DE102019201079B4

DE102019201079B4 - Verfahren und bildgebendes Gerät zum Erzeugen eines bewegungskompensierten Bildes, Computerprogramm und Speichermedium

Info

Publication number: DE102019201079B4
Application number: DE102019201079.2A
Authority: DE
Inventors: Günter Lauritsch; Christopher Rohkohl
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: US11379994B2; DE102019201079A1; US20200242783A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (10) sowie ein entsprechend eingerichtetes bildgebendes Gerät (1) zum Erzeugen eines bewegungskompensierten Bildes (19) eines Zielobjekts (2, 12). Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Computerprogramm (10) und ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium (8). Bei dem Verfahren (10) wird aus Projektionsbildern eines Zielobjekts (2, 12) ein Referenzbild (13) erzeugt. Weiter wird iterativ ein Bewegungsfeld bestimmt, welches eine Bewegung des abgebildeten Zielobjekts (2, 12) charakterisiert. Jeweils nach einer vorgegebenen Anzahl von Iterationsschritten wird das bisherige Referenzbild (13) durch ein vorläufiges bewegungskompensiertes Bild (17) ersetzt, welches dann für die weitere Iteration verwendet wird. Das initiale Referenzbild (13) wird dabei ohne Verwendung eines die Bewegung des Zielobjekts (2, 12) charakterisierenden Synchronisations- oder Gating-Signals erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein bildgebendes Gerät zum Erzeugen eines bewegungskompensierten Bildes eines Zielobjekts, beispielsweise eines Patienten oder eines Teils eines Patienten. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Computerprogramm und ein computerlesbares Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm.
Die gerätegestützte Bildgebung und die Datenverarbeitung von Bild- oder Messdaten zum Erzeugen von digitalen Bildern von Ziel- oder Untersuchungsobjekten ist heutzutage ein wichtiger Bestandteil der Medizintechnik und der medizinischen Praxis. Beispielsweise können zur Planung, zur Navigation oder zur Überwachung (Monitoring) von endovaskulären Therapien mit bekannten angiographischen C-Bogen-Systemen tomographische Volumenbilder eines Gefäßbaums aufgenommen und rekonstruiert werden. Dazu verwendete Verfahren setzen jedoch oftmals voraus, dass ein aufzunehmendes oder abzubildendes Untersuchungsobjekt frei von Bewegung ist. Dies ist jedoch nicht immer eine realistische oder realisierbare Annahme.
Zumindest an lebenden Patienten bewegen sich beispielsweise kardiale Gefäße immer und andere Gefäße oder Organe bewegen sich beispielsweise mit einer Atmung des jeweiligen Patienten. Selbst bei Aufnahmen zerebraler Gefäße können Kopfbewegungen nicht immer ausgeschlossen werden. Bewegungen des Patienten oder von Teilen des Patienten während einer Bildaufnahme oder Bildgebung können zu Bewegungsartefakten oder einer verschmierten Darstellung anatomischer Strukturen in einem rekonstruierten Bild führen, wodurch eine Erkennbarkeit der jeweiligen anatomischen Situation und eine entsprechende Diagnose erschwert, im Extremfall anatomische Strukturen gänzlich unkenntlich und damit das rekonstruierte Bild letztlich unbrauchbar werden können.
Vor diesem Hintergrund wurden bereits verschiedene Maßnahmen und Lösungsansätze entwickelt. Bei einer periodischen Bewegung kann beispielsweise ein diese Bewegung beschreibendes Referenz-, Synchronisations- oder Gatingsignal verwendet werden, sodass einzelne Projektionsbilder, aus denen dann letztlich ein Volumenbild rekonstruiert wird, jeweils an demselben Punkt oder in derselben Phase eines entsprechenden Bewegungszyklus aufgenommen werden. Dies ist beispielsweise bei Aufnahmen kardialer Gefäße möglich und wird hier etwa als EKG-Gating bezeichnet. Unregelmäßige Bewegungen, wie beispielsweise ein arhythmischer Herzschlag ebenso wie Überlagerungen mehrerer Bewegungen oder Bewegungsarten können jedoch weiterhin problematisch sein. Zudem ist diese Methodik auf kardiale Fragestellungen oder Anwendungen begrenzt. Eine Übertragung des Synchronisierungs- oder Gating-Prinzips auf andere Anwendungen, beispielsweise auf Basis einer bestimmten Atemphase des Atemzyklus, könnten zwar theoretisch möglich sein, sind jedoch aufgrund der größeren Zeitskala des Atemzyklus gegenüber dem Herzschlag oftmals nicht praktikabel und/oder mit einer längeren Aufnahmedauer und somit einer signifikant erhöhten gesundheitlichen Belastung des Patienten verbunden. Zudem ist auch hier die Annahme einer regelmäßigen oder gleichmäßigen Atmung und damit Bewegung in der Praxis oftmals nicht realistisch oder nicht realisierbar.
Ein weiterer Ansatz zur Gewinnung brauchbarer Bilder trotz einer Bewegung des Untersuchungsobjekts während der Aufnahme ist beschrieben in „Interventional 4-D Motion Estimation and Reconstruction of Cardiac Vasculature without Motion Periodicity Assumption“ von C. Rohkohl, G. Lauritsch, et al. in Med. Image Anal. 2010 Oct; 14(5):687-94. doi: 10.1016/j.media.2010.05.003. Darin soll eine Bewegungsschätzung für Hochkontrastobjekte durchgeführt werden, was am Beispiel von selektiv kontrastierten Herzgefäßen beschrieben ist.
Die Druckschrift von Çimen et al., „Reconstruction of coronary arteries from X-ray angiography: A review", Medical Image Analysis, 2016, 32. Jg., S. 46-68, offenbart verschiedene Verfahren zur synchronisierten und/oder bewegungskompensierten tomographischen Rekonstruktion von medizinischen Bilddaten, wobei ein Bildhintergrund durch Segmentieren einer anatomischen Struktur entfernt werden kann. Die Druckschrift von Schwemmer et al., „Residual motion compensation in ECG-gated interventional cardiac vasculature reconstruction", Physics in Medicine & Biology, 2013, 58. Jg., Nr.11, S. 3717, offenbart ein iteratives Verfahren zur bewegungskompensierten Rekonstruktion von medizinischen Bilddaten mittels EKG-Gating.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hochqualitative, für diagnostische Zwecke geeignete Bildgebung eines Patienten auch bei einer Bewegung des Patienten ohne zusätzliche Belastung des Patienten auf besonders einfache anzuwendende Weise zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erzeugen eines bewegungskompensierten Bildes eines Zielobjekts oder Untersuchungsobjekts, beispielsweise eines Patienten, eines Teils eines Patienten, eines Organs oder einer Gewebeprobe oder dergleichen. Ebenso kann die vorliegende Erfindung prinzipiell aber auch für nicht-medizinische Zwecke, beispielsweise im industriellen Umfeld, angewendet werden. Das vorliegende Verfahren kann insbesondere - ganz oder teilweise - computerimplementiert sein. Als Teil des Verfahrens werden mehrere Projektionsbilder des Zielobjekts, also etwa eines vorgegebenen Aufnahme- oder Abbildungsbereiches oder -volumens, erfasst, wobei diese Projektionsbilder während einer einen Schwerpunkt aufweisenden Bewegung zumindest eines Teils des Zielobjekts aufgenommen wurden oder aufgenommen werden. Insbesondere sind die mehreren Projektionsbilder dabei aus unterschiedlichen Winkeln, Angulationen oder Betrachtungsrichtungen in Bezug auf das Zielobjekt aufgenommen, sodass aus den Projektionsbildern eine dreidimensionale Rekonstruktion oder Abbildung, also ein 3D- oder Volumenbild, des Zielobjekts erzeugbar ist. Insbesondere ist das Zielobjekt dabei in allen Projektionsbildern abgebildet.
Das Erfassen der Projektionsbilder im Sinne der vorliegenden Erfindung kann dabei das Aufnehmen der Projektionsbilder oder entsprechender Roh- oder Messdaten oder Sensordaten, also ein eigentliches Abbilden oder Vermessen des Zielobjekts bedeuten oder umfassen. Ebenso kann das Erfassen der Projektionsbilder aber beispielsweise ein Abrufen der Projektionsbilder oder der Roh-, Mess- oder Sensordaten von einem bereitgestellten Datenspeicher, beispielsweise durch eine Datenverarbeitungseinrichtung oder ein bildgebendes Gerät, bedeuten oder umfassen.
