DE10112792B4

DE10112792B4 - Verfahren zur Korrektur einer Kalibrierwerte enthaltenden Kalibriertabelle eines CT-Geräts

Info

Publication number: DE10112792B4
Application number: DE10112792A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kropfeld; Karl Dr. Schwarz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2021-03-17
Also published as: DE10112792A1; JP2002345806A; US20020165686A1; US6651018B2

Abstract

Verfahren zur Korrektur einer Kalibrierwerte enthaltenden Kalibriertabelle T(n,k) eines CT-Geräts mit einem eine Anzahl von N ≥ 2 in z-Richtung aufeinanderfolgenden Zeilen von Detektorelementen aufweisenden Detektorsystem, welches zwei aktive Zeilen (n = 1 und n = 2) von Detektorelementen aufweist, wobei zur Korrektur der Kalibrierwerte der beiden aktiven Zeilen von Detektorelementen folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden:
– es wird ein Referenzvektor R(k) erstellt gemäß: R(k) = 12 (T(1,k) + T(2,k))– es wird der Fehler F(n,k) = T(n,k) – R(k)für die beiden aktiven Zeilen ermittelt, und
– zur Ermittlung korrigierter Kalibrierwerte T_kor(n,k) für die beiden aktiven Zeilen wird der Fehler F(n,k) für die beiden aktiven Zeilen von den entsprechenden Kalibrierwerten der Kalibriertabelle T(n,k) subtrahiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Kalibrierwerte enthaltenden Kalibriertabelle eines CT-Geräts mit einem eine Anzahl von N ≥ 2 in z-Richtung aufeinanderfolgenden Zeilen von Detektorelementen aufweisenden Detektorsystem, welches eine in z-Richtung erste und eine in z-Richtung letzte aktive Zeile von Detektorelementen aufweist.
Bei solchen CT-Geräten hat jeder Detektorkanal seine eigene Empfindlichkeit. Das heißt, bei gleichem Röntgenquanteneinfall pro Kanal sind die elektrischen Ausgangssignale in der Regel verschieden hoch. Unter Detektorkanal ist dabei der Signalweg vom Detektorelement bis zur Digitalisierung zu verstehen.
Es ist Aufgabe der Kalibrierung, die Einzelempfindlichkeiten der Kanäle zu bestimmen und entsprechende Kalibrierwerte in Tabellen, den Kalibriertabellen, für spätere Messwertkorrekturen zu hinterlegen. Ohne diese Korrekturen wären Schwächungswerte nicht definiert; die Kalibrierwerte bilden nämlich zugleich die Referenzwerte der Strahlintensitäten ohne schwächendes Objekt, weshalb die Kalibriertabellen auch als Lufttabellen oder Luftkalibriertabellen bezeichnet werden. Ohne Kalibrierung wären die Tomogramme von starken Ringartefakten überzogen.
Solche Kalibriertabellen werden in Abhängigkeit von Parametern wie Schichtdicke B, Röhrenspannung U, Rotationszeit τ, einer schaltbaren Vorfilterung, evtl. Röhrenstrom i und Detektortemperatur ϑ benötigt.
Die Zahl der möglichen Parameter-Kombinationen von B, U, τ und evtl. i, ϑ ist sehr groß, so dass der Erzeugungs- und Speicherungsaufwand für entsprechende Kalibriertabellen beträchtlich wäre. Außerdem müssten bei jeder Neukalibrierung der Anlage, und eine solche kann täglich vonnöten sein, alle Kalibriertabellen durch entsprechende Messungen aktualisiert werden.
Bei CT-Geräten wird aus Zeitgründen nicht für jede einzelne Parameter-Kombination eine eigene Kalibriertabelle erstellt. Vielmehr wird so verfahren, dass z.B. für jede Schichtdicke B eine Basistabelle erstellt wird, welche täglich kalibriert wird. Dabei werden die anderen Parameter üblicherweise auf mittlere Werte gesetzt. Bei allen anderen Parameter-Kombinationen ergibt sich die eingesetzte Tabelle aus der Addition einer Basistabelle der eingestellten Schichtdicke B und einer oder mehrerer Differenztabellen, welche die Abweichung auf die geänderten Parameter enthalten. Die Differenztabellen müssen dann nicht täglich, sondern nur einmal im Werk oder bei Hardwaretausch (z.B. Einbau einer neuen Röntgenröhre) kalibriert werden.
Beispielsweise setzt sich bei einem einzeiligen CT-Gerät die Tabelle für die Parameterkombination Schichtdicke B = 1 mm, Spannung U = 140 kV, Rotationszeit τ = 1 sec zusammen aus einer Basistabelle für B = 1 mm, U = 120 kV und τ = 0,75 sec und einer Spannungs-Differenztabelle für B = 1 mm, U = 140 kV und τ = 0,75 sec sowie einer Rotationszeit-Differenztabelle für B = 1 mm, U = 120 kV und τ = 1 sec.
