DE10119751A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wendelrekonstruktion für eine Mehrfachschnitt-CT-Abtastung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Wendelrekonstruktion für eine Mehrfachschnitt-CT-Abtastung

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Abstract

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zur Abbildung eines Objekts mit einem Computertomographie-(CT-)Abbildungssystem beschrieben, das die Schritte der Wendelabtastung des Objekts mit einem Mehrfachschnitt-CT-Abbildungssystem zur Erfassung von Dämpfungsmaßen des Objekts, wobei die Maße mehr als zwei konjugierte Abtastwerte zur Schätzung einer Projektion an einer Rekonstruktionsebene des Objekts enthalten, und der Filterung und Rückprojektion der Dämpfungsmaße des Objekts umfasst, die mehr als zwei konjugierte Abtastwerte enthalten, um zumindest einen Bildschnitt des Objekts zu rekonstruieren. Somit werden ein verbesertes Abtastmuster und eine bessere Verwendung der während einer Abtastung erhaltenen Dämpfungsabtastwerte ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren und ei­ ne Vorrichtung zur Computertomographie-(CT-)Abbildung und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfas­ sung und Rekonstruktion wendelabgetasteter medizinischer CT-Bilder unter Verwendung eines Mehrfachschnitt-CT- Abbildungssystems.
Bei zumindest einem bekannten Computertomographie-(CT- )Abbildungssystemaufbau projiziert eine Röntgenquelle einen fächerförmigen Strahl, der kollimiert ist, dass er in einer X-Y-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems liegt, die allgemein als "Abbildungsebene" bezeichnet wird. Der Rönt­ genstrahl fällt durch das abgebildete Objekt, wie einen Pa­ tienten. Nachdem der Strahl durch das Objekt gedämpft wur­ de, trifft er auf ein Array von Strahlungserfassungsein­ richtungen. Die Intensität der an dem Erfassungsarray emp­ fangenen gedämpften Strahlung hängt von der Dämpfung des Röntgenstrahls durch das Objekt ab. Jedes Erfassungselement des Arrays erzeugt ein separates elektrisches Signal, das ein Maß der Strahldämpfung am Erfassungsort ist. Die Dämp­ fungsmaße von allen Erfassungseinrichtungen werden separat zur Erzeugung eines Übertragungsprofils erfasst.
Bei bekannten CT-Systemen der dritten Generation drehen sich die Röntgenquelle und das Erfassungsarray mit einem Fasslager in der Abbildungsebene und um das abzubildende Objekt, so dass sich der Winkel, an dem der Röntgenstrahl das Objekt schneidet, konstant ändert. Eine Gruppe von Röntgendämpfungsmaßen, d. h. Projektionsdaten, von dem Er­ fassungsarray bei einem Fasslagerwinkel wird als "Ansicht" bezeichnet. Eine "Abtastung" des Objekts umfasst einen Satz von Ansichten bei verschiedenen Fasslagerwinkeln oder An­ sichtwinkeln während einer Umdrehung der Röntgenquelle und der Erfassungseinrichtung. Bei einer axialen Abtastung wer­ den die Projektionsdaten zur Ausbildung eines Bildes verar­ beitet, das einem zweidimensionalen Schnitt durch das Ob­ jekt entspricht. Bei einer Wendelabtastung bewegt sich ein Tisch, auf dem das Objekt liegt, derart, dass sich das Ob­ jekt selbst durch die Abbildungsebene bewegt, während es abgetastet wird. Ein Mehrfachschnitt-CT-Abbildungssystem weist eine Vielzahl paralleler Erfassungseinrichtungsreihen bzw. Erfassungsreihen auf, die zur Erfassung von Dämpfungs­ maßen eingerichtet sind, die einem oder mehreren zweidimen­ sionalen Bildschnitten eines Objekts entsprechen. Die An­ zahl der Bildschnitte und die durch die Schnitte darge­ stellten Dicken hängen davon ab, wie (und ob) Dämpfungsmaße von den parallelen Erfassungsreihen kombiniert werden.
Ein Verfahren zur Rekonstruktion eines Bildes aus einem Satz von Projektionsdaten wird im Stand der Technik als ge­ filtertes Rückprojektionsverfahren bezeichnet. Bei diesem Vorgang werden die Dämpfungsmaße von einer Abtastung in ganze Zahlen, sogenannte "CT-Zahlen" oder "Hounsfield- Einheiten" umgewandelt, die zur Steuerung der Helligkeit eines entsprechenden Bildelements auf einer Kathodenstrahl­ röhren-Anzeigeeinrichtung verwendet werden.