Die Bewegung des Zielobjekts soll hier einen Bewegungsschwerpunkt oder Ruhepunkt aufweisen, ist damit also beispielsweise im Gegensatz zu einer kontinuierlichen Translation zu sehen. Beispiele für einen solchen Schwerpunkt können etwa eine diastolische Ruhephase oder eine Atempause zwischen einem Ende eines Ausatmens und einem Beginn eines anschließenden Einatmens sein, wenn es sich bei der Bewegung um eine Herzbewegung oder ein Herzschlag beziehungsweise eine Atembewegung oder eine durch die Atmung oder Atembewegung verursachte Bewegung im abdominalen Bereich handelt. Die den Schwerpunkt aufweisende Bewegung kann insbesondere eine periodische oder quasi-periodische beziehungsweise fastperiodische Bewegung sein, bei welcher der sich dementsprechend bewegende Teil des Zielobjekts wenigstens einmal, bevorzugt wiederholt, einen Ausgangspunkt verlässt und wieder zu diesem Ausgangspunkt zurückkehrt. Eine quasi- oder fast-Periodizität bedeutet dabei, dass die Bewegung ungleichmäßig oder unregelmäßig sein kann, beispielsweise variierende Periodenlängen, Amplituden und/oder während jeweils einer Periode zurückgelegte Pfade oder Trajektorien aufweisen kann. Dies kann etwa bei einer Atmung oder Atembewegung eines realen Patienten der Fall sein, da die Atemkurve zwar wiederholt durchlaufen wird, jedoch nicht streng periodisch im mathematischen Sinne ist oder sein muss. Entsprechendes gilt andere Bewegungen oder Bewegungsarten, wie etwa die Herzbewegung oder durch die Atmung oder den Herzschlag verursachte sekundäre Bewegungen. Dass die Bewegung für die vorliegende Erfindung einen solchen Schwerpunkt aufweisen soll, stellt dabei für praktische Zwecke keine nennenswerte Einschränkung dar, da organische Bewegungen in einem Zeitfenster von mehreren Sekunden, wie es heutzutage beispielsweise zum Aufnehmen einer Rotationsaufnahme des Zielobjekts benötigt wird, stets einen solchen Schwerpunkt haben.
In einem weiteren Verfahrensschritt des vorliegenden Verfahrens wird ein Referenzbild des Zielobjekts aus den erfassten Projektionsbildern, insbesondere aus einigen oder allen der Projektionsbilder, erzeugt, wobei dies ohne Verwendung eines die Bewegung des Zielobjekts charakterisierenden Synchronisationssignals erfolgt. Mit anderen Worten wird also kein Synchronisationssignal, beispielsweise kein Gating- oder Auswahlsignal, zum Auswählen von für das Referenzbild zu verwendender Projektionsbilder verwendet oder verarbeitet. Beispiele für ein derartiges Synchronisationssignal können etwa ein EKG-Signal oder eine Atemkurve sein. Es ist für die vorliegende Erfindung also vorgesehen, dass das Referenzbild aus den Projektionsbildern ohne sogenanntes Gating, insbesondere automatisch, erzeugt wird.
Dieses nicht-Verwenden eines Synchronisations- oder Gating-signals ist dabei zunächst kontraintuitiv, also nicht naheliegend, da das derart erzeugte Referenzbild im Allgemeinen von signifikant schlechterer Qualität sein wird als ein auf bekannte Weise mittels Gating anhand eines Synchronisationssignals aus einer Auswahl von Projektionsbildern erzeugtes Referenzbild. Aus dem vorliegend ohne Verwendung des Synchronisationssignals, also ohne Gating, erzeugten Referenzbild kann daher gegebenenfalls nicht ohne Weiteres die Bewegung des Zielobjekts für eine Bewegungskompensierung mit für praktische Zwecke ausreichender Genauigkeit errechnet werden. Daher wird ein derartiges Vorgehen im bisher bekannten Stand der Technik und der medizinischen Praxis bisher nicht verwendet oder in Betracht gezogen. Der vorliegenden Erfindung liegt jedoch die Erkenntnis zugrunde, dass das so erzeugte Referenzbild trotz seiner vergleichsweise schlechteren Qualität ein guter Startpunkt zum Erzeugen eines bewegungskompensierten Bildes ausreichender oder sogar guter Qualität sein kann.
Dazu wird in einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens aus den Projektionsbildern iterativ ein die Bewegung des Zielobjekts charakterisierendes Bewegungsfeld bestimmt, welches Bewegungsvektoren für die einzelnen Projektionsbilder umfasst, in Bezug auf das jeweils aktuelle Referenzbild. Dies kann als Optimierungsproblem formuliert werden, bei dem etwa ein oder mehrere Parameter eines vorgegebenen Bewegungsmodells für das Zielobjekt iterativ angepasst oder variiert werden. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass dabei jeweils nach einer vorgegebenen Anzahl von Iterationsschritten unter Bewegungskompensation auf Basis des dann jeweils aktuellen Bewegungsfeldes ein vorläufiges bewegungskompensiertes Bild des Zielobjekts erzeugt wird. Dies kann beispielsweise eine 3D-Rekonstruktion, also ein Erzeugen oder Rekonstruieren eines Volumenbildes des Zielobjekts umfassen.
Bei einer bewegungskompensierten Bilderzeugung oder Bildrekonstruktion können einzelne Bilder, Bildteile oder Bildelemente relativ zu anderen für die Erzeugung oder Rekonstruktion verwendeten Bildern, Bildteilen oder Bildelementen verschoben, also in ihren räumlichen Koordinaten angepasst, werden und zwar gerade so wie dies durch das Bewegungsfeld bildgenau oder bildelementgenau angegeben ist. Umfasst das Zielobjekt etwa einen Gefäßbaum, so kann dieser sich insgesamt oder in Teilen zwischen jeweiligen Aufnahmezeitpunkten der mehreren Projektionsbilder bewegen. Eine Überlagerung oder Kombination der Projektionsbilder würde dann ohne Bewegungskompensierung letztlich zu einem Bild führen, in welchem zumindest einige Bildinhalte - hier beispielsweise einzelne Gefäße oder Gefäßabschnitte des Gefäßbaums - im Vergleich zu ihrer Darstellung in jeweils einem einzelnen Projektionsbild und im Vergleich zu ihrer realen Gestalt verbreitert oder verschmiert, insbesondere unscharf, dargestellt sind. Durch das Bewegungsfeld werden entsprechende Bilder oder Bildteile, die zu derartigen verbreiterten oder verschmierten Bildinhalten beitragen daher vor oder bei der Bilderzeugung oder Bildrekonstruktion örtlich, also hinsichtlich ihrer Ortskoordinaten, verschoben, um die Verbreiterung oder das Verschmieren zu verringern, also zu kompensieren. Dieses Verfahren kann grundsätzlich für nahezu beliebige Bildinhalte angewendet werden, beispielsweise ebenso für abgebildete Knochengewebe, Organgrenzen und/oder dergleichen mehr.
Das Erzeugen des vorläufigen bewegungskompensierten Bildes kann gegebenenfalls ebenso eine, beispielsweise manuelle, teilautomatische oder vollautomatische Segmentierung des vorläufigen bewegungskompensierten Bildes, ein - etwa intensitätsbasiertes - Thresholding, also eine Schwellenwertfilterung, und/oder weitere Bildverarbeitungsschritte umfassen.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass im Rahmen der Iteration zum Bestimmen des Bewegungsfeldes in jedem Iterationsschritt ein entsprechendes Iterationsbild erzeugt wird, um etwa eine Bewertung beispielsweise einer vorgegebenen Zielfunktion für das Iterieren durchzuführen und/oder eine Anpassung oder Variation wenigstens eines Parameters für den jeweils nächsten Iterationsschritt zu bestimmen. Das jeweils bisherige Referenzbild wird dann durch das vorläufige bewegungskompensierte Bild als neues aktuelles Referenzbild ersetzt. Das iterative Bestimmen des Bewegungsfeldes wird dann unter Verwendung des neuen aktuellen Referenzbildes fortgeführt. Beispielsweise kann in den nachfolgenden Iterationsschritten dann das jeweils erzeugte Iterationsbild mit diesem neuen aktuellen Referenzbild verglichen werden, etwa hinsichtlich einer Ähnlichkeit, einer Anzahl und/oder Stärke von Bewegungsartefakten, eines Kontrastes, einer Bildschärfe und/oder dergleichen mehr. Es ist also ein Kernpunkt der vorliegenden Erfindung, dass das für das iterative Bestimmen des Bewegungsfeldes verwendete Referenzbild während des Iterationsprozesses regelmäßig erneuert, insbesondere durch ein zum jeweiligen Zeitpunkt bestes verfügbares vorläufiges bewegungskompensiertes Bild ersetzt wird.
Als weiterer Teil oder Verfahrensschritt des vorliegenden Verfahrens wird bei Erreichen oder Erfülltsein einer vorgegebenen Abbruchbedingung für die Iteration das - endgültige oder finale - bewegungskompensierte Bild aus den Projektionsbildern und der letzten Iteration des Bewegungsfeldes erzeugt oder das zuletzt während der Iteration erzeugte vorläufige bewegungskompensierte Bild zu dem bewegungskompensierten Bild verarbeitet oder als das - endgültige oder finale - bewegungskompensierte Bild des Zielobjekts ausgegeben.
