CN114052755A - 提供检查对象的3d图像数据组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于提供检查对象的3D图像数据组的方法，包括：a)记录第一投影图像，其中，第一投影图像沿着彼此不同的第一投影方向对检查对象成像；b)对于至少两个第一投影图像，分别记录对应的第二投影图像，其中，第一投影图像分别具有第一焦点并且第二投影图像分别具有第二焦点，其中，每个第二投影图像连同分别与其对应的第一投影图像至少部分地围绕静止中心点对检查对象的共同部分成像，其中，第二投影图像沿着彼此不同的第二投影方向对检查对象成像，使得穿过彼此对应的第一和第二投影图像的第一和第二焦点的直线穿过静止中心点；c)和d)重建并且提供3D图像数据组。本发明还涉及一种医学X射线设备以及一种计算机程序产品。

Description

提供检查对象的3D图像数据组
技术领域
本发明涉及一种用于提供检查对象的3D图像数据组的方法、一种医学X射线设备以及一种计算机程序产品。
背景技术
对于检查对象(例如，人类患者和/或动物患者和/或X射线体模)的感兴趣区域的三维(3D)成像，通常围绕共同的等中心借助X射线设备来记录多个投影图像并且随后进行重建。在此，投影图像可以被视为检查对象的透视图像。X射线设备通常具有用于发射X射线以对检查对象进行透视的X射线源，以及用于接收X射线的检测器。与传统的计算机断层成像(CT)相比，明显的限制在于成像区域受到检测器尺寸、特别是检测器的X射线敏感表面的尺寸的限制。
不利地，由此不能利用对投影图像的单个记录来采集检查对象的特定的解剖区域，例如肺和/或肝脏。此外，由于检测器的有限尺寸，特别是在检查对象的成像区域的边缘区域中，通常导致截断伪影。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，借助医学X射线设备实现对检查对象的感兴趣区域的完整的3D成像。
根据本发明，上述技术问题通过本发明的相应的内容来解决。具有适宜的扩展方案的有利的实施方式是本发明的内容。
在第一方面，本发明涉及一种用于提供检查对象的3D图像数据组的方法。在此，在第一步骤a)中，记录检查对象的多个第一投影图像。此外，多个投影图像沿着彼此不同的第一投影方向对检查对象进行成像。在第二步骤b)中，对于第一投影图像中的至少两个，分别记录检查对象的对应的第二投影图像。在此，第一投影图像分别具有第一焦点并且第二投影图像分别具有第二焦点。此外，每个第二投影图像连同分别与其对应的第一投影图像至少部分地围绕静止中心点对检查对象的共同部分进行成像。此外，第二投影图像沿着彼此不同的第二投影方向以及相对于分别对应的第一投影方向至少部分不同的第二投影方向对检查对象进行成像，使得穿过彼此对应的第一和第二投影图像的第一和第二焦点的直线穿过静止中心点。在第三步骤c)中，根据第一和第二投影图像重建3D图像数据组。然后在第四步骤d)中提供3D图像数据组。
多个第一投影图像可以有利地在步骤a)中借助医学X射线设备、特别是医学C形臂X射线设备来记录。在此，医学X射线设备可以具有X射线源和检测器、特别是X射线检测器，其可以被构建为平面检测器。X射线源和检测器可以有利地布置在所定义的装置中，特别是布置在相对于检查对象可移动的共同的C形臂上。为了记录第一投影图像，X射线源可以发射X射线束，该X射线束可以在与检查对象相互作用之后撞击在检测器的表面上时由检测器来接收和处理。在此，X射线束尤其可以具有锥形束和/或扇形束和/或平行束的形状。此外，用于记录第一投影图像的相应的第一投影方向可以相应于医学X射线设备的角度。在此，在记录相应的第一投影图像时，第一投影方向可以描述医学X射线设备的X射线源与检测器、特别是检测器中心点之间的射线、特别是中央射线和/或中心射线的走向。有利地，第一投影图像可以按时间顺序、特别是依次地记录。
此外，第一投影图像可以分别沿着第一投影方向中的一个对检查对象进行二维成像。有利地，第一投影图像可以沿着彼此不同的投影方向至少部分地对检查对象的共同的片段进行成像。在此，检查对象例如可以是人类患者和/或动物患者和/或X射线体模。此外，片段例如可以表示检查对象的空间区域、特别是体积，该空间区域包括感兴趣的解剖对象。
在步骤b)中，可以针对第一投影图像中的至少两个、尤其是每个第一投影图像，分别记录检查对象的对应的第二投影图像。特别地，在步骤b)之后，可以已经记录了多个对，其分别包括彼此对应的第一和第二投影图像。特别是类似于第一投影图像，对应的第二投影图像可以借助医学X射线设备来记录。在此，用于记录第二投影图像的相应的第二投影方向可以相应于医学X射线设备的角度。此外，在记录相应的第二投影图像时，第二投影方向可以描述医学X射线设备的X射线源与检测器、特别是检测器中心点之间的射线、特别是中央射线和/或中心射线的走向。有利地，第二投影图像可以以彼此和/或相对于第一投影图像的特别是直接的时间顺序来记录。特别地，可以首先按时间顺序记录第一投影图像，其中随后可以按时间顺序记录与其对应的第二投影图像。
此外，第一和/或第二投影图像可以具有元数据，其中元数据例如可以包括关于医学X射线设备的记录参数和/或运行参数的信息。
此外，第二投影图像可以分别沿着第二投影方向中的一个对检查对象进行二维成像。在此，每个第二投影图像连同分别对应的第一投影图像可以至少部分地对检查对象的共同的片段进行成像。此外，彼此对应的第一和第二投影图像可以分别具有至少部分地、特别是完全地彼此不同的第一和第二投影方向。
