DE10063637A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wendel-Mehrfeldbild-Rekonstruktion in einem Computertomographie-Fluorosystem mit einer Datenkommunikation über ein Netz - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Wendel-Mehrfeldbild-Rekonstruktion in einem Computertomographie-Fluorosystem mit einer Datenkommunikation über ein NetzInfo
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Abstract
Es ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Basistomographiebildes und eines Folgetomographiebildes eines Objekts unter Verwendung von Projektionsdaten beschrieben, die bei einer Abtastung mit einem System erfasst werden, das eine Röntgenquelle (14) und ein Erfassungsarray (18) enthält, das eine Vielzahl von Erfassungseinrichtungen umfasst. Das Verfahren beinhaltet die Anwendung eines Segmentieralgorithmus bei den Projektionsdaten zur Erzeugung von Basisbilddaten, die eine Vielzahl von Segmenten umfassen, die Erzeugung von Bilddaten für jedes Segment, die Erzeugung von Folgebilddaten beruhend auf den Bilddaten jedes Segments und die Kommunikation von Bilddaten, Segmenten, Folgebilddaten oder Basisbilddaten zu einer entfernten Einrichtung (1022) über ein Netz (1080). Die entfernte Einrichtung (1022) stellt Ferndienste bereit.
Description
Die vorliegende Anmeldung ist eine Continuation-In-
Part(CIP)-Anmeldung mit der US-Anmeldenummer 09/108 676 und dem
Titel "Methods And Apparatus For Helical Multi-Frame Image
Reconstruction In A Computed Tomography Fluoro System", von
Kishore Acharya et al. eingereicht am 1. Juli 1998.
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet
medizinischer Diagnosesysteme, wie Abbildungssysteme.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Mehrfeldbildrekonstruktion in einem CT-
Fluoroskopiesystem.
Bei zumindest einem bekannten CT-Systemaufbau projiziert eine
Röntgenquelle einen fächerförmigen Strahl, der kollimiert ist,
dass er in einer X-Y-Ebene eines kartesischen
Koordinatensystems liegt, die allgemein als Abbildungsebene
bezeichnet wird. Der Röntgenstrahl fällt durch das abgebildete
Objekt, wie einen Patienten. Nachdem der Strahl durch das
Objekt gedämpft wurde, trifft er auf ein Array von
Strahlungserfassungseinrichtungen. Die Intensität der am
Erfassungsarray empfangenen gedämpften Strahlung hängt von der
Dämpfung des Röntgenstrahls durch das Objekt ab. Jedes
Erfassungselement des Arrays erzeugt ein separates elektrisches
Signal, das ein Maß der Strahldämpfung am Erfassungsort ist.
Die Dämpfungsmaße von allen Erfassungseinrichtungen werden
separat zur Erzeugung eines Dämpfungsprofils erfasst.
Bei bekannten CT-Systemen der dritten Generation drehen sich
die Röntgenquelle und das Erfassungsarray mit einem Fasslager
in der Abbildungsebene und um das abgebildete Objekt, so dass
sich der Winkel, an dem der Röntgenstrahl das Objekt schneidet,
konstant ändert. Eine Gruppe von Röntgendämpfungsmaßen, d. h.
Projektionsdaten, von dem Erfassungsarray bei einem
Fasslagerwinkel wird als "Ansicht" bezeichnet. Eine "Abtastung"
des Objekts umfasst einen Satz von Ansichten bei verschiedenen
Fasslagerwinkeln oder Ansichtwinkeln während einer Umdrehung
der Röntgenquelle und der Erfassungseinrichtung. Bei einer
axialen Abtastung werden die Projektionsdaten zur Ausbildung
eines Bildes verarbeitet, das einem zweidimensionalen Schnitt
durch das Objekt entspricht. Ein Verfahren zur Rekonstruktion
eines Bildes aus einem Satz von Projektionsdaten wird in der
Technik als gefiltertes Rückprojektionsverfahren bezeichnet.
Bei diesem Vorgang werden die Dämpfungsmaße von einer Abtastung
in ganze Zahlen, sogenannte "CT-Zahlen" oder "Hounsfield-
Einheiten" umgewandelt, die zur Steuerung der Helligkeit eines
entsprechenden Bildelements auf einer
Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung verwendet werden.
Von bestimmten Rekonstruktionsverarbeitungsschritten weiß man,
dass sie Rauschstrukturen in einem Bild erzeugen.
Beispielsweise wird während einer "Cine"-Abtastung, d. h., einer
Abtastung, bei der der Patient stationär bleibt, während die
Daten für die vorgeschriebene Anzahl von Schnitten erfasst
werden, eine Unterabtastgewichtung ("USW") zur Verringerung von
Bewegungsartefakten angewendet, die sich ergeben, wenn sich die
Patientenanatomie während der Abtastung bewegt.
Unterabtastgewichtungsalgorithmen gewichten typischerweise die
erfassten Daten als Funktion des Ansichtwinkels und des
Erfassungskanalindex. Insbesondere werden die Daten vor der
gefilterten Rückprojektion entsprechend einem
Unterabtastgewichtungsfaktor gewichtet, der eine Funktion
sowohl des Ansichtwinkels als auch des Erfassungswinkels ist.
Insbesondere werden die Projektionsdaten zuerst gefiltert, dann
gewichtet und danach zur Erzeugung jedes Bildes rückprojiziert.
Zur Verringerung der Gesamtabtastzeit kann eine "Wendel"-
Abtastung durchgeführt werden. Zur Durchführung einer "Wendel"-
Abtastung wird der Patient bewegt, während die Daten für die
vorgeschriebene Anzahl an Schnitten erfasst werden. Bei einem
derartigen System wird eine einzelne Wendel bzw. Helix aus
einer Fächerstrahlwendelabtastung erzeugt. Die durch den
Fächerstrahl ausgebildete Wendel liefert Projektionsdaten, aus
denen Bilder an jedem vorgeschriebenen Schnitt rekonstruiert
werden können.
Rekonstruktionsalgorithmen für die Wendelabtastung verwenden
typischerweise Wendelgewichtungs-("HW"-)Algorithmen, die die
erfassten Daten als Funktion des Ansichtswinkels und des
Erfassungskanalindex gewichten. Insbesondere werden die Daten
vor der gefilterten Rückprojektion entsprechend einem
Wendelgewichtungsfaktor gewichtet, der eine Funktion sowohl des
Ansichtswinkels als auch des Erfassungswinkels ist. Wie bei der
Unterabtastgewichtung werden bei einem HW-Algorithmus die
Projektionsdaten gefiltert, gewichtet und zur Erzeugung jedes
Bildes rückprojiziert.
Bei einem Cine-Abtastkontext und einem Wendelabtastkontext
werden die gleichen Projektionsdaten wiederholt gefiltert,
gewichtet und rückprojiziert, obwohl kontinuierlich die gleiche
Gewichtung zugeordnet ist. Beispielsweise können
Projektionsdaten P1 mit w1 gewichtet werden, um ein erstes Bild
I1 zu erzeugen, und auch mit w2 gewichtet werden, um ein
zweites Bild I2 zu erzeugen. Allerdings kann das zweite Bild I2
nicht ohne eine Neufilterung, Neugewichtung und
Neurückprojektion der Projektionsdaten P1 erzeugt werden. Die
Unterabtastgewichtungsalgorithmen und die
Wendelgewichtungsalgorithmen verlangen beide, dass jedes Bild
I1 und I2 unabhängig aus den Projektionsdaten P1 erzeugt wird.
Daher ergibt sich eine erhebliche Rechenredundanz mit den
Wendelgewichtungsalgorithmen und
Unterabtastgewichtungsalgorithmen.
Rekonstruktionsverfahren zur Verbesserung bestimmter Aspekte
bei der Bilderzeugung sind bekannt. Beispielsweise wird eine
Überabtastgewichtung zur Verringerung der Rechenredundanz bei
der Rekonstruktion überlappender Bilder mittels
Projektionsdaten angewendet. Insbesondere werden bei der
Überabtastgewichtung die erfassten Projektionsdaten lediglich
als Funktion des Ansichtwinkels gewichtet. Daher verringert die
Überabtastgewichtung die für die Bildrekonstruktion
erforderlichen Berechnungen, obwohl sie die Rechenredundanz
nicht vollständig beseitigt. Des weiteren weiß man von der
Überabtastgewichtung, dass sie Bewegungsartefakte verringert,
die sich ergeben, wenn sich die Patientenanatomie während einer
360 Grad-CT-Abtastung bewegt. Die Patientenbewegung verursacht
eine Inkonsistenz und Diskontinuität von Ansichten zu Beginn
und am Ende der Projektionen. Obwohl die Überabtastgewichtung
bei der Verringerung einiger Bewegungsartefakte erfolgreich
ist, ist sie nicht so effektiv wie beispielsweise andere
Wendelgewichtungsalgorithmen. Daher wird die
Überabtastgewichtung oft während Wendelabtastungen
ausgeschlossen.