Das oben angegebene Verfahren nimmt zwar immer noch einige Zeit in Anspruch, liefert aber für einzeilige CT-Geräte gute Ergebnisse.
Bei mehrzeiligen CT-Geräten tritt jedoch das Problem auf, dass bezüglich der äußeren, insbesondere bezüglich der beiden äußersten aktiven Zeilen von Detektorelementen, d.h. der in z-Richtung ersten und der in z-Richtung letzten aktiven Zeile, keine einwandfreie Kalibrierung möglich ist.

Aus der GB 1 587 075 ist ein Verfahren zum Auffinden defekter Detektorelemente, d. h. einzelner Detektorpixel, und zur Korrektur derartiger Defekte bekannt. von dem Verfahren umfasste Defekte betreffen einen kompletten Ausfall eines Detektorelements oder eine plötzliche und unregelmäßige Schwankung des mit dem Detektorelement gemessenen Messwerts bei gleichbleibender einfallender Röntgenstrahlung. Bei dem Verfahren wird für den Messwert eines jeden Detektorelements eine Differenz zu Messwerten benachbarter Detektorelemente ermittelt. Auf der Grundlage der Differenz wird ein Ersatzmesswert für das jeweilige Detektorelement ermittelt.

Aus der GB 2 010 041 A ist ein Verfahren zur Korrektur von Messwerten bei der Computertomografie bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden zur Korrektur streifenartiger Artefakte in rekonstruierten Bildern Korrekturwerte berechnet. Die Korrekturwerte werden durch einen Vergleich von außerhalb eines zu untersuchenden Objekts stammenden Signalanteilen mit Referenzwerten erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das auch bei mehrzeiligen CT-Geräten eine einwandfreie Kalibrierung ermöglicht.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens werden also die in der Kalibriertabelle T(n,k) enthaltenen Kalibrierwerte bezüglich der äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen korrigiert, indem ein Referenzvektor R(k) erstellt wird, auf Basis des Referenzvektors die Fehler F(n,k) der Kalibrierwerte bezüglich der äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen ermittelt werden, und korrigierte Kalibrierwerte T_kor(n,k) bezüglich der äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen gewonnen werden, indem die ermittelten Fehler von den entsprechenden Kalibrierwerten subtrahiert werden. Dabei kann es sich bei der Kalibriertabelle T(n,k) um eine Basistabelle T_B(n,k) oder eine Differenztabelle T_D(n,k) handeln.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht deshalb eine verbesserte Kalibrierung mehrzeiliger CT-Geräte, weil bei einem mehrzeiligen CT-Gerät die Kalibriermessungen in den äußeren, insbesondere in den beiden äußersten aktiven Zeilen von zeitvarianten Fehlern behaftet sind, welche z.B. durch eine nicht reproduzierbare Blendenpositionierung insbesondere der detektornahen Blenden, durch Alterungsprozesse oder durch Temperatureffekte zustande kommen.

Für den Fall, dass die Kalibrierung auf einer Basistabelle T_B(k) und m = 2 Differenztabellen T_D1(k) und T_D2(k) beruht, erwartet man, dass für eine beliebige Zeile von Detektorelementen für das aus dem Messsignal M(k) gewonnene korrigierte Signal S(k) Idealerweise gilt: S(k) = M(k) – (TB(k) + TD1(k) + TD2(k)),wobei
S das korrigierte Signal
M das Messsignal eines Kanals
T_B die Basistabelle
T_Dm: die Differenztabelle m, und
k der Kanalindex
sind.

Da jedoch jede Messung, also auch die Erstellung der Tabellen, mit dem zeitvarianten Fehler F(t,k) (t ist die Zeit) behaftet ist, gilt tatsächlich S(t,k) = M(k) + F(t,k) – (TB(k) + F(t3,k) + TD1(k) + F(t1,k) + TD2(k) + F(t2,k)),oder in erster Näherung S(k) = M(k) – (TB(k) + TD1(k) + TD2(k)) – 2F(t2,k), d.h. es verbleibt in erster Näherung die Summe der Fehler der verwendeten Differenztabellen. – Dies ist deshalb so, weil zwar die Basistabelle am gleichen Tag wie die Messung selbst (t ≈ t₃) gemessen wird – deswegen ist F(t,k) ≈ F(t₃,k) -, die Differenztabellen werden jedoch zusammen während der Fertigung im Werk gemessen (t₁ ≈ t₂), weswegen F(t₁,k) ≈ F(t₂,k) ist.