第一投影图像可以分别具有第一焦点，该第一焦点可以描述在记录相应的第一投影图像的时间点X射线束的X射线的汇合的空间位置。与此类似，第二投影图像可以分别具有第二焦点，该第二焦点可以描述在记录相应的第二投影图像的时间点X射线束的X射线的汇合的空间位置。替换地或附加地，第一和/或第二焦点可以有利地描述X射线源、特别是光圈的空间位置。特别地，第一和/或第二焦点可以位于共同的平面中。
用于对检查对象的至少部分共同的片段进行成像的对第一和第二投影图像的记录可以围绕共同的静止中心点进行。在此，在对第一和第二投影图像的记录期间，静止中心点的空间位置可以保持不变、尤其是保持恒定。为了记录第一投影图像，尤其是在第一投影图像的记录时间点之间，可以重新定位医学X射线设备的第一等中心、尤其是第一旋转中心。在此，在记录相关联的第一投影图像的时间点，第一焦点与第一等中心之间的空间距离优选地分别可以是恒定的。
与此类似，为了记录第二投影图像，尤其是在第二投影图像的记录时间点之间，可以有利地重新定位医学X射线设备的第二等中心、尤其是第二旋转中心。此外，在记录相应的投影图像时，第一和/或第二等中心可以被定位得至少部分地与静止中心点不同。在此，在记录相关联的至少一个第二投影图像的时间点，第二焦点与第二等中心之间的空间距离优选地分别可以是恒定的。特别地，在记录相关联的至少一个第二投影图像的时间点第二焦点与第二等中心之间的空间距离可以分别与在记录相关联的第一投影图像的时间点第一焦点与第一等中心之间的空间距离相同。特别地，在记录相应的第一和/或第二投影图像的时间点，X射线源和检测器可以分别具有相对于第一和/或第二等中心的恒定的空间距离。
此外，为了记录第二投影图像，第二焦点可以被定位为使得分别穿过彼此对应的第一和第二投影图像的第一和第二焦点的直线穿过静止中心点。因此，对于每对彼此对应的第一和第二投影图像可以分别存在一条直线，该直线穿过静止中心点并穿过属于相应的对的第一和第二焦点。如果彼此对应的第一和第二投影图像的第一和第二焦点具有相同的空间位置，则可能出现彼此对应的第一和第二投影图像具有相同或不同的第一和第二投影方向。在第一和第二投影方向相同的情况下，可能有利的是，减少用于记录第一和/或第二投影图像的X射线剂量，以最小化针对检查对象的辐射负荷。
有利地，医学X射线设备、特别是包括X射线源和检测器的所定义的装置可以被重新定位以记录第一和第二X射线图像。在此，对医学X射线设备的定位可以包括平移和/或旋转、特别是取向。有利地，对用于记录第一和/或第二投影图像的医学X射线设备、特别是包括X射线源和检测器的所定义的装置的定位可以基本上在共同的平面中进行。对用于记录第一投影图像的医学X射线设备的定位尤其可以包括复合运动，其中(特别是相对于静止中心)平移地移动第一等中心，并且X射线源和检测器的所定义的装置特别是在平移的同时围绕第一等中心旋转。与此类似，在记录第二投影图像期间对医学X射线设备的定位可以包括复合运动，其中(特别是相对于静止中心)平移地移动第二等中心，并且X射线源和检测器的所定义的装置特别是在平移的同时围绕第二等中心旋转。在此，对用于记录第一和/或第二投影图像的医学X射线设备、特别是包括X射线源和检测器的所定义的装置的定位可以至少逐部段地偏离纯旋转运动。
在步骤c)中，3D图像数据组可以根据第一和第二投影图像来重建、特别是迭代地重建，其中彼此对应的第一和第二投影图像可以有利地逐对地组合。对3D图像数据组的重建例如可以通过应用同时代数重建技术(英语：simultaneous algebraic reconstructiontechnique，SART)来实现。特别地，3D图像数据组可以具有多个图像点、特别是体素，其沿着用于记录第一和第二投影图像的拍摄几何的多个(特别是平行的)平面布置。
对3D图像数据组的提供例如可以包括在计算机可读的存储介质上存储和/或在显示单元上显示和/或传输到提供单元。特别地，3D图像数据组的图形表示可以显示在显示单元上。
由此使得能够以3D图像数据组实现对检查对象的待成像的片段的3D成像、特别是完整的3D成像。特别地，待成像的片段可以包括3D体积，该3D体积在至少一个空间方向上(特别是在横向方向上)更大，特别是高达借助医学X射线设备对投影图像的传统记录和3D重建的情况下的两倍大。
在所提出的方法的另外的有利的实施方式中，第一焦点可以形成第一路径。在此，第一路径还可以具有至少两个依次的部段。此外，可以围绕第一等中心记录第一投影图像，该第一等中心针对每次记录被重新定位。在此，对第一等中心的定位可以沿着相对于静止中心点的运动方向来进行，该运动方向取决于第一路径的相应部段。有利地，第一路径可以位于平面中、尤其是共同的平面中。
第一路径可以描述由第一焦点形成的轨道曲线、尤其是轨迹。在此，第一路径可以具有至少逐部段椭圆和/或偏心的走向。此外，第一路径可以具有至少两个特别是空间上和/或在第一投影图像的记录时间点方面依次的部段。在此，第一路径的至少两个部段中的每一个分别可以包括至少一个第一焦点。此外，第一路径的至少两个部段可以包括至少部分地、特别是完全地不同的第一焦点。例如，第一路径的至少两个部段可以被视为相邻的角区域。在此，角区域可以由静止中心点中的第一角度来描述，其中第一角度的边分别由相应部段的第一个和最后一个第一焦点来确定。
为了记录多个第一投影图像，可以特别是相对于静止中心点重新定位第一等中心。在此，对第一等中心的定位可以包括平移，其运动方向取决于第一路径的相应部段、特别是角区域。换言之，用于记录第一投影图像的第一等中心可以基本上沿着运动方向重新定位，这些第一投影图像的第一焦点位于第一路径的共同的部段、特别是角区域中。