Es ist bekannt, dass CT-Fluoroskopiesysteme ("CT Fluoro"),
sequentielle Felder von Bildern erzeugen. Ein Feld entspricht
wie eine Ansicht einem zweidimensionalen Schnitt durch das
abgebildete Objekt. Insbesondere werden Projektionsdaten zur
Ausbildung eines Bildfeldes eines Objekts verarbeitet.
Typischerweise werden die Projektionsdaten nicht gewichtet, so
dass die Bildfrequenz erhöht werden kann. Allerdings weiß man,
dass nicht-gewichtete Projektionsdaten eine merkliche
Schattierung und Maserung in erzeugten Bildern produzieren. Zur
Verringerung dieser Schattierung und Maserung können
Wendelgewichtungsalgorithmen zur Gewichtung der jedem Feld
entsprechenden Projektionsdaten verwendet werden. Allerdings
ist die Bildfrequenz desto geringer, je öfter die
Projektionsdaten gefiltert, gewichtet und rückprojiziert
werden. Die Bildfrequenz ist somit auf die Rechenfähigkeit des
CT-Fluorosystems beschränkt.
Die Rechenredundanz bei der Wendelabtastbildrekonstruktion
sollte verringert werden. Des weiteren sollte die Änderung der
Anzahl von Ansichten pro Feld erleichtert werden, und ein
vernünftiger Kompromiss zwischen den Ansichten pro Feld und der
Bildfrequenz sollte bei der CT-Fluoroskopie-
Wendelbildrekonstruktion angeboten werden.
Lösungen der vorstehend angeführten Probleme enthielten bisher
keine merklichen Fernbedienungsmöglichkeiten. Es besteht daher
das Bedürfnis nach einem medizinischen Diagnosesystem, das die
Vorteile von Ferndiensten bereitstellt und die vorstehend
angeführten Probleme löst. Beispielsweise sollten Ferndienste
für derartige medizinische Diagnosesysteme bereitgestellt
werden. Des weiteren besteht das Bedürfnis nach einem
Fernausbau, Ferndiagnosen, einer Fernwartung, Fernbetrachtung,
Ferndateispeicherung, Fernsteuerung und Fernanpassungen an den
Segmentieralgorithmus oder andere Systemparameter und
Funktionen. Des weiteren können Ferndienste für
Vertragsausgestaltungen wie beispielsweise Lizenzen pro
Benutzung ausgestaltet sein, die die medizinische
Diagnoseausrüstung beruhend auf der Benutzung leasen. Außerdem
können die Ferndienste auch eine Online-Expertenunterstützung
für Bildabtastverfahren, eine Bildanalyse, Pathologieerfassung,
Abbildungseinrichtung zur Wartung, und andere Experten
unterstützte Funktionen enthalten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Erzeugung eines Basistomographiebildes und eines
Folgetomographiebildes eines Objekts unter Verwendung von
Projektionsdaten, die bei einer Abtastung mit einem System mit
einer Röntgenquelle und einem Erfassungsarray erfasst werden.
Das Verfahren beinhaltet die Anwendung eines
Segmentieralgorithmus bei den Projektionsdaten zur Erzeugung
von Basisbilddaten mit einer Vielzahl von Segmenten, die
Erzeugung von Bilddaten für jedes Segment, die Erzeugung von
Folgebilddaten beruhend auf den Bilddaten jedes Segments und
die Kommunikation von Bilddaten, Segmenten, Folgebilddaten oder
Basisbilddaten zu einer entfernten Einrichtung über ein Netz.
Die entfernte Einrichtung stellt Ferndienste bereit.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind für den
Fachmann aus den Figuren, der ausführlichen Beschreibung und
den beigefügten Patentansprüche ersichtlich.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf
die beiliegende Zeichnung beschrieben, wobei gleiche
Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Es zeigen:
Fig. 1 eine bildliche Darstellung eines CT-Abbildungssystems,
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild des in Fig. 1
dargestellten Systems,
Fig. 3 eine graphische Darstellung von
Überabtastgewichtungsfaktoren gegenüber dem Ansichtwinkel zur
Erzeugung eines Folgebildes aus einem Basisbild gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Reihe medizinischer
Diagnosesysteme, die mit einer Diensteeinrichtung über eine
Netzverbindung verbunden sind, um Ferndienste und einen
Datenaustausch zwischen den Diagnosesystemen und der
Diensteeinrichtung bereitzustellen,
Fig. 5 ein Blockschaltbild des in Fig. 4 gezeigten Systems, das
bestimmte Funktionselemente der Diagnosesysteme und der
Diensteeinrichtung zeigt,
Fig. 6 ein Blockschaltbild bestimmter Funktionselemente in
einem Diagnosesystem des in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Typs
zur Erleichterung einer interaktiven Ferndiensterbringung für
das Diagnosesystem, und
Fig. 7 ein Blockschaltbild bestimmter Funktionselemente der in
den Fig. 4 und 5 dargestellten Diensteeinrichtung zur
Bereitstellung eines interaktiven Ferndienstes für eine
Vielzahl medizinischer Diagnosesysteme.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Computertomographie-(CT-
)Abbildungssystem 10 gezeigt, das ein Fasslager 12 enthält, das
eine CT-Abtasteinrichtung der dritten Generation darstellt. Das
Fasslager 12 weist eine Röntgenquelle 14 auf, die
Röntgenstrahlen 16 zu einem Erfassungsarray 18 auf der
gegenüberliegenden Seite des Fasslagers 12 projiziert. Das
Erfassungsarray 18 ist aus Erfassungselementen 20 gebildet, die
zusammen die projizierten Röntgenstrahlen erfassen, die durch
einen medizinischen Patienten 22 hindurchfallen. Jedes
Erfassungselement 20 erzeugt ein elektrisches Signals, das die
Intensität eines auftreffenden Röntgenstrahls und somit die
Dämpfung des Strahls darstellt, wenn er durch den Patienten 22
fällt. Während einer Abtastung zur Erfassung von
Röntgenprojektionsdaten drehen sich das Fasslager 12 und die
daran angebrachten Komponenten um einen Drehmittelpunkt 24.
Die Drehung des Fasslagers 12 und der Betrieb der Röntgenquelle
14 werden durch eine Steuereinrichtung 26 des CT-Systems 10
gesteuert. Die Steuereinrichtung 26 enthält eine
Röntgensteuereinrichtung 28, die die Röntgenquelle 14 mit
Energie und Zeitsignalen versorgt, und eine
Fasslagermotorsteuereinrichtung 30, die die Drehgeschwindigkeit
und Position des Fasslagers 12 steuert. Ein
Datenerfassungssystem (DAS) 32 in der Steuereinrichtung 26
tastet analoge Daten von den Erfassungselementen 20 ab und
wandelt die Daten in digitale Signale zur nachfolgenden
Verarbeitung um. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34
empfängt abgetastete und digitalisierte Röntgendaten vom DAS 32
und führt eine Bildrekonstruktion mit hoher Geschwindigkeit
durch. Das rekonstruierte Bild wird einem Computer 36 als
Eingangssignal zugeführt, der das Bild in einer
Massenspeichereinrichtung 38 speichert.
Der Computer 36 empfängt auch Befehle und Abtastparameter von
einem Bediener über eine Konsole 40, die eine Tastatur
aufweist. Eine zugehörige
Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung 42 ermöglicht dem
Bediener die Überwachung des rekonstruierten Bildes und anderer
Daten vom Computer 36. Die vom Bediener zugeführten Befehle und
Parameter werden vom Computer 36 zur Ausbildung von
Steuersignalen und Informationen für das DAS 32, die
Röntgensteuereinrichtung 28 und die
Fasslagermotorsteuereinrichtung 30 verwendet. Außerdem bedient
der Computer 36 eine Tischmotorsteuereinrichtung 44, die einen
motorisierten Tisch 46 zur Positionierung des Patienten 22 im
Fasslager 12 steuert. Insbesondere bewegt der Tisch 46
Abschnitte des Patienten 22 durch eine Fasslageröffnung 48.
Die bekannten Wendelrekonstruktionsalgorithmen können allgemein
als Wendelextrapolations-(HE-) oder Wendelinterpolations-(HI-)
Algorithmen klassifiziert werden. Diese Algorithmen
beaufschlagen die Projektionsdaten typischerweise mit einem
Gewichtungsfaktor, um ein Bild zu rekonstruieren. Dieser
Gewichtungsfaktor beruht im allgemeinen auf, d. h., hängt sowohl
vom Fächerwinkel als auch vom Ansichtswinkel ab. Während die
HE- und HI-Algorithmen eine allgemein annehmbare Bildqualität
liefern, ist mit diesen Algorithmen eine erhebliche
Rechenredundanz verbunden, und sie erfordern erhebliche
Hardwarekosten, wenn die Rekonstruktionsgeschwindigkeit
kritisch ist. Beispielsweise müssen fast alle Projektionen, die
zur Erzeugung eines Ursprungsbildes verwendet werden, neu
gewichtet, neu gefiltert und neu rückprojiziert werden, um ein
neues Bild zu erzeugen, das nur einen kleinen Bruchteil einer
Drehung weg ist. Selbst dort, wo ein erhebliches
Überlappungsausmaß bei Projektionen aufeinanderfolgender Bilder
auftritt, ist zur Erzeugung von n Bildern pro Fasslagerdrehung
n mal der Rechenaufwand während der Fasslagerdrehung
erforderlich, der zur Erzeugung eines einzelnen Bildes benötigt
wird.