Wendelrekonstruktionsalgorithmen für eine Mehrfachschnitt- CT sind Gegenstand vieler Studien. Bei einem bekannten CT- Abbildungssystem ist ein Rekonstruktionsalgorithmus für zwei spezielle Wendelganghöhen implementiert: 3 : 1 und 6 : 1. Dieser Algorithmus verwendet zwei konjugierte Abtastwerte von verschiedenen Erfassungsreihen zum Schätzen von Projek­ tionsabtasrwerten in einer Rekonstruktionsebene unter Ver­ wendung der linearen Interpolation. Obwohl dieses Verfahren in vielen Fällen zufriedenstellende Ergebnisse liefert, hat es eine Vielzahl von Nachteilen. Zum einen ist das Abtast­ muster nicht immer optimal, da lediglich zwei Abtastwerte auf der jeweiligen Seite der Rekonstruktionsebene ausge­ wählt werden. Beispielsweise werden Abtastwerte, die näher an der Rekonstruktionsebene liegen, aber auf der gleichen Seite der Ebene platziert sind, nicht verwendet. Zum zwei­ ten ist eine Wendelganghöhe von 3 : 1 für Projektionsabtast­ werte nicht optimal, da die erste und die letzte Erfas­ sungsreihe identische Strahlenwege messen, wodurch die Men­ ge an erfasster nicht-redundanter Information verringert wird. Tatsächlich werden bei einer bekannten Wendelrekon­ struktionsimplementierung gemessene Projektionen (nach der Kalibrierung) dieser zwei Reihen vor der Rekonstruktion summiert. Zum dritten werden scharfe Strukturen in dem ur­ sprünglichen Objekt (entlang der z-Achse) unterdrückt und verschlechterte Schnittempfindlichkeitsprofile werden er­ halten, da die lineare Interpolation Hochfrequenzinformati­ onen in den abgetasteten Daten unterdrückt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung zur Wendelrekonstruktion bei Mehr­ fachschnitt-CT-Abbildungssystemen auszugestalten, die die vorstehend angeführten Nachteile bekannter Bildrekonstruk­ tionssysteme beseitigen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Abbildung eines Objekts mittels eines Compu­ tertomographie-(CT-)Abbildungssystems ausgestaltet, das die Schritte der Wendelabtastung des Objekts mit einem Mehr­ fachschnitt-CT-Abbildungssystem zur Erfassung von Dämp­ fungsmaßen des Objekts, wobei die Maße mehr als zwei konju­ gierte Abtastwerte zur Schätzung einer Projektion in einer Rekonstruktionsebene des Objekts enthalten, und der Filte­ rung und Rückprojektion der Dämpfungsmaße des Objekts, die mehr als zwei konjugierte Abtastwerte enthalten, um zumin­ dest einen Bildschnitt des Objekts zu rekonstruieren, um­ fasst.
Dieses Ausführungsbeispiel und andere Ausführungsbeispiele liefern unter anderem den Vorteil eines verbesserten Ab­ tastmusters und einer besseren Verwendung der Dämpfungsab­ tastwerte, die während einer Abtastung erhalten werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung nä­ her beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine bildliche Darstellung eines CT- Abbildungssystems,
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild des in Fig. 1 dargestellten Systems,
Fig. 3 eine Darstellung eines Abtastmusters zur Bild­ rekonstruktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, bei dem eine 2,5 : 1-Wendelganghöhenabtastung angewen­ det wird,
Fig. 4 eine Darstellung von Interpolations- Extrapolations- und gewichteten Interpolations- Extrapolations-Verfahren zur Schätzung eines Dämpfungswerts am Punkt x und
Fig. 5 eine graphische Darstellung von Schnittemp­ findlichkeitsprofilmaßen unter Verwendung eines dünnen Schnittphantoms, wobei ein Schnittprofil unter Verwendung eines bekannten Verfahrens mit einer 3 : 1- Wendelganghöhenabtastung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verglichen wird, bei dem eine 2,5 : 1- Wendelganghöhenabtastung angewendet wird.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Computertomographie-(CT- )Abbildungssystem 10 gezeigt, das ein Fasslager 12 einer CT-Abtasteinrichtung der dritten Generation enthält. Das Fasslager 12 weist eine Röntgenquelle 14 auf, die Röntgen­ strahlenbündel 16 in Richtung eines Erfassungsarrays 18 auf der gegenüberliegenden Seite des Fasslagers 12 projiziert. Das Erfassungsarray 18 ist aus Erfassungselementen 20 ge­ bildet, die zusammen die projizierten Röntgenstrahlen er­ fassen, die durch ein Objekt 22, wie beispielsweise einen medizinischen Patienten, hindurchfallen. Das Erfassungsar­ ray 18 kann in einem Einfachschnitt- oder Mehrfachschnitt­ aufbau hergestellt sein. Jedes Erfassungselement 20 erzeugt ein elektrisches Signal, das die Intensität eines auftref­ fenden Röntgenstrahls und somit die Dämpfung des Strahls darstellt, wenn er durch den Patienten 22 fällt. Während einer Abtastung zur Erfassung von Röntgenprojektionsdaten drehen sich das Fasslager 12 und die daran angebrachten Komponenten um einen Drehmittelpunkt 24.