例如，用于记录第一投影图像的第一等中心可以基本上沿着运动方向重新定位，这些第一投影图像的第一焦点位于第一路径的第一部段中。此外，用于记录第一投影图像的第一等中心可以基本上沿着另外的运动方向重新定位，这些第一投影图像的第一焦点位于第一路径的第二部段中，其中另外的运动方向可以与运动方向不同、特别是相反。
特别地，对第一焦点和/或第一等中心的定位可以依据另外的角度来参数化，其中另外的角度的边分别由当前的第一焦点和参考直线来确定。有利地，参考直线可以穿过第一焦点中的一个和静止中心点。在此，对第一焦点和/或第一等中心的定位还可以具有关于另外的角度的周期性，其中对第一焦点的定位周期有利地包括第一路径的至少两个部段。由此，可以有利地确保，第一等中心、特别是医学X射线设备在记录第一投影图像之后到达与第一投影图像的记录时间点相同的空间位置和/或取向。此外，依据第一路径的相应部段、特别是依据另外的角度对第一焦点和/或第一等中心的定位的参数化能够实现特别精确地预先给定和/或控制和/或调整用于记录第一投影图像的拍摄几何。此外，第一路径的角区域可以分别通过另外的角度的值范围来描述。
在所提出的方法的另外的有利的实施方式中，用于生成第一投影图像的第一X射线束可以分别在第一等中心中具有第一开口宽度。在此，对第一等中心的定位可以特别是沿着运动方向在相对于静止中心点的第一距离内进行。此外，可以有利地将至多第一开口宽度的一半预先给定为第一距离。
第一X射线束可以分别具有第一边缘射线(特别是边界射线)和第一中央射线(特别是中心射线)。在此，第一边缘射线可以在空间上界定第一X射线束。此外，第一中央射线可以穿过第一等中心。在此，第一开口宽度可以描述沿着第一边缘射线之间的第一直线的空间距离，该第一直线穿过第一等中心并垂直于第一中央射线。
在此，第一开口宽度可以分别描述第一X射线束中的一个的第一边缘射线之间的空间距离。由此，第一开口宽度可以表征第一X射线束在第一等中心处的扩张。此外，第一开口宽度可以描述照射宽度，该照射宽度特别是与第一X射线束的形状信息(例如扇形和/或锥体和/或平行形状)一起表征第一等中心处的可被第一X射线束照射的空间区域。
此外，第一距离可以描述第一等中心与静止中心点之间的空间距离。有利地，对第一等中心的定位可以沿着运动方向在相对于静止中心点的第一距离内进行。
通过将第一开口宽度的一半预先给定为相对于静止中心点的第一距离的最大值，可以有利地确保，第一投影图像的每一个中的静止中心点被为了进行记录而发射的第一X射线束的至少一部分照射。换言之，由此可以确保静止中心点包含在第一投影图像中的每一个中。这对于根据第一和第二投影图像重建3D图像数据组特别有利。
在所提出的方法的另外的有利的实施方式中，第二焦点可以形成第二路径。在此，第二路径可以具有至少两个依次的部段，该至少两个依次的部段相对于静止中心点与第一路径的至少两个依次的部段相对应。此外，可以围绕第二等中心记录第二投影图像，该第二等中心针对每次记录被重新定位。在此，对第二等中心的定位可以沿着相对于静止中心点的以下运动方向来进行：该运动方向与用于在第一路径的对应部段中对第一等中心进行定位的运动方向相反。有利地，第二路径可以位于平面中、尤其是与第一路径共同的平面中。
第二路径可以描述由第二焦点形成的轨道曲线、尤其是轨迹。在此，第二路径可以具有至少逐部段椭圆和/或偏心的走向。此外，第二路径可以具有至少两个特别是在空间上和/或在第二投影图像的记录时间点方面依次的部段，这些部段与第一路径的至少两个依次的部段相对应。特别地，第二路径可以对于第一路径的至少两个部段中的每一个具有恰好一个对应的部段。在此，第二路径的对应部段中的每一个可以分别包括至少一个第二焦点。此外，第二路径的对应部段可以包括至少部分地、特别是完全地不同的第二焦点。此外，第二路径的对应部段可以被视为彼此相邻的角区域。在此，角区域可以由静止中心点中的第二角度来描述，其中第二角度的边分别由相应的对应部段的第一个和最后一个第二焦点来确定。有利地，第二路径的部段可以分别具有相对于第一路径的对应部段的第一焦点中的至少一个的第二焦点。此外，第二路径的角区域可以分别通过另外的角度的值范围来描述。
为了记录多个第二投影图像，可以特别是相对于静止中心点重新定位第二等中心。在此，对第二等中心的定位可以包括平移，其运动方向相反、特别是与在第一路径的对应部段中对第一等中心进行定位的运动方向相反。特别地，第一等中心和第二等中心可以在第一路径和第二路径的对应部段中方向相反地定位。
类似于对第一焦点和/或第一等中心的定位，对第二焦点和/或第二等中心的定位可以依据另外的角度来参数化。
有利地，依据第二路径的相应部段、特别是依据另外的角度对第二焦点和/或第二等中心的定位的参数化能够实现特别精确地预先给定和/或控制和/或调整用于记录第二投影图像的拍摄几何。
通过对第一和第二焦点的参数化，可能发生的是，根据参数化，彼此对应的第一和第二投影图像的第一和第二焦点具有相同的空间位置。附加地只要彼此对应的投影图像的第一和第二投影方向在具有相同空间位置的这些第一和第二焦点处一致，就可以有利地减少用于记录第一和/或第二个投影图像的X射线剂量，以便最小化对于检查对象的辐射负荷。在该情况下，在步骤b)中，对于第一投影图像中的每一个，可以分别记录检查对象的对应的第二投影图像。
替换地，可能有利的是，在根据参数化布置有带有相同空间位置和相同第二投影方向的第二焦点的第一焦点处仅记录第一投影图像，以便最小化对于检查对象的辐射负荷。换言之，可以省略第二投影图像、尤其是第二焦点，其根据参数化布置在第一焦点的相同空间位置处。在该情况下，在步骤b)中，可以仅对于第一投影图像中的一部分分别记录检查对象的对应的第二投影图像。
