DE10112792A1 - Verfahren zur Korrektur einer Kalibrierwerte enthaltenden Kalibriertabelle eines CT-Geräts - Google Patents

Verfahren zur Korrektur einer Kalibrierwerte enthaltenden Kalibriertabelle eines CT-Geräts

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Kalibrierwerte enthaltenden Kalibriertabelle T(n, k) eines CT-Geräts mit einem eine Anzahl von N >= 2 in z-Richtung aufeinanderfolgenden Zeilen von Detektorelementen aufweisenden Detektorsystem. Dabei wird zur Korrektur der Kalibrierwerte der in z-Richtung ersten und in z-Richtung letzten aktiven Zeile von Detektorelementen ein Referenzvektor R(k) erstellt, mittels des Referenzvektors R(k) wird der Fehler bezüglich der ersten und letzten aktiven Zeile von Detektorelementen ermittelt, und zur Ermittlung korrigierter Kalibrierwerte T¶kor¶(n, k) bezüglich der ersten und letzten aktiven Zeile von Detektorelementen wird der Fehler F(n, k) der ersten und letzten aktiven Zeile von Detektorelementen von den entsprechenden Kalibrierwerten der Kalibriertabelle T(n, k) subtrahiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Ka­ librierwerte enthaltenden Kalibriertabelle eines CT-Geräts mit einem eine Anzahl von N ≧ 2 in z-Richtung aufeinanderfol­ genden Zeilen von Detektorelementen aufweisenden Detektorsys­ tem, welches eine in z-Richtung erste und eine in z-Richtung letzte aktive Zeile von Detektorelementen aufweist.
Bei solchen CT-Geräten hat jeder Detektorkanal hat seine ei­ gene Empfindlichkeit. Das heißt, dass bei gleichem Röntgen­ quanteneinfall pro Kanal sind die elektrischen Ausgangssigna­ le in der Regel verschieden hoch. Unter Detektorkanal ist dabei der Signalweg vom Detektorelement bis zur Digitalisie­ rung zu verstehen.
Es ist Aufgabe der Kalibrierung, die Einzelempfindlichkeiten der Kanäle zu bestimmen und entsprechende Kalibrierwerte in Tabellen, den Kalibriertabellen, für spätere Messwertkorrek­ turen zu hinterlegen. Ohne diese Korrekturen wären Schwä­ chungswerte nicht definiert; die Kalibrierwerte bilden näm­ lich zugleich die Referenzwerte der Strahlintensitäten ohne schwächendes Objekt, weshalb die Kalibriertabellen auch als Lufttabellen oder Luftkalibriertabellen bezeichnet werden. Ohne Kalibrierung wären die Tomogramme von starken Ringarte­ fakten überzogen.
Solche Kalibriertabellen werden in Abhängigkeit von Parame­ tern wie Schichtdicke B, Röhrenspannung U, Rotationszeit τ, einer schaltbaren Vorfilterung, evtl. Röhrenstrom i und De­ tektortemperatur ϑ benötigt.
Die Zahl der möglichen Parameter-Kombinationen von B, U, τ und evtl. i, ϑ ist sehr groß, so dass der Erzeugungs- und Speicherungsaufwand für entsprechende Kalibriertabellen be­ trächtlich wäre. Außerdem müssten bei jeder Neukalibrierung der Anlage, und eine solche kann täglich vonnöten sein, alle Kalibriertabellen durch entsprechende Messungen aktualisiert werden.
Bei CT-Geräten wird aus Zeitgründen nicht für jede einzelne Parameter-Kombination eine eigene Kalibriertabelle erstellt. Vielmehr wird so verfahren, dass z. B. für jede Schichtdicke B eine Basistabelle erstellt wird, welche täglich kalibriert wird. Dabei werden die anderen Parameter üblicherweise auf mittlere Werte gesetzt. Bei allen anderen Parameter-Kombi­ nationen ergibt sich die eingesetzte Tabelle aus der Addition eine Basistabelle der eingestellten Schichtdicke B und einer oder mehrerer Differenztabellen, welche die Abweichung auf die geänderten Parameter enthalten. Die Differenztabellen müssen dann nicht täglich, sondern nur einmal im Werk oder bei Hardwaretausch (z. B. Einbau einer neuen Röntgenröhre) kalibriert werden.
