DE10048193A1 - Process for the reconstruction of image information from measurement data obtained by means of a CT device - Google Patents
Process for the reconstruction of image information from measurement data obtained by means of a CT deviceInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rekonstruktion von Bildinformation aus mittels eines CT-Geräts gewonnenen Messdaten, wobei zur Gewinnung der Messdaten eine Strahlungsquelle (2) um ein zur Aufnahme eines Untersuchungsobjekts (23) vorgesehenes Messfeld (22) bewegt wird und die von der Strahlungsquelle (13) ausgehende Strahlung nach Durchlaufen des Messfeldes (22) mittels eines Detektorsystems (5) aufgenommen wird, aufweisend den Verfahrensschritt, dass aus den Messdaten vor der Rekonstruktion von Bildinformation die Position des Untersuchungsobjekts (23) innerhalb des Messfeldes (22) betreffende Daten ermittelt werden.The invention relates to a method for the reconstruction of image information from measurement data obtained by means of a CT device, wherein a radiation source (2) is moved around a measurement field (22) provided for recording an examination object (23) and obtained by the radiation source ( 13) outgoing radiation after passing through the measurement field (22) is recorded by means of a detector system (5), comprising the method step that data relating to the position of the examination object (23) within the measurement field (22) are determined from the measurement data before the reconstruction of image information ,
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rekonstruktion von Bildinformationen aus mittels eines CT-Geräts gewonnenen Messdaten, wobei zur Gewinnung der Messdaten eine Strahlungs quelle um ein zur Aufnahme eines Untersuchungsobjekts vorge sehenes Messfeld bewegt wird und die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung nach Durchlaufen des Messfeldes mittels eines Detektorsystems aufgenommen wird.The invention relates to a method for the reconstruction of Image information from a CT device Measurement data, with radiation being used to obtain the measurement data source by a for recording an object to be examined seen measuring field is moved and that of the radiation source outgoing radiation after passing through the measuring field by means of of a detector system is recorded.
Bei derartigen Verfahren füllt das Untersuchungsobjekt das Messfeld praktisch nie vollständig aus. Es genügt daher häu fig, Bildinformation nur bezüglich eines als Field of View (FoV) bezeichneten Bereichs des Messfeldes zu rekonstruieren, der dem in dem Messfeld befindlichen Querschnitt des Untersu chungsobjekts umschriebenen Rechteck oder Quadrat entspricht.With such methods, the object under examination fills that Measuring field practically never completely. It is often enough fig, image information only regarding one as field of view (FoV) to reconstruct the designated area of the measuring field, the cross-section of the subsu rectangle or square.
Bisher muss der Benutzer des CT-Geräts in einem interaktiven Prozess einem Röntgenschattenbild (Topogramm) oder Referenz- Schnittbild Information bezüglich der Lage des Untersuchungs objekts in dem Messfeld entnehmen und auf Basis dieser Infor mation das FoV einstellen. Diese Vorgehensweise ist umständ lich und birgt zudem die Gefahr von Fehlern in sich.So far, the user of the CT device has been in an interactive Process of an x-ray silhouette (topogram) or reference Sectional image Information regarding the location of the examination object in the measuring field and based on this information mation adjust the FoV. This procedure is cumbersome and also carries the risk of errors.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass die Informa tion bezüglich der Lage des Untersuchungsobjekts in dem Mess feld auf einfache und zuverlässige Weise gewonnen werden kön nen.The invention has for its object a method of type mentioned at the beginning so that the informa tion regarding the position of the object under examination in the measurement field can be obtained in a simple and reliable manner NEN.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Ver fahren zur Rekonstruktion von Bildinformation aus mittels ei nes CT-Geräts gewonnenen Messdaten, wobei zur Gewinnung der Messdaten eine Strahlungsquelle um ein zur Aufnahme eines Untersuchungsobjekts vorgesehenes Messfeld bewegt wird und die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung nach Durchlau fen des Messfeldes mittels eines Detektorsystems aufgenommen wird, aufweisend den Verfahrensschritt, dass aus den Messda ten vor der Rekonstruktion von Bildinformation die Position des Untersuchungsobjekts innerhalb des Messfeldes betreffende Daten ermittelt werden.According to the invention, this object is achieved by a Ver drive to reconstruct image information using egg Measurement data obtained by a CT device, whereby to obtain the Measurement data a radiation source around a for recording an examination object provided measuring field is moved and the Radiation from the radiation source according to Durchlau fen of the measuring field by means of a detector system is, having the process step that from the measurement data position before reconstructing image information of the examination subject within the measurement field Data are determined.
Im Gegensatz zu der Vorgehensweise nach dem Stand der Technik wird also kein Topogramm oder eines Referenzbild zur Gewin nung von Information bezüglich der Position des Untersu chungsobjektes innerhalb des Messfeldes benötigt. Vielmehr werden im Falle der Erfindung diese Daten unmittelbar aus den Messdaten, die mit dem Ziel, ein Bild rekonstruieren zu kön nen, ohnehin aufgenommen werden müssen, vorzugsweise automa tisch gewonnen.In contrast to the procedure according to the state of the art So no topogram or a reference picture becomes the winner Information about the location of the exam object within the measuring field. Much more In the case of the invention, this data is obtained directly from the Measurement data with the aim of being able to reconstruct an image NEN, must be included anyway, preferably automa won table.