Die vorgegebene Abbruchbedingung kann beispielsweise eine vorgegebene Anzahl von Iterationsschritten, ein Verstreichen einer vorgegebenen Rechenzeit seit Beginn der Iteration, ein Erfülltsein eines Konvergenzkriteriums für die Zielfunktion der Iteration oder Optimierung, ein Erreichen einer vorgegebenen Bildeigenschaft, beispielsweise einer minimalen Schärfe, Größe, Länge, Breite oder dergleichen von rekonstruierten Details, etwa einer anatomischen Struktur wie einem Gefäß oder Gefäßbaum, oder dergleichen sein oder umfassen.
Die als Eingangsdaten dienenden Projektionsbilder können beispielsweise FDK-gefilterte Bilder zur Verwendung für den bekannten Feldkamp-Rückprojektions-Algorithmus sein. Die Projektionsbilder können dabei ebenso Subtraktionsbilder sein, beispielsweise bei Anwendung der Erfindung für die digitale Subtraktionsangiografie (DSA).
Die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen vorteilhafter Varianten können insbesondere mittels einer Prozessoreinrichtung, beispielsweise einem Mikroprozessor, Mikrochip oder Mikrocontroller, einer Schnittstelle und/oder einer Speichereinheit der Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt werden. Die Speichereinheit kann dabei beispielsweise ein flüchtiger, also Daten nicht dauerhaft speichernder, Arbeitsspeicher wie Random Access Memory (RAM), ein nicht-flüchtiger, also Daten dauerhaft speichernder Massenspeicher wie eine Festplatte, ein USB-Stick, eine SD-Karte oder eine Solid State Disk (SSD) oder dergleichen sein oder umfassen.
Einer Datenverarbeitungseinrichtung oder einem bildgebenden Gerät, mittels welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, können zusätzlich als weitere Eingangsdaten entsprechende Projektionsmatrizen für die Rückprojektion und/oder Daten oder Eigenschaften zu dem abgebildeten Volumen und/oder einer dabei verwendeten Projektion oder Projektionsgeometrie, beispielsweise eine Größe, eine Auflösung, ein Projektionsursprung oder dergleichen, bereitgestellt werden.
Zum Bestimmen des Bewegungsfeldes kann ein mehrdimensionales Bewegungsmodell oder ein, insbesondere dreidimensionales, Modell des abgebildeten Volumens beziehungsweise des Zielobjekts mit Bewegungsvektoren für die einzelnen Projektionsbilder vorgegeben sein. Diese Bewegungsvektoren können dann die anzupassenden, zu variierenden oder zu optimierenden Parameter bilden. Für das Bestimmen des Bewegungsfeldes beziehungsweise das entsprechende modellieren kann beispielsweise eine lineare Interpolation in der Ortsdomäne (englisch: spatial domain) eingesetzt werden. Die Zielfunktion für das Iterieren kann formuliert sein zum Auffinden von Parametern des Bewegungsmodells, welche dazu führen, dass ein entsprechend rekonstruiertes Bild reduzierte Bewegungsartefakte gegenüber dem jeweiligen Referenzbild aufweist. Es kann hier also als grundlegende Idee aufgefasst werden, eine Vorlage (englisch: template) des bewegten Zielobjekts zu rekonstruieren und eine Ähnlichkeit zwischen dieser Vorlage und einer bewegungskompensierten Rekonstruktion zu maximieren. Ein Problem ist dabei, dass keine „korrekte“ Vorlage verfügbar ist. Als Lösung wird daher hier als die Vorlage das jeweils beste verfügbare Referenzbild verwendet wird, welches dann jeweils im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verbessert oder verfeinert wird.
Vorliegend kann also ein dynamischer Rekonstruktionsalgorithmus verwendet werden. Dabei kann für das Bestimmen des Bewegungsfeldes zunächst ein initialer Satz von Parametern vorgegeben sein, welcher dann im Rahmen der Iteration variiert beziehungsweise optimiert wird. Um zu bestimmen, ob durch das jeweils aktuelle Bewegungsfeld eine Verbesserung erreicht wird, also ein, gegebenenfalls vorläufiges, bewegungskompensiertes Bild des Zielobjekts mit reduzierten Bewegungsartefakten auf Basis des aktuellen Bewegungsfeldes rekonstruiert werden kann, kann, insbesondere automatisch, eine Bewertung des jeweils aktuellen Bewegungsfeldes, des jeweils aktuellen Parametersatzes und/oder des jeweiligen damit erzeugten Iterationsbildes, beispielsweise also des vorläufigen bewegungskompensierten Bildes, anhand eines vorgegebenen Bewertungsmaßes oder einer ein solches Bewertungsmaß umfassenden vorgegebenen Zielfunktion durchgeführt werden. Da die tatsächliche Bewegung des Zielobjekts während des Aufnehmens der Projektionsbilder zunächst unbekannt ist, kann diese Bewegung beziehungsweise das entsprechende Bewegungsfeld zumindest initial abgeschätzt werden, es kann also eine vorgegebene Schätzfunktion verwendet werden.
An einer Reihe von Beispieldatensätzen hat die vorliegende Erfindung sehr gute Ergebnisse geliefert. In der Regel ändern sich 3D-Bewegungsfelder nicht abrupt im Ort, das Bewegungsfeld kann also mathematisch glatt sein. Zeigt das initiale Referenzbild einen Teil der bewegten Struktur, kann daher die Bewegung dieses Teils in dem iterativen Verfahren geschätzt werden. Teile des Zielobjekts in der Nähe der sichtbaren Struktur, also des sichtbaren Teils des Zielobjekts, bewegen sich typischerweise ähnlich zueinander, sodass sie in der bewegungskompensierten Rekonstruktion, also etwa in den jeweiligen vorläufigen bewegungskompensierten Bildern, zumindest sichtbar sind. Mit jeder Aktualisierung, also jedem Ersetzen, des Referenzbildes kann die sichtbare Struktur dann Stück für Stück erweitert werden, bis das gesamte Zielobjekt von der Bewegungskompensation erfasst ist.
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für dünn oder spärlich besetzte Zielobjekte beziehungsweise entsprechende Projektionsbilder mit relativ hohem Kontrast, da dann auch bei Bewegung des Zielobjekts eine tomographische Rekonstruktion besonders zuverlässig möglich ist.
Vorteilhaft kann die Bewegungskompensation retrospektiv angewendet werden. Misslingt beispielsweise eine Bildaufnahme wegen einer unvorhergesehenen Bewegung des Zielobjekts, so kann ein entsprechendes durch Bewegungsartefakte zunächst unbrauchbares Volumenbild durch Bewegungskompensation mittels des vorliegenden Verfahrens soweit restauriert oder korrigiert werden, dass es für diagnostische oder sonstige medizinische Zwecke genutzt werden kann. Dabei braucht ein jeweiliger Anwender die zunächst misslungene Bildaufnahme also nicht zu wiederholen. Dies spart vorteilhaft Arbeitszeit ein und ist für das Zielobjekt, also beispielsweise einen jeweiligen Patienten, vorteilhaft, da eine erneute Gabe von Kontrastmittel und eine weitere Belastung beispielsweise durch Röntgenstrahlung vermieden werden kann. Mittels heutzutage verfügbarer Berechnungshardware kann die Rekonstruktion mit Bewegungskompensation dabei so schnell durchgeführt werden, beispielsweise in weniger als einer Minute pro Bild, dass ein Arbeitsfluss im Therapieraum nicht zu stark beeinträchtigt wird. Typischerweise ist mittels des vorliegenden Verfahrens das Erzeugen des bewegungskompensierten Bildes vorteilhaft zumindest schneller durchführbar als eine erneute Bildaufnahme.
Dadurch, dass bei der vorliegenden Erfindung kein Synchronisationssignal benötigt wird, können vorteilhaft der Arbeitsablauf und ein notwendiger Geräteaufwand reduziert werden. Da beispielsweise keine Elektroden zum Erfassen des EKG-Signals oder kein Atem- oder Brustgürtel zum Erfassen der Atemkurve verwendet werden müssen, kann nicht nur die Untersuchung oder Behandlung des jeweiligen Patienten schneller durchgeführt werden, sondern es wird auch eine Beeinträchtigung des jeweiligen Personals, beispielsweise durch eine entsprechende Verkabelung, vermieden, wodurch wiederum eine Unfallgefahr während der Untersuchung oder Behandlung reduziert werden kann.