Die Drehung des Fasslagers 12 und der Betrieb der Röntgen­ quelle 14 werden durch eine Steuereinrichtung 26 des CT- Systems 10 gesteuert. Die Steuereinrichtung 26 enthält eine Röntgensteuereinrichtung 28, die die Röntgenquelle 14 mit Energie und Zeitsignalen versorgt, und eine Fasslagermo­ torsteuereinrichtung 30, die die Drehgeschwindigkeit und Position des Fasslagers 12 steuert. Ein Datenerfassungssys­ tem (DAS) 32 in der Steuereinrichtung 26 tastet analoge Da­ ten von den Erfassungselementen 20 ab und wandelt die Daten in digitale Signale zur nachfolgenden Verarbeitung um. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34 empfängt abgetastete und digitalisierte Röntgendaten vom DAS 32 und führt eine Bild­ rekonstruktion mit hoher Geschwindigkeit durch. Das rekon­ struierte Bild wird einem Computer 36 als Eingangssignal zugeführt, der das Bild in einer Massenspeichereinrichtung 38 speichert.
Der Computer 36 empfängt auch Befehle und Abtastparameter von einem Bediener über eine Konsole 40, die eine Tastatur aufweist. Eine zugehörige Kathodenstrahlröhrenanzeigeein­ richtung 42 ermöglicht dem Bediener die Überwachung des re­ konstruierten Bildes und anderer Daten vom Computer 36. Die vom Bediener zugeführten Befehle und Parameter werden vom Computer 36 zur Ausbildung von Steuersignalen und Informa­ tionen für das DAS 32, die Röntgensteuereinrichtung 28 und die Fasslagermotorsteuereinrichtung 30 verwendet. Außerdem bedient der Computer 36 eine Tischmotorsteuereinrichtung 44, die einen motorisierten Tisch 46 zur Positionierung des Patienten 22 im Fasslager 12 steuert. Insbesondere bewegt der Tisch 46 Abschnitte des Patienten 22 durch eine Fassla­ geröffnung 48. Während einer Wendelabtastung tritt diese Bewegung während der Abtastung auf.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden verschiedene Nachteile bekannter CT-Bildrekonstruktionssysteme unter Verwendung von mehr als zwei konjugierten Abtastwerten zur Schätzung einer Projektion an einer Rekonstruktionsebene (POR) verwendet. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet so viele Abtastwerte wie das Abtastmuster trägt. Die Abtast­ werte befinden sich innerhalb einer vorbestimmten Entfer­ nung von der POR. Ein weiteres Merkmal dieses Ausführungs­ beispiels liegt darin, dass Wendelabtastungen mit nicht ganzzahliger Ganghöhe für Ganghöhen durchgeführt werden, die zahlenmäßig geringer als die Anzahl der Erfassungsrei­ hen sind. Das heißt, beträgt die Anzahl der Erfassungsrei­ hen N, wird eine Ganghöhe P : 1 verwendet, wenn P keine ganze Zahl ist, und P<N gilt. Beispielsweise wird eine 2,5 : 1- Ganghöhe gemäß einem Ausführungsbeispiel mit vier Erfas­ sungsreihen verwendet, damit keine duplizierten Abtastwerte erfasst werden. Ein weiteres Merkmal dieses Ausführungsbei­ spiels besteht in der Verwendung nicht-linearer Interpola­ tionsverfahren zur Bewahrung der Hochfrequenzkomponenten des Bildes. Beispiele geeigneter nicht-linearer Interpola­ tionen beinhalten unter anderem die Lagrange-Interpolation und die gewichtete Interpolation-Extrapolation. Die Inter­ polation findet durch die Gewichtung von Projektionen vor der gefilterten Rückprojektion statt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel und wie es in Fig. 3 ge­ zeigt ist, wird ein System 10 mit vier Erfassungsreihen R1, R2, R3 und R4 mit einer 2,5 : 1-Wendelganghöhe verwendet. Die Abtastmuster sind als Funktion des Projektionsansichtwin­ kels, des Erfassungswinkels und der Erfassungsreihe ge­ zeigt. β1, β2, β3 und β4 stellen die Ansichtwinkel dar, an denen entsprechende Erfassungsreihen R1, R2, R3 und R4 eine (nicht gezeigte) POR schneiden. Diese Winkel werden will­ kürlich ausgewählt, da lediglich eine relative Winkelspanne zwischen ihnen für eine beliebige, ausgewählte Wendelgang­ höhe wichtig ist. Für dieses Ausführungsbeispiel ist die Winkelentfernung zwischen angrenzenden Reihen, die die POR schneiden, 0,8π. In Fig. 3 sind die Bereiche REG1, REG6 und REG11 Beispiele konjugierter Bereiche, da Abtastwerte in diesen Bereichen sich in ihren Ansichtwinkeln entweder um π oder 2π unterscheiden. Jeder Projektionsabtastwert an der Rekonstruktionsebene wird beruhend auf konjugierten Ab­ tastwerten geschätzt, die aus drei konjugierten Bereichen ausgewählt werden.