Es wird also deutlich, dass es die Erfindung gestattet, die Daten bezüglich der Position des Untersuchungsobjekts inner halb des Messfeldes auf einfache und sichere Weise zu ermit teln.It is therefore clear that the invention allows the Data regarding the position of the object under investigation half of the measuring field in a simple and safe way stuffs.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als die Position des Untersuchungsobjekts innerhalb des Mess feldes betreffende Daten die Kantenlängen eines dem innerhalb des Messfeldes befindlichen Querschnitt des Untersuchungsob jekts umschriebenen Rechteckes, bei dem es sich vorzugsweise um das kleinstmögliche dem innerhalb des Messfeldes befind lichen Querschnitt des Untersuchungsobjekts umschreibbare Rechteck handelt, ermittelt. Dieses Rechteck wird dann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Rekonstruktion von Bildinformation als FoV zugrunde gelegt, d. h. die Rekonstruktion von Bildinformation erfolgt nur be züglich des innerhalb des Rechtecks befindlichen Bereichs des Messfeldes. According to a preferred embodiment of the invention as the position of the object to be examined within the measurement field related data the edge lengths of the one within cross-section of the test object ject circumscribed rectangle, which is preferably around the smallest possible within the measuring field Liche cross-section of the object to be rewritten Rectangle is determined. This rectangle is then made according to a further preferred embodiment of the invention Based on the reconstruction of image information as FoV, d. H. the reconstruction of image information is only done regarding the area of the rectangle within the rectangle Measuring field.
Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem Rechteck um ein Quadrat.The rectangle is expediently a Square.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass die die Position des Untersuchungsobjektes innerhalb des Messfeldes betreffen den Daten die Lage des Schwerpunkts des innerhalb des Mess feldes befindlichen Querschnitts des Untersuchungsobjekts um fassen. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn ein FoV fester Größe innerhalb des in dem innerhalb des Messfel des befindlichen Bereich des Untersuchungsobjekts positio niert werden soll, da dann das FoV so positioniert werden kann, dass der Flächenschwerpunkt des FoV mit dem Schwerpunkt des innerhalb des Messfeldes befindlichen Querschnitts des Untersuchungsobjekts identisch ist.A variant of the invention provides that the position of the object to be examined within the measuring field the data the location of the center of gravity within the measurement field of the cross-section of the object under investigation believe it. This is advantageous, for example, if a FoV fixed size within the inside of the measuring field the located area of the object under examination positio the FoV should be positioned in this way can that the area focus of the FoV with the focus of the cross section of the within the measuring field The object to be examined is identical.
Um Verfälschungen der die Position des Untersuchungsobjekts innerhalb des Messfeldes betreffenden Daten auszuschließen, sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass vor der Aufnahme der Messdaten und bei Abwesenheit des Untersuchungs objekts Korrekturdaten bezüglich einer innerhalb des Messfel des befindlichen Komponente des CT-Geräts, z. B. einer Lage rungseinrichtung, aufgenommen werden, die vor der Ermittlung der die Position des Untersuchungsobjekts innerhalb des Mess feldes betreffenden Daten von subtraktiv berücksichtigt wer den. Bei geeignetem Aufbau der Lagerungseinrichtung genügt es, die Korrekturdaten ein einziges Mal zu ermitteln. Unter Umständen kann es aber auch erforderlich sein, die Korrektur daten vor jeder Aufnahme von Messdaten erneut zu ermitteln.To falsify the position of the object under examination exclude data relating to the measuring field, provides an embodiment of the invention that before Recording of the measurement data and in the absence of the examination object correction data with respect to one within the measuring field the component of the CT device, e.g. B. a location tion facility, be included before the determination which is the position of the object under investigation within the measurement field of data concerned by subtractive who the. With a suitable construction of the storage device, it is sufficient It is to determine the correction data once. Under However, the correction may also be necessary redetermine data before each acquisition of measurement data.
Die Ermittlung der die Position des Untersuchungsobjekts in nerhalb des Messfeldes betreffenden Daten gestaltet sich be sonders einfach, wenn die Messdaten in Parallelstrahlgeome trie vorliegen. Die Bereitstellung der Messdaten in Parallel strahlgeometrie stellt in vielen Fällen keinen besonderen Aufwand dar, da im Zuge vieler bekannter Bildrekonstruktions verfahren in Fächerstrahlgeometrie aufgenommene Messdaten vor der Bildrekonstruktion ohnehin durch an sich bekanntes, sogenanntes Rebinning auf Parallelstrahlgeometrie umgerechnet werden.The determination of the position of the examination object in data within the measuring field is formed particularly easy if the measurement data are in parallel beam geometry trie are available. The provision of the measurement data in parallel In many cases, beam geometry does not pose a particular problem Effort, because in the course of many known image reconstruction process measurement data recorded in fan beam geometry the image reconstruction anyway through what is known per se Rebinning converted to parallel beam geometry become.