Das eingangs beschriebene EKG-Gating kann typischerweise nicht zur Korrektur oder Vermeidung von Bewegungsartefakten bei Abbildungen im abdominellen Bereich angewendet werden, wo Bewegungsartefakte hauptsächlich durch Atembewegungen verursacht sind. Ein klinischer Nutzen tomographischer Volumenbilder insbesondere im abdominellen Bereich ist daher bisher durch entsprechende Bildstörungen oftmals sehr beeinträchtigt. Ein alternativer Lösungsansatz kann in einer Verwendung kürzerer oder schnellerer Rotationen des C-Bogen-Systems, also kürzerer oder schnellerer Bildaufnahmezeiten, liegen. Dies kann im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung jedoch nachteilig zu einer verringerten Kontrastauflösung führen, was den klinischen Nutzen ebenfalls beeinträchtigen kann. Durch die vorliegende Erfindung wird es hingegen ermöglicht, im Wesentlichen unabhängig von der Aufnahmedauer, verlässlich hochwertige oder hochqualitative Volumenbilder auch bei einer unvorhergesehenen oder unregelmäßigen Bewegung des jeweiligen Zielobjekts zu erzeugen oder zu erhalten. Hierdurch kann letztendlich zu einem verbesserten Diagnose- oder Behandlungserfolg und damit zum Patientenwohl beigetragen werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung eines Synchronisations- oder Gating-Signals angewiesen ist, kann sie damit kombiniert werden. Besonders vorteilhaft kann das Gating zum Erzeugen oder Aktualisieren der Referenzbilder während des Iterationsprozesses dynamisch durchgeführt werden. So kann beispielsweise das Gating im Laufe der Iteration gegenüber einem anfänglichen oder initialen Gating gelockert werden, sodass nach und nach mehr und mehr Projektionsbilder zu jeweiligen Berechnung hinzugenommen oder berücksichtigt werden. Gegen Ende des iterativen Verfahrens können dann alle Projektionsdaten verwendet werden, sodass dann also kein Gating mehr stattfindet. Es wird dann also zumindest während eines Teilabschnitts des Verfahrens beziehungsweise des Bestimmens des Bewegungsfeldes kein Synchronisationssignals oder Gating verwendet.
In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird zum Erzeugen des Referenzbildes eine Sparsifikation angewendet, wodurch als das Referenzbild ein dünn oder spärlich besetztes Bild erzeugt wird, welches aus allen für das jeweilige Referenzbild verfügbaren Bildelementwerten nur die anhand eines vorgegebenen Schwellenwertes ausgewählten größten der Bildelementwerte enthält. Mit anderen Worten werden für das jeweilige Referenzbild also nur diejenigen der verfügbaren Bildelementwerte verwendet, welche oberhalb des angegebenen Schwellenwertes liegen, wenn der Schwellenwert beispielsweise als Intensitätswert angegeben ist. Ebenso kann der Schwellenwert aber als Prozentzahl, Prozentsatz oder Perzentil angegeben sein. Dann können für einen vorgegebenen Schwellenwert von X% beispielsweise die sortiert nach Größe oder Intensität oberen oder größten X% der Bildelementwerte verwendet werden. Die Sparsifikation, also das Auswählen der gemäß dem Schwellenwert zu verwendenden Bildelementwerte beziehungsweise ein entsprechendes Verwerfen der übrigen Bildelementwerte, kann dabei beispielsweise auf die einzelnen Projektionsbilder angewendet werden. Ebenso kann aus den Projektionsbildern zunächst ein vorläufiges Volumenbild rekonstruiert und die Sparsifikation zum Erzeugen des Referenzbildes auf dieses vorläufige Volumenbild angewendet werden. Bildelementwerte von Bildelementen, die nicht verwendet werden, können beispielsweise durch 0 ersetzt werden. Durch die Sparsifikation kann vorteilhaft Berechnungsaufwand eingespart werden, indem beispielsweise zum Bestimmen des Bewegungsfeldes nur von 0 verschiedene Bildelementwerte oder Bildelementwerte berücksichtigt werden. Durch Einschränken der verwendeten oder beitragenden Bildelementwerte gemäß dem vorgegebenen Schwellenwert kann zudem bereits eine Lokalisierung des Zielobjekts in dem Referenzbild verbessert werden. Der vorgegebene Schwellenwert kann beispielsweise zwischen 0,1 % und 0,25 % betragen, sodass dann nur die Bildelemente mit den beispielsweise 0,1% bis 0,25 % größten Werten verwendet oder berücksichtigt werden. Die Bildelementwerte können beispielsweise Hounsfieldwerte sein. Die Bildelemente können beispielsweise Pixel der Projektionsbilder oder Voxel eines daraus erzeugten, also rekonstruierten Volumenbildes sein. Insgesamt kann durch die hier vorgesehene Sparsifikation das Erzeugen des bewegungskompensierten Bildes besonders zuverlässig und besonders schnell und effizient durchgeführt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das iterative Bestimmen des Bewegungsfeldes implementiert als Optimierungsproblem mit einer vorgegebenen Kostenfunktion, welche als Metrik für das Optimierungsproblem eine Korrelation zwischen dem jeweiligen Referenzbild und einem mit dem jeweils aktuellen Bewegungsfeld bewegungskompensiert erzeugten Bild des Zielobjekts charakterisiert. Für das Optimierungsproblem kann dann beispielsweise ein Integral über die Kostenfunktion je nach Formulierung maximiert oder minimiert werden. Die Kostenfunktion kann beispielsweise Terme enthalten, welche das jeweils aktuelle Referenzbild und ein im jeweiligen Iterationsschritt erzeugtes Iterationsbild, beispielsweise das vorläufige bewegungskompensierte Bild, beschreiben. Diese Terme können dabei als Abhängigkeiten beispielsweise einen Ort, also eine Ortsvariable sowie einen jeweiligen Bewegungsvektor s_i für das i-te Projektionsbild haben. Durch Vorgeben oder Anpassen der Kostenfunktion kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft besonders einfach an jeweilige anwendungs- oder situationsspezifische Anforderungen oder Bedürfnisse angepasst werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist in der Kostenfunktion ein Term, der ein jeweiliges bewegungskompensiertes Iterationsbild des Zielobjekts beschreibt, einen Exponenten auf, der größer als 1 ist. Die Kostenfunktion kann hier insbesondere im Bildraum definiert sein, wobei das durch den mit dem Exponenten versehenen Term beschriebene Iterationsbild entsprechend eine Rückprojektion eines der Projektionsbilder sein kann. Durch den Exponenten, der beispielsweise 3 betragen kann, kann die Korrelation zwischen dem jeweiligen Referenzbild und dem jeweiligen Iterationsbild, also dem jeweiligen vorläufigen bewegungskompensierten Bild, beeinflusst werden. Grundsätzlich können ebenso andere Exponenten, beispielsweise 1, verwendet werden. Durch höhere oder größere Exponenten können aber vorteilhaft größere Bildelementwerte, also beispielsweise Voxel relativ höherer Intensität, stärker bevorzugt oder betont werden, sodass letztlich eine Bildintensität an Positionen, an denen auch das Referenzbild einen von Null verschiedenen Bildelementwert, also beispielsweise eine von 0 verschiedene Intensität, aufweist, betont oder maximiert werden. Dies kann vorteilhaft eine Dauer des Iterationsverfahrens reduzieren.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird zum Lösen des Optimierungsproblems der Adam-Algorithmus zur stochastischen Optimierung verwendet. Adam ist ein Algorithmus zur Optimierung stochastischen Zielfunktionen basierend auf Gradienten erster Ordnung und einer adaptiven Schätzung von Momenten niedrigerer Ordnung. Adam beziehungsweise eine entsprechende Optimierungsmethode, welche Adam implementiert, ist vorteilhaft relativ einfach anzuwenden und effizient zu berechnen und weist relativ geringe Speicheranforderungen auf. Der Adam-Algorithmus ist bisher aus Deep-Learning-Anwendungen bekannt und hat dort gezeigt, dass er auch großmaßstäbliche Probleme handhaben kann. Es ist eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, dass gerade aufgrund der Komplexität der Bestimmung des Bewegungsfeldes beziehungsweise der entsprechenden Optimierung der Adam-Algorithmus hier besonders nutzbringend angewendet werden kann. Eine entsprechende Methode kann adaptive Lernraten für verschiedene Parameter von Schätzungen erster und zweiter Momente von Gradienten berechnen. Nähere Details zum Adam-Algorithmus sind beispielsweise beschrieben in der Veröffentlichung „Adam: A Method for Stochastic Optimization“ von D. P. Kingma und J. Ba, veröffentlicht als Konferenzpapier auf der 3^rd International Conference for Learning Representations, San Diego, 2015, arXiv:1412.6980.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird in jedem Iterationsschritt bei dem Bestimmen des Bewegungsfeldes nur eine Teilmenge aller hierfür verfügbaren Bildelemente oder Bildelementwerte berücksichtigt wird. Bevorzugt können beispielsweise höchstens 20 % oder höchstens 10 % der Bildelemente oder Bildelementwerte, also etwa von Voxeln von Rückprojektionen der Projektionsbilder, verwendet werden. Die zu verwendende Teilmenge kann beispielsweise explizit oder durch eine vorgegebene Anzahl oder einen vorgegebenen Anteil bestimmt sein. Insbesondere kann die jeweilige Teilmenge oder Auswahl von Bildelementen zur Berechnung der genannten Kostenfunktion beitragen beziehungsweise für eine Gradientenberechnung verwendet, also zugrunde gelegt werden. Dadurch kann - im Gegensatz zur ebenfalls möglichen Verwendung aller verfügbaren Bildelemente - vorteilhaft eine rechnerische Komplexität des Verfahrens reduziert und somit also Rechenzeit oder Rechenaufwand eingespart werden. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft gegebenenfalls auch auf vorhandener oder leistungsschwächerer Hardware eingesetzt werden. In einer alternativen oder erweiterten Implementierung kann das Bestimmen des Bewegungsfeldes und/oder der Kostenfunktion direkt aus den Projektionsbildern möglich sein. Da sich die tatsächliche Teilmenge oder Auswahl der jeweils verwendeten Bildelemente in unterschiedlichen Iterationsschritten unterscheiden kann, sich beispielsweise von Iterationsschritt zu Iterationsschritt ändern kann, können über eine Vielzahl von Iterationen hinweg trotz der Verwendung jeweils nicht aller Bildelemente oder Bildelementwerte dennoch alle oder zumindest ein Großteil aller Bildelemente oder Bildelementwerte berücksichtigt werden. Somit kann letztlich mit reduziertem Berechnungsaufwand dennoch eine ausreichende Bildqualität des bewegungskompensierten Bildes erreicht werden.