在所提出的方法的另外的有利的实施方式中，至少在第一和第二路径的彼此对应的部段中对第一和第二等中心的定位可以在穿过静止中心点的共同的直线上进行。
共同的直线可以有利地穿过第一等中心、第二等中心和静止中心点，特别是在横向方向上。此外，共同的直线可以在空间上静止。此外，第一焦点可以具有相对于第一等中心的尤其是在时间方面恒定的空间距离，尤其是在记录相应的第一投影图像的时间点。此外，第二焦点可以具有相对于第二等中心的尤其是在时间方面恒定的空间距离，尤其是在记录相应的第二投影图像的时间点。这对于根据第一和第二投影图像重建3D图像数据组特别有利。
在所提出的方法的另外的有利的实施方式中，用于生成第二投影图像的第二X射线束可以分别在第二等中心中具有第二开口宽度。在此，对第二等中心的定位可以在相对于静止中心点的第二距离内进行。此外，可以将至多第二开口宽度的一半预先给定为第二距离。
第二X射线束可以分别具有第二边缘射线(特别是边界射线)和第二中央射线(特别是中心射线)。在此，第二边缘射线可以在空间上界定第二X射线束。此外，第二中央射线可以穿过第二等中心。在此，第二开口宽度可以描述沿着第二边缘射线之间的第二直线的空间距离，该第二直线穿过第二等中心并垂直于第二中央射线。
在此，第二开口宽度可以分别描述第一X射线束中的一个的第二边缘射线之间的空间距离。由此，第二开口宽度可以表征第二X射线束在第二等中心处的扩张。此外，第二开口宽度可以描述照射宽度，该照射宽度特别是与第二X射线束的形状信息(例如扇形和/或锥体和/或平行形状)一起表征第二等中心处的可被第二X射线束照射的空间区域。
此外，第二距离可以描述第二等中心与静止中心点之间的空间距离。有利地，对第二等中心的定位可以在相对于静止中心点的第二距离内进行。
通过将第二开口宽度的一半预先给定为相对于静止中心点的第二距离的最大值，可以有利地确保，第二投影图像的每一个中的静止中心点被为了进行记录而发射的第二X射线束的至少一部分照射。换言之，由此可以确保静止中心点包含在第二投影图像中的每一个中。这对于根据第一和第二投影图像重建3D图像数据组特别有利。此外，由此可以有利地确保，每个第二投影图像连同分别与其对应的第一投影图像至少部分地围绕静止中心点对检查对象的共同部分进行成像。在临界情况下，共同部分可以分别包括用于记录彼此对应的投影图像的X射线束的第一和第二边缘射线。
此外，第二X射线束可以在形状和/或开口宽度方面相应于第一X射线束。在此，第一距离尤其可以被预先给定为与第二距离相同或不同。
在所提出方法的另外的有利的实施方式中，步骤c)还可包括步骤c.1)至c.5)。在此，在步骤c.1)中，可以将第一投影图像特别是根据第二投影图像外推到扩展后的检测器上。此外，在步骤c.2)中，可以将第二投影图像特别是根据第一投影图像外推到扩展后的检测器上。此外，在步骤c.3)中，可以通过重建所外推的第一投影图像来生成第一3D中间数据组。此外，在步骤c.4)中，可以通过重建所外推的第二投影图像来生成第二3D中间数据组。然后，在步骤c.5)中，可以对第一3D中间数据组和第二3D中间数据组进行加权平均以形成3D图像数据组。
扩展后的检测器可以有利地表示虚拟检测器、特别是平面检测器，其具有相对于用于记录第一和/或第二投影图像的真实检测器更大的用于接收X射线束的表面。在此，为了将第一投影图像外推到扩展后的检测器上，可以根据第二投影图像例如借助重新采样(英语：resampling)确定缺失的检测器值。与此类似，为了将第二投影图像外推到扩展后的检测器上，可以根据第一投影图像确定缺失的检测器值。所外推的第一投影图像可以有利地具有比第一投影图像更大的关于检查对象的成像区域。与此类似，所外推的第二投影图像可以具有比第二投影图像更大的相对于检查对象的成像区域。
第一3D中间数据组可以通过对所外推的第一投影图像的特别是解析的重建来生成。此外，第二3D中间数据组可以通过对所外推的第二投影图像的特别是解析的重建来生成。在此，对第一和/或第二3D中间数据组的重建可以包括例如相应外推的第一和/或第二投影图像的逆拉东变换(inverse Radontransformation)。
3D图像数据组可以有利地映射检查对象的体积。此外，3D图像数据组可以具有多个图像点、特别是体素。如果穿过体积的与图像点对应的部段的所有线积分都映射到第一和/或第二投影图像中，则图像点可以在3D图像数据组的拍摄几何的平面中(尤其是三维地)重建。因此，3D图像数据组可以具有可以单独根据第一投影图像或单独根据第二投影图像重建的图像点。此外，3D图像数据组可以具有既可以根据第一投影图像又可以根据第二投影图像重建的图像点。此外，3D图像数据组可以具有可以通过特别是彼此对应的第一投影图像和第二投影图像的组合重建的图像点。在此，图像点可以在其可重建性方面例如通过线追踪(英语：line tracing)进行分类。此外，为了重建3D图像数据组，步骤c.5)中对第一3D中间数据组和第二3D中间数据组的加权平均可以基于对相应图像点的分类来进行。例如，相关联的3D中间数据组的对应的图像点可以用于重建可以单独根据第一或第二投影图像重建的图像点。此外，第一和第二3D中间数据组的相关联的图像点的平均值可以用于重建既可以根据第一投影图像又可以根据第二投影图像重建的图像点。与此类似，第一和第二3D中间数据组的相关联的图像点的平均值可以用于重建可以根据第一和第二投影图像重建的图像点。
由此，可以有利地将检查对象的体积映射到3D图像数据组中，该体积具有比检查对象的可以单独根据第一或第二投影图像重建的体积更大的空间延伸。