Ein "Bereich 16", der oberhalb des REG15 platziert wäre, könnte aufgenommen werden, da der Bereich auch in die vor­ bestimmte Entfernung von der POR fallen würde. Allerdings ist der "Bereich 16" bei diesem Ausführungsbeispiel ausge­ schlossen, um eine verbesserte zeitliche Auflösung zu er­ reichen. Für jeden Satz konjugierter Bereiche sind in die­ sem Ausführungsbeispiel drei Bereiche enthalten. Würde ein "Bereich 16" aufgenommen werden, würden die konjugierten Bereiche vier Bereiche 1, 6, 11 und 16 enthalten. Zur Be­ reitstellung der besten zeitlichen Auflösung möchte dieses Ausführungsbeispiel den kleinsten Datensatz bezüglich der Ansichtwinkelspanne zur Bildrekonstruktion formulieren. Die Aufnahme des Bereichs 16 würde die gesamte Winkelspanne so­ wie die Berechnungszeit erhöhen und die Gleichmäßigkeit verringern.
Gewichte hängen von Teilungen des Bereichs ab. Zur Bewah­ rung der Symmetrie und anderer Eigenschaften werden bei ei­ nem Ausführungsbeispiel Projektionen entlang einer gekrümm­ ten Ebene geschätzt, die durch β1' = 2,8π - γ, β2' = 2π - γ, β3' = 1,2π - γ und β4' = 0,4π - γ definiert ist, wobei β1', β2', β3' und β4' je­ weils Ansichtwinkel in einer gekrümmten Ebene für entspre­ chende Erfassungsreihen R1, R2, R3 und R4 darstellen. Jede gekrümmte Ebene ist durch Randbedingungen definiert, die durch die Bereiche aus den Gleichungen (1) bis (4) gegeben sind. In dieser Notation stellt γ den Erfassungswinkel dar. Gewichte für die Lagrange- Interpolation dritter Ordnung für die Reihen R1, R2, R3 und R4 sind wie folgt gegeben:
Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine gewichtete Interpo­ lation-Extrapolation (WIE), d. h. eine Kombination aus ge­ wichteten Interpolationsmaßen und gewichteten extrapolier­ ten Maßen bzw. Messungen vor der gefilterten Rückprojektion verwendet. Fig. 4 zeigt ein Beispiel mit drei Abtastpunk­ ten, die sich an beiden Seiten eines Punktes x befinden, an dem die Interpolation stattfindet (ein unterschiedlicher Fall, bei dem eine Abtastung sich links und zwei Abtastun­ gen sich rechts befinden, wird ähnlich gehandhabt). Für ei­ nen bekannten Wendelrekonstruktionsalgorithmus werden le­ diglich x2 und x3 zur linearen Interpolation verwendet, die durch die Gerade 50 dargestellt ist. Jeweils für x2 und x3 verwendete Gewichte t2 und t3 sind wie folgt definiert:
Bei einem Ausführungsbeispiel wird zur Verwendung der Punk­ te x1 und x2 zur Schätzung von x eine Extrapolation verwen­ det, wie durch die Gerade 52 dargestellt ist. Die Gewichte für x1 und x2 (die mit e1 und e2 bezeichnet sind) sind fol­ gendermaßen definiert:
In dieser Notation sind x1, x2 und x3 x-Achsen-Koordinaten von Orten gemessener Signale, und x ist der Ort des zu schätzenden Signals. Die bei der linearen Interpolation verwendeten Gewichte werden beruhend auf einer relativen Entfernung der zwei Punkte zu dem Interpolationsort berech­ net. Kombinierte Gewichte für die Punkte x1, x2 und x3 (die jeweils mit q1, q2 und q3 bezeichnet sind) sind wie folgt definiert:
In Gleichung (7) ist α ein Parameter, der die relative Stärke und Beiträge der Extrapolation anpasst. Die Terme q1, q2 und q3 stellen Gewichte für die drei gemessenen Ab­ tastwerte zur Schätzung eines Abtastwerts in der POR dar.