Beispielsweise setzt sich bei einem einzeiligen CT-Gerät die Tabelle für die Parameterkombination Schichtdicke B = 1 mm, Spannung U = 140 kV, Rotationszeit τ = 1 sec zusammen aus einer Basistabelle für B = 1 mm, U = 120 kV und τ = 0,75 sec und einer Spannungs-Differenztabelle für B = 1 mm, U = 140 kV und τ = 0,75 sec sowie einer Rotationszeit-Differenz­ tabelle für B = 1 mm, U = 120 kV und τ = 1 sec.
Das oben angegebene Verfahren nimmt zwar immer noch einige Zeit in Anspruch, liefert aber für einzeilige CT-Geräte gute Ergebnisse.
Bei mehrzeiligen CT-Geräten tritt jedoch das Problem auf, dass bezüglich der äußeren, insbesondere bezüglich der beiden äußersten aktiven Zeilen von Detektorelementen, d. h. der in z-Richtung ersten und der in z-Richtung letzten aktiven Zei­ le, keine einwandfreie Kalibrierung möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das auch bei mehrzeiligen CT-Geräten eine einwandfreie Kalibrierung ermöglicht.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Ver­ fahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens werden also die in der Kalibriertabelle T(n,k) enthaltenen Kalibrierwerte bezüg­ lich der äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen korri­ giert, indem ein Referenzvektor R(k) erstellt wird, auf Basis des Referenzvektors die Fehler F(n,k) der Kalibrierwerte be­ züglich der äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen er­ mittelt werden, und korrigierte Kalibrierwerte Tkor(n,k) bezüg­ lich der äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen gewon­ nen werden, indem die ermittelten Fehler von den entsprechen­ den Kalibrierwerten subtrahiert werden. Dabei kann es sich bei der Kalibriertabelle T(n,k) um eine Basistabelle TB(n,k) oder eine Differenztabelle TD(n,k) handeln.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht deshalb eine ver­ besserte Kalibrierung mehrzeiliger CT-Geräte, weil bei einem mehrzeiligen CT-Gerät die Kalibriermessungen in den äußeren, insbesondere in den beiden äußersten aktiven Zeilen von zeit­ varianten Fehlern behaftet sind, welche z. B. durch eine nicht reproduzierbare Blendenpositionierung insbesondere der detek­ tornahen Blenden, durch Alterungsprozesse oder durch Tempera­ tureffekte zustande kommen.
Für den Fall, dass die Kalibrierung auf einer Basistabelle TB(k) und m = 2 Differenztabellen TD1(k) und TD2(k) beruht, erwar­ tet man, dass für eine beliebige Zeile von Detektorelementen für das aus dem Messsignal M(k) gewonnene korrigierte Signal S(k) idealerweise gilt:
S(k) = M(k) - (TB(k) + TD1(k) + TD2(k)), wobei
S das korrigierte Signal
M das Messsignal eines Kanals
TB die Basistabelle
TDm: die Differenztabelle m, und
k der Kanalindex
sind.
Da jedoch jede Messung, also auch die Erstellung der Tabel­ len, mit dem zeitvarianten Fehler F(t,k) (t ist die Zeit) be­ haftet ist, gilt tatsächlich
S(t,k) = M(k) + F(t,k) - (TB(k) + F(t3,k) + TD1(k)+ F(t1,k) + TD2(k) + F(t2,k)),
oder in erster Näherung
S(k) = M(k) - (TB(k) + TD1(k) + TD2(k)) - 2F(t2,k),
d. h. es verbleibt in erster Näherung die Summe der Fehler der verwendeten Differenztabellen. - Dies ist deshalb so, weil zwar die Basistabelle am gleichen Tag wie die Messung selbst (t ≈ t3) gemessen wird - deswegen ist F(t,k) ≈ F(t3,k) -, die Diffe­ renztabellen werden jedoch zusammen während der Fertigung im Werk gemessen (t1 ≈ t2), weswegen F(t1,k) ≈ F(t2,k) ist.
Während die zeitvarianten Fehler für innere aktive Zeilen vernachlässigbar sind, werden die zeitvarianten Fehler der äußeren, insbesondere der äußersten aktiven Zeilen, die Bild­ qualitätsverluste nach sich ziehen würden, durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren korrigiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den beigefüg­ ten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in teils perspektivischer, teils blockschaltbildar­ tiger Darstellung ein mehrere Zeilen von Detektor­ elementen aufweisendes CT-Gerät,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Gerät gemäß Fig. 1 in einem ersten Betriebsmodus,
Fig. 3 in zu der Fig. 2 analoger Darstellung einen weiteren Betriebsmodus des CT-Geräts gemäß den Fig. 1 und 2, und
Fig. 4 in zu der Fig. 2 analoger Darstellung ein weiteres CT-Gerät in einem Betriebsmodus mit einer gegenüber den Fig. 2 und 3 erhöhten Anzahl aktiver Zeilen von Detektorelementen.