在所提出的方法的另外的有利的实施方式中，步骤c.3)可以包括对所外推的第一投影图像的经滤波的反投影。此外，步骤c.4)可以包括对所外推的第二投影图像的经滤波的反投影。
在此，经滤波的反投影可以分别包括对所外推的第一和第二投影图像的傅立叶变换。此外，经滤波的反投影可以包括傅立叶变换的滤波，例如高通滤波和/或低通滤波和/或加窗。在经滤波的傅立叶变换的逆变换之后，可以分别通过对经滤波的逆变换的反投影来重建3D中间数据组。
由此可以有利地实现对3D中间数据组的计算效率特别高的重建。
在第二方面，本发明涉及一种医学X射线设备，特别是包括提供单元，该提供单元被构建为用于实施所提出的用于提供检查对象的3D图像数据组的方法。通过将医学X射线设备的组件、特别是提供单元的组件构建为用于实施所提出的方法的各个步骤，医学X射线设备、特别是提供单元可以被构建为用于实施所提出的方法。特别地，医学X射线设备可以被构建为用于记录和/或用于提供检查对象的第一和第二投影图像。
所提出的医学X射线设备的优点基本上相应于所提出的用于提供检查对象的3D图像数据组的方法的优点。在此提到的特征、优点或替换的实施方式同样也可以被转用到另外的要求保护的内容，反之亦然。
在第三方面，本发明涉及一种具有计算机程序的计算机程序产品，该计算机程序可以直接加载到提供单元的存储器中，该计算机程序产品具有程序部段，以便在由提供单元执行程序部段时执行所提出的用于提供检查对象的3D图像数据组的方法的所有步骤。在此，计算机程序产品可以包括具有源代码的软件，该源代码还须被编译和链接或者须被解释，或者可以包括可执行的软件代码，该软件代码为了执行而仅还需要被加载到提供单元中。通过该计算机程序产品，可以借助提供单元快速地、可相同再现地且鲁棒地执行用于提供检查对象的3D图像数据组的方法。该计算机程序产品被配置为使得其可以借助提供单元执行根据本发明的方法步骤。
该计算机程序产品例如存储在计算机可读存储介质上，或者存储在网络或服务器上，可以从网络或服务器将计算机程序产品加载到提供单元的处理器中，该处理器可以与提供单元直接连接或者被构建为提供单元的一部分。此外，计算机程序产品的控制信息可以存储在电子可读数据载体上。电子可读数据载体的控制信息可以被设计成使得在提供单元中使用数据载体时该控制信息执行根据本发明的方法。针对电子可读数据载体的示例是DVD、磁带或U盘，在其上存储有电子可读的控制信息、特别是软件。如果从数据载体中读取这些控制信息并将其存储在提供单元中，则可以执行上面描述的方法的根据本发明的所有实施方式。
此外，本发明还可以涉及一种计算机可读存储介质和/或电子可读数据载体，在其上存储有可由提供单元读取和执行的程序部段，以便在由提供单元执行程序部段时执行用于提供检查对象的3D图像数据组的方法的所有步骤。
尽可能适于软件的实现具有如下优点：迄今已经使用的提供单元也可以以简单的方式通过软件更新来改装，以便以根据本发明的方式工作。除了计算机程序之外，这种计算机程序产品必要时可以包括附加的组成部分、诸如文档和/或附加的组件，以及硬件组件、诸如用于使用软件的硬件密钥(加密狗等)。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例并且在下面对其进行更详细地描述。在不同的附图中，对于相同的特征使用了相同的附图标记。附图中：
图1示出了所提出的方法的有利的实施方式的示意图；
图2和图3示出了根据所提出的方法的有利的实施方式的用于记录多个第一和第二投影图像的不同拍摄几何的示意图；
图4示出了所提出的方法的另外有利的实施方式的示意图；
图5示出了可重建的体积的不同部段的示意图；
图6示出了所提出的医学X射线设备的示意图。
具体实施方式
图1中示意性地示出了所提出的用于提供检查对象的3D图像数据组的方法的有利的实施方式。在此，在第一步骤a)中，可以记录检查对象的多个第一投影图像PD1，ACQ-PD1。在此，多个第一投影图像PD1可以有利地沿着彼此不同的第一投影方向对检查对象进行成像。在第二步骤b)中，可以对于第一投影图像PD1中的至少两个分别记录检查对象的对应的第二投影图像PD2，ACQ-PD2。在此，第一投影图像PD1可以分别具有第一焦点并且第二投影图像PD2可以分别具有第二焦点。此外，每个第二投影图像PD2连同分别与其对应的第一投影图像PD1可以至少部分地围绕静止中心点对检查对象的共同部分进行成像。此外，第二投影图像PD2可以沿着彼此不同的第二投影方向以及相对于分别对应的第一投影图像PD1的第一投影方向至少部分不同的第二投影方向对检查对象进行成像，使得穿过彼此对应的第一投影图像PD1和第二投影图像PD2的第一焦点和第二焦点的直线穿过静止中心点。在第三步骤c)中，可以根据第一投影图像PD1和第二投影图像PD2重建3D图像数据组ID，RECO-ID。然后在第四步骤d)中，可以提供3D图像数据组ID，PROV-ID。
图2和图3示出了用于记录第一投影图像PD1和第二投影图像PD2的不同的拍摄几何的示意图。在此，第一焦点FP1可以形成第一路径P1。与此类似，第二焦点FP2可以形成第二路径P2。
此外，第一焦点FP1可以分别描述在记录相应的第一投影图像PD1的时间点第一X射线束RB1的X射线的汇合的空间位置。与此类似，第二焦点FP2可以描述在记录相应的第二投影图像PD2的时间点第二X射线束RB2的X射线的汇合的空间位置。此外，第一焦点FP1和/或第二焦点FP2可以有利地分别描述在记录相应的投影图像的时间点X射线源的空间位置。