Die Ermittlung sowohl der Kantenlängen des dem innerhalb des Messfeldes befindlichen Querschnitt des Untersuchungsobjekts umschriebenen Rechtecks bzw. Quadrats gestaltet sich ebenso wie die Ermittlung der Lage des Schwerpunktes des innerhalb des Messfeldes befindlichen Querschnitts des Untersuchungsob jekts besonders einfach, wenn diese Daten auf Basis zweier orthogonal zueinander stehender Strahlenbündel in Parallel strahlgeometrie ermittelt werden, wobei die Strahlenbündel im Falle der Ermittlung der Kantenlängen des FoV vorzugsweise parallel zu den Kanten des FoV verlaufen.Determining both the edge lengths of the within the Cross-section of the object under investigation circumscribed rectangle or square is also designed how to determine the location of the center of gravity within the cross-section of the test object especially easy if this data is based on two orthogonal beams in parallel beam geometry can be determined, with the beams in If the edge lengths of the FoV are determined preferably run parallel to the edges of the FoV.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:An embodiment of the invention is in the accompanying Drawings shown. Show it:
Fig. 1 in teils perspektivischer, teils blockschaltbildar tiger Darstellung ein zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens geeignetes CT-Gerät, Fig. 1 in partly perspective, partly blockschaltbildar term representation of a system suitable for carrying out the method to the invention OF INVENTION CT apparatus,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Gerät gemäß Fig. 1, und Fig. 2 shows a longitudinal section through the device of FIG. 1, and
Fig. 3 bis 6 die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfah rens verdeutlichende Schaubilder. FIGS. 3 to 6, the operation of the procedural invention Rens illustrative diagrams.
In den Fig. 1 und 2 ist ein zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens geeignetes Mehrschicht-CT-Gerät der 3. Ge neration dargestellt. Dessen insgesamt mit 1 bezeichnete Messanordnung weist eine insgesamt mit 2 bezeichnete Röntgen strahlenquelle mit einer dieser vorgelagerten quellennahen Strahlenblende 3 (Fig. 2) und ein als flächenhaftes Array von mehreren Zeilen und Spalten von Detektorelementen - eines von diesen ist in Fig. 1 mit 4 bezeichnet - ausgebildetes Detek torsystem 5 mit einer diesem vorgelagerten detektornahen Strahlenblende 6 (Fig. 2) auf. Die Röntgenstrahlenquelle 2 mit der Strahlenblende 3 einerseits und das Detektorsystem 5 mit der Strahlenblende 6 andererseits sind in aus der Fig. 2 ersichtlicher Weise an einem Drehrahmen 7 einander derart ge genüberliegend angebracht, dass ein im Betrieb des CT-Gerätes von der Röntgenstrahlenquelle 2 ausgehendes, durch die ein stellbare Strahlenblende 3 eingeblendetes, pyramidenförmiges Röntgenstrahlenbündel, dessen Randstrahlen mit 8 bezeichnet sind, auf das Detektorsystem 5 auftrifft. Dabei ist die Strahlenblende 6 dem mittels der Strahlenblende 3 eingestell ten Querschnitt des Röntgenstrahlenbündels entsprechend so eingestellt, dass nur derjenige Bereich des Detektorsystems 5 freigegeben ist, der von dem Röntgenstrahlenbündel unmittel bar getroffen werden kann. Dies sind in dem in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Betriebszustand vier Zeilen von Detektor elementen. Dass weitere, von der Strahlenblende 6 abgedeckte Zeilen von Detektorelementen vorhanden sind, ist in Fig. 2 punktiert angedeutet.In Figs. 1 and 2, a system suitable for implementation of the method according modern multi-slice CT device is the 3rd Ge shown neration. Whose measuring arrangement, generally designated 1 , has an X-ray source, generally designated 2 , with one of these upstream source-near radiation diaphragm 3 ( FIG. 2) and an areal array of several rows and columns of detector elements - one of these is designated in FIG. 1 by 4 - Developed detector system 5 with an upstream detector near radiation shield 6 ( Fig. 2). The X-ray source 2 with the radiation diaphragm 3 on the one hand and the detector system 5 with the radiation diaphragm 6 on the other hand are attached to one another in a manner that is apparent from FIG. 2 on a rotating frame 7 such that an outgoing from the X-ray source 2 during operation of the CT device, through which an adjustable beam diaphragm 3 superimposed, pyramid-shaped X-ray beam, the edge rays of which are designated 8 , strikes the detector system 5 . In this case, the radiation diaphragm 6 is adjusted accordingly to the cross section of the x-ray beam set by means of the beam diaphragm 3 such that only that area of the detector system 5 is released that can be hit directly by the x-ray beam. In the operating state illustrated in FIGS. 1 and 2, these are four rows of detector elements. The fact that there are further rows of detector elements covered by the radiation diaphragm 6 is indicated in dotted lines in FIG. 2.
Der Drehrahmen 7 kann mittels einer nicht dargestellten An triebseinrichtung um eine mit Z bezeichnete Systemachse in Rotation versetzt werden. Die Systemachse Z verläuft parallel zu der z-Achse eines in Fig. 1 dargestellten räumlichen rechtwinkligen Koordinatensystems.The rotating frame 7 can be set in rotation by means of a drive device, not shown, about a system axis denoted by Z. The system axis Z runs parallel to the z axis of a spatial rectangular coordinate system shown in FIG. 1.
Die Spalten des Detektorsystems 5 verlaufen ebenfalls in Richtung der z-Achse, während die Zeilen, deren Breite b in Richtung der z-Achse gemessen wird und beispielsweise 1 mm beträgt, quer zu der Systemachse Z bzw. der z-Achse verlau fen.The columns of the detector system 5 also run in the direction of the z-axis, while the rows, whose width b is measured in the direction of the z-axis and is, for example, 1 mm, run across the system axis Z or the z-axis.