In den Fig. 1 und 2 ist ein zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens geeignetes CT-Gerät der 3. Generation dar­ gestellt. Dessen insgesamt mit 1 bezeichnete Messanordnung weist eine insgesamt mit 2 bezeichnete Röntgenstrahlenquelle mit einer dieser vorgelagerten quellennahen Strahlenblende 3 (Fig. 2) und ein als flächenhaftes Array von mehreren Zeilen und Spalten von Detektorelementen - eines von diesen ist in Fig. 1 mit 4 bezeichnet - ausgebildetes Detektorsystem 5 mit einer diesem vorgelagerten detektornahen Strahlenblende 6 (Fig. 2) auf. In Fig. 1 sind der Übersichtlichkeit halber nur 4 Zeilen von Detektorelementen 4 dargestellt, das Detektor­ system 5 weist jedoch, was in der Fig. 2 punktiert angedeutet ist, weitere Zeilen von Detektorelementen 4 auf.
Die Röntgenstrahlenquelle 2 mit der Strahlenblende 3 einer­ seits und das Detektorsystem 5 mit der Strahlenblende 6 ande­ rerseits sind in aus der Fig. 2 ersichtlicher Weise an einem Drehrahmen 7 einander derart gegenüberliegend angebracht, dass ein im Betrieb des CT-Geräts von der Röntgenstrahlen­ quelle 2 ausgehendes, durch die einstellbare Strahlenblende 3 eingeblendetes, pyramidenförmiges Röntgenstrahlenbündel, des­ sen Randstrahlen mit 8 bezeichnet sind, auf das Detektorsys­ tem 5 auftrifft. Dabei ist die Strahlenblende 6 dem mittels der Strahlenblende 3 eingestellten Querschnitt des Röntgen­ strahlenbündels entsprechend so eingestellt, dass nur derje­ nige Bereich des Detektorsystems 5 freigegeben ist, der von dem Röntgenstrahlenbündel unmittelbar getroffen werden kann. Dies sind in dem in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Betriebsmodus vier Zeilen von Detektorelementen 4, die im Fol­ genden als aktive Zeilen bezeichnet werden. Die weiteren punktiert angedeuteten Zeilen sind von der Strahlenblende 6 abgedeckt und daher nicht aktiv.
Es sind also n = 1 bis N = 4, d. h. vier, mit L1 bis LN be­ zeichnete aktive Zeilen von Detektorelementen 4 vorhanden, die mit L1 bis die im Falle des beschriebenen Ausführungsbei­ spiels die gleiche Breite b aufweisen, wobei n der Zeilenin­ dex ist. Dabei sind zwei äußere aktive Zeilen, nämlich die in z-Richtung erste Zeile L1 und die in z-Richtung letzte Zeile LN, d. h. L4, vorhanden, denen zwei innere aktive Zeilen L2 und LN-1, d. h. L3, benachbart sind. Jede Zeile von Detektorelemen­ ten 4 weist eine Anzahl K von Detektorelementen auf wobei k = 1 bis K der sogenannte Kanalindex ist.
Der Drehrahmen 7 kann mittels einer nicht dargestellten An­ triebseinrichtung um eine mit Z bezeichnete Systemachse 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 verlau­ fen.
Um ein Untersuchungsobjekt, z. B. einen Patienten, in den Strahlengang des Röntgenstrahlenbündel 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 Rota­ tionsbewegung des Drehrahmens 7 und der Translationsbewegung der Lagerungsvorrichtung in dem Sinne vorliegt, dass das Ver­ hältnis von Translations- zu Rotationsgeschwindigkeit kon­ stant ist, wobei dieses Verhältnis einstellbar ist, indem ein gewünschter Wert für den Vorschub h der Lagerungsvorrichtung pro Umdrehung Drehrahmens gewählt wird.