有利地，穿过分别彼此对应的第一投影图像PD1和第二投影图像PD2的第一焦点FP1和第二焦点FP2的直线G可以穿过静止中心点MP。此外，可以围绕第一等中心IZ1记录第一投影图像PD1，该第一等中心IZ1针对每次记录可以被重新定位。在此，在记录相关联的第一投影图像PD1的时间点，第一焦点FP1与第一等中心IZ1之间的空间距离分别可以是恒定的。与此类似，可以围绕第二等中心IZ2记录第二投影图像PD2，该第二等中心IZ2针对每次记录可以被重新定位。在此，在记录相关联的第二投影图像PD2的时间点，第二焦点FP2与第二等中心IZ2之间的空间距离可以分别是恒定的。特别地，在记录相关联的第二投影图像PD2的时间点第二焦点FP2与第二等中心FP2之间的空间距离可以分别与在记录相关联的第一投影图像PD1的时间点第一焦点FP1与第一等中心IZ1之间的空间距离相同。
此外，第一路径P1可以具有至少两个依次的部段。有利地，第一路径P1可以具有至少逐部段地与圆形路径P0偏离的走向、特别是椭圆和/或偏心的走向。例如，第一路径P1的至少两个部段可以被视为相邻的角区域。在此，角区域可以由静止中心点MP中的第一角度(此处未示出)来描述，其中第一角度的边分别由相应部段的第一个和最后一个第一焦点FP1来确定。在图2和图3中所示的实施例中，依次的部段、特别是角区域可以由所示坐标系的成对依次的象限中的第一路径P1的部段形成，特别是以依次的另外角度的值范围来形成，该值范围分别可以包括180°。
此外，对第一等中心IZ1的定位可以沿着相对于静止中心点MP的运动方向来进行，该运动方向取决于第一路径P1的相应部段。此外，第二路径P2可以具有至少两个依次的部段，该至少两个依次的部段相对于静止中心点MP与第一路径的至少两个依次的部段相对应。在此，第二路径P2可以具有至少逐部段地与圆形路径P0偏离的走向、特别是椭圆和/或偏心的走向。第二路径P2的至少两个部段尤其可以被视为相邻的角区域。在此，角区域可以由静止中心点MP中的第二角度(此处未示出)来描述，其中第二角度的边分别由相应部段的第一个和最后一个第二焦点FP2来确定。在图2和图3中所示的实施例中，依次的部段、特别是角区域可以由所示坐标系的成对依次的象限中的第二路径P2的部段形成，特别是以依次的另外角度的值范围来形成，该值范围分别尤其可以包括180°。有利地，第一路径P1和第二路径P2的彼此对应的部段分别具有相同的相对于静止中心点MP的角区域。在此，对第二等中心IZ2的定位可以沿着相对于静止中心点MP的以下运动方向来进行：该运动方向与用于在第一路径P1的对应部段中对第一等中心IZ1进行定位的运动方向相反。
特别地，至少在第一路径P1和第二路径P2的彼此对应的部段中，对第一等中心IZ1和第二等中心IZ2的定位可以在共同的直线gG上进行，该共同的直线gG穿过静止中心点MP。
第一X射线束RB1可以分别具有第一边缘射线和第一中央射线Z1、特别是中心射线。在此，第一中央射线Z1可以穿过第一等中心IZ1。此外，第一X射线束RB1可以在第一等中心IZ1中分别具有第一开口宽度OW1，该第一开口宽度描述了沿着第一边缘射线之间的第一直线G1的空间距离，该第一直线G1穿过第一等中心IZ1并垂直于第一中央射线Z1。在此，对第一等中心IZ1的定位可以沿着共同的直线gG优选地在相对于静止中心点MP的第一距离内进行，其中至多第一开口宽度OW1的一半被预先给定为第一距离。与此类似，第二X射线束RB2可以分别具有第二边缘射线和第二中央射线Z2、特别是中心射线。在此，第二中央射线Z2可以穿过第二等中心IZ2。此外，第二X射线束RB2可以在第二等中心IZ2中分别具有第二开口宽度OW2，该第二开口宽度描述了沿着第二边缘射线之间的第二直线G2的空间距离，该第二直线G2穿过第二等中心IZ2并垂直于第二中央射线Z2。此外，对第二等中心IZ2的定位可以沿着共同的直线gG在相对于静止中心点MP的第二距离内进行，其中至多第二开口宽度OW2的一半被预先给定为第二距离。第一X射线束RB1和/或第二X射线束RB2尤其可以分别具有锥形束和/或扇形束和/或平行束(在此未示出)的形状。
特别地，特别是在静止中心点MP中，对第一焦点FP1和/或第一等中心IZ1的定位可以依据另外的角度
Figure BDA0003184504890000151
来参数化，其中另外的角度
Figure BDA0003184504890000152
的边分别由当前的第一焦点FP1和参考直线RG来确定。与此类似，对第二焦点FP2和/或第二等中心IZ2的定位可以依据另外的角度
Figure BDA0003184504890000153
来参数化。
如果例如在n个第一焦点FP1上记录了数量为n的第一投影图像PD1，则还可以有利地在n个第二焦点FP2上记录数量为n的与此对应的第二投影图像PD2。有利地，第一焦点FP1和第二焦点FP2可以具有相对于各自的等中心恒定的空间距离r。在此，第一焦点FP1和第二焦点FP2的空间位置可以通过另外的角度
Figure BDA0003184504890000154
来参数化。在此，另外的角度
Figure BDA0003184504890000155
尤其可以描述由分别彼此对应的第一投影图像PD1和第二投影图像PD2产生的投影图像的投影角度。
在此，第一等中心IZ1的空间位置可以通过
Figure BDA0003184504890000156
来预先给定，其中d1表示第一距离。类似地，第二等中心IZ2的空间位置可以通过
Figure BDA0003184504890000157
来预先给定，使得对第二等中心IZ2进行定位的运动方向与对第一等中心IZ1进行定位的运动方向相反，其中d2表示第二距离。