Die folgende Beschreibung eines Segmentieralgorithmus bezieht
sich manchmal speziell auf CT-Fluorosysteme, die eine Wendel-
Abtastung oder eine Cine-Abtastung verwenden. Der
Segmentieralgorithmus ist allerdings nicht auf die Ausübung mit
diesen Systemen beschränkt, und kann auch bei anderen CT-
Systemen angewendet werden. Ferner ist gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Segmentieralgorithmus im Computer 36
implementiert und verarbeitet beispielsweise in dem
Massenspeicher 38 gespeicherte Daten. Es sind natürlich auch
viele alternative Implementationen möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden zur Erzeugung von
Basisbilddaten für ein Basisbild zu verwendende
Projektionsdaten in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt. Zur
Erzeugung des Basisbildes dreht sich das Fasslager 12 eine
volle Umdrehung plus einen Ansichtwinkel β0, d. h., über den
Bereich (0,2π + β0), um Projektionsdaten zu erfassen. Der Winkel
β0 stellt den Winkel der Fasslagerdrehung mit einem Ausmaß von
360° während einer Wendel-Abtastung dar. Ansichten V stellen
die Anzahl von Ansichten dar, die pro 2π-Fasslagerdrehung
erhalten werden, und Ansichten VL sind die Anzahl der
Ansichten, die bei einem Ansichtwinkel (0 ≦ β ≦ β0) erhalten
werden. Der Segmentieralgorithmus teilt die Projektionsdaten in
M Segmente für jede 2π-Winkelspanne. Ist beispielsweise die
Geschwindigkeit des Systems 10 eine Sekunde pro
Fasslagerdrehung und beträgt eine Datenerfassungsperiode des
DAS 32 fünf Sekunden, werden die Projektionsdaten in 5 M
Segmente geteilt. Insbesondere erzeugt der
Segmentieralgorithmus Folgebilder aus geänderten Segmenten und
ermöglicht die Auswahl einer Segmentmenge und -größe aus einer
Vielzahl von Werten, wobei Segmente mit einer unterschiedlichen
Anzahl an Ansichten von angrenzenden Segmenten enthalten sind.
Die Segmentmenge und -größe werden derart ausgewählt, dass die
Anzahl der in dem k-ten Segment enthaltenen Ansichten zu dem
(k + M)-ten Segment identisch ist, und die Menge an in einem
beliebigen Segment enthaltenen Ansichten größer oder gleich der
Anzahl der Ansichten in VL ist.
Nach dem Teilen der Projektionsdaten in Segmente und der
Filterung der Daten wird ein Überabtastgewichtungsalgorithmus
bei den gefilterten Projektionsdaten jedes Segments zur
Erzeugung von Überabtastgewichtungsbilddaten und
Einheitsbilddaten für jedes Segment angewendet. Insbesondere
wendet der Überabtastgewichtungsalgorithmus einen
Gewichtungsfaktor w(β) bei den Projektionsdaten jedes Segments
an, die bei verschiedenen Ansichtswinkeln β erfasst wurden, um
ein Überabtastgewichtungsbild Ok für jedes Segment zu erzeugen.
Es ist anzumerken, dass für die Gewichtung der
Startansichtwinkel β für jedes Segments auf null gesetzt wird.
Ein Einheitsgewichtungsfaktor wird dann bei den
Projektionsdaten für jedes Segment zur Erzeugung eines
Einheitsgewichtungsbildes Uk für jedes Segment angewendet.
Insbesondere werden die gefilterten Projektionsdaten mit dem
erzeugten Gewichtungsfaktor multipliziert und dann
rückprojiziert.
Unter Verwendung der Segmentbilddaten aus den Basisbilddaten
werden Folgebilddaten erzeugt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel
ist die Winkelspanne für das Segment k gleich βk, und die den
Bereichen (0 ≦ β ≦ β0) und (2π ≦ β ≦ 2π + β0) entsprechenden
Gewichte sind zueinander komplementär. Ein Ansichtwinkel βk für
eine erste Projektion eines Folgebildes wird ausgewählt. Zu dem
Folgebild beitragende Projektionsdaten befindet sich im Bereich
(βk, 2π + βk + β0). Durch die Ausführung des
Segmentieralgorithmus werden ein aktualisierter
Gewichtungsfaktor beruhend auf jedem Ansichtwinkel βk und ein
Überabtastgewichtungsfaktor w(β) im Bereich (0, 2π + β0)
erzeugt. Der Segmentieralgorithmus bestimmt insbesondere einen
aktualisierten Gewichtungsfaktor, der bei zuvor gefilterten,
gewichteten und rückprojizierten Basisprojektionsdaten
angewendet wird, so dass das Folgebild ohne Neufilterung,
Neugewichtung und Neuprojektion aller Basisbildprojektionsdaten
erzeugt wird.
Fig. 3a zeigt beispielsweise eine graphische Darstellung von
Überabtastgewichtungsfaktoren gegenüber dem Ansichtwinkel zur
Erzeugung eines ersten Bildes gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 3b zeigt eine graphische Darstellung von
Überabtastgewichtungsfaktoren gegenüber dem Ansichtwinkel zur
Erzeugung eines Folgebildes, wobei das Folgebild am
Ansichtwinkel βk beginnt. βk stellt den Ansichtwinkel dar, an
dem die erste Projektion des Folgebildes lokalisiert ist, und
die Kurve veranschaulicht die bei den Projektionsdaten zur
Erzeugung des Folgebildes angewendeten Gewichtungen.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, bleibt der Gewichtungsfaktor für
die Mehrheit der Segmente zwischen dem Basisbild und dem k-ten
Folgebild unverändert. Gemäß Fig. 3 sind die
Gewichtungsfaktoren der Segmente 3 bis 6 zwischen dem Basisbild
und dem k-ten Bild unverändert. Infolgedessen ergibt sich das
k-te Bild zu:
wobei
Ok die überabtastgewichteten Bilddaten für das Segment k
und Ui die einheitsgewichteten Bilddaten für das Segment i darstellen, und
k ≦ 1 ist.
Ok die überabtastgewichteten Bilddaten für das Segment k
und Ui die einheitsgewichteten Bilddaten für das Segment i darstellen, und
k ≦ 1 ist.
Außerdem ergibt sich das k-te Bild mit M < 6 und k < 1 zu:
Pk = Pk - 1 - Ok - 1 - Uk + Ok + Ok + M - 1 + Uk + M - Ok + M
wobei
Ok die überabtastgewichteten Bilddaten für das Segment k und
Uk die einheitsgewichteten Bilddaten für das Segment k darstellen,
k < 1 ist, und
M < 6 ist.
Ok die überabtastgewichteten Bilddaten für das Segment k und
Uk die einheitsgewichteten Bilddaten für das Segment k darstellen,
k < 1 ist, und
M < 6 ist.
Daher werden die zuvor gefilterten, gewichteten und
rückprojizierten Basisbildprojektionsdaten einfach zur
Erzeugung des Folgebildes wieder verwendet. Dagegen
unterscheiden sich die bei den Projektionsdaten in den
Segmenten 1 und 2, (0, βk + β0), und den Segmenten 7 und 8,
(2π, 2π + βk + β0), angewendeten Überabtastgewichtungsfaktoren
zwischen dem ersten Bild und dem Folgebild. Der
Gewichtungsalgorithmus erzeug somit Gewichtungsfaktoren und
Bilddaten in diesen Bereichen. D. h., der Gewichtungsalgorithmus
erzeugt aktualisierte Gewichtungsfaktoren, die bei der
Anwendung bei den Basisbilddaten die Basisbilddaten in den
geänderten Segmenten derart neu gewichten, dass der
Basisdatenbeitrag zu dem Folgebild mit den in Fig. 3b gezeigten
Überabtastgewichtungsfaktoren übereinstimmt. Allerdings werden
diese Basisbilddaten nicht neu gefiltert. Daher wird ein
wesentlicher Abschnitt des Folgebildes ohne Neufilterung,
Neugewichtung oder Neurückprojektion der zuvor erfassten
Basisbilddaten erzeugt. Demnach wird eine erhebliche Menge an
Filterung, Multiplikation und Rückprojektion beseitigt,
wodurch die Recheneffektivität des Systems verbessert wird. Die
einzigen Projektionsdaten, die gefiltert werden müssen, um das
Folgebild zu erzeugen, sind Projektionsdaten von Segmenten, die
zuvor nicht zur Erzeugung der Basisbilddaten gefiltert wurden.