Es kann also ein Volumen eines auf der Lagerungsvorrichtung 9 befindlichen Untersuchungsobjekts kann also im Zuge einer Volumenabtastung untersucht werden, wobei die Volumenabtas­ tung in Form einer Spiralabtastung in dem Sinne vorgenommen wird, dass unter gleichzeitiger Rotation der Messeinheit 1 und Translation der Lagerungsvorrichtung 9 mittels der Mess­ einheit pro Umlauf der Messeinheit 1 eine Vielzahl von Pro­ jektionen aus verschiedenen Projektionsrichtungen aufgenommen wird. Bei der Spiralabtastung bewegt sich der Fokus F der Röntgenstrahlenguelle relativ zu der Lagerungsvorrichtung 9 auf einer in Fig. 1 mit S bezeichneten Spiralbahn.
Die während der Spiralabtastung aus den Detektorelementen jeder aktiven Zeile des Detektorsystems 5 parallel ausgelese­ nen, den einzelnen Projektionen entsprechenden Messdaten wer­ den in einer Datenaufbereitungseinheit 10 einer Digital/Ana­ log-Wandlung unterzogen, serialisiert und an einen Bildrech­ ner 11 übertragen.
Nach einer Vorverarbeitung der Messdaten in einer Vorverar­ beitungseinheit 12 des Bildrechners 11 gelangt der resultie­ rende Datenstrom zu einer Schnittbildrekonstruktionseinheit 13, die aus den Messdaten Schnittbilder von gewünschten Schichten des Untersuchungsobjekts nach einem an sich bekann­ ten Verfahren (z. B. 180LI- oder 360LI-Interpolation) rekon­ struiert.
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 der Datenaufbereitungseinheit 10 kommenden Datenstrom, und zwar bevor dieser zu der Schnittbildrekonstruktionseinheit 13 ge­ langt, mittels einer Weiche 14 der zur Rekonstruktion eines Röntgenschattenbildes einer gewünschten Projektionsrichtung erforderliche Anteil der Messdaten extrahiert und einer Rönt­ genschattenbildrekonstruktionseinheit 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 Schnitt- bzw. Röntgenschattenbilder werden parallel zu und synchron mit der Spiralabtastung auf einer an den Bildrechner 11 ange­ schlossenen Anzeigeeinheit 16, z. B. einem Videomonitor, dar­ gestellt.
Die Röntgenstrahlenguelle 2, beispielsweise eine Röntgenröh­ re, wird von einer Generatoreinheit 17 mit den notwendigen Spannungen und Strömen, beispielsweise der Röhrenspannung U, versorgt. Um diese auf die jeweils notwendigen Werte einstel­ len zu können, ist der Generatoreinheit 17 eine Steuereinheit 18 mit Tastatur 19 zugeordnet, die die notwendigen Einstel­ lungen gestattet.
Auch die sonstige Bedienung und Steuerung des CT-Gerätes er­ folgt mittels der Steuereinheit 18 und der Tastatur 19, was dadurch veranschaulicht ist, dass die Steuereinheit 18 mit dem Bildrechner 11 verbunden ist.
Unter anderem kann die Anzahl N der aktiven Zeilen von De­ tektorelementen 4 und damit die Position der Strahlenblenden 3 und 6 eingestellt werden, wozu die Steuereinheit 18 mit den Strahlenblenden 3 und 6 zugeordneten Verstelleinheiten 20 und 21 verbunden ist. Weiter kann die Rotationszeit τ eingestellt werden, die der Drehrahmen 7 für eine vollständige Umdrehung benötigt, was dadurch veranschaulicht ist, dass eine dem Drehrahmen 7 zugeordnete Antriebseinheit mit der Steuerein­ heit 18 verbunden ist.
Es wird also deutlich, dass es möglich ist, für den Betrieb des CT-Geräts gemäß den Fig. 1 und 2 unterschiedliche Parame­ ter-Kombinationen von Röhrenspannung U, der Anzahl N von ak­ tiven Zeilen von Detektorelementen und der Rotationszeit τ der Drehrahmens 7 einzustellen.
Wie bereits eingangs erläutert, existiert für jede Parameter- Kombination eine Basis-Tabelle für die jeweilige Anzahl N von aktiven Zeilen von Detektorelementen mit mittleren Werten für die Röhrenspannung U und die Rotationszeit τ sowie Diffe­ renztabellen für unterschiedliche Röhrenspannungen U und un­ terschiedliche Rotationszeiten τ, wobei nur die Basistabellen regelmäßig, beispielsweise täglich, gemessen werden, während die Differenztabellen nur gelegentlich, d. h. bei der Montage des CT-Geräts im Werk bzw. nach Austausch wesentlicher Kompo­ nenten, gemessen werden.