Während die zeitvarianten Fehler für innere aktive Zeilen vernachlässigbar sind, werden die zeitvarianten Fehler der äußeren, insbesondere der äußersten aktiven Zeilen, die Bildqualitätsverluste nach sich ziehen würden, durch das erfindungsgemäße Verfahren korrigiert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 in teils perspektivischer, teils blockschaltbildartiger Darstellung ein mehrere Zeilen von Detektorelementen aufweisendes CT-Gerät,
2 einen Längsschnitt durch das CT-Gerät gemäß 1 in einem ersten Betriebsmodus,
3 in zu 2 analoger Darstellung einen weiteren Betriebsmodus des CT-Geräts gemäß den 1 und 2, und
4 in zu der 2 analoger Darstellung ein weiteres CT-Gerät in einem Betriebsmodus mit einer gegenüber den 2 und 3 erhöhten Anzahl aktiver Zeilen von Detektorelementen.
In den 1 und 2 ist ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes CT-Gerät der 3. Generation dargestellt. Dessen insgesamt mit 1 bezeichnete Messanordnung weist eine insgesamt mit 2 bezeichnete Röntgenstrahlenquelle mit einer dieser vorgelagerten quellennahen Strahlenblende 3 (2) und ein als flächenhaftes Array von mehreren Zeilen und Spalten von Detektorelementen – eines von diesen ist in 1 mit 4 bezeichnet – ausgebildetes Detektorsystem 5 mit einer diesem vorgelagerten detektornahen Strahlenblende 6 (2) auf. In 1 sind der Übersichtlichkeit halber nur 4 Zeilen von Detektorelementen 4 dargestellt, das Detektorsystem 5 weist jedoch, was in der 2 punktiert angedeutet ist, weitere Zeilen von Detektorelementen 4 auf.
Die Röntgenstrahlenquelle 2 mit der Strahlenblende 3 einerseits und das Detektorsystem 5 mit der Strahlenblende 6 andererseits sind in aus der 2 ersichtlicher Weise an einem Drehrahmen 7 einander derart gegenüberliegend angebracht, dass ein im Betrieb des CT-Geräts von der Röntgenstrahlenquelle 2 ausgehendes, durch die einstellbare Strahlenblende 3 eingeblendetes, pyramidenförmiges Röntgenstrahlenbündel, dessen Randstrahlen mit 8 bezeichnet sind, auf das Detektorsystem 5 auftrifft. Dabei ist die Strahlenblende 6 dem mittels der Strahlenblende 3 eingestellten Querschnitt des Röntgenstrahlenbündels entsprechend so eingestellt, dass nur derjenige Bereich des Detektorsystems 5 freigegeben ist, der von dem Röntgenstrahlenbündel unmittelbar getroffen werden kann. Dies sind in dem in den 1 und 2 veranschaulichten Betriebsmodus vier Zeilen von Detektorelementen 4, die im Folgenden als aktive Zeilen bezeichnet werden. Die weiteren punktiert angedeuteten Zeilen sind von der Strahlenblende 6 abgedeckt und daher nicht aktiv.
Es sind also n = 1 bis N = 4, d.h. vier, mit L₁ bis L_N bezeichnete aktive Zeilen von Detektorelementen 4 vorhanden, die im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels die gleiche Breite b aufweisen. Dabei sind zwei äußere aktive Zeilen, nämlich die in z-Richtung erste Zeile L₁ und die in z- Richtung letzte Zeile L_N, d.h. L₄, vorhanden, denen zwei innere aktive Zeilen L₂ und L_N-1, d.h. L₃, benachbart sind. Jede Zeile von Detektorelementen 4 weist eine Anzahl K von Detektorelementen auf wobei k = 1 bis K der sogenannte Kanalindex ist.
Der Drehrahmen 7 kann mittels einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung um eine mit Z bezeichnete Systemachse in Rotation versetzt werden. Die Systemachse Z verläuft parallel zu der z-Achse eines in 1 dargestellten räumlichen rechtwinkligen Koordinatensystems.
Die Spalten des Detektorsystems 5 verlaufen ebenfalls in Richtung der z-Achse, während die Zeilen, deren Breite b in Richtung der z-Achse gemessen wird und beispielsweise 1 mm beträgt, quer zu der Systemachse Z bzw. der z-Achse verlaufen.
Um ein Untersuchungsobjekt, z.B. einen Patienten, in den Strahlengang des Röntgenstrahlenbündels bringen zu können, ist eine Lagerungsvorrichtung 9 vorgesehen, die parallel zu der Systemachse Z, also in Richtung der z-Achse verschiebbar ist, und zwar derart, dass eine Synchronisation zwischen der Rotationsbewegung des Drehrahmens 7 und der Translationsbewegung der Lagerungsvorrichtung in dem Sinne vorliegt, dass das Verhältnis von Translations- zu Rotationsgeschwindigkeit konstant ist, wobei dieses Verhältnis einstellbar ist, indem ein gewünschter Wert für den Vorschub h der Lagerungsvorrichtung pro Umdrehung des Drehrahmens gewählt wird.