此外，第一焦点FP1、特别是第一中央射线Z1可以在第一等中心IZ1中分别具有相对于参考直线RG的第一轨道角度
Figure BDA0003184504890000158
与此类似，第二焦点FP2、特别是第二中央射线Z2可以在第二等中心IZ2中分别具有相对于参考直线RG的第二轨道角度
Figure BDA0003184504890000159
根据等式(2)，第一轨道角度可以通过如下来描述：
Figure BDA00031845048900001510
此外，根据等式(3)，第二轨道角度可以通过如下来描述：
Figure BDA0003184504890000161
有利地，由此，对第一焦点FP1和第二焦点FP2和/或第一等中心IZ1和第二等中心IZ2的定位可以具有关于另外的角度
Figure BDA0003184504890000162
的周期性。此外，第一距离d1可以等于第二距离d2：
d1＝d2 (6)。
图4中示意性地示出了所提出的方法的另外的有利的实施方式。在此，步骤c)可以包括另外的子步骤。在第一子步骤c.1)中，可以将第一投影图像PD1外推到扩展后的检测器上，EXTRAP-PD1。此外，在第二子步骤c.2)中，可以将第二投影图像PD2外推到扩展后的检测器上，EXTRAP-PD2。在另外的子步骤c.3)中，可以通过重建所外推的第一投影图像EX-PD1来生成第一3D中间数据组TD1，GEN-TD1。此外，在子步骤c.4)中，可以通过重建所外推的第二投影图像EX-PD2来生成第二3D中间数据组TD2，GEN-TD2。然后，可以对第一3D中间数据组TD1和第二3D中间数据组TD2进行加权平均以形成3D图像数据组ID，AV-TD1-TD2。
有利地，步骤c.3)和c.4)可以包括对各个所外推的第一投影图像EX-PD1和第二投影图像EX-PD2进行经滤波的反投影。
图5示出了可被重建以形成3D图像数据组ID的检查对象31的体积V的不同部段的示意图。3D图像数据组ID可以具有多个图像点、特别是体素，其中，如果穿过体积V的与图像点对应的部段的所有线积分都映射到第一投影图像PD1和/或第二投影图像PD2中，则图像点可在3D图像数据组ID的拍摄几何的平面中(尤其是三维地)重建。
3D图像数据组ID的图像点可以根据其可重建性、例如通过线追踪进行分类。图5中，被重建以形成3D图像数据组ID的体积V的不同空间部段依据相应的可重建性来进行分类。3D图像数据组ID可以具有可以单独根据第一投影图像PD1重建的图像点r.PD1。类似地，3D图像数据组ID可以具有可以单独根据第二投影图像PD2重建的图像点r.PD2。此外，3D图像数据组ID可以具有既可以根据第一投影图像PD1又可以根据第二投影图像PD2重建的图像点r.aPD。此外，3D图像数据组ID可以具有可以通过特别是彼此对应的第一投影图像PD1和第二投影图像PD2的组合重建的图像点r.cPD。为了重建3D图像数据组ID，步骤c.5)中对第一3D中间数据组TD1和第二3D中间数据组TD2的加权平均有利地可以基于对相应图像点(r.PD1，r.PD2，r.aPD，r.cPD)的分类来进行。
图6中示意性地示出了对所提出的医学X射线设备来说示例性的医学C形臂X射线设备37。在此，医学C形臂X射线设备37可以有利地包括提供单元PRVS。在此，医学C形臂X射线设备37、特别是提供单元PRVS可以被构建为用于实施所提出的用于提供PROV-ID检查对象31的3D图像数据组的方法。
在此，医学C形臂X射线设备37还包括检测器34、特别是X射线检测器，和X射线源33。为了记录第一投影图像PD1和第二投影图像PD2，可以将C形臂X射线设备37的臂38安装成可围绕一个或多个轴运动。此外，医学C形臂X射线设备37可以包括移动设备39，该移动设备使得C形臂X射线设备37能够在空间中移动。
为了记录布置在患者支承装置32上的检查对象31的第一投影图像PD1和第二投影图像PD2，提供单元PRVS可以向X射线源33发送信号24。据此，X射线源33可以发射X射线束，特别是第一X射线束RB1和/或第二X射线束RB2。在与检查对象31相互作用之后，相应的X射线束RB1和/或RB2撞击在检测器34的表面上时，检测器34可以将信号21发送到提供单元PRVS。提供单元PRVS例如可以根据信号21来接收第一投影图像PD1和第二投影图像PD2。
此外，医学C形臂X射线设备37可以包括输入单元42(例如键盘)和/或显示单元41(例如监视器和/或显示器)。输入单元42可以优选地集成在显示单元41中，例如在电容式输入显示器的情况下。在此，可以通过操作人员在输入单元42上进行输入来实现控制医学C形臂X射线设备37、特别是控制所提出的用于提供PROV-ID检查对象31的3D图像数据组ID的方法。为此，输入单元42例如可以将信号26发送到提供单元PRVS。
此外，显示单元41可以被构建为用于显示医学C形臂X射线设备37和/或提供单元PRVS和/或另外的组件的信息和/或信息的图形显示。为此，提供单元PRVS例如可以将信号25发送到显示单元41。特别地，显示单元41可以被构建为用于显示第一投影图像PD1和/或第二投影图像PD2和/或3D图像数据组ID和/或第一3D中间数据组TD1和/或第二3D中间数据组TD2的图形显示。
包含在所描述的附图中的示意性图示未描绘任何比例或尺寸比。
最后，还要再次指出，上面详细描述的方法以及所示的设备仅仅是实施例，本领域技术人员可以以非常不同的方式对其进行修改，而不脱离本发明的范围。此外，不定冠词“一”或“一个”的使用不排除所涉及的特征也可以多次存在。同样地，术语“单元”和“元件”不排除所涉及的组件由多个共同作用的部分组件构成，这些部分组件必要时也可以空间地分布。