Die Basis- und Differenztabellen sind in einem Speicher 23 der Steuereinheit 18 gespeichert, wobei es sich bei dem Spei­ cher 23 um einen separaten Speicher innerhalb der Steuerein­ heit 18 handeln kann. Der Speicher 23 kann aber auch ein für die Speicherung der Kalibrierwerte vorgesehener Speicherbe­ reich eines ohnehin in der Steuereinheit 18 enthaltenen Spei­ chers sein.
Wenn im Falle des CT-Geräts gemäß den Fig. 1 und 2 beispiels­ weise mit der Parameter-Kombination N = 4 entsprechend einer Schichtdicke B = N.b = 4.1 mm, Röhrenspannung U = 140 kV und Rotationszeit τ = 1 sec gearbeitet werden soll, setzt sich die Tabelle zusammen aus einer Basistabelle TB(N=4)(n,k) für N = 4, U = 120 kV und τ = 0,75 sec und einer Spannungs-Differenztabelle TD(U, N=4)(n,k) für N = 4, U = 140 kV und τ = 0,75 sec sowie einer Ro­ tationszeit-Differenztabelle TD( τ ,N=4)(n,k) für N = 4, U = 120 kV und τ = 1 sec.
Nach Korrektur der Messdaten M(n,k) erhält man in erster Nähe­ rung für n = 1 bzw. n = N
S(n,k) = M(n,k) - (TB(N=4)(n,k) + TD(U, N=4)(n,k) + TD(T,N=4)(n,k)) - 2F(t2,n,k),
und nicht
S (n,k) = M(n,k) - (TB(N=4)(n,k) + TD(U,N=4)(n,k) + TD(T,N=4)(n,k))
wie an sich theoretisch zu erwarten wäre, d. h. es verbleibt in erster Näherung die Summe der Fehler der verwendeten Dif­ ferenztabellen.
Um nach der Messung der Kalibriertabellen die in diesen ent­ haltenen zeitvarianten Fehler der Kalibrierwerte der äußeren aktiven Zeilen L1 und L4 (d. h. LN) zu beseitigen wird in einem ersten Korrekturmodus wie nachfolgend am Beispiel einer be­ liebigen Differenztabelle TD(n,k) erläutert vorgegangen:
Zunächst werden zur Erstellung eines Referenzvektors R(k) die in der jeweiligen Differenztabelle enthaltenen Kalibrierwerte der inneren aktiven Zeilen L2 und L3 (d. h. LN-1) gemittelt:
n der Zeilenindex n =1 bis N
k der Kanalindex
N die Anzahl der aktiven Zeilen, und
TD(n,k)die zu korrigierende Differenztabelle
sind.
Anschließend werden die Fehler F(n,k) der Kalibrierwerte der äußeren aktiven Zeilen, d. h. L1 und LN, ermittelt:
F(n,k) = TD(n,k) - R(k) für n = 1 und n = N
Die so ermittelten Fehler F(n,k) werden zwecks Glättung tief­ passgefiltert:
K(n,k) = TP(F(n,k))
Dabei wird ein Tiefpass (TP(. . .)) über k verwendet.
Infolge der Tiefpassfilterung verbleiben in dem Korrekturvek­ tor K(n,k) nur noch langweilige Anteile, welche z. B. durch fehlerhafte Geometrie verursacht werden.
Der Korrekturvektor K(n,k) wird im letzten Schritt zur Gewin­ nung von Korrekturwerten TDkor(n,k) für die äußeren Zeilen L1 und LN von den entsprechenden Kalibrierwerten der Differenztabel­ le TD(n,k) subtrahiert:
TDkor(n,k) = TD(n,k) - K(n,k) für n = 1 und n = N
Da alle hochfrequenten Anteile entsprechend dem zu dem Tief­ pass (TP(. . .)) komplementären Hochpass = HP(. . .)) sowie die nie­ derfrequente Anteil aus dem Referenzvektor erhalten bleiben, gilt umformuliert
TDkor (n,k) = HP(TD(n,k)) + TP(R(k)),
woraus deutlich wird, dass die zeitvarianten Fehler für die äußeren aktiven Zeilen L1 und LN zumindest weitgehend korri­ giert sind.
Für den Fall, dass wie bei der Parameterkombination des in Fig. 2 dargestellten Betriebsmodus des CT-Geräts mehr als zwei aktive Zeilen von Detektorelementen (N < 2) vorhanden sind, kann ein zweiter Korrekturmodus gewählt werden, in dem als Referenzvektor
R(k) = TD(n + 1,k) zur Ermittlung des Fehlers für n = 1
und
R(k) = TD(N - 1,k) zur Ermittlung des Fehlers für n = N
erstellt wird.