In besonders vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird von Iterationsschritt zu Iterationsschritt die jeweils zu berücksichtigende Teilmenge, also die genannte Anzahl oder Auswahl, der Bildelemente oder Bildelementwerte, zufällig bestimmt. Dies ermöglicht vorteilhaft eine besonders einfache und effiziente sowie besonders schnell auszuführende Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens, da keine Vorgabe oder auf ein aufwändiges Kriterium gestützte Bestimmung der zu verwendenden Bildelemente oder Bildelementwerte notwendig ist. Da im Zuge des Erzeugens eines einzigen bewegungskompensierten Bildes typischerweise mehrere 100 oder mehrere 1000 Iterationsschritte durchlaufen werden können, ist eine Wahrscheinlichkeit für durch die zufällige Auswahl erzeugte Artefakte oder ein entsprechendes Bias typischerweise vernachlässigbar gering.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Segmentierung der Projektionsbilder und/oder der daraus erzeugten Bilder, also beispielsweise der Differenzbilder, der Iterationsbilder, der vorläufigen bewegungskompensierten Bilder und/oder des endgültigen bewegungskompensierten Bildes, durchgeführt. Anhand der Segmentierung werden dann statische, also unbewegte oder positionsfeste, und/oder nicht-statische, also bewegte, Bereiche, Elemente oder Strukturen definiert oder bestimmt. In Abhängigkeit davon wird dann das Bestimmen des Bewegungsfeldes und/oder die Anwendung des Bewegungsfeldes beim Erzeugen des bewegungskompensierten Bildes örtlich oder räumlich eingeschränkt. Es hat sich gezeigt, dass eine Größe oder Ausdehnung des berechneten Bewegungsfeldes oftmals größer als eine Größe eines bewegten Organs ist. In einer Umgebung des bewegten Organs können dabei statische, also von der Bewegung des Zielobjekts unbeeinflusste Elemente oder Strukturen, wie beispielsweise Knochen, zum Beispiel die Wirbelsäule oder dergleichen, angeordnet sein. Es können dann Bildartefakte entstehen, wenn die Bewegungskorrektur oder Bewegungskompensierung nicht nur auf die bewegten Elemente oder Strukturen, sondern auch auf die statischen Elemente oder Strukturen angewendet würde. Durch die vorliegend vorgesehene Beschränkung der Bewegungskompensierung beziehungsweise des Bewegungsfeldes auf die nicht-statischen Bereiche oder Teile eines jeweiligen Datensatzes, also beispielsweise der Projektionsbilder beziehungsweise einer entsprechenden Repräsentation des Zielobjekts, können diese Artefakte oder Bildstörungen effektiv vermieden oder reduziert werden. Unterschiedliche Bereiche, Elemente oder Strukturen können automatisch oder manuell segmentiert und als statisch oder nicht-statisch bestimmt oder definiert werden, beispielsweise anhand von Intensitätswerten und entsprechenden vorgegebenen Schwellenwerten, durch welche beispielsweise Knochengewebe von Weichgewebe unterschieden werden kann. Es kann also beispielsweise eine vorgegebene Zuordnungstabelle verwendet werden. Ebenso können andere Bildverarbeitungsmethoden, Methoden des maschinellen Lernens und/oder dergleichen mehr verwendet werden. Letztendlich kann dadurch, dass statische Bereiche, Teile oder Strukturen bei der Bestimmung oder Anwendung des Bewegungsfeldes ausgeschlossen werden, eine Bildqualität des letztendlichen bewegungskompensierten Bildes verbessert werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird also mindestens ein statischer, das heißt nicht als nicht-statisch definierter, Bereich für die Bestimmung des Bewegungsfeldes und/oder für eine Anwendung des Bewegungsfeldes zum Erzeugen des bewegungskompensierten Bildes ausgeschlossen. Dies ist zusätzlich oder alternativ zu dem Einschränken oder Beschränken der Bewegungskompensierung auf einen nicht-statischen Bereich besonders vorteilhaft, da statische Bereiche, wie beispielsweise Knochen, oftmals besonders genau segmentiert werden können, beispielsweise im Gegensatz zu Grenzen zwischen weichen Organen. Auf diese Weise kann also besonders effektiv vermieden werden, dass die Bewegungskompensierung für Bereiche, die zwar bewegt sind, deren Grenzen jedoch nicht eindeutig erkannt werden können, nicht durchgeführt wird.
In vorteilhafter Weiterbildung wird die Definition oder Bestimmung der statischen und/oder nicht-statischen Bereiche jeweils auf Basis des aktuellen Referenzbildes durchgeführt und nach jeder Ersetzung oder Aktualisierung des Referenzbildes, insbesondere automatisch, aktualisiert. Da die während des Iterationsprozesses regelmäßig erzeugten neuen Referenzbilder typischerweise eine gegenüber älteren Referenzbildern jeweils verbesserte Bildqualität aufweisen, kann auf diese Weise sichergestellt werden, dass stets eine bestmögliche Genauigkeit der Segmentierung vorliegt. So kann beispielsweise ein aufgrund der Bewegung zunächst verbreitert oder verschmiert erscheinender statischer Bereich in den ersten Iterationsschritten für die Bewegungskompensierung unberücksichtigt bleiben. In späteren Iterationen können dann durch eine erneute Segmentierung mit erhöhter Genauigkeit beispielsweise anfänglich unberücksichtigte Randbereiche des initial als statisch eingestuften Bereiches als nicht zu der jeweiligen statischen Struktur gehörend erkannt werden und dann anschließend für die Bewegungskompensierung berücksichtigt werden. Dadurch kann die Bewegungskompensierung letztendlich mit verbesserter Genauigkeit durchgeführt und somit eine Bildqualität des endgültigen bewegungskompensierten Bildes verbessert werden. Insbesondere ist dabei keine hochgenaue Segmentierung als separates, zusätzliches Eingabedatum erforderlich. Gleichzeitig kann dadurch, dass die Segmentierung nicht in jedem Iterationsschritt erneut durchgeführt wird, Rechenzeit eingespart und somit eine Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens verbessert werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der vorliegenden Erfindung erfolgt die örtliche oder räumliche Einschränkung gemäß einer vorgegebenen Gewichtungsfunktion, durch welche ausgehend von einem jeweiligen nicht-statischen Bereich weiter entfernt liegende Bereiche schwächer in die Bestimmung und/oder Anwendung des Bewegungsfeldes eingehen. Es kann mit anderen Worten also ein sogenanntes Fade-Out der Bewegungskompensierung beziehungsweise des Bewegungsfeldes ausgehend von einer bewegten Struktur vorgesehen sein. Als Maß für die Entfernung kann dabei eine euklidische Distanztransformation (englisch: Euclidean Distance Transform) verwendet oder angewendet werden. Ebenso können unterschiedliche Gewichtungsfunktionen, beispielsweise eine Kosinus-Gewichtung oder eine Rechteck-Gewichtung oder dergleichen, verwendet werden. Hier bieten sich bedarfs- oder situationsgerecht Optimierungsmöglichkeiten.