Es kann also ein Volumen eines auf der Lagerungsvorrichtung 9 befindlichen Untersuchungsobjekts im Zuge einer Volumenabtastung untersucht werden, wobei die Volumenabtastung in Form einer Spiralabtastung in dem Sinne vorgenommen wird, dass unter gleichzeitiger Rotation der Messeinheit 1 und Translation der Lagerungsvorrichtung 9 mittels der Messeinheit 1 pro Umlauf der Messeinheit 1 eine Vielzahl von Projektionen aus verschiedenen Projektionsrichtungen aufgenommen wird. Bei der Spiralabtastung bewegt sich der Fokus F der Röntgenstrahlenquelle 2 relativ zu der Lagerungsvorrichtung 9 auf einer in 1 mit S bezeichneten Spiralbahn.
Die während der Spiralabtastung aus den Detektorelementen jeder aktiven Zeile des Detektorsystems 5 parallel ausgelesenen, den einzelnen Projektionen entsprechenden Messdaten werden in einer Datenaufbereitungseinheit 10 einer Digital/Analog-Wandlung unterzogen, serialisiert und an einen Bildrechner 11 übertragen.
Nach einer Vorverarbeitung der Messdaten in einer Vorverarbeitungseinheit 12 des Bildrechners 11 gelangt der resultierende Datenstrom zu einer Schnittbildrekonstruktionseinheit 13, die aus den Messdaten Schnittbilder von gewünschten Schichten des Untersuchungsobjekts nach einem an sich bekannten Verfahren (z.B. 180LI- oder 360LI-Interpolation) rekonstruiert.
Um die Lage einer Schicht, bezüglich derer ein Schnittbild rekonstruiert werden soll, in z-Richtung bestimmen zu können, kann neben Schnittbildern auch ein Röntgenschattenbild aus den Messdaten rekonstruiert werden. Dazu wird aus dem von der Datenaufbereitungseinheit 10 kommenden Datenstrom, und zwar bevor dieser zu der Schnittbildrekonstruktionseinheit 13 gelangt, mittels einer Weiche 14 der zur Rekonstruktion eines Röntgenschattenbildes einer gewünschten Projektionsrichtung erforderliche Anteil der Messdaten extrahiert und einer Röntgenschattenbildrekonstruktionseinheit 15 zugeführt, die aus den extrahierten Messdaten nach einem bekannten Verfahren ein Röntgenschattenbild rekonstruiert.
Die von der Schnittbildrekonstruktionseinheit 13 und der Röntgenschattenbildrekonstruktionseinheit 15 während der Durchführung der Spiralabtastung rekonstruierten Schnitt- bzw. Röntgenschattenbilder werden parallel zu und synchron mit der Spiralabtastung auf einer an den Bildrechner 11 angeschlossenen Anzeigeeinheit 16, z.B. einem Videomonitor, dargestellt.
Die Röntgenstrahlenquelle 2, beispielsweise eine Röntgenröhre, wird von einer Generatoreinheit 17 mit den notwendigen Spannungen und Strömen, beispielsweise der Röhrenspannung U, versorgt. Um diese auf die jeweils notwendigen Werte einstellen zu können, ist der Generatoreinheit 17 eine Steuereinheit 18 mit Tastatur 19 zugeordnet, die die notwendigen Einstellungen gestattet.
Auch die sonstige Bedienung und Steuerung des CT-Geräts erfolgt mittels der Steuereinheit 18 und der Tastatur 19, was dadurch veranschaulicht ist, dass die Steuereinheit 18 mit dem Bildrechner 11 verbunden ist.
Unter anderem kann die Anzahl N der aktiven Zeilen von Detektorelementen 4, und damit die Position der Strahlenblenden 3 und 6 eingestellt werden, wozu die Steuereinheit 18 mit den Strahlenblenden 3 und 6 zugeordneten Verstelleinheiten 20 und 21 verbunden ist. Weiter kann die Rotationszeit τ eingestellt werden, die der Drehrahmen 7 für eine vollständige Umdrehung benötigt, was dadurch veranschaulicht ist, dass eine dem Drehrahmen 7 zugeordnete Antriebseinheit mit der Steuereinheit 18 verbunden ist.
Es wird also deutlich, dass es möglich ist, für den Betrieb des CT-Geräts gemäß den 1 und 2 unterschiedliche Parameter-Kombinationen von Röhrenspannung U, der Anzahl N von aktiven Zeilen von Detektorelementen und der Rotationszeit τ der Drehrahmens 7 einzustellen.