Dies bedeutet, dass verschiedene Referenzvektoren für die beiden äußeren aktiven Zeilen L1 und LN verwendet werden, wo­ bei es sich bei den Referenzvektoren jeweils um die Kalib­ rierwerte der der jeweiligen äußeren aktive Zeile L1 bzw. LN benachbarten inneren aktiven Zeile L2 bzw. LN-1 von Detektor­ elementen handelt.
In einer Variante des zweiten Korrekturmodus, die insbesonde­ re dann von Bedeutung ist, wenn wie beispielsweise im Falle der Fig. 4 mehr als zwei innere aktive Zeilen vorhanden sind (N < 4), wird als Referenzvektor
zur Ermittlung des Fehlers für n = 1
und
zur Ermittlung des Fehlers für n = N
ermittelt, wobei u eine Anzahl von inneren aktiven Zeilen ist, deren Kalibrierwerte gemittelt werden. Vorzugsweise wird u ≦ N/2 gesetzt.
Ein dritter Korrekturmodus sieht ebenfalls für den Fall, dass wie bei der Parameterkombination des in Fig. 2 dargestellten Betriebsmodus des CT-Geräts mehr als zwei aktive Zeilen von Detektorelementen vorhanden sind (N < 2), vor, dass als Refe­ renzvektor
erstellt wird.
Dies bedeutet, dass wie bei dem zuerst beschriebenen Korrek­ turmodus ein gemeinsamer Referenzvektor für die beiden äuße­ ren aktiven Zeilen L1 und LN verwendet wird, und zwar der Mittelwert der Kalibrierwerte der den äußeren aktiven Zeilen jeweils benachbarten inneren aktiven Zeilen L2 und LN-1 von Detektorelementen.
In einer Variante des dritten Korrekturmodus, die insbesonde­ re dann von Bedeutung ist, wenn wie beispielsweise im Falle der Fig. 4 mehr als zwei innere aktive Zeilen vorhanden sind (N < 4), wird als Referenzvektor
ermittelt, wobei u eine Anzahl von inneren aktiven Zeilen ist, deren Kalibrierwerte gemittelt werden. Vorzugsweise wird auch hier u ≦ N/2 gesetzt.
Die Parameter-Kombination für den Betriebsmodus des CT-Gerät gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen dadurch, dass durch die Strahlenblende 6 nur zwei Zeilen L1 und L2 von Detektorelementen des Detektorsystems 5 freigege­ ben sind, was einer Anzahl N = 2 von aktiven Zeilen ent­ spricht, so dass die entsprechende Basistabelle BN=2(n,k) für N = 2, und eine Spannungs-Differenztabelle DU,N=2(n,k) für N = 2, sowie eine Rotationszeit-Differenztabelle DT,N=2(n,k) für N = 2 zu verwenden sind. In diesem Falle wird als Referenzvektor der jeweiligen Differenztabelle
erstellt wird, d. h. bei dem für die beiden äußeren aktiven Zeilen L1 und L2 gemeinsam verwendeten Referenzvektor handelt es sich um den Mittelwert der Kalibrierwerte der beiden äuße­ ren aktiven Zeilen L1 und L2 selbst.
Wenn CT-Geräte mit Parameter-Kombinationen mit einer hohen Anzahl, beispielsweise N < 4, von aktiven Zeilen von Detek­ torelementen betrieben werden, kann es zweckmäßig sein, die Korrektur der Kalibrierwerte nicht wie im Falle der vorste­ hend beschriebenen Ausführungsbeispiele auf die beiden äu­ ßersten aktiven Zeilen von Detektorelementen zu beschränken, sondern die Kalibrierwerte von in z-Richtung beiderseits meh­ reren, nämlich einer Anzahl von jeweils q, äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen zu korrigieren.
Dies wird nachfolgend für q = 2 am Beispiel der Fig. 4 erläu­ tert, die ein CT-Gerät in einem Betriebsmodus mit N = 8 aktiven Zeilen von Detektorelementen zeigt.