Durch die Verwendung der vorgegebenen Gewichtungsfunktion kann beispielsweise lediglich ein einziges, beispielsweise zentralgelegenes, bewegtes Element, also ein nicht-statischer Bereich oder Teilbereich, definiert oder identifiziert und dann als Ursprung oder Ausgangspunkt für die Gewichtungsfunktion, also für die Bestimmung oder Anwendung des Bewegungsfeldes verwendet werden. Dadurch kann gegebenenfalls eine weitere, detaillierte Segmentierung oder Definition statischer beziehungsweise nicht-statischer Bereiche in Randbereichen eines Bildes oder Abbildungsbereiches eingespart oder beispielsweise mit geringerer Genauigkeit durchgeführt werden. Auch hierdurch kann Berechnungsaufwand eingespart und somit das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft schneller und/oder effizienter ausgeführt werden. Die Gewichtungsfunktion kann dabei beispielsweise je nach Anwendungsfall, also etwa in Abhängigkeit von einer Art des jeweils abgebildeten Zielobjekts, vorgegeben sein. Auf diese Weise können unveränderliche äußere Gegebenheiten der jeweiligen Abbildung oder Untersuchung des Zielobjekts, beispielsweise eine grundlegende Geometrie oder Anordnung eines verwendeten bildgebenden Geräts relativ zu dem Zielobjekt, nutzbringend berücksichtigt werden. Ist beispielsweise das bildgebende Gerät auf einen Körpermittelpunkt eines Patienten ausgerichtet, so ist dann bereits im Vorhinein bekannt, dass sich in einem Zentrum oder Zentralbereich der jeweiligen Bilder keine Knochen befinden werden, sich an einem Randbereich des Aufnahmebereiches beziehungsweise der Bilder jedoch beispielsweise die auch bei einer Atmung unbewegte Wirbelsäule befinden kann. Entsprechende Daten können in Form der vorgegebenen Gewichtungsfunktion dann verwendet werden, um die Effizienz oder Ausführungsgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Qualitätseinbuße des endgültigen bewegungskompensierten Bildes zu verbessern.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Datenverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen des bewegungskompensierten Bildes des Zielobjekts aus den Projektionsbildern. Die erfindungsgemäße Datenverarbeitungseinrichtung ist dabei zum, insbesondere teil- oder vollautomatischen, Ausführen zumindest einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet und eingerichtet.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein bildgebendes Gerät, welches eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen von mehreren Projektionsbildern eines Zielobjekts und eine erfindungsgemäße Datenverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen eines bewegungskompensierten Bildes des Zielobjekts aus den Projektionsbildern aufweist. Die erfindungsgemäße Datenverarbeitungseinrichtung kann also insbesondere ausgebildet und eingerichtet zum automatischen Ausführen zumindest einer Ausführungsform oder Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße bildgebende Gerät kann also insbesondere das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannte bildgebende Gerät sein. Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise Teil der Datenverarbeitungseinrichtung sein, also etwa eine Datenschnittstelle und/oder ein entsprechendes Programmodul sein oder umfassen ebenso kann die Erfassungseinrichtung eine Abbildungseinrichtung, beispielsweise ein Röntgengerät, also eine Röntgenstrahlquelle und einen entsprechenden Röntgendetektor, oder dergleichen umfassen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, welches Befehle oder Steueranweisungen umfasst, die bei einer Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer, insbesondere die erfindungsgemäße Datenverarbeitungseinrichtung oder das erfindungsgemäße bildgebende Gerät, die den entsprechenden Computer dazu veranlassen, zumindest eine Ausführungsform oder Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere automatisch oder teilautomatisch, auszuführen. Das erfindungsgemäße Computerprogramm kodiert oder repräsentiert mit anderen Worten also die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein computerlesbares Speichermedium, auf dem ein erfindungsgemäßes Computerprogramm gespeichert ist.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße bildgebende Gerät, beispielsweise als Teil seiner Datenverarbeitungseinrichtung, wenigstens ein computerlesbares Speichermedium aufweisen. Das erfindungsgemäße bildgebende Gerät, insbesondere dessen Datenverarbeitungseinrichtung, kann dann weiter eine Prozessoreinrichtung, beispielsweise einen Mikroprozessor, Mikrochip oder Mikrocontroller, zum Ausführen des auf dem computerlesbaren Speichermedium gespeicherten Computerprogramms oder Programmcodes aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Datenträgersignal, welches ein erfindungsgemäßes Computerprogramm überträgt.
Weitere hier, beispielsweise im Zusammenhang mit einigen oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung beschriebene, Vorgänge, Abläufe oder Maßnahmen können - gegebenenfalls optionale - weitere Bestandteile oder Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sein oder bilden. Ebenso können die übrigen Aspekte der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannte Eigenschaften und/oder Bauteile aufweisen.
Die bisher und im Folgenden angegebenen Eigenschaften und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, des erfindungsgemäßen bildgebenden Geräts, des erfindungsgemäßen Computerprogramms und des erfindungsgemäßen computerlesbaren Speichermediums sind jeweils wechselseitig zwischen diesen Aspekten der vorliegenden Erfindung übertragbar. Es gehören also zu der Erfindung auch solche Weiterbildungen der genannten Aspekte der Erfindung, welche Ausgestaltungen aufweisen, die hier zur Vermeidung unnötiger Redundanz nicht explizit in der jeweiligen Kombination oder nicht für jeden der Aspekte der vorliegenden Erfindung separat beschrieben sind.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines bildgebenden Geräts zum Erzeugen eines bewegungskompensierten Bildes eines Patienten;
2 ein Schema zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Erzeugen eines bewegungskompensierten Bildes eines Patienten, beispielsweise mittels des bildgebenden Geräts aus 1;
3 zeigt schematisch ein initiales Referenzbild eines Gefäßbaums;
4 ein vorläufiges bewegungskompensiertes Bild des Gefäßbaums aus 3 nach 600 Iterationen; und
5 ein bewegungskompensiertes Bild des Gefäßbaums aus 3 nach 1800 Iterationen.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines bildgebenden Geräts 1 zum Abbilden eines Patienten 2, also zum Erzeugen eines Bildes des Patienten 2 oder eines als Zielobjekt dienenden Teilbereichs, beispielsweise eines Organs, des Patienten 2. Dazu weist das bildgebende Gerät 1 vorliegend einen C-Bogen 3 mit einer daran gehaltenen Strahlquelle 4 und einem dieser gegenüberliegend ebenfalls an dem C-Bogen 3 gehaltenen Detektor 5 auf. Das bildgebende Gerät 1 weist weiter eine Datenverarbeitungseinrichtung 6 zum Erfassen und Verarbeiten von mittels des Detektors 5 aufgenommenen Mess- oder Bilddaten, insbesondere von mehreren Projektionsbildern des Patienten 2. Dazu umfasst die Datenverarbeitungseinrichtung 6 eine hier schematisch angedeutete Prozessoreinrichtung 7 und ein damit verbundenes computerlesbares Speichermedium 8. Auf dem Speichermedium 8 ist dabei ein Computerprogramm, also ein ausführbarer Programmcode, gespeichert, welches mittels der Prozessoreinrichtung 7 ausführbar ist. Das Computerprogramm kann beispielsweise ein Betriebsprogramm für das bildgebende Gerät 1 sein und Befehle oder Steueranweisungen für das bildgebende Gerät 1 beziehungsweise die Datenverarbeitungseinrichtung 6 umfassen.
Bei einer Ausführung des Computerprogramms mittels der Prozessoreinrichtung 7 führt das bildgebende Gerät 1 also, insbesondere automatisch, ein Verfahren zum Erzeugen des Bildes des Patienten 2 aus, insbesondere unter Anwendung einer Bewegungskorrektur oder Bewegungskompensation.
Weiters ist hier schematisch eine Anzeigeeinrichtung 9 dargestellt, welche mit der Datenverarbeitungseinrichtung 6 gekoppelt ist und mittels welcher das erzeugte Bild des Patienten 2 dargestellt oder ausgegeben werden kann. Die Anzeigeeinrichtung 9 kann dabei Teil des bildgebenden Geräts 1 oder mit diesem verbunden sein.
2 zeigt ein Verfahrensschema 10 zum Illustrieren oder Veranschaulichen des genannten Verfahrens zum Erzeugen des, insbesondere bewegungskompensierten, Bildes des Patienten 2 mittels des bildgebenden Geräts 1.
In einem Verfahrensschritt S1 werden, beispielsweise der Datenverarbeitungseinrichtung 6, Eingangsdaten bereitgestellt. Diese Eingangsdaten umfassen hier etwa Rotationsdaten, also mittels des Detektors 5 aus unterschiedlichen Angulationen aufgenommene Projektionsbilder des Patienten 2 beziehungsweise entsprechende Rohdaten. Die Eingangsdaten können weitere Daten umfassen, beispielsweise Betriebseinstellungen oder Betriebsparameter des bildgebenden Geräts 1, von einem externen Gerät oder einer externen Signalquelle bereitgestellte Daten oder Signale und/oder Benutzereingaben eines jeweiligen Benutzers oder Anwenders, beispielsweise medizinischen oder medizintechnischen Personals. Letztere können beispielsweise über ein Benutzerinterface des bildgebenden Geräts 1 eingegebene Vorgaben oder Einstellungen sein oder umfassen.