Wie bereits eingangs erläutert, existiert für jede Parameter-Kombination eine Basis-Tabelle für die jeweilige Anzahl N von aktiven Zeilen von Detektorelementen mit mittleren Werten für die Röhrenspannung U und die Rotationszeit τ sowie Differenztabellen für unterschiedliche Röhrenspannungen U und unterschiedliche Rotationszeiten τ, wobei nur die Basistabellen regelmäßig, beispielsweise täglich, gemessen werden, während die Differenztabellen nur gelegentlich, d.h. bei der Montage des CT-Geräts im Werk bzw. nach Austausch wesentlicher Komponenten, gemessen werden.
Die Basis- und Differenztabellen sind in einem Speicher 23 der Steuereinheit 18 gespeichert, wobei es sich bei dem Speicher 23 um einen separaten Speicher innerhalb der Steuereinheit 18 handeln kann. Der Speicher 23 kann aber auch ein für die Speicherung der Kalibrierwerte vorgesehener Speicherbereich eines ohnehin in der Steuereinheit 18 enthaltenen Speichers sein.
Wenn im Falle des CT-Geräts gemäß den 1 und 2 beispielsweise mit der Parameter-Kombination N = 4 entsprechend einer Schichtdicke B = N·b = 4·1 mm, Röhrenspannung U = 140 kV und Rotationszeit τ = 1 sec gearbeitet werden soll, setzt sich die Tabelle zusammen aus einer Basistabelle T_B(N=4)(n,k) für N = 4, U = 120 kV und τ = 0,75 sec und einer Spannungs-Differenztabelle T_D(U,N=4)(n,k) für N = 4, U = 140 kV und τ = 0,75 sec sowie einer Rotationszeit-Differenztabelle T_D(τ,N=4)(n,k) für N = 4, U = 120 kV und τ = 1 sec.
Nach Korrektur der Messdaten M(n,k) erhält man in erster Näherung für n = 1 bzw. n = N S(n,k) = M(n,k) – (TB(N=4)(n,k) + TD(U,N=4)(n,k) + TD(T,N=4)(n,k)) – 2F(t2,n,k),und nicht S(n,k) = M(n,k) – (TB(N=4)(n,k) + TD(U,N=4)(n,k) + TD(T,N=4)(n,k)),wie an sich theoretisch zu erwarten wäre, d.h. es verbleibt in erster Näherung die Summe der Fehler der verwendeten Differenztabellen.
Um nach der Messung der Kalibriertabellen die in diesen enthaltenen zeitvarianten Fehler der Kalibrierwerte der äußeren aktiven Zeilen L₁ und L₄ (d.h. L_N) zu beseitigen wird in einem ersten Korrekturmodus wie nachfolgend am Beispiel einer beliebigen Differenztabelle T_D(n,k) erläutert vorgegangen:
Zunächst werden zur Erstellung eines Referenzvektors R(k) die in der jeweiligen Differenztabelle enthaltenen Kalibrierwerte der inneren aktiven Zeilen L₂ und L₃ (d.h. L_N-1) gemittelt:
wobei
n der Zeilenindex n = 1 bis N
k der Kanalindex
N die Anzahl der aktiven Zeilen, und
T_D(n,k)die zu korrigierende Differenztabelle
sind.
Anschließend werden die Fehler F(n,k) der Kalibrierwerte der äußeren aktiven Zeilen, d.h. L₁ und L_N, ermittelt: F(n,k) = TD(n,k) – R(k) für n = 1 und n = N
Die so ermittelten Fehler F(n,k) werden zwecks Glättung tiefpassgefiltert: K(n,k) = TP(F(n,k))
Dabei wird ein Tiefpass (TP( ... )) über k verwendet.
Infolge der Tiefpassfilterung verbleiben in dem Korrekturvektor K(n,k) nur noch langwellige Anteile, welche z.B. durch fehlerhafte Geometrie verursacht werden.
Der Korrekturvektor K(n,k) wird im letzten Schritt zur Gewinnung von Korrekturwerten T_Dkor(n,k) für die äußeren Zeilen L1 und L_N von den entsprechenden Kalibrierwerten der Differenztabelle T_D(n,k) subtrahiert: TDkor(n,k) = TD(n,k) – K(n,k) für n = 1 und n = N
Da alle hochfrequenten Anteile entsprechend dem zu dem Tiefpass (TP( ... )) komplementären Hochpass = HP( ... )) sowie die niederfrequente Anteile aus dem Referenzvektor erhalten bleiben, gilt umformuliert TDkor(n,k) = HP(TD(n,k) + TP(R(k)),woraus deutlich wird, dass die zeitvarianten Fehler für die äußeren aktiven Zeilen L₁ und L_N zumindest weitgehend korrigiert sind.