Dieses Interpolationsschema überwindet die Nachteile der linearen Interpolation und ermöglicht eine bessere Bewah­ rung von Hochfrequenzinformationsinhalten. Die Gewichtungs­ funktionen jeweils für die Reihen R1, R2, R3 und R4 für dieses Interpolationsschema, das durch die Gerade 54 darge­ stellt wird, sind wie folgt definiert:
mit θ1 = β - β1' = β - 2,8π + γ,
mit θ2 = β - β2' = β - 2π + γ,
mit θ3 = β - β3' = β - 1,2π + γ, und
mit θ4 = β - β4' = β - 0,4π + γ.
In den Gleichungen (8)-(11) sind w1, w2, w3 und w4 herge­ leitete Gewichte für vier Reihen, die auf konjugierten Be­ reichen aus Fig. 3 und Gleichung (7) beruhen. Für jeden auf der POR zu schätzenden Abtastwert werden konjugierte Abtastwerte beruhend auf Fig. 3 ausgewählt, und Gleichung (7) wird zur Bestimmung ihrer Gewichte angewendet. Die drei konjugierten Abtastwerte können beispielsweise von beliebi­ gen drei Reihen aus R1, R2, R3 und R4 stammen.
Zur Demonstration der Vorteile der Verwendung der vorste­ hend angeführten Rekonstruktionsgewichte, die in den Glei­ chungen (8)-(11) ausgedrückt sind, wurde eine Phantomstudie durchgeführt. In dieser Studie wurde eine dünne Platte, die parallel zur x-y-Ebene im Inneren eines 20 cm-Polyphantoms platziert wurde, mit 120 kV/200 mA/1,25 mm/1sec sowohl bei einer 3 : 1- als auch bei einer 2,5 : 1-Ganghöhe abgetastet. Bilder wurden alle 0,1 mm rekonstruiert, um adäquate Ab­ tastwerte zur Ausbildung von Schnittprofilen sicherzustel­ len. Für die 3 : 1-Wendelganghöhe wurde ein bekannter Rekon­ struktionsalgorithmus verwendet. Für die 2,5 : 1- Wendelganghöhe wurden die in den Gleichungen (8)-(11) aus­ gedrückten Gewichte verwendet. Profile der dünnen Platten (und damit ein Systemschnittempfindlichkeitsprofil) wurden für beide Fälle berechnet. Zur Vermeidung der Auswirkungen von weißem Rauschen aufgrund der endlichen Röntgenphotonen­ statistik ist jeder Punkt auf einer Profilkurve ein Durch­ schnittswert über einen 21 mal 21-Bildelementbereich (in der x-y-Ebene), der auf der dünnen Platte zentriert ist.
Fig. 5 zeigt ein Schnittprofil A für ein 3 : 1- Wendelganghöhenbild, das unter Verwendung des bekannten Re­ konstruktionsalgorithmus rekonstruiert wurde, und ein Schnittprofil B für ein 2,5 : 1-Wendelganghöhenbild, das un­ ter Verwendung der in den Gleichungen (8)-(11) ausgedrück­ ten Gewichtsfunktionen rekonstruiert wurde. Es wird ein viel engeres Schnittprofil erhalten, und die Spitzenwertin­ tensität für das Profil ist größer, wenn die Gleichungen (8)-(11) verwendet werden.
Zur vollständigeren Bewertung eines WIE- Rekonstruktionsausführungsbeispiels wird eine Rauschanalyse durchgeführt. Zum Vergleich wurden Bilder in z der WIE durch einen Filterkern geglättet, so dass die WIE mit Glät­ tung das gleiche Schnittprofil wie der bekannte Algorithmus ohne Glättung liefert. Ein Kern, der diese Bedingung er­ füllt, ist ein 11-Punkte-Kern mit den Koeffizienten [0,5, 1, 1, . . ., 1, 1, 0,5].
Eine Bildglättung (in z) für die WIE-Bilder wurde auch für den Fall durchgeführt, bei dem das Phantom in z gleichför­ mig ist. Die Standardabweichung des geglätteten Bildes wur­ de zu 5,23 HU bestimmt. Die unter Verwendung des bekannten Algorithmus beobachtete Standardabweichung betrug 6,63 HU. Dieses Ergebnis zeigt, dass bei dem gleichen Schnittemp­ findlichkeitsprofil eine Reduktion von nahezu 37% mA er­ reicht werden kann, wenn das Rauschen auf dem gleichen Pe­ gel gehalten wird. Bei Bildern, die dem Ort entsprechen, wo die dünne Platte platziert ist, zeigen WIE-gewichtete Bil­ der mit Glättung weniger Bildartefakte als Bilder, die un­ ter Verwendung des bekannten Rekonstruktionsalgorithmus re­ konstruiert werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein äquivalentes Ergebnis für eine nicht-lineare Interpolation durch Multi­ plikation eines Satzes von Projektionsdaten mit einem Satz von Gewichten erreicht. Die Gewichte für eine Lagrange- Interpolation dritter Ordnung sind durch die Gleichungen (1)-(4) ausgedrückt, während Gewichte für die WIE durch die Gleichungen (8)-(11) definiert sind.
