildqualität derart ansteigen, als ob man eine höhere Anzahl von Detektorelementen verwendet hätte. Gemäss dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist es zweckmässig, zur Reflexion Punkte zu verwerten, die nicht den Positionen der gemessenen Detektorwerte entsprechen, sondern seitlich von ihnen versetzt sind. Dies wird durch die Interpolation zwischen aufeinanderfolgenden gemessenen Detektorwerten eines Detektors erreicht. Zur Erhöhung der Bildauflösung werden diese Werte nach Gleichung (3) reflektiert. Hierzu werden die gemessenen Detektorwerte von jedem Positionswinkel in einem Speicher, der- in der Messvorrichtung 203 enthalten sein kann, eingelesen und mit den durch die Reflexion berechneten Detektorwerten eines korrespondierenden Positionswinkels verknüpft. Diese verknüpften Daten werden dem Rekonstruktor 205 zugeführt, so dass ihm Werte entsprechend einer höheren Elementendichte zur Verarbeitung zur Verfügung stehen. In einer anderen erfindungsgemässen Arbeitsweise werden die gemessenen Detektorwerte von allen Positionswinkeln mit Nullen verknüpft und dem Rekonstruktor 205 zugeführt, als ob sie von einem Strahlenempfänger mit einer höheren Elementendichte kommen würden. Ähnlich werden die reflektierten berechneten Detektorwerte eines jeden gemessenen Positionswinkels mit Nullen verknüpft und dem Rekonstruktor 205 zugeführt. Da der Rekonstruktor 205 die ihm zugeführten Daten linear verarbeitet, ist dieses Verfahren voll äquivalent zu den bisher beschriebenen. In einigen Fällen kann die Verknüpfung der Nullen durch eine einfache Änderung des Rekonstruktors 205 erreicht werden. In der Figur 4 ist ähnlich wie in der Figur 1 eine schematische Darstellung der geometrischen Verhältnisse abgebildet. Auf dem Drehrahmen G ist die Strahlenquelle S angeordnet, die ein fächerförmiges Strahlenbündel aussendet, das durch die Randstrahlen A, B begrenzt wird. Die Strahlenquelle S wird bei der Abtastung in Richtung des Pfeiles 303 jeweils um 10 weitergedreht. Weist nun der Strahlenempfänger 303 Detektorelemente auf und wird bei der Abtastung der Drehrahmen G mit der Strahlenquelle S und dem Strahlenempfänger 101 um 3600 gedreht, so erhält man einen Datensatz, bestehend aus 360 x 301 gemessenen Detektorwerten. Diese Werte sind schematisch in der Figur 5A dargestellt. Sie bilden zusammen einen Datensatz 501. Die Zahlen der Detektorelemente 1 bis 301 erscheinen am oberen Rand des Datensatzes 501; die Zahlen der Positionswinkel 1 bis 360 sind am linken Rand des Datensatzes angegeben. Die Detektorwerte von aufeinanderfolgenden Detektorelementen erzeugen bei jedem Winkel eine Zeile von gemessenen Detektorwerten 503, 505 usw. in dem Datensatz 501. Die zeitlich nacheinander erfolgten Messungen eines Detektorelementes, beispielsweise des Elementes 5, sind in einer Spalte untereinander angeordnet. Während einer Abtastung bei einem Positionswinkel erzeugt die Strahlenquelle ein fächerförmiges Strahlenbündel, das durch die Randstrahlen A und B begrenzt wird. Dies entspricht in der Figur 5 einer Zeile bei einer Position der Strahlenquelle S. Die gemessenen Detektorwerte der Randstrahlen A und B erscheinen an den Endpunkten der Zeile 507. Werden nun die gesamten gemessenen Detektorwerte des Datensatzes 501 erfindungsgemäss reflektiert, so erhält man einen reflektierten Datensatz 511, der in der Figur 5B dargestellt ist. Auf diesem reflektierten Datensatz 511 erscheint die Abtastung bei einer Position der Strahlenquelle S, die auf dem Datensatz 501 die Zeile 507 bildet, in einer Diagonalen 513, deren Endpunkte wiederum die Detektorwerte A und B der Randstrahlen sind. Aus den Figuren 4 und 5 ist ersichtlich, dass zur Berechnung auf der Basis einer reflektierten Strahlenquelle mit fächerförmigem Strahlenbündel bei einem Punkt X es notwendig ist, die Strahlenquelle S von ihrer Position in Richtung des Pfeiles 303 zur Position der Strahlenquelle S' zu drehen. Das bedeutet aber, dass zur Erzeugung eines reflektierten Fächers bei einem Punkt X-Messungen durchgeführt werden müssen, die, wie bereits erwähnt, den doppelten Fächerwinkel (2 Y f) überstreichen müssen. In dem reflektierten Datensatz 511 wird dies durch die Zeile 515 