Für den Fall, dass wie bei der Parameterkombination des in 2 dargestellten Betriebsmodus des CT-Geräts mehr als zwei aktive Zeilen von Detektorelementen (N > 2) vorhanden sind, kann ein zweiter Korrekturmodus gewählt werden, in dem als Referenzvektor R(k) = TD(n + 1,k) zur Ermittlung des Fehlers für n = 1 und R(k) = TD(N – 1,k) zur Ermittlung des Fehlers für n = N erstellt wird.
Dies bedeutet, dass verschiedene Referenzvektoren für die beiden äußeren aktiven Zeilen L₁ und L_N verwendet werden, wobei es sich bei den Referenzvektoren jeweils um die Kalibrierwerte der der jeweiligen äußeren aktive Zeile L₁ bzw. L_N benachbarten inneren aktiven Zeile L₂ bzw. L_N-1 von Detektorelementen handelt.
In einer Variante des zweiten Korrekturmodus, die insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn wie beispielsweise im Falle der 4 mehr als zwei innere aktive Zeilen vorhanden sind (N > 4), wird als Referenzvektor
zur Ermittlung des Fehlers für n = 1 und
zur Ermittlung des Fehlers für n = N ermittelt, wobei u eine Anzahl von inneren aktiven Zeilen ist, deren Kalibrierwerte gemittelt werden. Vorzugsweise wird u ≤ N/2 gesetzt.
Ein dritter Korrekturmodus sieht ebenfalls für den Fall, dass wie bei der Parameterkombination des in 2 dargestellten Betriebsmodus des CT-Geräts mehr als zwei aktive Zeilen von Detektorelementen vorhanden sind (N > 2), vor, dass als Referenzvektor R(k) = 12 (TD(n + 1,k) + TD(N – 1,k))erstellt wird.
Dies bedeutet, dass wie bei dem zuerst beschriebenen Korrekturmodus ein gemeinsamer Referenzvektor für die beiden äußeren aktiven Zeilen L₁ und L_N verwendet wird, und zwar der Mittelwert der Kalibrierwerte der den äußeren aktiven Zeilen jeweils benachbarten inneren aktiven Zeilen L₂ und L_N-1 von Detektorelementen.
In einer Variante des dritten Korrekturmodus, die insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn wie beispielsweise im Falle der 4 mehr als zwei innere aktive Zeilen vorhanden sind (N > 4), wird als Referenzvektor
ermittelt, wobei u eine Anzahl von inneren aktiven Zeilen ist, deren Kalibrierwerte gemittelt werden. Vorzugsweise wird auch hier u ≤ N/2 gesetzt.
Die Parameter-Kombination für den Betriebsmodus des CT-Geräts gemäß 3 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen dadurch, dass durch die Strahlenblende 6 nur zwei Zeilen L₁ und L₂ von Detektorelementen des Detektorsystems 5 freigegeben sind, was einer Anzahl N = 2 von aktiven Zeilen entspricht, so dass die entsprechende Basistabelle B_N=2(n,k) für N = 2, und eine Spannungs-Differenztabelle D_U,N= ₂(n,k) für N = 2, sowie eine Rotationszeit-Differenztabelle D_T, _N=2(n,k) für N = 2 zu verwenden sind. In diesem Falle wird als Referenzvektor der jeweiligen Differenztabelle R(k) = 12 (D(1,k) + D(2,k))erstellt, d.h. bei dem für die beiden äußeren aktiven Zeilen L₁ und L₂ gemeinsam verwendeten Referenzvektor handelt es sich um den Mittelwert der Kalibrierwerte der beiden äußeren aktiven Zeilen L₁ und L₂ selbst.
Wenn CT-Geräte mit Parameter-Kombinationen mit einer hohen Anzahl, beispielsweise N > 4, von aktiven Zeilen von Detektorelementen betrieben werden, kann es zweckmäßig sein, die Korrektur der Kalibrierwerte nicht wie im Falle der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele auf die beiden äußersten aktiven Zeilen von Detektorelementen zu beschränken, sondern die Kalibrierwerte von in z-Richtung beiderseits mehreren, nämlich einer Anzahl von jeweils q, äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen zu korrigieren.
Dies wird nachfolgend für q = 2 am Beispiel der 4 erläutert, die ein CT-Gerät in einem Betriebsmodus mit N = 8 aktiven Zeilen von Detektorelementen zeigt.
In einem bevorzugten Korrekturmodus werden die Kalibrierwerte der jeweils beiden äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen, d.h. der Zeilen L₁, L₂ sowie L₇, L₈, d.h. L_N-1 und L_N, korrigiert, wobei der Referenzvektor auf Grundlage der Kalibrierwerte der inneren aktiven Zeilen, d.h. der Zeilen L₃ bis L₆ erstellt wird:
Die Fehler werden für die äußeren aktiven Zeilen wie im Falle der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele durch Subtraktion des Referenzvektors von den Korrekturwerten ermittelt: F(n,k) = TD(n,k) – R(k) für n = 1, n = 2, n = N – 1 und n = N
Zur Gewinnung des Korrekturvektors und der korrigierten Kalibrierwerte wird wie im Falle der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele vorgegangen.