Es ist damit ersichtlich, dass die Ausführungsbeispiele der Erfindung bessere Abtastmuster liefern, weniger redundante Informationen erfassen, scharfe Strukturen des Objekts we­ niger unterdrücken und bessere Schnittempfindlichkeitspro­ file als bekannte Wendel-CT-Bildrekonstruktionsverfahren und -systeme liefern.
Obwohl die Ausführungsbeispiele und Testergebnisse hier als 4-Schnitt-Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sind an­ dere Ausführungsbeispiele der Erfindung bei Mehrfach­ schnitt-CT-Abbildungssystemen anwendbar, die unterschiedli­ che Anzahlen von Bildschnitten bereitstellen. Beispielswei­ se werden bei anderen Ausführungsbeispielen 8-Schnitt-, 16- Schnitt-, 32-Schnitt- usw. CT-Abbildungssysteme verwendet. Außerdem ist die Erfindung nicht auf Ausführungsbeispiele mit einer 2,5 : 1-Wendelganghöhe beschränkt. Diese Ganghöhe wurde lediglich zu Veranschaulichungszwecken gewählt. Ande­ re Ausführungsbeispiele der Erfindung sind bei CT- Abbildungssystemen anwendbar, die unterschiedliche Wendel­ ganghöhen bereitstellen. Außerdem ist das hier beschriebene CT-System ein System der dritten Generation, bei dem sich sowohl die Röntgenquelle als auch die Erfassungseinrichtung mit dem Fasslager drehen. Viele andere CT-Systeme, ein­ schließlich Systeme der vierten Generation, können verwen­ det werden, bei denen die Erfassungseinrichtung eine stati­ onäre Vollringerfassungseinrichtung ist, und sich lediglich die Röntgenquelle mit dem Fasslager dreht, wenn einzelne Erfassungselemente so korrigiert werden, dass im wesentli­ chen gleichförmige Antworten auf einen gegebenen Röntgen­ strahl ausgebildet werden.
Obwohl die Erfindung bezüglich verschiedener bestimmter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist für den Fach­ mann ersichtlich, dass die Erfindung innerhalb des Schutz­ bereichs der Patentansprüche modifiziert werden kann. Dem­ nach ist die Erfindung lediglich durch den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche beschränkt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Ver­ fahren zur Abbildung eines Objekts mit einem Computertomo­ graphie-(CT-)Abbildungssystem beschrieben, das die Schritte der Wendelabtastung des Objekts mit einem Mehrfachschnitt- CT-Abbildungssystem zur Erfassung von Dämpfungsmaßen des Objekts, wobei die Maße mehr als zwei konjugierte Abtast­ werte zur Schätzung einer Projektion an einer Rekonstrukti­ onsebene des Objekts enthalten, und der Filterung und Rück­ projektion der Dämpfungsmaße des Objekts umfasst, die mehr als zwei konjugierte Abtastwerte enthalten, um zumindest einen Bildschnitt des Objekts zu rekonstruieren. Somit wer­ den ein verbessertes Abtastmuster und eine bessere Verwen­ dung der während einer Abtastung erhaltenen Dämpfungsab­ tastwerte ausgebildet.

Claims (28)

1. Verfahren zur Abbildung eines Objekts mit einem Compu­ tertomographie-(CT-)Abbildungssystem, mit den Schritten
Wendel-Abtasten des Objekts mit einem Mehrfachschnitt- CT-Abbildungssystem zur Erfassung von Dämpfungsmaßen des Objekts, wobei die Maße mehr als zwei konjugierte Abtast­ werte zur Schätzung einer Projektion an einer Rekonstrukti­ onsebene des Objekts enthalten, und
Filtern und Rückprojizieren der Dämpfungsmaße des Ob­ jekts, die die mehr als zwei konjugierten Abtastwerte ein­ schließen, um zumindest einen Bildschnitt des Objekts zu rekonstruieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehr als zwei konjugierten Abtastwerte innerhalb einer vorbestimmten Ent­ fernung von der Rekonstruktionsebene des Objekts platziert sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das CT- Abbildungssystem N Erfassungsreihen aufweist, und das Ver­ fahren ferner den Schritt der Auswahl einer Wendelganghöhe P : 1 für die Wendelabtastung aufweist, wobei P keine ganze Zahl kleiner als N ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei N = 4 und P = 2,5 ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt der Anwendung einer nicht-linearen Interpolation bei den Dämp­ fungsmaßen vor der Filterung und Rückprojektion.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Anwendung einer nicht-linearen Interpolation bei den Dämpfungsmaßen die An­ wendung einer Lagrange-Interpolation bei den Dämpfungsmaßen umfasst.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Anwendung einer Lagrange-Interpolation bei den Dämpfungsmaßen die Anwendung von Lagrange-Interpolationsgewichten dritter Ordnung bei Maßen von vier Erfassungsreihen umfasst.