Um ein Untersuchungsobjekt 23 (siehe Fig. 3 und 4), z. B. ei nen Patienten, in den Strahlengang des Röntgenstrahlenbündels 2 bringen zu können, ist eine Lagerungseinrichtung 9, z. B. in Form eines Patientenlagerungstisches, vorgesehen, die paral lel zu der Systemachse Z, also in Richtung der z-Achse, ver schiebbar ist. Around an examination object 23 (see FIGS. 3 and 4), e.g. B. egg nen patient to bring into the beam path of the X-ray beam 2 , a storage device 9 , z. B. in the form of a patient table, provided, the paral lel to the system axis Z, ie in the direction of the z-axis, is slidable ver.
Zur Aufnahme von Volumendaten eines auf der Lagerungseinrich tung 9 befindlichen Untersuchungsobjektes 23 erfolgt eine Ab tastung des Untersuchungsobjektes 23, indem unter Bewegung der Messeinheit 1 um die Systemachse Z eine Vielzahl von Pro jektionen aus verschiedenen Projektionsrichtungen aufgenommen wird, wobei ein in Fig. 1 strichliert angedeutetes Messfeld 22 kreisförmigen Querschnittes erfasst wird, in dem sich das Untersuchungsobjekt 23 befindet.To record volume data of an examination object 23 located on the storage device 9, the examination object 23 is scanned by moving a plurality of projections from different projection directions while the measuring unit 1 is moving about the system axis Z, one indicated by a broken line in FIG. 1 Measuring field 22 circular cross-section is detected, in which the examination object 23 is located.
Während der kontinuierlichen Rotation der Messeinheit 1 um die Systemachse Z wird gleichzeitig die Lagerungseinrichtung 9 in Richtung der Systemachse Z relativ zu der Messeinheit 1 kontinuierlich verschoben, wobei eine Synchronisation zwi schen der Rotationsbewegung des Drehrahmens 7 und der Trans lationsbewegung der Lagerungseinrichtung 9 in dem Sinne vor liegt, dass das Verhältnis von Translations- zu Rotationsge schwindigkeit konstant ist und dieses konstante Verhältnis einstellbar ist, indem ein eine vollständige Abtastung des interessierenden Volumens des Untersuchungsobjektes 23 ge währleistender Wert für den Vorschub h der Lagerungseinrich tung 9 pro Umdrehung des Drehrahmens 7 gewählt wird. Der Fo kus F der Röntgenstrahlenquelle 2 bewegt sich also von dem Untersuchungsobjekt 23 aus gesehen auf einer in Fig. 1 mit S bezeichneten schraubenlinienförmigen Spiralbahn um die Sy stemachse Z, weshalb die beschriebene Art der Aufnahme von Volumendaten auch als Spiralabtastung oder Spiralscan be zeichnet wird. Die dabei von den Detektorelementen jeder Zeile des Detektorsystems 5 gelieferten Volumendaten, bei de nen es sich um jeweils einer bestimmten Zeile des Detektor systems 5 und einer bestimmten Position bezüglich der System achse Z zugeordnete Projektionen handelt, werden parallel ausgelesen, in einem Sequenzer 10 serialisiert und an einen Bildrechner 11 übertragen.During the continuous rotation of the measuring unit 1 about the system axis Z, the bearing device 9 is simultaneously continuously displaced in the direction of the system axis Z relative to the measuring unit 1 , with a synchronization between the rotational movement of the rotating frame 7 and the translation movement of the bearing device 9 in the sense before lies that the ratio of translation to Rotationsge speed is constant and this constant ratio is adjustable by a complete scanning of the volume of interest of the object under examination 23 ge ensuring value for the feed h of the storage device 9 per revolution of the rotating frame 7 is selected. The focus F of the X-ray source 2 thus moves from the examination object 23 as seen on a helical spiral path in FIG. 1 denoted by S around the system axis Z, which is why the type of recording of volume data described is also referred to as a spiral scan or spiral scan. The volume data thereby provided by the detector elements of each row of the detector system 5, wherein de it nen in each case by a specific row of the detector system 5 and a certain position with respect to the system axis Z associated projections is to be read out in parallel, serialized in a sequencer 10 and transmitted to an image computer 11 .
Nach einer Vorverarbeitung der wegen des pyramidenförmigen Röntgenstrahlenbündels 2 zunächst in Fächerstrahlgeometrie vorliegenden Volumendaten in einer Vorverarbeitungseinheit 12 des Bildrechners 11, die zumindest eine Umrechnung der Volu mendaten in Parallelstrahlgeometrie (sog. Rebinning) bewirkt, gelangt der resultierende Datenstrom zu einem Speicher 14, in dem die dem Datenstrom entsprechenden, nun in Parallelstrahl geometrie vorliegenden Volumendaten gespeichert werden.After preprocessing of the volume data initially present in fan beam geometry because of the pyramid-shaped X-ray beam 2 in a preprocessing unit 12 of the image computer 11 , which at least converts the volume data into parallel beam geometry (so-called rebinning), the resulting data stream reaches a memory 14 in which the volume data corresponding to the data stream and now available in parallel beam geometry are stored.