Wie es vorstehend beschrieben ist, handelt es sich dabei nicht
um eine wesentliche Datenmenge.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Anzahl der Segmente M
derart ausgewählt, dass jedes Segment eine identische Anzahl
von Ansichten vk hat. Allerdings kann eine derartige Auswahl
unpraktisch sein. Beispielweise kann die Anzahl der in einer
Fasslagerdrehung enthaltenen Ansichten N nicht durch die Anzahl
der Segmente M teilbar sein. Außerdem kann das System 10
mehrere Prozessoren oder Verarbeitungs-Pipelines D enthalten,
die parallel zur Bildrekonstruktion verwendet werden, und die
Anzahl der in jedem Segment enthaltenen Ansichten kann nicht
durch die Anzahl der Prozessoren teilbar sein.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Abtastrate des
DAS 32 derart eingestellt, das die Anzahl der Ansichten nach
der Kompression pro 2π-Drehung v, geteilt durch die Menge an
Prozessor-Pipelines D mal der Anzahl der Segmente in einer
ganzen Zahl resultiert. Wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, die
ein Ausführungsbeispiel darstellt, bei dem die DAS Abtastrate
normalerweise 984 Ansichten pro Drehung beträgt, kann die
Abtastrate des DAS 32 derart eingestellt werden, dass die
ausgewählte. Anzahl an Ansichten pro Segment für eine gegebene
Bildfrequenz erfasst wird.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel enthält jedes
Segment viele Ansichten und kann eine ungleichmäßige Größe
aufweisen (eine von den Nachbarsegmenten unterschiedliche
Größe). Die Größe jedes Segments kann derart geändert werden,
dass die Anzahl der Ansichten in jedem Segment geteilt durch
die Anzahl der Pipelines D eine ganze Zahl ergibt und die ganze
Zahl der Ansichten in den M Segmenten gleich der Anzahl der
Ansichten pro 2π-Drehung des Fasslagers 12 ist. Außerdem sind
die Segmente Einschränkungen unterworfen, dass die Anzahl der
Ansichten in dem k-ten Segment gleich der in dem (k + M)-ten
Segment ist, und die Anzahl der Ansichten in einem beliebigen
Segment größer oder gleich vL sein muss. Ein Beispiel ist in
Tabelle 2 gezeigt.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel enthält das System 10
einen Faltungsalgorithmus, der gleichzeitig eine Vielzahl von
Ansichten von Bilddaten erzeugt. D. h., ein komplexer FFT-
Faltungsalgorithmus erzeugt gleichzeitig zwei Ansichten aus den
Bilddaten. Eine Ansicht von N Elementen wird als Realteil
behandelt, und die zweite Ansicht aus N Elementen wird als
Imaginärteil einer komplexen Folge der Länge N behandelt. Eine
Sequenz y(n) wird wie folgt gebildet:
y(n) = vi(n) + jvm(n)
wobei
n die Anzahl der Abtastpunkte ist, mit n = 0, 1, 2, . . . N - 1,
i die Ansichtnummer ist, mit i = 0, 1, 2, . . ., Nv-1,
m die Ansichtnummer ist, mit i = 0, 1, 2, . . ., Nv-1,
vi der i-ten nullgedämpften Ansicht entspricht, und
vm der m-ten nullgedämpften Ansicht entspricht.
n die Anzahl der Abtastpunkte ist, mit n = 0, 1, 2, . . . N - 1,
i die Ansichtnummer ist, mit i = 0, 1, 2, . . ., Nv-1,
m die Ansichtnummer ist, mit i = 0, 1, 2, . . ., Nv-1,
vi der i-ten nullgedämpften Ansicht entspricht, und
vm der m-ten nullgedämpften Ansicht entspricht.
Vi und vm können aus der gleichen Ansicht, aus
unterschiedlichen Ansichten oder unterschiedlichen
Volumencomputertomographieschnitten sein.
Nach der Ausbildung der Folge y(n) wird eine komplexe FFT von
y(n), Y(n) erzeugt. Eine erweiterte Frequenzbereichsantwort des
Faltungskerns auf N Punkte wird dann erzeugt zu:
H(k) = H(N - k)
wobei k = N/2, . . ., N - 1 ist, und
H(k) die reale FFT des Kerns h(n) ist, die eine gerade Funktion ist.
H(k) die reale FFT des Kerns h(n) ist, die eine gerade Funktion ist.
Unter Verwendung der erweiterten Frequenzbereichsantwort H(k)
wird Z(k) berechnet:
Z(k) = Y(k) . H(k).
Eine inverse komplexe FFT von Z(k), z(n), wird erzeugt, und das
Ergebnis wird in einen Realteil z(n) und in einen Imaginärteil
z(n) getrennt bzw. isoliert. Die Teile ergeben sich zu:
Cvi = Realteil von z(n),
Cvm = Imaginärteil von z(n),
wobei
Cvi die gefaltete i-te Ansicht, und
Cvm die m-te Ansicht ist.
Cvi = Realteil von z(n),
Cvm = Imaginärteil von z(n),
wobei
Cvi die gefaltete i-te Ansicht, und
Cvm die m-te Ansicht ist.
Die Verwendung des Faltungsalgorithmus verringert die Anzahl
der komplexen Vorwärts- und Rückwärts-FFT-Operationen, die
durchzuführen sind. Werden beispielsweise vier Ansichten
verarbeitet, müssen bekannte Faltungsalgorithmen vier Vorwärts-
und vier Invers-Realteil-FFT-Operationen durchführen.
Allerdings erzeugt der beschriebene Faltungsalgorithmus die
Bilddaten lediglich mittels zweier Vorwärts- und zweier
komplexer Invers-FFT-Operationen. Infolgedessen wird die
Berechnungseffizienz verbessert, und die zur Erzeugung der
Bilder erforderliche Zeit kann verringert werden.
Der vorstehend beschriebene Algorithmus erleichtert die
Verbessert der Berechnungseffizienz ohne Verschlechterung der
Bildqualität bei der CT-Fluoro-Bildrekonstruktion. Dieser
Algorithmus verringert auch die Arbeitszeit und liefert einen
vernünftigen Kompromiss zwischen der Anzahl der Ansichten und
der Bildfrequenz.
Aus der vorhergehenden Beschreibung der verschiedenen
Ausführungsbeispiele ist ersichtlich, dass die Aufgabe der
Erfindung gelöst wird. Obwohl die Erfindung ausführlich
beschrieben und veranschaulicht wurde, ist selbstverständlich,
dass dies nur der Veranschaulichung dient und nicht als
Einschränkung verstanden werden kann. Beispielsweise ist das
hier beschriebene CT-System ein CT-Fluorosystem. Es können
viele andere CT-Systeme verwendet werden. Obwohl die Werte von
β und βk hier als Endstufe der Bildqualitätsbewertung
ausgewählt werden, können einige oder alle dieser Werte vorab
ausgewählt und im Computer gespeichert werden. Des weiteren
werden die beschriebenen Überabtastgewichtungen entsprechend
einer nichtlinearen Funktion bestimmt, d. h. w(β) ist nicht
proportional zu β. Allerdings können die Überabtastgewichtungen
mit einer linearen Funktion oder mit einer anderen nicht
linearen Funktion erzeugt werden. Obwohl die Erfindung in
Verbindung mit einer Wedelabtastung beschrieben ist, kann die
Erfindung auch in Verbindung mit einer Cine-Abtastung verwendet
werden. Der Schutzbereich der Erfindung wird lediglich durch
die beigefügten Patentansprüche bestimmt.
In Fig. 4 ist ein Dienstesystem 1010 zur Bereitstellung von
Ferndiensten für eine Vielzahl medizinischer Diagnosesysteme
1012 gezeigt, die Systeme wie das bezüglich Fig. 1 beschriebene
CT-Abbildungssystem 10 beinhalten. Gemäss dem in Fig. 4
gezeigten Ausführungsbeispiel beinhalten die medizinischen
Diagnosesysteme ein Magnetresonanzabbildungssystem-(MRI-)System
1014, ein Computertomographie-(CT-)System 1016 und ein
Ultraschall-Abbildungssystem 1018. Die Diagnosesysteme können
an einem einzelnen Ort oder in einer einzelnen Einrichtung
positioniert sein, wie in einer medizinischen Einrichtung 1020,
oder können voneinander entfernt sein, wie es im Fall des
Ultraschallsystems 1018 gezeigt ist. Die Diagnosesysteme werden
von einer zentralen Diensteeinrichtung 1022 mit Diensten
versorgt. Des weiteren kann eine Vielzahl von
Kundendiensteinrichtungen 1024 mit dem Dienstesystem zur
Übertragung von Dienstanforderungen, Verifizierung des
Servicestatus, Übertragung von Dienstedaten, und so weiter wie
nachstehend näher beschrieben verbunden sein.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 4 sind mehrere
verschiedene Systemmodalitäten mit einer Ferndienstleistung
durch die Diensteeinrichtung bereitgestellt. Die Ferndienste
enthalten Dienste wie eine Fernüberwachung, eine
Fernsystemsteuerung, einen unmittelbaren Dateizugriff von
entfernten Orten, eine Ferndateispeicherung und Archivierung,
eine Fernbetriebsmittelsammlung, Fernaufzeichnung und
Fernberechnungen mit hoher Geschwindigkeit, sind aber nicht
darauf beschränkt. Die Ferndienste werden für eine bestimmte
Einrichtung bzw. Modalität in Abhängigkeit von den Fähigkeiten
der Diensteeinrichtung, der Diagnosesystemtypen, die an
Serviceverträgern mit Einrichtung teilhaben, so wie anderen
Faktoren bereitgestellt.