8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das CT- Abbildungssystem vier Erfassungsreihen aufweist, die Wen­ delabtastung des Objekts zum Erhalten von Dämpfungsmaßen den Schritt der Wendelabtastung des Objekts bei einer Gang­ höhe von 2,5 : 1 umfasst, und das Verfahren den Schritt der Schätzung von Projektionen entlang einer gekrümmten Ebene aufweist, die als β1' = 2,8π - γ, β2' = 2π - γ, β3' = 1,2π - γ und β4' = 0,4π - γ definiert ist, wobei β1', β2', β3' und β4' jeweils Ansichtwinkel in einer gekrümmten Ebene für entsprechende Erfassungsreihen R1, R2, R3 und R4 darstellen, und γ einen Erfassungswinkel darstellt.
9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Anwenden einer nicht-linearen Interpolation bei den Dämpfungsmaßen ein Kombinieren gewichteter interpolierter Maße mit gewichteten extrapolierten Maßen umfasst.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das CT- Abbildungssystem vier Erfassungsreihen R1, R2, R3 und R4 umfasst, die Wendelabtastung des Objekts zum Erhalten von Dämpfungsmaßen den Schritt der Wendelabtastung des Objekts mit einer Ganghöhe von 2, 5 : 1 aufweist, und das Verfahren ferner den Schritt der Anwendung von Gewichten jeweils bei den Dämpfungsmaßen für die Erfassungsreihen R1, R2, R3 und R4 umfasst, wobei die beaufschlagten Gewichte wie folgt de­ finiert sind:
mit
θ1 = β - β1' = β - 2.8π + γ,
mit
θ2 = β - β2' = β - 2π + γ
mit
θ3 = β - β3' = β - 1.2π + γ
und
mit
θ4 = β - β4' = β - 0.4π + γ
wobei
β1' = 2.8π - γ, β2' = 2π - γ, β3' = 1.2π - γ,
β4' = 0.4π - γ
β1', β2', β3' und β4' die die POR jeweils für die Erfassungs­ reihen R1, R2, R3 und R4 schneidenden Ansichtwinkel dar­ stellen und
γ einen Erfassungswinkel darstellt.
11. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt der Beaufschlagung der Dämpfungsmaße mit einem Satz von Gewich­ ten vor der Filterung und Rückprojektion.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Beaufschlagung der Dämpfungsmaße mit einem Satz von Gewichten den Schritt der Beaufschlagung der Dämpfungsmaße mit Lagrange-Gewichten umfasst.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Beaufschlagung der Dämpfungsmaße mit Lagrange-Gewichten das Beaufschlagen der Maße von vier Erfassungsreihen mit Lagrange-Gewichten dritter Ordnung umfasst.
14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das CT- Abbildungssystem vier Erfassungsreihen aufweist, die Wen­ delabtastung des Objekts zum Erhalten von Dämpfungsmaßen den Schritt der Wendelabtastung des Objekts bei einer Gang­ höhe von 2,5 : 1 umfasst, und das Verfahren ferner den Schritt der Schätzung von Projektionen entlang einer ge­ krümmten Ebene umfasst, die durch β1' = 2,8π - γ, β2' = 2π - γ, β3' = 1,2π - γ und β4' = 0,4π - γ definiert ist, wobei β1', β2', β3' und β4' jeweils Ansichtwinkel in einer gekrümmten Ebene für entsprechende Erfassungsreihen R1, R2, R3 und R4 darstel­ len, und γ einen Erfassungswinkel darstellt.
15. Computertomographie-(CT-)Abbildungssystem zur Abbil­ dung eines Objekts, wobei das System eine Strahlungsquelle und eine Mehrfachschnitt-Erfassungseinrichtung umfasst, die zur Erfassung von Dämpfungsmaßen eines Objekts zwischen der Strahlungsquelle und der Mehrfachschnitt- Erfassungseinrichtung eingerichtet ist, und das System dazu eingerichtet ist,
das Objekt zur Erfassung von Dämpfungsmaßen des Ob­ jekts einer Wendelabtastung zu unterziehen, wobei die Maße mehr als zwei konjugierte Abtastwerte zur Schätzung einer Projektion an einer Rekonstruktionsebene des Objekts ent­ halten, und
die Dämpfungsmaße des Objekts zu filtern und rückzu­ projizieren, die mehr als zwei konjugierte Abtastwerte um­ fassen, um zumindest einen Bildschnitt des Objekts zu re­ konstruieren.
16. System nach Anspruch 15, das ferner derart eingerich­ tet ist, dass die mehr als zwei konjugierten Abtastwerte innerhalb einer vorbestimmten Entfernung von der Rekon­ struktionsebene des Objekts platziert sind.