Der Bildrechner 11 enthält eine Rekonstruktionseinheit 13, die aus den Volumendaten Bilddaten, z. B. in Form von Schnitt bildern von gewünschten Schichten des Untersuchungsobjektes 23, nach dem Fachmann an sich bekannten Verfahren rekon struiert. Dabei wird die Rekonstruktion von Bilddaten auf ei nen im Folgenden als Field of View FoV bezeichneten Bereich des Messfeldes 22 beschränkt. Die von der Rekonstruktionsein heit 13 rekonstruierten Bilddaten werden in einem Speicher 14 gespeichert und können auf einer an den Bildrechner 11 ange schlossenen Anzeigeeinheit 16, z. B. einem Videomonitor, ange zeigt werden.The image computer 11 contains a reconstruction unit 13 , which from the volume data image data, for. B. in the form of sectional images of the desired layers of the examination object 23 , reconstructed according to methods known to those skilled in the art. The reconstruction of image data is limited to an area of the measurement field 22 , which is referred to below as the field of view FoV. The image data reconstructed from the reconstruction unit 13 are stored in a memory 14 and can be connected to a display unit 16 connected to the image computer 11 , e.g. B. a video monitor, be shown.
Die Röntgenstrahlenquelle 2, beispielsweise eine Röntgen röhre, wird von einer Generatoreinheit 17 mit den notwendigen Spannungen und Strömen versorgt. Um diese auf die jeweils notwendigen Werte einstellen zu können, ist der Generatorein heit 17 eine Steuereinheit 18 mit Tastatur 19 und Mouse 20 zugeordnet, die die notwendigen Einstellungen gestattet.The X-ray source 2 , for example an X-ray tube, is supplied with the necessary voltages and currents by a generator unit 17 . In order to be able to set these to the respectively necessary values, the generator unit 17 is assigned a control unit 18 with keyboard 19 and mouse 20 , which permits the necessary settings.
Auch die sonstige Bedienung und Steuerung des CT-Gerätes er folgt mittels der Steuereinheit 18 und der Tastatur 19 sowie der Mouse 20, was dadurch veranschaulicht ist, dass die Steu ereinheit 18 mit dem Bildrechner 11 verbunden ist.The other operation and control of the CT device he follows by means of the control unit 18 and the keyboard 19 and the mouse 20 , which is illustrated by the fact that the control unit 18 is connected to the image computer 11 .
Um einerseits die Aufnahme von Volumendaten auf den diagnos tisch notwendigen Bereich beschränken und somit dem Untersu chungsobjekt 23 unnötige Röntgenstrahlung ersparen zu können, und um andererseits das FoV festlegen zu können, wird vor der Aufnahme der Volumendaten ein Röntgenschattenbild des diagno stisch relevanten Bereichs des Untersuchungsobjektes 23 ange fertigt. Dazu wird bei aktivierter Röntgenstrahlenquelle, jedoch ohne Rotation der Messeinheit 1 um die Systemachse Z, eine Verschiebung der Lagerungsvorrichtung 6 in Richtung der Systemachse 7 relativ zu der Messeinheit 1 um dasjenige Maß durchgeführt, das zur Erfassung des diagnostisch relevanten Bereichs des Untersuchungsobjektes 23 erforderlich ist. Die dabei auftretenden Ausgangsdaten des Detektorsystems 5 werden serialisiert an den Bildrechner 11 übertragen, der aus diesen Daten nach an sich bekannten Algorithmen ein Röntgenschatten bild (Topogramm) errechnet, auf der Anzeigeeinheit 16 dar stellt und gewünschtenfalls in dem Speicher 14 speichert.In order on the one hand to limit the recording of volume data to the diagnostically necessary area and thus to save the examination object 23 unnecessary x-ray radiation, and on the other hand to be able to determine the FoV, an x-ray silhouette of the diagnostically relevant area of the examination object 23 is made before the recording of the volume data prepared. For this purpose, when the x-ray source is activated, but without rotating the measuring unit 1 about the system axis Z, the bearing device 6 is displaced in the direction of the system axis 7 relative to the measuring unit 1 by the amount necessary to detect the diagnostically relevant area of the examination object 23 . The output data of the detector system 5 that occur are serialized and transmitted to the image computer 11 , which uses this data to calculate an X-ray shadow image (topogram) according to algorithms known per se, displays them on the display unit 16 and, if desired, stores them in the memory 14 .
In dem so erhaltenen, auf der Anzeigeeinrichtung 16 darge stellten Topogramm wird nun beispielsweise mittels der Mouse 20 der diagnostisch relevante Bereich markiert und bezüglich des markierten Bereichs werden Volumendaten aufgenommen.In the topogram thus obtained, which is shown on the display device 16 , the diagnostically relevant area is now marked, for example by means of the mouse 20 , and volume data are recorded with respect to the marked area.
Bevor aus den so erhaltenen Volumendaten z. B. Schnittbilder von beispielsweise mittels der Mouse 20 in dem Topogramm mar kierten Körperschichten des Untersuchungsobjekts 23 rekon struiert werden, werden zunächst für die markierten Schichten aus den Volumendaten Daten bezüglich der Position des Unter suchungsobjekts 23 innerhalb des Messfeldes 22 ermittelt, um die Rekonstruktion von Bildinformation auf das jeweilige FoV einschränken zu können. Dabei werden die im Folgenden erläu terten Verfahrensschritte von dem Bildrechner 11 ausgeführt.Before z. B. sectional images of body layers of the examination object 23 marked for example using the mouse 20 in the topogram are reconstructed, data relating to the position of the examination object 23 within the measurement field 22 are first determined for the marked layers from the volume data in order to reconstruct image information to be able to restrict to the respective FoV. The method steps explained below are carried out by the image computer 11 .