In einer Variante des bevorzugten Kalibriermodus des CT-Geräts gemäß 4 wird so vorgegangen, dass eine Gewichtung des Referenzvektors erfolgt, wobei die Gewichtung im Falle der beiden äußersten aktiven Zeilen L₁ und L_N vorzugsweise gleich G₁ = 1 ist und die Gewichtung im Falle der beiden anderen zu korrigierenden aktiven Zeilen L₂ und L_N-1 schwächer als im Falle der beiden äußersten aktiven Zeilen ist und beispielsweise gleich G₂ = 1/2 ist F(1,k) = TD(1,k) – G1·R(k) für n = 1, F(2,k) = TD(2,k) – G2·R(k) für n = 2, F(N – 1,k) = TD(N – 1,k) – G2·R(k) für n = N – 1, und F(N,k) = TD(N,k) – G1·R(k) für n = N.
Es versteht sich, dass auch mehr als je zwei Zeilen beiderseits des Detektorsystems in die Korrektur einbezogen werden können.
Auch im Falle des CT-Geräts gemäß 4 können die im Zusammenhang mit den 1 und 2 beschriebenen weiteren Korrekturmodi in analoger Weise zur Anwendung kommen.
Übrigens erfolgt auch bei der Aufnahme der Basistabelle(n) eine Korrektur der Kalibrierwerte von äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen in einem der vorstehend beschriebenen Korrekturmodi, wobei anstelle einer Differenztabelle T_D(n,k) die jeweilige Basistabelle T_B(n,k) einzusetzen ist.
Die für die Korrektur der Kalibrierwerte erforderlichen Verfahrensschritte können statt von der Steuereinheit 18 auch von dem Bildrechner 11 ausgeführt werden. Außerdem besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, die Kalibrierwerte aus dem CT-Gerät auf einen externen Rechner zu exportieren, dort zu korrigieren und schließlich wieder in das CT-Gerät zu importieren.
Der Aufbau des Bildrechners 11 ist vorstehend in einer Weise beschrieben, als seien die Vorverarbeitungseinheit 12, die Schnittbildrekonstruktionseinheit 13, die Weiche 14 und die Röntgenschattenbildrekonstruktionseinheit 15 Hardwarekomponenten. Dies kann in der Tat so sein, in der Regel sind aber die genannten Komponenten durch Softwaremodule realisiert, die auf einem mit den erforderlichen Schnittstellen versehenen Universalrechner laufen, der abweichend von der 1 auch die Funktion der Steuereinheit 18 übernehmen kann.
Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die Relativbewegung zwischen der Messeinheit 1 und Lagerungsvorrichtung 9 jeweils dadurch erzeugt, dass die Lagerungsvorrichtung 9 verschoben wird. Es besteht im Rahmen der Erfindung jedoch auch die Möglichkeit, die Lagerungsvorrichtung 9 ortsfest zu lassen und stattdessen die Messeinheit 1 zu verschieben. Außerdem besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, die notwendige Relativbewegung durch Verschiebung sowohl der Messeinheit 1 als auch der Lagerungsvorrichtung 9 zu erzeugen.
Im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen finden CT-Geräte der dritten Generation Verwendung, d.h. die Röntgenstrahlenquelle und das Detektorsystem werden während der Bilderzeugung gemeinsam um die Systemachse verlagert. Die Erfindung kann aber auch im Zusammenhang mit CT-Geräten der vierten Generation, bei denen nur die Röntgenstrahlenquelle um die Systemachse verlagert wird und mit einem feststehenden Detektorring zusammenwirkt, Verwendung finden, sofern es sich bei dem Detektorsystem um ein mehrzeiliges Array von Detektorelementen handelt.
Auch bei CT-Geräten der fünften Generation, d.h. CT-Geräten, bei denen die Röntgenstrahlung nicht nur von einem Fokus, sondern von mehreren Fokussen einer oder mehrerer um die Systemachse verlagerter Röntgenstrahlenquellen ausgeht, kann das erfindungsgemäße Verfahren Verwendung finden, sofern das Detektorsystem ein mehrzeiliges Array von Detektorelementen aufweist.