gekennzeichnet. Damit man eine vollständige Zeile 515 erhält, müssen also genügend Diagonalen 513 erzeugt werden. In diesem Datensatz 511 kennzeichnet der vertikale Abstand zwischen B und A den doppelten Fächerwinkel der Quelle S. In der Figur 4 sind noch zwei weitere Strahlen C und D innerhalb des fächerförmigen Strahlenbündels dargestellt. Der Strahl C trifft auf den Strahlenempfänger 101 bei einem Punkt X' auf. Dieser Punkt X1 kann erfindungsgemäss als reflektierte Strahlenquelle betrachtet werden. Jedoch kann bedingt durch die geometrische Aufteilung der Abtastung eine Reflexion an einem Punkt X' gewünscht werden, für den keine für die Berechnung benötigten gemessenen Detektorwerte vorliegen. Um den noch bei diesem Punkt X' eine Reflexion durchführen zu können, werden die gemessenen Daten eines Detektors von aufeinanderfolgenden Positionswinkeln e interpoliert. Dies ist anhand des Detektorelementes 5 in Figur 5A erläutert. Bei einem Positionswinkel 6 von 3570 wird ein Detektorwert 517 erhalten und bei einem Positionswinkel von 3560 ein Detektorwert 519. Um die Reflexion auf einen Positionswinkel zwischen beiden Winkeln durchführen zu können, werden die gemessenen Detektorwerte 517 und 519 interpoliert und man erhält den Zwischenwert Z. Zur Erhöhung der Bildauflösung kann die Interpolation auch zwischen benachbarten Detektorelementen eines Positionswinkels erfolgen. Dadurch erhält man zur Berechnung der reflektierten Detektorwerte interpolierte Werte, die zu Positionen zugeordnet sind, die im Hinblick auf die den gemessenen Detektorwerten zugeordneten Positionen seitlich versetzt erscheinen. Sind die Detektorelemente, wie bereits beschrieben, seitlich um ein Viertel einer Elementenbreite gegenüber der Mittellinie 103 versetzt, sollte die Versetzung der Hälfte der Breite der Detektorelemente entsprechen. Dadurch erhält man eine Reflexion, die ebenfalls gegenüber der Mittellinie um ein Viertel der Elementenbreite versetzt ist. Die in den Ansprüchen genannten Projektionswinkel sind die in Verbindung mit den Figuren genannten Positionswinkel 6. Die Erfindung ist anhand eines drehenden CT-Systems mit einer Strahlenquelle zur Erzeugung eines fächerförmigen Strahlenbündels beschrieben. Die Erfindung ist aber auf jedes andere CT-System ebenfalls anwend bar, das eine Strahlenquelle zur Erzeugung durchdringender Strahlen und einen Strahlenempfänger zur Messung der Transmissionswerte divergierender Transmissionswege in einer Ebene enthält. 7 Figuren 14 Patentansprüche

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur zweidimensionalen Darstellung einer Ebene eines Objektes durch eine Vorrichtung mit einer Strahlenquelle (S) zur Erzeugung eines fächerförmigen Strahlenbündels und mit einem Strahlenempfänger (101) mit in einer Reihe angeordneten Detektorelementen (1 bis 8), die in der Ebene der Strahlenquelle (S) gegen überliegen und zum Erfassen der nicht von dem Objekt absorbierten Strahlung dienen, wobei die Vorrichtung zu dem Objekt durch eine relative Drehung um eine Drehachse (105) verlagert wird, so dass während der Drehung vom Strahlenempfänger (101) bei einer Vielzahl von Projektionswinkeln (e) Detektorwerte der Messsignale erhalten werden, die die zweidimensionale Abbildung des Objektes durch Verarbeitung der Detektorwerte in einem Rechner (201) ermöglichen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass berechnete Detektorwerte für gewünschte Projektionswinkel (6') durch Reflexion der gemessenen Detektorwerte erzeugt werden, und dass die gemessenen und die berechneten Detektorwerte zur Rekonstruktion der Darstellung benutzt werden. 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 , dass die berechneten Detektorwerte für Projektionswinkel (8') erzeugt werden, die zusätzlich zu den Projektionswinkeln (@) vorgesehen sind, bei denen die Detektorwerte gemessen wurden. 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 , dass zur Erzeugung der für die Reflexion benötigten berechneten Werte die gemessenen Detektorwerte benachbarter Detektorelemente (1 bis 8) interpoliert werden. 