In Abhängigkeit von der Modalität der Systeme sind verschiedene
Subkomponenten oder Subsysteme enthalten. Im Fall des MRI-
Systems 1014 enthalten diese Systeme im allgemeinen eine
Abtasteinrichtung, eine Steuer- und Signalerfassungsschaltung,
eine Systemsteuereinrichtung und eine Bedienerstation. Das MRI-
System 1014 enthält eine globale Plattform zum interaktiven
Austauschen von Dienstanforderungen, Nachrichten und Daten mit
der Diensteeinrichtung 1022 wie es nachstehend näher
beschrieben wird. Das MRI-System 1014 ist mit einem
Kommunikationssystem 32 verbunden, das in einem einzelnen oder
separaten physikalischen Paket von dem MRI-System 1014
enthalten ist. In einem typischen System können zusätzliche
Komponenten im System 1014 enthalten sein, wie ein Drucker oder
Fotografiesystem zur Erzeugung rekonstruierter Bilder beruhend
auf von der Abtasteinrichtung erfassten Daten.
Gleichermaßen enthält das CT-System 1016 typischerweise eine
Abtasteinrichtung, eine Signalerfassungseinrichtung und eine
Systemsteuereinrichtung. Die Abtasteinrichtung erfasst
Abschnitte einer Röntgenstrahlung, die durch ein
interessierendes Objekt gerichtet ist. Die Steuereinrichtung
enthält eine Schaltung zum Anweisen des Betriebs der
Abtasteinrichtung und zur Verarbeitung und Rekonstruktion von
Bilddaten beruhend auf den erfassten Signalen. Das CT-System
1016 ist mit einem Kommunikationssystem 1048 zur Übertragung
und zum Empfang von Daten für Ferndienste verbunden. Des
Weiteren enthält das CT-System 1016 wie das MRI-System 1014
einen Drucker oder eine ähnliche Einrichtung zur Ausgabe
rekonstruierter Bilder beruhend auf durch die Abtasteinrichtung
erfassten Daten.
Im Fall des Ultraschallsystems 1018 enthalten diese Systeme im
Allgemeinen eine Abtasteinrichtung und eine
Datenverarbeitungseinrichtung und eine Systemsteuereinrichtung.
Das Ultraschallsystem 1018 ist mit einem Kommunikationsmodul
1062 zur Übertragung von Dienstanforderungen, Nachrichten und
Daten zwischen dem Ultraschallsystem 1018 und der
Diensteeinrichtung 1022 verbunden.
Obwohl hier allgemein auf "Abtasteinrichtungen" in
Diagnosesystemen Bezug genommen wird, sollte dieser Ausdruck
allgemein eine medizinische Diagnose-Datenerfassungseinrichtung
umfassen, und nicht auf eine Bilddatenerfassung beschränkt
sein, sowie auch Bildarchivierungskommunikations- und
Abrufsysteme, Bildverwaltungssysteme, Einrichtungs- oder
Anstaltverwaltungssysteme, Betrachtungssysteme und dergleichen
auf dem Gebiet der medizinischen Diagnose umfassen.
Sind mehr als ein medizinisches Diagnosesystem in einer
einzelnen Einrichtung oder an einem einzelnen Ort enthalten,
wie es im Fall der MRI- und CT-Systeme 1014 und 1016 in Fig. 4
gezeigt ist, können diese mit einer Verwaltungsstation 1070 wie
einer Röntgenabteilung eines Krankenhauses oder einer Klinik
verbunden sein. Die Verwaltungsstation kann direkt mit
Steuereinrichtungen für die verschiedenen Diagnosesysteme
verbunden sein. Das Verwaltungssystem kann einen
Arbeitsplatzrechner oder Personalcomputer 1072 enthalten, der
mit den Systemsteuereinrichtungen mittels einer
Intranetkonfiguration, einer Datei-Mehrbenuzter-Konfiguration,
einer Client/Server-Anordnung oder auf eine andere geeignete
Art und Weise verbunden ist. Des Weiteren beinhaltet die
Verwaltungsstation 1070 typischerweise einen Monitor 1074 zur
Betrachtung von Systembetriebsparametern, zum Analysieren des
Systemgebrauchs und zum Austauschen von Dienstanforderungen und
Daten zwischen der Einrichtung 1020 und der Diensteeinrichtung
1022. Eingabeeinrichtungen wie eine Standardcomputertastatur
1076 und Maus 1078 können auch zur Erleichterung der
Benutzerschnittstelle vorgesehen sein.
Es ist anzumerken, dass als Alternative das Verwaltungssystem
oder andere Diagnosesystemkomponenten allein stehen können,
oder nicht direkt mit einem Diagnosesystem verbunden sein
können. In diesen Fällen kann die hier beschrieben
Serviceplattform und ein Teil oder die gesamte
Servicefunktionalität nichts desto weniger in dem
Verwaltungssystem ausgebildet sein. Gleichermaßen kann ein
Diagnosesystem bei bestimmten Anwendungen aus einem
alleinstehenden oder vernetzten
Bildarchivierungskommunikations- und Abrufsystem oder einer
Betrachtungsstation mit einem Teil oder der gesamten hier
beschriebenen Funktionalität bestehen.
Die vorstehend angeführten Kommunikationsmodule sowie der
Arbeitsplatzrechner 1072 und die Kundendiensteinrichtungen 1024
können mit der Diensteeinrichtung 1022 über ein
Fernzugriffsnetz 1080 verbunden sein. Zu diesem Zweck kann eine
beliebige geeignete Netzverbindung verwendet werden.
Gegenwärtig beinhalten bevorzugte Netzkonfigurationen sowohl
anwendereigene als auch dedizierte Netze sowie offene Netze wie
das Internet. Daten können zwischen den Diagnosesystemen,
Kundendiensteinrichtungen und der Ferndiensteeinrichtung 1022
in einem beliebigen geeigneten Format wie in Übereinstimmung
mit dem Internetprotokoll (IP), dem Übertragungssteuerprotokoll
(TCP) oder anderen bekannten Protokollen ausgetauscht werden.
Des Weiteren können bestimmte Daten über Markup-Sprachen wie
die Hypertextmarkup-Sprache (HTML) oder andere Standardsprachen
übertragen beziehungsweise formatiert werden. Die gegenwärtig
bevorzugten Schnittstellenstrukturen und
Kommunikationskomponenten werden nachstehend näher beschrieben.
In der Diensteeinrichtung 1022 werden Nachrichten,
Dienstanforderungen und Daten durch Kommunikationskomponenten
empfangen, die allgemein mit dem Bezugszeichen 1082 bezeichnet
sind. Die Komponenten 1082 übertragen die Dienstdaten zu einem
Dienstzentrumverarbeitungssystem, das allgemein mit dem
Bezugszeichen 1084 in Fig. 4 bezeichnet ist. Das
Verarbeitungssystem verwaltet den Empfang, die Verarbeitung und
Übertragung von Dienstdaten zu und von der Diensteeinrichtung.
Allgemein kann das Verarbeitungssystem 1084 einen oder eine
Vielzahl von Computern sowie dedizierte Hardware oder
Softwareserver zur Verarbeitung der verschiedenen
Dienstanforderungen und zum Empfangen und Übertragen der
Dienstdaten enthalten, was nachstehend näher beschrieben ist.
Die Diensteeinrichtung 1022 enthält auch eine Reihe von
Arbeitsplatzrechnern 1086, die mit Personal besetzt sein
können, das die Dienstanforderungen entgegen nimmt und Dienste
außerhalb und während des Betriebs der Diagnosesysteme als
Antwort auf die Dienstanforderungen vornimmt. Das
Verarbeitungssystem 1084 kann auch mit einem System von
Datenbanken oder anderen Verarbeitungssystemen 1088 an der
Diensteeinrichtung 1022 oder entfernt davon verbunden sein.
Diese Datenbanken und Verarbeitungssysteme können extensive
Datenbankinformationen über Betriebsparameter, die
Servicehistorie, und so weiter sowohl für bestimmte
teilnehmende Abtasteinrichtungen als auch für weiter
fortgeschrittene Diagnoseausrüstungen enthalten.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild der vorstehend beschriebenen
Systemkomponenten als Funktionsdarstellung. Gemäß Fig. 5
können die Kundendiensteinrichtungen 1024 und die
Diagnosesysteme 1012 mit der Diensteeinrichtung 1022 über eine
Netzverbindung wie allgemein durch das Bezugszeichen 1080
bezeichnet verbunden sein. In jedem Diagnosesystem 1012 ist
eine globale Serviceplattform 1090 vorgesehen.