Aus den Eingangsdaten wird in einem Verfahrensschritt S2 durch die Datenverarbeitungseinrichtung 6 zunächst ein initiales Rekonstruktionsbild 11 erzeugt, beispielsweise mittels eines herkömmlichen Rekonstruktionsalgorithmus. Das initiale Rekonstruktionsbild 11 ist hier beispielhaft ein 3D- oder Volumenbild eines Gefäßbaumes 12 des Patienten 2. Vorliegend kann das initiale Rekonstruktionsbild 11 aus allen aufgenommenen Projektionsbildern erzeugt sein, insbesondere ohne Verwendung eines Synchronisations- oder Gating-Signals, welches eine Bewegung des Patienten 2 während des Aufnehmens der Projektionsbilder charakterisiert. Daher kann das initiale Rekonstruktionsbild entsprechende Bewegungsartefakte aufweisen.
In einem Verfahrensschritt S3 wird das initiale Rekonstruktionsbild 11, insbesondere automatisch, segmentiert, beispielsweise durch Anwenden eines intensitätsbasierten Schwellenwertverfahrens (englisch: Thresholding). Als Ergebnis ergibt sich ein Referenzbild 13, welches - auch gegenüber dem initialen Rekonstruktionsbild 11 - dünn oder spärlich besetzt sein kann. Beispielsweise kann lediglich einer von 1000 Voxeln des Referenzbildes 13 von 0 verschiedene Bildelementwerte aufweisen, da bei der Segmentierung beziehungsweise dem Intensitäts- oder bildelementwerte-basierten Schwellenwertverfahren im Verfahrensschritt S3 unterhalb des jeweiligen Schwellenwertes liegende oder durch den Schwellenwert nicht erfasste Bildelementwerte durch 0 ersetzt werden können. Das Referenzbild 13 zeigt zumindest einen Teil des Gefäßbaums 12, kann jedoch auf dessen Bereiche höchster Intensität beschränkt sein.
Ziel ist es hier, ein bewegungskompensiertes, also an Bewegungsartefakten möglichst armes, Bild des Gefäßbaums 12 beziehungsweise des Patienten 2 zu erzeugen. Dazu wird hier das Referenzbild 13 zur iterativen Schätzung der Bewegung des Patienten 2 während des Aufnehmens der dem Referenzbild 13 zugrundeliegenden Projektionsbilder verwendet.
Ebenso kann die Bewegung zum Aufnahmezeitpunkt anderer Projektionsbilder bestimmt werden, beispielsweise bei Verwendung eines EKG-Gatings. Dabei können während einer Rotation des C-Bogens 3 Projektionsbilder zu allen Herzphasen aufgenommen werden. Das Referenzbild verwendet dann von den aufgenommenen Projektionsbildern nur eine Auswahl zu einer bestimmten Herzphase. Das hier beschriebene Verfahren kann dann auch die Bewegung zu den nicht verwendeten Projektionsbildern zu allen Herzphasen bestimmen.
Es wird ein hier schematisch angedeuteter iterativer Optimierungsalgorithmus 14 verwendet. Dafür kann ein Bewegungsmodell 15 des jeweiligen Zielobjekts, hier also beispielsweise des Patienten 2, eines den Gefäßbaum 12 umfassenden Organs des Patienten 2 oder des Gefäßbaums 12 selbst, vorgegeben werden. Dieses Bewegungsmodell 15 kann ein 3D-Volumen mit Bewegungsvektoren s_i für jedes Projektionsbild p_i umfassen oder modellieren.
Ein vergleichsweise kleiner Datensatz kann beispielsweise 3·N·M_X·M_Y·M_Z = 3·133·10³ = 399000 Parameter aufweisen, während ein vergleichsweise großer Datensatz beispielsweise entsprechend 3·304·10³ = 912000 Parameter aufweisen kann. Es kann sich hier also um ein Maßgebliches Optimierungsproblem handeln, welches vorteilhaft beispielsweise mittels des Adam-Algorithmus gehandhabt werden kann.
Außer dem Referenzbild 13 können dem Optimierungsalgorithmus 14 zumindest Teile der Eingangsdaten bereitgestellt werden, beispielsweise Angaben zum abgebildeten Volumen oder zur Projektion, wie etwa eine Größe, eine Auflösung oder ein Ursprungspunkt oder dergleichen mehr. Zunächst wird eine vorgegebene robuste Kostenfunktion L angewendet beziehungsweise deren Integral ∫L ausgewertet, um ein nichtperiodisches, glattes, elastisches Vektorfeld s, auch bezeichnet als Bewegungsfeld 16, aufzufinden.
Das Bewegungsfeld, also dessen Vektoren s, können zunächst auf einem vorgegebenen Gitter, beispielsweise mit einer Weite, also einem Punktabstand, von etwa 25 mm. Werte für zwischen den Punkten des Gitters liegende Bereiche können dann beispielsweise durch eine lineare Interpolation im Ortsraum bestimmt werden. Hierdurch kann vorteilhaft Berechnungsaufwand eingespart werden. Da aber in der Praxis nicht mit einer sprunghaften Veränderung des realen Bewegungsfeldes zu rechnen ist, leidet eine Genauigkeit durch die Interpolation vorteilhaft nur unwesentlich.
Aus den Projektionsbildern p_i wird mittels des Bewegungsfeldes 16 dann über dynamische gefilterte Rückprojektion ein jeweiliges Iterationsbild 17 erzeugt. Anschließend wird eine Ähnlichkeit zwischen dem Iterationsbild 17 und dem Referenzbild 13 bewertet und dann der iterative Optimierungsalgorithmus 14 gegebenenfalls erneut durchlaufen, also der nächste Iterationsschritt ausgeführt, solange eine vorgegebene Abbruchbedingung nicht erfüllt ist. Als Abbruchbedingung kein beispielsweise eine vorgegebene Anzahl von Iterationsschritten oder ein Ähnlichkeitskriterium oder ein Qualitätskriterium für das Iterationsbild 17 vorgegeben sein.
Es kann beispielsweise gelten L (s) = f (x, s)³ · f_r (x) = f_r(x) (∑_i=1-N f_i (x, s_i))³ wobei x die Ortsvariable ist, der Index i die Projektionsbilder durchzählt, der Term f(x, s) eine bewegungskompensierte Rückprojektion aus den Projektionsbildern, also ein bewegungskompensiertes Rekonstruktionsbild, angibt und der Term f_r(x) das Referenzbild 13 beschreibt. Insbesondere die hier verwendete dritte Potenz ist rein beispielhaft zu verstehen, ebenso sind andere Beträge als Exponent möglich, beispielsweise 1, bevorzugt aber größer als 1. Eine Struktur von f_r(x) kann dabei hochgradig spärlich sein. Beiträge von Bildelementwerten und Ableitungen oder abgeleiteten Werten können beispielsweise 0 für 99,75 % der Voxel des Referenzbildes 13 sein. Vorteilhaft kann dabei durch Implementieren einer spärlichen GPU-Rückprojektion in erheblichem Maße Rechenzeit und Speicherbedarf eingespart werden. Typischerweise ist die komplexeste Operation ein Bilden einer Ableitung der Rückprojektion df_i (x, s_i)/d(s_i). Diese kann für eine effiziente Berechnung beispielsweise unter Verwendung einer 6-Punkt finite-Differenzen-Methode implementiert werden, wobei sich 18 Rückprojektionen pro Voxel ergeben.
Ein weiterer vorgegebener Parameter ist ein Aktualisierungsintervall K, welches angibt, nach wie vielen Iterationsschritten k das Referenzbild 13 aktualisiert wird. Zum Aktualisieren des Referenzbildes 13 wird das jeweils aktuellste Iterationsbild 17 als vorläufiges bewegungskompensiertes Bild wie für den Verfahrensschritten S3 beschrieben und hier durch einen Programmpfad 18 angedeutet segmentiert, um ein neues oder aktualisiertes Referenzbild 13 zu erhalten. Das jeweilige bisherige Referenzbild 13 wird dabei ersetzt.
Bevorzugt kann das bildgebende Gerät ein Benutzerinterface oder eine grafische Benutzeroberfläche aufweisen, über welche Parameter oder Einstellungen für den iterativen Optimierungsalgorithmus 14 interaktiv verändert und ein Konvergenzprozess der Bewegungskompensierung beobachtet werden kann.