Im Zuge der Ermittlung der genannten Daten werden zunächst diejenigen beiden in Parallelstrahlgeometrie vorliegenden Projektionen Px und Py, die einerseits in z-Richtung am dich testen bei der jeweils zu rekonstruierenden Schichten liegen und sich andererseits hinsichtlich ihres Projektionswinkels möglichst genau um 90° unterscheiden, vorzugsweise verlaufen die Projektionsrichtungen in x- und y-Richtung, identifiziert und ausgewertet.In the course of the determination of the above-mentioned data, those two projections P x and P y which are present in the parallel beam geometry and which on the one hand are in the z-direction on the layers to be reconstructed and on the other hand differ as precisely as possible in their projection angle by 90 ° The projection directions preferably run in the x and y directions, identified and evaluated.
In einer ersten Betriebsart werden aus diesen beiden Projek tionen Px und Py in der in den Fig. 3 und 4 veranschaulichten Weise der kleinste und der größte Kanal xmin bzw. ymin und xmax bzw. ymax herausgesucht, für die der logarithmische Schwä chungswert einen bestimmten Schwellwert SW, z. B. . . . HU, übersteigt.In a first operating mode, the smallest and the largest channel x min or y min and x max or y max are selected from these two projections P x and P y in the manner illustrated in FIGS . 3 and 4, for which the logarithmic weakening value a certain threshold SW, z. B.. , , HU, exceeds.
Soll das FoV in einer ersten Variante der ersten Betriebsart bei minimaler Größe von rechteckiger Gestalt sein und den ge samten jeweils maßgeblichen im Messfeld 22 befindlichen Quer schnitt des Untersuchungsobjekts 23 enthalten, wird in aus den Fig. 3 und 4 ersichtlichen Weise ein in Fig. 3 punktiert angedeutetes, mit FoVR bezeichnetes FoV festgelegt, dessen Kantenlängen sich aus xmax -xmin bzw. ymax -ymin ergeben und dessen Kanten parallel zur x- bzw. y-Richtung verlaufen. FoVR stellt dann, wie leicht nachvollziehbar ist, das kleinstmöglich dem maßgeblichen im Messfeld 22 befindlichen Querschnitt des Un tersuchungsobjekts 23 umschreibbare Rechteck dar.If, in a first variant of the first operating mode, the FoV is to be of a rectangular shape with a minimal size and to contain the entire relevant cross section of the examination object 23 located in the measuring field 22 , one shown in FIGS. 3 and 4 is shown in FIG. 3 dotted indicated FoV R , whose edge lengths result from x max -x min or y max -y min and whose edges run parallel to the x or y direction. FoV R then, as is easy to understand, represents the smallest possible rewritable rectangle of the relevant cross-section of the test object 23 located in the measuring field 22 .
Soll das FoV in einer zweiten Variante der ersten Betriebsart bei minimaler Größe von quadratischer Gestalt sein und den gesamten jeweils maßgeblichen im Messfeld 22 befindlichen Querschnitt des Untersuchungsobjekts 23 enthalten, wird in aus den Fig. 3 und 4 ersichtlichen Weise ein in Fig. 3 strichliert angedeutetes, mit FoVQ bezeichnetes FoV festge legt, dessen Kantenlänge der größeren der beiden Differenzen xmax -xmin und ymax -ymin entspricht. FoVQ stellt dann, wie Wie derum leicht nachvollziehbar ist, das kleinstmöglich dem maß geblichen im Messfeld 22 befindlichen Querschnitt des Unter suchungsobjekts 23 umschreibbare Quadrat dar.If the FOV in a second variant to be the first mode of operation with a minimum size of square shape and the entire respectively relevant in the measurement field 22 located cross-section of the examination object 23 included, is in in FIGS. 3 and 4 manner shown an in Fig. 3 by dashed lines, indicated , FoV Q designated FoV specifies whose edge length corresponds to the larger of the two differences x max -x min and y max -y min . FoV Q then, as is again easy to understand, represents the smallest possible rewritable square of the cross-section of the examination object 23 located in the measuring field 22 .
In einer zweiten Betriebsart besteht die Möglichkeit, ein rechteck-, quadrat- oder kreisförmiges FoVC, das in der Fig. 3 ausgezogen dargestellt ist und dessen Größe beispielsweise mittels der Tastatur 19 vorgegeben werden kann, so zu positi onieren, dass sich der Schwerpunkt im Zentrum des FoV befin det. In a second operating mode, there is the possibility of positioning a rectangular, square or circular FoV C , which is shown in solid lines in FIG. 3 and whose size can be specified, for example, using the keyboard 19 , in such a way that the focus is on The center of the FoV is located.
Dazu werden die x- und y-Koordinaten des Schwerpunktes C
durch Schwerpunktbildung auf dem Verlauf des logarithmischen
Schwächungswertes f(x) bzw. f(y) der beiden Parallelprojekti
onen Px und Py ermittelt, wobei für xs gilt:
For this purpose, the x and y coordinates of the center of gravity C are determined by forming the center of gravity on the course of the logarithmic attenuation value f (x) and f (y) of the two parallel projections P x and P y , where the following applies to x s :
Dabei ist f(x) der logarithmische Schwächungswert
Here f (x) is the logarithmic attenuation value
Dabei ist I0(x) das an dem jeweiligen Detektorelement ohne Schwächung durch das Untersuchungsobjekt 23 und I(x) das bei Anwesenheit des Untersuchungsobjekts 23 auftretende ge schwächte Ausgangssignal.In this case, I 0 (x) is the weakened output signal occurring at the respective detector element without being weakened by the examination object 23 and I (x) when the examination object 23 is present.