Die Plattform 1090, die nachstehend näher unter Bezugnahme auf
Fig. 6 beschrieben ist, beinhaltet Hardware-, Firmware- und
Softwarekomponenten, die zum Zusammensetzen von
Dienstanforderungen, Übertragen und Empfangen von Dienstdaten,
Einrichten von Netzverbindungen und Verwalten von Finanz- oder
Teilnehmergestaltungen zwischen Diagnosesystemen und der
Diensteeinrichtung eingerichtet sind. Des Weiteren liefern die
Plattformen eine globale grafische Benutzerschnittstelle an
jedem Diagnosesystem, die an verschiedene Systemmodalitäten zur
Erleichterung der Interaktion von Ärzten und Radiologen mit den
verschiedenen Diagnosesystemen für die Servicefunktionen
angepasst werden kann. Die Plattformen ermöglichen es dem
Abtasteinrichtungsentwickler, mit der Steuerschaltung der
einzelnen Abtasteinrichtungen sowie mit Speichereinrichtungen
an den Abtasteinrichtungen eine direkte Schnittstelle bilden,
um auf ein Bild, eine Protokolldatei und ähnliche Dateien
zuzugreifen, die zur Übergabe angeforderter Dienste oder von
Teilnehmerdiensten erforderlich sind. Ist eine
Verwaltungsstation 1070 vorgesehen, wird eine ähnliche globale
Plattform vorzugsweise auf die Verwaltungsstation geladen, um
die direkte Schnittstellenbildung zwischen der
Verwaltungsstation und der Diensteeinrichtung zu erleichtern.
Zusätzlich zu der globalen Serviceplattform 1090, ist jedes
Diagnosesystem vorzugsweise mit einem alternativen
Kommunikationsmodul 1092 wie einer
Facsimileübertragungseinrichtung zum Senden und Empfangen von
Facsimilenachrichten zwischen der Abtasteinrichtung und den
Ferndiensteeinrichtungen versehen.
Zwischen den Diagnosesystemen und der Diensteeinrichtung
übertragene Nachrichten und Daten überschreiten eine
Sicherheitsbarriere oder einen "Firewall" in dem
Verarbeitungssystem 1084, was nachstehend beschrieben wird, und
einen nicht autorisierten Zugriff auf die Diensteeinrichtung
auf eine allgemein bekannte Art und Weise verhindert. Ein
Modemgestell 1096 mit einer Reihe von Modems 1098 empfängt die
ankommenden Daten und überträgt abgehende Daten über einen
Router 1100, der den Datenverkehr zwischen den Modems und dem
Dienstzentrumverarbeitungssystem 1084 verwaltet.
Gemäß der Darstellung in Fig. 5 sind die Arbeitsplatzrechner
1086 mit dem Verarbeitungssystem verbunden, wie auch entfernte
Datenbanken oder Computer 1088. Außerdem ist zumindest eine
lokale Servicedatenbank 1102 zum Verifizieren von Lizenz- und
Vertragsgestaltungen, zur Speicherung von Dienstdaten und
Dateien, Protokolldateien, und so weiter vorgesehen. Des
Weiteren ist ein oder sind mehrere Kommunikationsmodule 1104
mit dem Verarbeitungssystem 1084 zum Senden und Empfangen von
Facsimilieübertragungen zwischen der Diensteeinrichtung und den
Diagnosesystemen oder Kundendiensteinrichtungen verbunden.
Fig. 6 zeigt schematisch die verschiedenen Funktionselemente,
die die globale Serviceplattform 1090 in jedem Diagnosesystem
1012 umfassen. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, enthält die
globale Plattform ein Einrichtungsverbindungsmodul 1106 sowie
ein Netzverbindungsmodul 1108. Das Netzverbindungsmodul 1108
greift auf eine Hauptwebseite 1110 zu, die wie vorstehend
angeführt vorzugsweise eine Markup-Sprachenseite, wie eine.
HTML-Seite ist, die für den Systembenutzer auf einem Bildschirm
an dem Diagnosesystem angezeigt wird. Auf die Hauptwebseite
1110 kann vorzugsweise von einer normalen Betriebsseite aus
zugegriffen werden, in der der Benutzer beispielsweise über ein
Ikon auf dem Bildschirm Untersuchungsanforderungen
konfigurieren kann, die Ergebnisse von Untersuchungen
betrachten kann, und so weiter. Über die Hauptwebseite 1110
kann auf eine folgende zusätzliche Webseite 1112 zugegriffen
werden. Derartige Webseiten erlauben die Erzeugung und
Übertragung von Ferndienstanforderungen zu der
Ferndiensteeinrichtung, und erleichtern den Austausch anderer
Nachrichten, Berichte, von Software, Protokollen und so weiter,
wie es nachstehend näher beschrieben ist.
Es ist anzumerken, dass der hier verwendete Ausdruck "Seite"
einen Benutzerschnittstellenbildschirm oder eine ähnliche
Anordnung einschließt, die von einem Benutzer des
Diagnosesystems betrachtet werden kann, wie Bildschirme, die
grafische oder Textdarstellungen von Daten, Nachrichten,
Berichten und so weiter bereitstellen. Des Weiteren können
diese Seiten durch eine Markupsprache oder eine
Programmierungssprache wie Java, Perl, Javascript oder eine
andere geeignete Sprache definiert sein.
Das Netzverbindungsmodul 1108 ist mit einem Lizenzmodul 1114
zur Verifizierung des Lizenzstatus, der Gebühr oder der
Vertragsteilnahme zwischen dem Diagnosesystem und der
Diensteeinrichtung verbunden. Der Ausdruck "Teilnahme" soll
hier so verstanden werden, dass er verschiedene Ausgestaltungen
wie vertragliche, kommerzielle oder andere für die
Bereitstellung von Diensten, Informationen, Software und
dergleichen mit oder ohne Gebühr enthält. Des weiteren können
die nachstehend beschriebenen bestimmten Ausgestaltungen
mehrere verschiedene Arten der Teilnahme einschließlich
Ausgestaltungen mit zeitlichem Ablauf, Ausgestaltungen mit
einer Einmalgebühr und sogenannte "Zahlen pro Benutzung"-
Ausgestaltungen enthalten, um nur einige zu nennen.
Das Lizenzmodul 1114 ist wiederum mit einem oder mit mehreren
Adaptereinrichtungen 1116 zur Bildung einer Schnittstelle mit
dem Browser, Server und Kommunikationskomponenten mit
Modalitätsschnittstelleneinrichtungen 1118 verbunden. In einer
gegenwärtig bevorzugten Konfiguration sind mehrere dieser
Schnittstelleneinrichtungen zum Austausch von Daten zwischen
der Systemabtasteinrichtung und der Serviceplattform
vorgesehen. Beispielsweise können die
Modalitätsschnittstelleneinrichtungen 1118 Applets oder
Servlets zum Bilden modalitätsspezifischer Anwendungen sowie
Konfigurationstemplates, einen Grafikbenutzer-
Schnittstellenanpassungscode, und so weiter enthalten. Die
Adapter 1116 können mit derartigen Komponenten oder direkt mit
einer Modalitätssteuereinrichtung 1120 interagieren, die mit
den modalitätsspezifischen Subkomponenten 1122 verbunden ist.
Die Modalitätssteuereinrichtung 1120 und die
modalitätsspezifischen Subkomponenten 1122 enthalten
typischerweise einen rekonfiguierten Prozessor oder Computer
zur Ausführung der Untersuchungen und eine Speicherschaltung
zur Speicherung von Bilddatendateien, Protokolldateien,
Fehlerdateien, und so weiter. Der Adapter 1116 kann mit einer
derartigen Schaltung eine Schnittstellen bilden, um die
gespeicherten Daten in und aus gewünschten Protokollen zu
konvertieren, wie zwischen dem Hypertexttransferprotokoll
(HTTP) und DICOM, einem medizinischen Abbildungsstandard zur
Datenpräsentation. Des Weiteren kann der Transfer von Dateien
und Daten wie nachstehend beschrieben über ein geeignetes
Protokoll durchgeführt werden, wie das Dateitransferprotokoll
(FTP) oder ein anderes Netzwerkprotokoll.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält das
Einrichtungsverbindungsmodul 1106 mehrere Komponenten zur
Bereitstellung eines Datenaustauschs zwischen dem
Diagnosesystem und der Ferndiensteeinrichtung. Insbesondere ist
ein Verbindungsdienstmodul 1124 für die Schnittstellenbildung
mit dem Netzverbindungsmodul 1108 vorgesehen. Ein Punkt-Zu-
Punkt-Protokoll-(PPP)-Modul 1126 ist auch zur Übertragung von
Internetprotokollpaketen über Fernkommunikationsverbindungen
vorgesehen. Schließlich ist ein Modem 1128 zum Empfangen und
zum Übertragen von Daten zwischen dem Diagnosesystem und der
Ferndiensteeinrichtung vorgesehen. Wie es für den Fachmann
ersichtlich ist, können verschiedene andere Netzprotokolle und
Komponenten in dem Einrichtungsverbindungsmodul 1106 zur
Erleichterung eines derartigen Datenaustauschs verwendet
werden.