In einem bevorzugten Korrekturmodus werden die Kalibrierwerte der jeweils beiden äußeren aktiven Zeilen von Detektorelemen­ ten, d. h. der Zeilen L1, L2 sowie L7, L8, d. h. LN-1 und LN, kor­ rigiert, wobei der Referenzvektor auf Grundlage der Kalib­ rierwerte der inneren aktiven Zeilen, d. h. der Zeilen L3 bis L6 erstellt wird:
Die Fehler werden für die äußeren aktiven Zeilen wie im Falle der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele durch Subtrakti­ on des Referenzvektors von den Korrekturwerten ermittelt:
F(n,k) = TD(n,k) - R(k) für n = 1, n = 2, n = N - 1 und n = N
Zur Gewinnung des Korrekturvektors und der korrigierten Ka­ librierwerte wird wie im Falle der zuvor beschriebenen Aus­ führungsbeispiele vorgegangen.
In einer Variante des bevorzugten Kalibriermodus des CT- Geräts gemäß Fig. 4 wird so vorgegangen, dass eine Gewichtung des Referenzvektors erfolgt, wobei die Gewichtung im Falle der beiden äußersten aktiven Zeilen L1 und LN vorzugsweise gleich G1 = 1 ist und die Gewichtung im Falle der beiden an­ deren zu korrigierenden aktiven Zeilen L2 und LN-1 schwächer als im Falle der beiden äußersten aktiven Zeilen ist und bei­ spielsweise gleich G2 = 1/2 ist:
F(1,k) = TD(1,k) - G1.R(k) für n = 1,
F(2,k) = TD(2,k) - G2.R(k) für n = 2,
F(N - 1,k) = TD(N - 1,k) - G2.R(k) für n = N - 1, und
F(N,k) = TD(N,k)- G1.R(k) für n = N.
Es versteht sich, dass auch mehr als je zwei Zeilen beider­ seits des Detektorsystems in die Korrektur einbezogen werden können.
Auch im Falle des CT-Gerätes gemäß Fig. 4 können die im Zu­ sammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen weiteren Kor­ rekturmodi in analoger Weise zur Anwendung kommen.
Übrigens erfolgt auch bei der Aufnahme der Basistabelle(n) eine Korrektur der Kalibrierwerte von äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen in einem der vorstehend beschriebenen Korrekturmodi, wobei anstelle einer Differenztabelle TD(n,k) die jeweilige Basistabelle TB(n,k) einzusetzen ist.
Die für die Korrektur der Kalibrierwerte erforderlichen Ver­ fahrensschritte können statt von der Steuereinheit 18 auch von dem Bildrechner 11 ausgeführt werden. Außerdem besteht im rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, die Kalibrierwerte aus dem CT-Gerät auf einen externen Rechner zu exportieren, dort zu korrigieren und schließlich wieder in das CT-Gerät zu importieren.
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 Hardwarekompo­ nenten. 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 versehe­ nen Universalrechner laufen, der abweichend von der Fig. 1 auch die Funktion der Steuereinheit 18 übernehmen kann.
Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die Re­ lativbewegung zwischen der Messeinheit 1 und Lagerungsvor­ richtung 9 jeweils dadurch erzeugt, dass die Lagerungsvor­ richtung 9 verschoben wird. Es besteht im Rahmen der Erfin­ dung jedoch auch die Möglichkeit, die Lagerungsvorrichtung 9 ortsfest zu lassen und statt dessen die Messeinheit 1 zu ver­ schieben. Außerdem besteht im Rahmen der Erfindung die Mög­ lichkeit, die notwendige Relativbewegung durch Verschiebung sowohl der Messeinheit 1 als auch der Lagerungsvorrichtung 9 zu erzeugen.
Im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungs­ beispielen finden CT-Geräte der dritten Generation Verwen­ dung, d. h. die Röntgenstrahlenquelle und das Detektorsystem werden während der Bilderzeugung gemeinsam um die Systemachse verlagert. Die Erfindung kann aber auch im Zusammenhang mit CT-Geräten der vierten Generation, bei denen nur die Röntgen­ strahlenquelle um die Systemachse verlagert wird und mit ei­ nem feststehenden Detektorring zusammenwirkt, Verwendung fin­ den, sofern es sich bei dem Detektorsystem um ein mehrzeili­ ges Array von Detektorelementen handelt.
Auch bei CT-Geräten der fünften Generation, d. h. CT-Geräten, bei denen die Röntgenstrahlung nicht nur von einem Fokus, sondern von mehreren Foken einer oder mehrerer um die System­ achse verlagerter Röntgenstrahlenquellen ausgeht, kann das erfindungsgemäße Verfahren Verwendung finden, sofern das De­ tektorsystem ein mehrzeiliges Array von Detektorelementen aufweist.