Analog gilt für ys:
The same applies to y s :
Sind die Koordinaten des Schwerpunktes bekannt, ist auch die Lage von FoVC bekannt.If the coordinates of the center of gravity are known, the location of FoV C is also known.
Um Verfälschungen der die Position des Untersuchungsobjekts 23 innerhalb des Messfeldes 22 betreffenden Daten durch in dem Messfeld 22 befindliche Komponenten des CT-Geräts, im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels durch die Lage rungseinrichtung 9, auszuschließen, kann in jeder der be schriebenen Betriebsarten eine Option aktiviert werden, in der vor der Aufnahme der Messdaten und bei Abwesenheit des Untersuchungsobjekts 22 Korrekturdaten bezüglich des inner halb des Messfeldes befindlichen Teils der Lagerungseinrich tung 9 aufgenommen werden.In order to rule out falsifications of the data relating to the position of the examination object 23 within the measuring field 22 by components of the CT device located in the measuring field 22 , in the case of the exemplary embodiment described by the positioning device 9 , an option can be activated in each of the described operating modes , in which correction data relating to the part of the storage device 9 located within the measuring field are recorded before the measurement data is recorded and in the absence of the examination object 22 .
Dabei genügt es von den ohne Untersuchungsobjekt 23 gewonne nen, auf Parallelstrahlgeometrie umgerechneten Korrekturdaten gemäß den Fig. 5 und 6 die beiden Projektionen Pxcorr und Pycorr auszuwerten, die hinsichtlich ihrer Projektionswinkel den Projektionen Px und Py entsprechen, die gemäß Fig. 3 und 4 der Gewinnung der die Position des Untersuchungsobjekts 23 innerhalb des Messfeldes 22 betreffenden Daten zugrundelie gen.It is sufficient to evaluate the two projections P xcorr and P ycorr from the correction data obtained without examination object 23 and converted to parallel beam geometry according to FIGS . 5 and 6, which correspond in terms of their projection angles to the projections P x and P y that according to FIG. 3 and 4 are based on the acquisition of the data relating to the position of the examination object 23 within the measurement field 22 .
Die aus diesen Projektionen Pxcorr und Pycorr erhaltenen Verläufe des logarithmischen Schwächungswertes fcorr(x) und fcorr(y) wer den zur Korrektur des Einflusses der Lagerungseinrichtung 9 vor der Ermittlung der die Position des Untersuchungsobjekts 23 innerhalb des Messfeldes 22 betreffenden Daten von den aus den eigentlichen Messdaten, d. h. aus den bei Anwesenheit des Untersuchungsobjekts 23 in dem Messfeld 22 gewonnenen Messda ten Verläufen f(x) und f(y), subtrahiert.The curves of the logarithmic attenuation value f corr (x) and f corr (y) obtained from these projections P xcorr and P ycorr are used to correct the influence of the bearing device 9 before determining the data relating to the position of the examination object 23 within the measurement field 22 subtracted from the actual measurement data, that is to say from the measurement data curves f (x) and f (y) obtained in the measurement field 22 when the examination subject 23 is present .
Ist für alle Schichten, für die Schnittbilder rekonstruiert werden sollen, das jeweilige. FoV festgelegt, werden die Schnittbilder durch den Bildrechner 11 rekonstruiert, wobei dieser die Rekonstruktion auf das jeweilige FoV beschränkt.Is the respective one for all layers for which sectional images are to be reconstructed. If the FoV is determined, the sectional images are reconstructed by the image computer 11 , the latter restricting the reconstruction to the respective FoV.
Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels werden zwei orthogonal zueinander verlaufende Projektionen zur Ermittlung der Ermittlung der die Position des Untersuchungsobjekts 23 innerhalb des Messfeldes 22 betreffenden Daten herangezogen. Dies muss nicht notwendigerweise der Fall sein. Insbesondere dann, wenn - was im Rahmen der Erfindung ebenfalls möglich ist, die Gestalt der FoV weder rechteckig bzw. quadratisch noch kreisförmig ist, kann es von Vorteil sein Projektionen heranzuziehen, die unter einem von 90° abweichenden Winkel zueinander stehen. Außerdem ist im Rahmen der Erfindung möglich, der Ermittlung der die Position des Untersuchungsob jekts 23 innerhalb des Messfeldes 22 betreffenden Daten mehr als zwei Projektion zugrunde zulegen.In the case of the exemplary embodiment described, two projections running orthogonally to one another are used to determine the determination of the data relating to the position of the examination object 23 within the measurement field 22 . This does not necessarily have to be the case. In particular when - what is also possible within the scope of the invention, the shape of the FoV is neither rectangular, square or circular, it can be advantageous to use projections which are at an angle other than 90 °. It is also possible within the scope of the invention to use more than two projections to determine the data relating to the position of the examination object 23 within the measurement field 22 .