Das Netzverbindungsmodul 1108 beinhaltet vorzugsweise einen
Server 1130 und einen Browser 1132. Der Server 1130 erleichtert
den Datenaustausch zwischen dem Diagnosesystem und der
Diensteeinrichtung, und ermöglicht die Betrachtung einer Folge
von Webseiten 1110 und 1120 über den Browser 1132. Gemäß einem
gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel unterstützen der
Server 1130 und der Browser 1132 HTTP-Anwendungen, und der
Browser unterstützt Java-Anwendungen. Andere Server und Browser
oder ähnliche Softwarepakete können natürlich zum Austausch von
Daten, Dienstanforderungen, Nachrichten und Software zwischen
dem Diagnosesystem, dem Bediener und der Ferndiensteeinrichtung
verwendet werden. Schließlich kann eine direkte Netzverbindung
1134 zwischen dem Server 1130 und einem Arbeitsplatzrechner in
einer Verwaltungsstation 1170 in der medizinischen Einrichtung
vorgesehen sein (siehe Fig. 4 und 5).
Gemäß einem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die das
Netzverbindungsmodul umfassenden Komponenten über eine als Teil
der globalen Plattform gespeicherte Anwendung konfiguriert
werden. Insbesondere ermöglicht eine für einen Servicetechniker
lizenzierte Javaanwendung die Konfiguration der
Einrichtungsverbindung an dem Diagnosesystem, um diesem die
Verbindung mit der Diensteeinrichtung zu ermöglichen.
Fig. 7 veranschaulicht Funktionselemente für die
Diensteeinrichtung 1022. Wie vorstehend angeführt enthält die
Diensteeinrichtung 1022 ein Modemgestell 1096 mit einer
Vielzahl von Modems 1098, die mit einem Router 1100 zur
Koordination von Datenkommunikationen mit der
Diensteeinrichtung verbunden sind. Ein HTTP-Diensteserver 1094
empfängt und lenkt ankommende und abgehende Transaktionen von
beziehungsweise zu der Einrichtung. Der Server 1094 ist mit den
anderen Komponenten der Einrichtung über einen Firewall 1138
für die Systemsicherheit verbunden. Die Arbeitsplatzrechner
1086 sind mit dem Anschluss-Manager zur Abwicklung von
Dienstanforderungen und Übertragungsnachrichten und Berichten
als Antwort auf derartige Anforderungen verbunden.
Eine automatisierte Diensteinheit 1136 kann auch in der
Diensteeinrichtung zur automatischen Beantwortung bestimmter
Dienstanforderungen, Absuchen der teilnehmenden Diagnosesysteme
nach Betriebsparameterdaten, und so weiter, wie nachstehend
beschrieben enthalten sein. Gemäß einem gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsbeispiel kann die automatisierte Diensteinheit
unabhängig von oder in Verbindung mit den interaktiven
Servicekomponenten arbeiten, die das Verarbeitungssystem 1084
umfassen. Es ist anzumerken, dass andere Netz- oder
Kommunikationsschemata vorgesehen sein können, um der
Diensteeinrichtung das Kommunizieren und den Austausch von
Daten und Nachrichten mit Diagnosesystemen und
Kundendiensteinrichtungen, wie Systemen mit Serviceprovidern
außerhalb des Internets (ISPs), virtuellen privaten Netzen
(VPNs) und so weiter zu ermöglichen.
Hinter dem Firewall 1138 koordiniert ein HTTP-Anwendungsserver
1140 die Handhabung der Dienstanforderungen, der
Benachrichtigung, des Berichts, der Softwareübertragung und so
weiter. Andere Server können mit dem HTTP-Server 1140 verbunden
sein, wie Dienstanalyseserver 1142, die für adressspezifische
Typen von Dienstanforderungen wie nachstehend näher beschrieben
konfiguriert sind. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel
enthält das Verarbeitungssystem 1084 auch einen Lizenzserver
1144, der mit einer Lizenzdatenbank 1146 zur Speicherung,
Aktualisierung und Verifizierung des Status der
Diagnosesystemdienstteilnahme verbunden ist. Alternativ kann
der Lizenzserver 1144 bei Bedarf außerhalb des Firewalls 1138
zur Verifikation des Teilnahmestatus vor dem Zugang zu der
Diensteeinrichtung platziert sein.
Die Abwicklung der Dienstanforderungen, Nachrichten und
Berichterstattung wird weiter durch ein Organisationsmodul 1148
koordiniert, dass mit dem HTTP-Server verbunden ist. Das
Organisationsmodul 1148 koordiniert die Aktivitäten anderer das
Verarbeitungssystem umfassender Server, wie einen Berichtserver
1150, einen Nachrichtenserver 1152 und einen Server 1154 zum
Herunterladen von Software. Für den Fachmann ist ersichtlich,
dass die Server 1150, 1152 und 1154 mit (nicht gezeigten)
Speichereinrichtungen zur Speicherung von Daten wie Adressen,
Protokolldateien, Nachricht- und Berichtdateien,
Anwendungssoftware und so weiter verbunden sind. Insbesondere
ist der Softwareserver 1154 wie in Fig. 7 gezeigt über einen
oder mehrere Datenkanäle mit einer Speichereinrichtung 1156
verbunden, die übertragbare Softwarepakete enthält, die direkt
zu den Diagnosesystemen gesendet werden können, auf die durch
die Diagnosesysteme zugegriffen werden kann, oder die auf
Gebührenbasis zugeführt werden können. Die Nachricht- und
Berichtserver 1152 und 1150 sind ferner zusammen mit dem
Kommunikationsmodul 1104 mit einem Zuführabwicklungsmodul 1158
verbunden, das zum Empfang abgehender Nachrichten, zur
Sicherstellung der richtigen Verbindung mit den
Diagnosesystemen und zur Koordination der Übertragung der
Nachrichten konfiguriert ist.
Gemäß einem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel kann
die vorstehend beschriebene funktionale Schaltung als Hardware,
Firmware oder Software auf einer geeigneten Computerplattform
konfiguriert sein. Beispielsweise kann die Funktionsschaltung
des Diagnosesystems als geeigneter Code in einem
Personalcomputer oder einem Arbeitsplatzrechner programmiert
sein, der entweder vollständig in der Systemabtasteinrichtung
enthalten ist oder zu dieser hinzugefügt ist. Die
Funktionsschaltung der Diensteeinrichtung kann zusätzliche
Personalcomputer oder Arbeitsplatzrechner zusätzlich zu einem
Großrechner enthalten, in dem einer oder mehrere Server, die
Organisationseinrichtung bzw. der Scheduler, und so weiter
konfiguriert sind. Schließlich können die
Kundendiensteinrichtungen Personalcomputer oder Laptopcomputer
einer geeigneten Prozessorplattform umfassen. Es ist
anzumerken, dass die vorstehend beschriebene Funktionsschaltung
auf vielerlei Weise zur Ausführung der hier beschriebenen
Funktionen angepasst werden kann. Allgemein erleichtert die
Funktionsschaltung den Austausch der Ferndienstedaten zwischen
den Diagnosesystemen und einer Ferndiensteeinrichtung, die
vorzugsweise auf interaktive Art und Weise implementiert ist,
um regelmäßige Aktualisierungen der Diagnosesysteme bezüglich
Dienstaktivitäten bereit zu stellen.
Wie vorstehend beschrieben, erleichtern sowohl die
Diagnosesysteme als auch die Kundendiensteinrichtungen
vorzugsweise die Schnittstellenbildung zwischen einer Vielzahl
von Diagnosesystemmodalitäten und der Ferndiensteeinrichtung
über eine Folge von interaktiven Seiten, die vom Benutzer
betrachtet werden können. Beispielseiten beinhalten die
Möglichkeit der Bereitstellung interaktiver Informationen, der
Ausbildung von Dienstanforderungen, Auswahl und Übertragung von
Nachrichten, Berichten und von Diagnosesystemsoftware, und so
weiter. Die Seiten erleichtern die Interaktion und die
Verwendung der Ferndienste, wie beispielsweise einer
Fernüberwachung, Fernsystemsteuerung, eines unmittelbaren
Dateizugriffs von entfernten Orten, einer Ferndateispeicherung
und Archivierung, einer Fernbetriebsmittelsammlung,
Fernaufzeichnung und Fernberechnungen mit hoher
Geschwindigkeit.
Der Benutzer kann auf die in den Textbereichen der Seiten
beschriebenen spezifischen Dokumente durch die Auswahl aller
oder eines Teils des die Dokumente beschreibenden Texts
zugreifen. Gemäß dem gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsbeispiel können die Dokumente, auf die zugegriffen
wird, in den lokalen Speichereinrichtungen in dem
Diagnosesystem gespeichert werden, oder die Auswahl des Texts
kann das Laden eines einheitlichen Resourcenlokalisierers
("uniform resource locator" URL) zum Zugreifen auf einen
entfernten Computer oder Server über eine Netzverbindung
ergeben.
Vorteilhafterweise stellt das Dienstesystem 1010 (Fig. 4) die
Ferndienste wie Fern-Upgrades, Fern-Diagnosen, Fernwartung,
Fern-Betrachtung, Fern-Dateispeicherung, Fern-Steuerung und
Fern-Anpassungen an den Segmentieralgorithmus oder andere
Systemparameter und Funktionen bereit. Des weiteren sehen die
Ferndienste Vertragsarrangements bzw. Vertragsausgestaltungen
wie Lizenzen pro Benutzung vor, die die medizinische
Diagnosausrüstung beruhend auf dem Gebrauch leasen. Ferner
können Ferndienste auch eine Online-Expertenunterstützung für
Bildabtastverfahren, eine Bildanalyse, Pathologieerfassung,
Abbildungseinrichtungswartung und andere Expertenunterstützte
Funktionen enthalten.