Die im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten CT-Geräte weisen ein Detektorsystem mit nach Art einer orthogonalen Matrix angeordneten Detektorelementen auf. Die Erfindung kann aber auch im Zusammenhang mit CT-Geräten Verwendung finden, deren Detektorsystem in einer anderen Weise als flächenhaftes Array angeordnete Detektorelemente aufweist.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen die medizinische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Erfindung kann jedoch auch außerhalb der Medizin, beispielsweise bei der Gepäckprüfung oder bei der Materialuntersuchung, Anwendung finden.

Claims

Verfahren zur Korrektur einer Kalibrierwerte enthaltenden Kalibriertabelle T(n,k) eines CT-Geräts mit einem eine Anzahl von N ≥ 2 in z-Richtung aufeinanderfolgenden Zeilen von Detektorelementen aufweisenden Detektorsystem, welches zwei aktive Zeilen (n = 1 und n = 2) von Detektorelementen aufweist, wobei zur Korrektur der Kalibrierwerte der beiden aktiven Zeilen von Detektorelementen folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden: – es wird ein Referenzvektor R(k) erstellt gemäß: R(k) = 12 (T(1,k) + T(2,k))– es wird der Fehler F(n,k) = T(n,k) – R(k)für die beiden aktiven Zeilen ermittelt, und – zur Ermittlung korrigierter Kalibrierwerte T_kor(n,k) für die beiden aktiven Zeilen wird der Fehler F(n,k) für die beiden aktiven Zeilen von den entsprechenden Kalibrierwerten der Kalibriertabelle T(n,k) subtrahiert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Fehler F(n,k) für die beiden aktiven Zeilen vor der Subtraktion von den entsprechenden Kalibrierwerten der Kalibriertabelle T(n,k) einer Tiefpassfilterung unterzogen wird.
Verfahren zur Korrektur einer Kalibrierwerte enthaltenden Kalibriertabelle T(n,k) eines CT-Geräts mit einem eine Anzahl von N > 2 in z-Richtung aufeinanderfolgenden Zeilen von Detektorelementen aufweisenden Detektorsystem, welches mehr als zwei aktive Zeilen von Detektorelementen und hiervon beiderseits in z-Richtung jeweils eine äußere aktive Zeile aufweist, wobei zur Korrektur der Kalibrierwerte der äußeren aktiven Zeilen von Detektorelementen folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden: – es wird ein Referenzvektor R(k) unter Berücksichtigung der Kalibrierwerte von wenigstens einer inneren aktiven Zeile von Detektorelementen erstellt, – es wird der Fehler F(n,k) = T(n,k) – R(k)für die äußeren aktiven Zeilen ermittelt, und – zur Ermittlung korrigierter Kalibrierwerte T_kor(n,k) für die äußeren aktiven Zeilen wird der Fehler F(n,k) für die äußeren aktiven Zeilen von den entsprechenden Kalibrierwerten der Kalibriertabelle T(n,k) subtrahiert.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Fehler F(n,k) für die äußeren aktiven Zeilen vor der Subtraktion von den entsprechenden Kalibrierwerten der Kalibriertabelle T(n,k) einer Tiefpassfilterung unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei als Referenzvektor
zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußersten aktiven Zeilen (n = 1 und n = N) erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei als Referenzvektor R(k) = T(n + 1,k)zur Ermittlung des Fehlers für die in z-Richtung einerseits äußerste aktive Zeile (n = 1) und R(k) = T(N – 1,k)zur Ermittlung des Fehlers für die in z-Richtung andererseits äußerste aktive Zeile (n = N) erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei als Referenzvektor
zur Ermittlung des Fehlers für die in z-Richtung einerseits äußerste aktive Zeile (n = 1) und
zur Ermittlung des Fehlers für die in z-Richtung andererseits äußerste aktive Zeile (n = N) erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei als Referenzvektor R(k) = 12 (T(n + 1,k) + T(N – 1,k))zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußersten aktiven Zeilen (n = 1 und n = N) erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei als Referenzvektor
zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußersten aktiven Zeilen (n = 1 und n = N) erstellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei dem Kalibrierwerte in z-Richtung beiderseits jeweils für eine Anzahl q von äußeren Zeilen korrigiert werden, die größer als eins ist (q ≥ 1).
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem als Referenzvektor
zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußeren aktiven Zeilen (n = 1 bis n = q sowie n = N – q + 1 bis n = N) erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem der Referenzvektor zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußeren aktiven Zeilen (n = 1 bis n = q sowie n = N – q + 1 bis n = N) jeweils gleich gewichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem der Referenzvektor zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußeren aktiven Zeilen (n = 1 bis n = q sowie n = N – q + 1 bis n = N) unterschiedlich gewichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Referenzvektor zur Ermittlung des Fehlers der in z-Richtung jeweils äußeren aktiven Zeilen (n = 1 bis n = q sowie n = N – q + 1 bis n = N) von innen nach außen zunehmend stärker gewichtet wird.