DE10063637A1

DE10063637A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Wendel-Mehrfeldbild-Rekonstruktion in einem Computertomographie-Fluorosystem mit einer Datenkommunikation über ein Netz

Info

Publication number: DE10063637A1
Application number: DE10063637A
Authority: DE
Inventors: Kishore Acharya; Sandeep Dutta; Jiang Hsieh
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2001-07-12
Also published as: IL140351A0; JP4642222B2; IL140351A; US6298112B1; JP2001212134A

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 V_L 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 V_L 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 O_k 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 U_k 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 β_k, und die den Bereichen (0 ≦ β ≦ β₀) und (2π ≦ β ≦ 2π + β₀) entsprechenden Gewichte sind zueinander komplementär. Ein Ansichtwinkel β_k für eine erste Projektion eines Folgebildes wird ausgewählt. Zu dem Folgebild beitragende Projektionsdaten befindet sich im Bereich (β_k, 2π + β_k + β₀). Durch die Ausführung des Segmentieralgorithmus werden ein aktualisierter Gewichtungsfaktor beruhend auf jedem Ansichtwinkel β_k 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 β_k beginnt. β_k 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
O_k die überabtastgewichteten Bilddaten für das Segment k
und U_i 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:

P_k = P_k - 1 - O_k - 1 - U_k + O_k + O_k + M - 1 + U_k + M - O_k + M

wobei
O_k die überabtastgewichteten Bilddaten für das Segment k und
U_k 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, β_k + β₀), und den Segmenten 7 und 8, (2π, 2π + β_k + 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 v_k 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 v_L 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) = v_i(n) + jv_m(n)

wobei
n die Anzahl der Abtastpunkte ist, mit n = 0, 1, 2, . . . N - 1,
i die Ansichtnummer ist, mit i = 0, 1, 2, . . ., N_v-1,
m die Ansichtnummer ist, mit i = 0, 1, 2, . . ., N_v-1,
v_i der i-ten nullgedämpften Ansicht entspricht, und
v_m der m-ten nullgedämpften Ansicht entspricht.

V_i und v_m 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.

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:
C_vi = Realteil von z(n),
C_vm = Imaginärteil von z(n),
wobei
C_vi die gefaltete i-te Ansicht, und
C_vm 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 β_k 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

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.

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
O_k die überabtastgewichteten Bilddaten für das Segment k und
U_i 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:
P_k = P_k - 1 - O_k - 1 - U_k + O_k + O_k + M - 1 + U_k + M - O_k + M
wobei
O_k die überabtastgewichteten Bilddaten für das Segment k sind,
U_k 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.

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.

11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die ausgewählte Anzahl an Ansichten in jeder Prozessor-Pipeline sich ergibt zu:
V_k = (Anzahl der Ansichten im Segment k)/D,
wobei
V_k 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) = v_i(n) + jv_m(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 N_v-1 und
m die Ansichtnummer von 0 bis N_v-1 ist,
v_i der i-ten nullgedämpften Ansicht und
v_m der m-ten nullgedämpften Ansicht entspricht.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei i ungleich m ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei v_i und v_m 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.

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 Cv_i und des Imaginärteils Cv_m von z(n) eingerichtet ist,
wobei Z(k) = Y(k) . H(k) ist.