17. System nach Anspruch 16 mit N Erfassungsreihen, und ferner zur Durchführung der Wendelabtastung bei einer Gang­ höhe P : 1, wobei P keine ganze Zahl kleiner als N ist.
18. System nach Anspruch 17, wobei N = 4 und P = 2,5 ist.
19. System nach Anspruch 15, ferner zur Anwendung einer nicht-linearen Interpolation bei den Dämpfungsmaßen vor der Filterung und Rückprojektion.
20. System nach Anspruch 19, wobei das System zur Anwen­ dung einer nicht-linearen Interpolation bei den Dämpfungs­ maßen zur Anwendung einer Lagrange-Interpolation bei den Dämpfungsmaßen eingerichtet ist.
21. System nach Anspruch 20, wobei das System zur Anwen­ dung einer Lagrange-Interpolation bei den Dämpfungsmaßen zur Anwendung von Lagrange-Interpolationsgewichten dritter Ordnung bei den Maßen von vier Erfassungsreihen eingerich­ tet ist.
22. System nach Anspruch 19 mit vier Erfassungsreihen, wo­ bei das System zur Wendelabtastung des Objekts zum Erhalten von Dämpfungsmaßen zur Wendelabtastung des Objekts bei ei­ ner Ganghöhe von 2,5 : 1 eingerichtet ist, und das System zur Schätzung von Projektionen entlang einer gekrümmten Ebene, die durch β1' = 2,8π - γ, β2' = 2π - γ, β3' = 1,2π - γ und β4' = 0,4π - γ defi­ niert ist, eingerichtet ist, wobei β1', β2', β3' und β4' je­ weils Ansichtwinkel in einer gekrümmten Ebene für entspre­ chende Erfassungsreihen R1, R2, R3 und R4 darstellen, und γ einen Erfassungswinkel darstellt.
23. System nach Anspruch 19, wobei das System zur Anwen­ dung einer nicht-linearen Interpolation bei den Dämpfungs­ maßen zur Kombination gewichteter interpolierter Maße mit gewichteten extrapolierten Maßen eingerichtet ist.
24. System nach Anspruch 23 mit vier Erfassungsreihen R1, R2, R3 und R4, wobei das System zur Wendelabtastung des Ob­ jekts zum Erhalten von Dämpfungsmaßen zur Wendelabtastung des Objekts bei einem Abstand von 2,5 : 1 eingerichtet ist, und das System ferner zur Anwendung von Gewichten bei Dämp­ fungsmaßen jeweils für die Erfassungsreihen R1, R2, R3 und R4 eingerichtet ist, wobei die angewendeten Gewichte wie folgt definiert sind:
mit
θ1 = β - β1' = β - 2.8π + γ,
mit
θ2 = β - β2' = β - 2π + γ
mit
θ3 = β - β3' = β - 1.2π + γ
und
mit
θ4 = β - β4' = β - 0.4π + γ
wobei
β1' = 2.8π - γ, β2' = 2π - γ, β3' = 1.2π - γ,
β4' = 0.4π - γ
β1', β2', β3' und β4' jeweils Ansichtwinkel darstellen, die die POR für die Erfassungsreihen R1, R2, R3 und R4 schnei­ den, und
γ einen Erfassungswinkel darstellt.
25. System nach Anspruch 15, ferner zur Anwendung eines Satzes von Gewichten bei den Dämpfungsmaßen vor der Filte­ rung und Rückprojektion.
26. System nach Anspruch 25, wobei das System zur Anwen­ dung eines Satzes von Gewichten bei den Dämpfungsmaßen zur Anwendung von Lagrange-Gewichten bei den Dämpfungsmaßen eingerichtet ist.
27. System nach Anspruch 26, wobei das System zur Anwen­ dung von Lagrange-Gewichten bei den Dämpfungsmaßen zur An­ wendung von Lagrange-Gewichten dritter Ordnung bei den Ma­ ßen von vier Erfassungsreihen eingerichtet ist.
28. System nach Anspruch 15 mit vier Erfassungsreihen, wo­ bei das System zur Wendelabtastung des Objekts zum Erhalten von Dämpfungsmaßen zur Wendelabtastung des Objekts bei ei­ ner Ganghöhe von 2,5 : 1 eingerichtet ist, und das System ferner zur Schätzung von Projektionen entlang einer ge­ krümmten Ebene eingerichtet ist, die durch β1' = 2,8π - γ, β2' = 2π - γ, β3' = 1,2π - γ und β4' = 0,4π - γ definiert ist, wobei β1', β2', β3' und β4' jeweils Ansichtwinkel in einer gekrümmten Ebene für entsprechende Erfassungsreihen R1, R2, R3 und R4 darstellen, und γ einen Erfassungswinkel darstellt.
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