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 , dass die Positionen der gedachten Detektorelemente (1' bis 8'), denen die reflektierten Werte zugeordnet sind, seit lich im Hinblick auf die Positionen der Detektorele mente (1 bis 8) versetzt sind, die den gemessenen De tektorwerten entsprechen. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a D d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vor der Rekonstruktion die gemessenen Detektorwerte jedes Projektionswinkels (e) gespeichert und mit den durch die Reflexion berechneten Detektorwerten verknüpft werden, die dem gleichen Projektionswinkel (o) ent sprechen. 6. 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 , dass die gemessenen und die reflektierten Detektorwerte jedes Projektionswinkels (o) mit Nullen verknüpft werden, und dass die Rekonstruktion aufgrund von Daten einer höheren Anzahl von Detektorelementen als der vorhan denen durchgeführt wird. 7. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Detektorelemente (1 bis 8) um ein Viertel einer Elementenbreite von der Mittellinie (103) zwischen der Strahlenquelle (S) und der Drehachse (105) seitlich verschoben angeordnet sind, wobei die Versetzung der Hälfte eines Detektor elementes (1 bis 8) entspricht. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die Messungen bei weniger als einer 3600-Drehung bewirkt werden, und dass die berechneten reflektierten Detektorwerte die gemessenen Detektorwerte im Hinblick auf eine 3600-Drehung vervollständigen. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Messungen während wenigstens einer 36O0-Drehung der Strahlenquelle (S) und des Strahlenempfängers (101) erfolgen, dass aus der Menge der gesamten gemessenen Datenwerte Messwertsätze ausgewählt werden, und dass von den ausgewählten Messwertsätzen durch Reflexion berechnete Detektorwerte bei gewünschten zusätzlichen Projektionswinkeln (ei) erzeugt werden. 10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Messwertsätze eines Zeitintervalles der gesamten Drehperiode ausgewählt werden, so dass sich die Rekonstruktion der Darstellung auf ein Teilintervall bezieht. 11. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die ausgewählten Messwertsätze mit während einer gesamten Drehperiode vorkommenden vorgewählten Ereignissen zeitlich übereinstimmen. 12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das zu untersuchende Objekt ein Herz ist, und dass das vorgewählte Ereignis ein Teil des Herzzyklus ist. 13. System zur zweidimensionalen Darstellung einer Ebene eines Objektes durch eine Vorrichtung mit einer Strahlenquelle (S) zur Erzeugung eines fächerförmigen Strahlenbündels und mit einem Strahlenempfänger (101) mit in einer Reihe angeordneten Detektorelementen (1 bis 8), die in der Ebene gegenüber der Strahlenquelle (S) liegen und zum Erfassen der nicht von dem Objekt absorbierten Strahlung dienen, wobei die Vorrichtung zu dem Objekt durch eine relative Drehung um eine Drehachse (los) verlagert wird, so dass während der Drehung vom Strahlenempfänger (101) bei einer Vielzahl von Projektionswinkeln (e) Detektorwerte als Messsignale erhalten werden, die die zweidimensionale Abbildung des Objektes durch Verarbeitung der Detektorwerte in einem Rechner (201) ermöglichen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Reflexionslogik (211) mit den gemessenen Detektorwerten beaufschlagt wird, die durch Reflexion berechnete Detektorwerte erzeugt, und dass die das Ausgangssignal der Reflexionslogik (211) bildenden berechneten Detektorwerte und die gemessenen Detektorwerte einem Rekonstruktor (205) zugeführt werden, in dem die gemessenen und die berechneten Detektorwerte verarbeitet und einer Bildwiedergabevorrichtung (207) zur Darstellung zugeführt werden. 14. System nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Reflexionslogik (211) eine Interpolationsvorrichtung (215) aufweist, die die in einem Eingangspufferspeicher (213) enthaltenen gemessenen Detektorwerte mit in einem Speicher (219) enthaltenen Interpolationskonstanten derart verarbeitet, dass Zwischenwerte für die Reflexion für gewünschte Projektionswinkel ((3') erhalten werden.

Inventors: NASSI, MENAHEM, STONESTROM, JAMES PETER
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1980
Main classification: A61B6
IPC codes: A61B6