Claims (10)

1.一种用于提供(PROV-ID)检查对象(31)的3D图像数据组(ID)的方法，所述方法包括：
a)记录(ACQ-PD1)检查对象(31)的多个第一投影图像(PD1)，
其中，多个第一投影图像(PD1)沿着彼此不同的第一投影方向对所述检查对象(31)进行成像，
b)对于第一投影图像(PD1)中的至少两个，分别记录(ACQ-PD2)检查对象(31)的对应的第二投影图像(PD2)，
其中，所述第一投影图像(PD1)分别具有第一焦点(FP1)并且所述第二投影图像(PD2)分别具有第二焦点(FP2)，
其中，每个第二投影图像(PD2)连同分别与其对应的第一投影图像(PD1)至少部分地围绕静止中心点(MP)对检查对象(31)的共同部分进行成像，
其中，所述第二投影图像(PD2)沿着彼此不同的第二投影方向以及相对于分别对应的第一投影方向至少部分不同的第二投影方向对所述检查对象(31)进行成像，使得穿过彼此对应的第一投影图像(PD1)和第二投影图像(PD2)的第一焦点(FP1)和第二焦点(FP2)的直线(G)穿过所述静止中心点(MP)，
c)根据所述第一投影图像(PD1)和所述第二投影图像(PD2)重建(RECO-ID)3D图像数据组(ID)，
d)提供(PROV-ID)3D图像数据组(ID)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一焦点(FP1)形成第一路径(P1)，
其中，所述第一路径(P1)具有至少两个依次的部段，
其中，围绕第一等中心(IZ1)记录所述第一投影图像(PD1)，所述第一等中心(IZ1)针对每次记录被重新定位，
其中，对所述第一等中心(IZ1)的定位沿着相对于静止中心点(MP)的运动方向来进行，所述运动方向取决于第一路径(P1)的相应部段。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用于生成第一投影图像(PD1)的第一X射线束(RB1)分别在第一等中心(IZ1)中具有第一开口宽度(OW1)，
其中，对第一等中心(IZ1)的定位在相对于静止中心点(MP)的第一距离内进行，
其中，将至多第一开口宽度(OW1)的一半预先给定为所述第一距离。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第二焦点(FP2)形成第二路径(P2)，
其中，所述第二路径(P2)具有至少两个依次的部段，相对于所述静止中心点(MP)，所述至少两个依次的部段与第一路径(P1)的至少两个依次的部段相对应，
其中，围绕第二等中心(IZ2)记录所述第二投影图像(PD2)，所述第二等中心(IZ2)针对每次记录被重新定位，
其中，对第二等中心(IZ2)的定位沿着相对于所述静止中心点(MP)的以下运动方向来进行：所述运动方向与用于在第一路径(P1)的对应部段中对所述第一等中心(IZ1)进行定位的运动方向相反。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，至少在第一路径(P1)和第二路径(P2)的彼此对应的部段中，对所述第一等中心(IZ1)和所述第二等中心(IZ2)的定位在共同的直线(gG)上进行，所述共同的直线穿过所述静止中心点(MP)。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，用于生成第二投影图像(PD2)的第二X射线束(RB2)分别在第二等中心(IZ2)中具有第二开口宽度(OW2)，
其中，对第二等中心(IZ2)的定位在相对于静止中心点(MP)的第二距离内进行，
其中，将至多第二开口宽度(OW2)的一半预先给定为所述第二距离。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤c)还包括：
c.1)将所述第一投影图像(PD1)外推(EXTRAP-PD1)到扩展后的检测器上，
c.2)将所述第二投影图像(PD2)外推(EXTRAP-PD2)到扩展后的检测器上，
c.3)通过重建所外推的第一投影图像(EX-PD1)来生成(GEN-TD1)第一3D中间数据组(TD1)，
c.4)通过重建所外推的第二投影图像(EX-PD2)来生成(GEN-TD2)第二3D中间数据组(TD2)，
c.5)对所述第一3D中间数据组(TD1)和所述第二3D中间数据组(TD2)进行加权平均(AV-TD1-TD2)以得到3D图像数据组(ID)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤c.3)包括对所外推的第一投影图像(EX-PD1)的经滤波的反投影，
其中，步骤c.4)包括对所外推的第二投影图像(EX-PD2)的经滤波的反投影。
9.一种医学X射线设备，所述医学X射线设备被构建为用于实施根据上述权利要求中任一项所述的方法。
10.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序并且能够直接加载到提供单元(PRVS)的能够编程的计算单元的存储器中，所述计算机程序产品具有程序装置，以便当在所述提供单元(PRVS)的计算单元中执行所述程序时实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
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