Im Folgenden ist ein Pseudocode angegeben - der Vollständigkeit halber für den Fall, dass ein Synchronisationssignals oder GatingSignal verwendet wird, wobei entsprechende Schritte jedoch optional sind: Parameters:

• Reference image gating function series w_ref ^k(i),
• Update interval k of reference image

Algorithm inner loop for iteration k:

• If k == 0 or mod(k,K) == 0: #update reference image
- ➙ Compute dense gated motion compensated reconstruction f^k (S^k-1) using w_ref ^k (i)
- ➙ Compute reference image r^k from f^k Else: r^k = r^k-1
• Compute sparse motion compensated reconstruction:
- f^k (s^k-1)
• Compute sparse gated loss derivative: ΔL_i = 3·f^k·f^k·r^k·(df_i ^k/ds_i ^k-1)
• Regularize the derivative (e.g. via spatial gausssmoothing)
• Compute new motion parameters S_i ^k = Adam(S_i ^k-1, ΔL_i)

Ist die Abbruchbedingung erfüllt, so kann beispielsweise das dann zuletzt erzeugte Iterationsbild als endgültiges oder finales bewegungskompensiertes Bild 19 ausgegeben werden. Ebenso können auf das jeweilige Iterationsbild 17 zum Erzeugen des bewegungskompensierten Bildes 19 ein oder mehrere Bildverarbeitungsschritte angewendet werden. Derartige weitere Bildverarbeitungsschritte können etwa eine Anwendung eines vorgegebenen Filters, eine - gegebenenfalls partielle - Einfärbung, eine Objekterkennung und -markierung, beispielsweise durch eine jeweiliges Begrenzungsmarkierung (englisch: bounding box), und/oder dergleichen mehr umfassen. Ebenso kann auf das jeweilige Iterationsbild 17 zum Erzeugen des bewegungskompensierten Bildes 19 oder auf das bewegungskompensierte Bild 19 eine Segmentierung angewendet werden, wie im Zusammenhang mit dem Verfahrensschritt S3 beschrieben.
Eine Alternative zu dem hier beschriebenen Verfahren ist eine Schätzung des Deformations- oder Bewegungsfeldes durch eine 2D-3D-Registrierung des Referenzbildes 13 mit den Projektionsbildern. Eine solche 2D-3D-Registrierung ist jedoch sensitiv auf alle aufgenommenen Objekte. Zudem wird die 2D-3D-Registrierung massiv gestört durch starke Strichartefakte, die dünne, hochkontrastige, bewegte Gefäße wie hier beispielsweise der Gefäßbaum 12, generieren können. Die beschriebene Kostenfunktion L zur Bewegungsschätzung ist hingegen stabil gegenüber starken Bildartefakten und wird nur unwesentlich davon beeinflusst.
3 zeigt schematisch ein initiales Referenzbild 13 des oder eines Gefäßbaums 12, wie er zum Iterationsschritt 0 vorliegen kann. Der Gefäßbaum 12 ist hier noch unscharf oder verschmiert und unvollständig dargestellt. 4 zeigt schematisch ein Iterationsbild 17, wie es sich aus dem initialen Referenzbild 13 nach beispielsweise 600 Iterationen ergeben oder darstellen kann. Hier ist der Gefäßbaum 12 schärfer, also besser lokalisiert und vollständiger als in dem initialen Referenzbild 13 dargestellt. 5 zeigt schematisch ein weiteres Iterationsbild 17 des Gefäßbaums 12, wie es sich beispielsweise nach 1800 Iterationen ergeben und darstellen kann. Der Gefäßbaum 12 ist hier nochmals schärfer und vollständiger abgebildet. Das in 5 dargestellte Iterationsbild 17 kann als das endgültige bewegungskompensierte Bild 19 des Gefäßbaums 12 verwendet oder, beispielsweise durch eine Segmentierung, Filterung oder sonstige weitere Nachbearbeitung, zu dem endgültigen bewegungskompensierten Bild 19 verarbeitet werden.
Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele, wie eine 3D-Bildrekonstruktion von bewegten Strukturen, insbesondere Gefäßen, am C-Bogen-System mit einer Bewegungskompensation, welche nicht auf ein Synchronisations- oder Gating-Signal angewiesen ist, realisiert werden kann.

Claims

Verfahren (10) zum Erzeugen eines bewegungskompensierten Bildes (19) eines Zielobjekts (2, 12), mit den Verfahrensschritten - Erfassen von mehreren Projektionsbildern des Zielobjekts (2, 12), die während einer einen Schwerpunkt aufweisenden Bewegung zumindest eines Teils des Zielobjekts (2, 12) aufgenommen sind, - Erzeugen eines Referenzbildes (13) des Zielobjekts (2, 12) aus den Projektionsbildern ohne Verwendung eines die Bewegung des Zielobjekts (2, 12) charakterisierenden Synchronisationssignals, - aus den Projektionsbildern iteratives Bestimmen eines die Bewegung des Zielobjekts (2, 12) charakterisierenden Bewegungsfeldes, welches Bewegungsvektoren für die einzelnen Projektionsbilder umfasst, in Bezug auf das jeweils aktuelle Referenzbild (13), wobei - jeweils nach einer vorgegebenen Anzahl von Iterationsschritten unter Bewegungskompensation auf Basis des dann jeweils aktuellen Bewegungsfeldes ein vorläufiges bewegungskompensiertes Bild (17) des Zielobjekts (2, 12) erzeugt wird, - das jeweils bisherige Referenzbild (13) durch das vorläufige bewegungskompensierte Bild als neues aktuelles Referenzbild (13) ersetzt wird, und - das iterative Bestimmen des Bewegungsfeldes unter Verwendung des neuen aktuellen Referenzbildes (13) fortgeführt wird, wobei eine Segmentierung der Projektionsbilder und/oder der daraus erzeugten Bilder durchgeführt wird, anhand der Segmentierung statische und/oder nicht-statische Bereiche definiert werden und in Abhängigkeit davon die Bestimmung des Bewegungsfeldes und/oder die Anwendung des Bewegungsfeldes beim Erzeugen des bewegungskompensierten Bildes räumlich eingeschränkt wird, - bei Erreichen einer vorgegebenen Abbruchbedingung für die Iteration Erzeugen des bewegungskompensierten Bildes (19) aus den Projektionsbildern und der letzten Iteration des Bewegungsfeldes oder Ausgeben des zuletzt während der Iteration erzeugten vorläufigen bewegungskompensierten Bilds (17) als das bewegungskompensierte Bild (19) des Zielobjekts (2, 12).
Verfahren (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des Referenzbildes (13) eines Sparsifikation angewendet wird, wodurch als das Referenzbild (13) ein spärlich besetztes Bild (13) erzeugt wird, welches aus allen für das jeweilige Referenzbild (13) verfügbaren Bildelementwerten nur die anhand eines vorgegebenen Schwellenwertes ausgewählten größten der Bildelementwerte enthält.
Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das iterative Bestimmen des Bewegungsfeldes implementiert wird als Optimierungsproblem mit einer vorgegebenen Kostenfunktion, welche als Metrik für das Optimierungsproblem eine Korrelation zwischen dem jeweiligen Referenzbild (13) und einem mit dem jeweils aktuellen Bewegungsfeld bewegungskompensiert erzeugten Bild des Zielobjekts (2, 12) charakterisiert.
Verfahren (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kostenfunktion ein Term, der ein jeweiliges bewegungskompensiertes Iterationsbild des Zielobjekts (2, 12) beschreibt, einen Exponenten aufweist, der größer als 1 ist.
Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Lösen des Optimierungsproblems der Adam-Algorithmus zur stochastischen Optimierung verwendet wird.
Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Iterationsschritt bei dem Bestimmen des Bewegungsfeldes nur eine Teilmenge aller hierfür verfügbaren Bildelemente, bevorzugt höchstens 20 %, berücksichtigt wird.
Verfahren (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von Iterationsschritt zu Iterationsschritt die jeweils zu berücksichtigende Teilmenge der Bildelemente zufällig bestimmt wird.
Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein statischer, also nicht als nicht-statisch definierter, Bereich für die Bestimmung des Bewegungsfeldes und/oder für eine Anwendung des Bewegungsfeldes zum Erzeugen des bewegungskompensierten Bildes ausgeschlossen wird.
Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Definition der statischen und/oder nicht-statischen Bereiche jeweils auf Basis des aktuellen Referenzbildes (13) durchgeführt und nach jeder Ersetzung des Referenzbildes (13) aktualisiert wird.
Verfahren (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das räumliche Einschränken gemäß einer vorgegebenen Gewichtungsfunktion erfolgt, durch welche ausgehend von einem jeweiligen nicht-statischen Bereich weiter entfernt liegende Bereiche schwächer in die Bestimmung und/oder Anwendung des Bewegungsfeldes eingehen.
Datenverarbeitungseinrichtung (6) zum Erzeugen eines bewegungskompensierten Bildes (19) eines Zielobjekts (2, 12) aus mehreren Projektionsbildern des Zielobjekts (6), wobei die Datenverarbeitungseinrichtung (6) zum automatischen Ausführen eines Verfahrens (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Bildgebendes Gerät (1), aufweisend eine Erfassungseinrichtung (5, 6) zum Erfassen von mehreren Projektionsbildern eines Zielobjekts (2, 12) und eine Datenverarbeitungseinrichtung (6) nach Anspruch 11.
Computerprogramm (10), umfassend Befehle, die bei einer Ausführung des Computerprogramms (10) durch einen Computer (1, 6), insbesondere die Datenverarbeitungseinrichtung (6) nach Anspruch 11, den Computer (1, 6) dazu veranlassen, ein Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
Computerlesbares Speichermedium (8), auf dem ein Computerprogramm (10) nach Anspruch 13 gespeichert ist.