Der Aufbau des Bildrechners 11 ist im Falle des vorstehenden Ausführungsbeispiels in einer Weise beschrieben, als seien die Vorverarbeitungseinheit 12 und die Rekonstruktionseinheit 13 Hardwarekomponenten. Dies kann in der Tat so sein. In der Regel sind aber die genannten Komponenten durch Softwaremo dule realisiert, die auf einem mit den erforderlichen Schnittstellen versehenen Universalrechner laufen, der ab weichend von der Fig. 1 auch die Funktion der dann überflüs sigen Steuereinheit 18 übernehmen kann.The structure of the image computer 11 in the case of the above exemplary embodiment is described in a manner as if the preprocessing unit 12 and the reconstruction unit 13 were hardware components. Indeed, this can be so. In general, however, the components mentioned are implemented by software modules which run on a universal computer provided with the required interfaces, which can also take over the function of the then superfluous control unit 18 from FIG. 1.
Das CT-Gerät im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels weist ein Detektorsystem 5 mit Zeilen auf, deren in z-Rich tung gemessene Breite gleich groß ist und z. B. 1 mm beträgt. Es kann davon abweichend im Rahmen der Erfindung auch ein De tektorsystem vorgesehen sein, dessen Zeilen von unterschied licher Breite sind. So können beispielsweise zwei innere Zei len von je 1 mm Breite und beiderseits von diesen je eine Zeile mit 2 mm Breite vorgesehen sein.The CT device in the case of the described embodiment has a detector system 5 with lines whose width measured in the z direction is the same and z. B. is 1 mm. Deviating from this, a detector system can also be provided within the scope of the invention, the lines of which are of different widths. For example, two inner lines of 1 mm width and on both sides of these lines with a width of 2 mm can be provided.
Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die Re lativbewegung zwischen der Messeinheit 1 und der Lagerungs einrichtung 9 jeweils dadurch erzeugt, dass die Lagerungsein richtung 9 verschoben wird. Es besteht im Rahmen der Erfin dung jedoch auch die Möglichkeit, die Lagerungseinrichtung 9 ortsfest zu lassen und statt dessen die Messeinheit 1 zu ver schieben. Außerdem besteht im Rahmen der Erfindung die Mög lichkeit, die notwendige Relativbewegung durch Verschiebung sowohl der Messeinheit 1 als auch der Lagerungseinrichtung 9 zu erzeugen.In the case of the exemplary embodiments described, the relative movement between the measuring unit 1 and the bearing device 9 is in each case generated by the bearing device 9 being displaced. However, there is also the possibility within the scope of the invention to leave the storage device 9 stationary and instead to move the measuring unit 1 . In addition, within the scope of the invention there is the possibility of generating the necessary relative movement by moving both the measuring unit 1 and the bearing device 9 .
Im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungs beispielen finden CT-Geräte der 3. Generation Verwendung, d. h. die Röntgenstrahlenquelle und das Detektorsystem werden während der Bilderzeugung gemeinsam um die Systemachse ver lagert. Die Erfindung kann aber auch im Zusammenhang mit CT- Geräten der 4. Generation, bei denen nur die Röntgenstrah lenquelle um die Systemachse verlagert wird und mit einem feststehenden Detektorring zusammenwirkt, Verwendung finden, sofern es sich bei dem Detektorsystem um ein flächenhaftes Array von Detektorelementen handelt.In connection with the execution described above Examples of 3rd generation CT devices are used, d. H. the x-ray source and the detector system ver around the system axis during image generation outsourced. However, the invention can also be used in connection with CT 4th generation devices in which only the X-ray beam lenquelle around the system axis and with a fixed detector ring interacts, find use, provided that the detector system is a flat one Array of detector elements.
Auch bei CT-Geräten der 5. Generation, d. h. CT-Geräten, bei denen die Röntgenstrahlung nicht nur von einem Fokus, sondern von mehreren Foken einer oder mehrerer um die Systemachse verlagerter Röntgenstrahlenquellen ausgeht, kann das erfin dungsgemäße Verfahren Verwendung finden, sofern das Detektor system ein flächenhaftes Array von Detektorelementen auf weist.Also with 5th generation CT devices, i.e. H. CT devices, at which the X-rays are not just from a focus, but of several foken one or more around the system axis relocated X-ray sources, this can be invented methods according to the invention are used, provided the detector system on an areal array of detector elements has.
Die im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen verwendeten CT-Geräte weisen ein Detektor system mit nach Art einer orthogonalen Matrix angeordneten Detektorelementen auf. Die Erfindung kann aber auch im Zusam menhang mit CT-Geräten Verwendung finden, deren Detektorsys tem in einer anderen Weise als flächenhaftes Array angeord nete Detektorelemente aufweist.The in connection with the above-described Ausfüh Example CT devices used have a detector system with an orthogonal matrix Detector elements. But the invention can also together with CT devices, their detector systems arranged in a different way as a flat array Nete detector elements.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen die medizinische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Erfindung kann jedoch auch außerhalb der Medizin, bei spielsweise bei der Gepäckprüfung oder bei der Materialunter suchung, Anwendung finden.The exemplary embodiments described above relate to the medical application of the method according to the invention. However, the invention can also be used outside of medicine for example, when checking baggage or with material sub search, find application.
Claims (9)
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE2000148193 DE10048193A1 (en) | 2000-09-28 | 2000-09-28 | Process for the reconstruction of image information from measurement data obtained by means of a CT device |
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| WO2002027307A2 (en) | 2002-04-04 |
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