Die im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispielen verwendeten CT-Geräte weisen ein Detektorsys­ tem mit nach Art einer orthogonalen Matrix angeordneten De­ tektorelementen auf. Die Erfindung kann aber auch im Zusam­ menhang mit CT-Geräten Verwendung finden, deren Detektorsys­ tem in einer anderen Weise flächenhaftes Array angeordnete Detektorelemente aufweist.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen die medizinische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Erfindung kann jedoch auch außerhalb der Medizin, bei­ spielsweise bei der Gepäckprüfung oder bei der Materialunter­ suchung, Anwendung finden.

Claims (13)

1. Verfahren zur Korrektur einer Kalibrierwerte enthaltenden Kalibriertabelle T(n,k) eines CT-Geräts mit einem eine Anzahl von N ≧ 2 in z-Richtung aufeinanderfolgenden Zeilen von De­ tektorelementen aufweisenden Detektorsystem, welches beider­ seits in z-Richtung jeweils äußere aktive Zeilen von Detek­ torelementen aufweist, wobei zur Korrektur der Kalibrierwerte der äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden:
  • - es wird ein Referenzvektor R(k) erstellt,
  • - es wird der Fehler
    F(n,k) = T(n,k) - R(k)
    für die äußeren aktiven Zeilen ermittelt, und
  • - zur Ermittlung korrigierter Kalibrierwerte Tkor(n,k) für die äußeren aktiven Zeilen wird der Fehler F(n,k) für die äu­ ßeren aktiven Zeilen von den entsprechenden Kalibrierwer­ ten der Kalibriertabelle T(n,k) subtrahiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Fehler F(n,k) für die äußeren aktiven Zeilen vor der Subtraktion von den ent­ sprechenden Kalibrierwerte der Kalibriertabelle T(n,k) einer Tiefpassfilterung unterzogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 für ein CT-Gerät dessen Detektorsystem mehr als 2 aktive Zeilen von Detektorelementen aufweist, wobei als Referenzvektor
zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußers­ ten aktiven Zeilen (n = 1 und n = N) erstellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 für ein CT-Gerät dessen Detektorsystem mehr als 2 aktive Zeilen von Detektorelementen aufweist, wobei als Referenzvektor
R(k) = T(n + 1,k)
zur Ermittlung des Fehlers für die in z-Richtung einerseits äußerste aktive Zeile (n = 1) und
R(k) = T(N - 1,k)
zur Ermittlung des Fehlers für die in z-Richtung andererseits äußerste aktive Zeile (n = N) erstellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 für ein CT-Gerät dessen Detektorsystem mehr als 2 aktive Zeilen von Detektorelementen aufweist, wobei als Referenzvektor
zur Ermittlung des Fehlers für die in z-Richtung einerseits äußerste aktive Zeile (n = 1) und
zur Ermittlung des Fehlers für die in z-Richtung andererseits äußerste aktive Zeile (n = N) erstellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 für ein CT-Gerät dessen Detektorsystem mehr als 2 aktive Zeilen von Detektorelementen aufweist, wobei als Referenzvektor
zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußers­ ten aktiven Zeilen (n = 1 und n = N) erstellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 für ein CT-Gerät dessen Detektorsystem mehr als 2 aktive Zeilen von Detektorelementen aufweist, wobei als Referenzvektor
zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußers­ ten aktiven Zeilen (n = 1 und n = N) erstellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 für ein CT-Gerät dessen Detektorsystem 2 aktive Zeilen von Detektorelementen auf­ weist, wobei als Referenzvektor
zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußers­ ten aktiven Zeilen (n = 1 und n = N) erstellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche, bei dem Kalibrierwer­ te in z-Richtung beiderseits jeweils für eine für Anzahl q von äußeren Zeilen korrigiert werden, die größer als eins ist (q ≧ 1).
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem als Referenzvektor
zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußeren aktiven Zeilen (n = 1 bis n = q sowie, n = N - q + 1 bis n = N) er­ stellt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der Referenz­ vektor zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußeren aktiven Zeilen (n = 1 bis n = q sowie, n = N - q + 1 bis n = N) jeweils gleich gewichtet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der Referenz­ vektor zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußeren aktiven Zeilen (n = 1 bis n = q sowie, n = N - q + 1 bis n = N) unterschiedlich gewichtet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Referenzvektor zur Ermittlung des Fehlers der in Z-Richtung jeweils äußeren aktiven Zeilen (n = 1 bis n = q sowie, n = N - q + 1 bis n = N) von innen nach außen zunehmend stärker gewichtet wird.
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