Obwohl die in den Figuren gezeigten und vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiele gegenwärtig bevorzugt sind,
ist selbstverständlich, dass die Ausführungsbeispiele nur als
Beispiele dienen. Andere Ausführungsbeispiele können
verbesserte Ferndienste umfassen, die durch die hier
beschriebene Netzstruktur und Funktionalität ermöglicht werden.
Die Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern erstreckt sich auf verschiedene
Modifikationen, Kombinationen und Permutationen, die nichts
desto weniger in den Schutzbereich der beigefügten
Patentansprüche fallen.
Es ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Basistomographiebildes
und eines Folgetomographiebildes eines Objekts unter Verwendung
von Projektionsdaten beschrieben, die bei einer Abtastung mit
einem System erfasst werden, das eine Röntgenquelle (14) und
ein Erfassungsarray (18) enthält, das eine Vielzahl von
Erfassungseinrichtungen umfasst. Das Verfahren beinhaltet die
Anwendung eines Segmentieralgorithmus bei den Projektionsdaten
zur Erzeugung von Basisbilddaten, die eine Vielzahl von
Segmenten umfassen, die Erzeugung von Bilddaten für jedes
Segment, die Erzeugung von Folgebilddaten beruhend auf den
Bilddaten jedes Segments und die Kommunikation von Bilddaten,
Segmenten, Folgebilddaten oder Basisbilddaten zu einer
entfernten Einrichtung (1022) über ein Netz (1080). Die
entfernte Einrichtung (1022) stellt Ferndienste bereit.
Claims (17)
1. Verfahren zur Erzeugung eines Basistomographiebildes und
eines Folgetomographiebildes eines Objekts unter Verwendung von
Projektionsdaten, die bei einer Abtastung mit einem System mit
einer Röntgenquelle (14) und einem Erfassungsarray (18) erfasst
werden, mit den Schritten:
Anwenden eines Segmentieralgorithmus bei den Projektionsdaten zur Erzeugung von Basisbilddaten, die eine Vielzahl von Segmenten umfassen,
Erzeugen von Bilddaten für jedes Segment,
Erzeugen von Folgebliddaten beruhend auf den Bilddaten jedes Segments, und
Kommunizieren von Bilddaten, Segmenten, Folgebilddaten oder Basisbilddaten zu einer entfernten Einrichtung (1022) über ein Netz (1080), wobei die entfernte Einrichtung (1022) Ferndienste bereitstellt.
Anwenden eines Segmentieralgorithmus bei den Projektionsdaten zur Erzeugung von Basisbilddaten, die eine Vielzahl von Segmenten umfassen,
Erzeugen von Bilddaten für jedes Segment,
Erzeugen von Folgebliddaten beruhend auf den Bilddaten jedes Segments, und
Kommunizieren von Bilddaten, Segmenten, Folgebilddaten oder Basisbilddaten zu einer entfernten Einrichtung (1022) über ein Netz (1080), wobei die entfernte Einrichtung (1022) Ferndienste bereitstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Erzeugung der Bilddaten
für jedes Segment die Erzeugung von überabtastgewichteten
Bilddaten und einheitsgewichteten Bilddaten für jedes Segment
umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Erzeugung der
Basisbilddaten die Einteilung der Basisbilddaten in M Segmente
für jede 2π-Winkelspanne umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Folgebilddaten P des
Segments k sich ergeben zu:
wobei
Ok die überabtastgewichteten Bilddaten für das Segment k und
Ui die einheitsgewichteten Bilddaten für das Segment i darstellen, und
k ≦ 1 ist.
wobei
Ok die überabtastgewichteten Bilddaten für das Segment k und
Ui die einheitsgewichteten Bilddaten für das Segment i darstellen, und
k ≦ 1 ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei sich die Folgebilddaten P
des Segment k ergeben zu:
Pk = Pk - 1 - Ok - 1 - Uk + Ok + Ok + M - 1 + Uk + M - Ok + M
wobei
Ok die überabtastgewichteten Bilddaten für das Segment k sind,
Uk die einheitsgewichteten Bilddaten für das Segment k sind,
k < 1 ist, und
M < 6 ist.
Pk = Pk - 1 - Ok - 1 - Uk + Ok + Ok + M - 1 + Uk + M - Ok + M
wobei
Ok die überabtastgewichteten Bilddaten für das Segment k sind,
Uk die einheitsgewichteten Bilddaten für das Segment k sind,
k < 1 ist, und
M < 6 ist.
6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei jedes Segment ein
Vielfaches der Anzahl an Ansichten umfasst.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Anzahl der Ansichten im
k-ten Segment gleich der Anzahl der Ansichten im (k + M)-ten
Segment ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, ferner mit einer Anzahl von
Prozessor-Pipelines D, wobei die Anzahl der Ansichten in jedem
Segment größer oder gleich der Anzahl der Ansichten in 0 ≦ β ≦
β0 ist,
wobei
β ein Ansichtwinkel, und
β0 ein Winkel der Fasslagerdrehung in 360° für eine Bildrekonstruktion ist.
wobei
β ein Ansichtwinkel, und
β0 ein Winkel der Fasslagerdrehung in 360° für eine Bildrekonstruktion ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner mit einem
Datenerfassungssystem (DAS) (32), wobei zur Auswahl der Anzahl
von Ansichten pro Segment das System zur Anpassung einer DAS-
Datenabtastrate derart eingerichtet ist, dass die ausgewählte
Anzahl von Ansichten pro Segment erfasst wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die angepasste Abtastrate
sich ergibt zu:
R = V/(D . M)
wobei
R eine ganze Zahl ist, und
V die Anzahl von Ansichten pro 2π-Drehung des Fasslagers ist.
R = V/(D . M)
wobei
R eine ganze Zahl ist, und
V die Anzahl von Ansichten pro 2π-Drehung des Fasslagers ist.
11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die ausgewählte Anzahl an
Ansichten in jeder Prozessor-Pipeline sich ergibt zu:
Vk = (Anzahl der Ansichten im Segment k)/D,
wobei
Vk eine ganze Zahl ist.
Vk = (Anzahl der Ansichten im Segment k)/D,
wobei
Vk eine ganze Zahl ist.
12. Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit einem
Faltungsalgorithmus zur gleichzeitigen Erzeugung von zwei
Ansichten der Bilddaten.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Faltungsalgorithmus
zur Ausbildung einer Folge y(n),
zur Bestimmung von Y(k), und
zur Bestimmung einer erweiterten Frequenzbereichsantwort auf N - 1 Punkte eingerichtet ist,
wobei
y(n) = vi(n) + jvm(n),
Y(k) die komplexe FFT von y(n),
n die Anzahl der Abtastpunkte von 0 bis N - 1,
i die Ansichtnummer von 0 bis Nv-1 und
m die Ansichtnummer von 0 bis Nv-1 ist,
vi der i-ten nullgedämpften Ansicht und
vm der m-ten nullgedämpften Ansicht entspricht.
zur Ausbildung einer Folge y(n),
zur Bestimmung von Y(k), und
zur Bestimmung einer erweiterten Frequenzbereichsantwort auf N - 1 Punkte eingerichtet ist,
wobei
y(n) = vi(n) + jvm(n),
Y(k) die komplexe FFT von y(n),
n die Anzahl der Abtastpunkte von 0 bis N - 1,
i die Ansichtnummer von 0 bis Nv-1 und
m die Ansichtnummer von 0 bis Nv-1 ist,
vi der i-ten nullgedämpften Ansicht und
vm der m-ten nullgedämpften Ansicht entspricht.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei i ungleich m ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei vi und vm verschiedenen
Schnitten einer Volumenabtastungen entsprechen.
16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erweiterte
Frequenzbereichsantwort sich ergibt zu:
H(k) = H(N - k),
wobei
k = N/2 . . . N - 1, und
die Ortsantwort eines h(n)-Kerns eine gerade Funktion ist.
H(k) = H(N - k),
wobei
k = N/2 . . . N - 1, und
die Ortsantwort eines h(n)-Kerns eine gerade Funktion ist.
17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Faltungsalgorithmus
ferner
zur Bestimmung von Z(k),
zur Bestimmung einer inversen komplexen FFT z(k) von Z(k), und
zum Isolieren des Realteils Cvi und des Imaginärteils Cvm von z(n) eingerichtet ist,
wobei Z(k) = Y(k) . H(k) ist.
zur Bestimmung von Z(k),
zur Bestimmung einer inversen komplexen FFT z(k) von Z(k), und
zum Isolieren des Realteils Cvi und des Imaginärteils Cvm von z(n) eingerichtet ist,
wobei Z(k) = Y(k) . H(k) ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US09/472,530 US6298112B1 (en) | 1998-07-01 | 1999-12-27 | Methods and apparatus for helical multi-frame image reconstruction in a computed tomography fluoro system including data communications over a network |
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