DE10143131A1 - Verfahren zur Ermittlung von Dichte- und Ordnungszahlverteilungen bei radiographischen Untersuchungsverfahren - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung von Dichte- und Ordnungszahlverteilungen bei radiographischen Untersuchungsverfahren

Info

Publication number
DE10143131A1
DE10143131A1 DE10143131A DE10143131A DE10143131A1 DE 10143131 A1 DE10143131 A1 DE 10143131A1 DE 10143131 A DE10143131 A DE 10143131A DE 10143131 A DE10143131 A DE 10143131A DE 10143131 A1 DE10143131 A1 DE 10143131A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ray
density
atomic number
distribution
values
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10143131A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10143131B4 (de
Inventor
Bjoern Heismann
Karl Stierstorfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Healthcare GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE10143131A priority Critical patent/DE10143131B4/de
Priority to PCT/DE2002/003055 priority patent/WO2003024331A2/de
Priority to JP2003528231A priority patent/JP4309760B2/ja
Priority to CNB028172744A priority patent/CN1321618C/zh
Priority to US10/488,397 priority patent/US7158611B2/en
Publication of DE10143131A1 publication Critical patent/DE10143131A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10143131B4 publication Critical patent/DE10143131B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4035—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis the source being combined with a filter or grating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/482—Diagnostic techniques involving multiple energy imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/502—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of breast, i.e. mammography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A61B6/4241—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using energy resolving detectors, e.g. photon counting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/501—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of the head, e.g. neuroimaging or craniography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/505—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of bone
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/508—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for non-human patients
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating thereof
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/583—Calibration using calibration phantoms

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

Beschrieben werden ein Verfahren, eine Röntgenapparatur und ein Computersoftwareprodukt, die ein Ermitteln der Verteilungen von Materialdichte und Ordnungszahl in Untersuchungsobjekten menschlicher wie tierischer Natur und in Untersuchungsobjekten der Material- und Sicherheitstechnik ermöglichen. Es wird die funktionale Abhängigkeit eines ersten Röntgenabsorptionswertes von Dichte und Ordnungszahl bei einem ersten Röntgenstrahlspektrum und zumindest die funktionale Abhängigkeit eines zweiten Röntgenabsorptionswertes von Dichte und Ordnungszahl bei einem zweiten Röntgenstrahlspektrum bestimmt. Ausgehend von einem Aufzeichnen einer ersten Verteilung von Röntgenabsorptionswerten des Untersuchungsobjekts bei einem ersten Röntgenstrahlspektrum und einem Aufzeichnen zumindest einer zweiten Verteilung von Röntgenabsorptionswerten des Untersuchungsobjekts bei einem zweiten Röntgenstrahlspektrum werden die Werte für Dichte und Ordnungszahl aus einem Vergleich der funktionalen Abhängigkeit eines ersten Röntgenabsorptionswertes der ersten Verteilung von Röntgenabsorptionswerten mit der oder den funktionalen Abhängigkeiten der dem ersten Röntgenabsorptionswert zugeordneten Röntgenabsorptionswerte der zweiten und/oder weiteren Verteilungen von Röntgenabsorptionswerten ermittelt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Röntgenapparatur und ein Computersoftwareprodukt zur Ermittlung von Bilddaten über die Verteilung physikalisch und chemisch relevanter Daten in Untersuchungsobjekten menschlicher oder tierischer Natur oder aus dem Bereich der Material- oder Sicherheitsprüfung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Auftrennen radiographischer Bilddaten in eine Verteilung der Materialdichte und eine Verteilung der Ordnungszahl im Untersuchungsobjekt.
  • Ergebnis aller radiographischen Verfahren, wie beispielsweise der Computer-Tomographie, der Mammographie, der Angiographie, der Röntgen-Inspektionstechnik oder vergleichbarer Verfahren, ist die Darstellung der Schwächung eines Röntgenstrahls entlang seines Weges von der Röntgenquelle zum Röntgendetektor. Diese Schwächung wird von den durchstrahlten Medien bzw. Materialien entlang des Strahlengangs verursacht. Die Schwächung wird üblicherweise als der Logarithmus des Verhältnisses der Intensität der geschwächten zur Primärstrahlung definiert und bezogen auf ein Wegnormal als Schwächungskoeffizient des Materials bezeichnet.
  • Eine Vielzahl radiographischer Untersuchungsgeräte verwendet zur Darstellung der Schwächungsverteilung eines Röntgenstrahls in einem Untersuchungsgegenstand statt des Schwächungskoeffizienten einen auf den Schwächungskoeffizienten von Wasser normierten Wert, die CT-Zahl. Diese berechnet sich aus einem aktuell durch Messung ermittelten Schwächungskoeffizienten µ und dem Referenz-Schwächungskoeffizienten µH 2O nach folgender Gleichung:


    mit der CT-Zahl C in der Einheit Hounsfield [HU]. Für Wasser ergibt sich ein Wert CH 2O = 0 HU und für o Luft ein Wert CL = -1000 HU.
  • Da beide Darstellungen ineinander transformierbar bzw. äquivalent sind, bezeichnet im folgenden der allgemein gewählte Begriff Schwächungswert sowohl den Schwächungskoeffizienten µ als auch den CT-Wert. Ferner werden im Sachzusammenhang dieser Erfindungsbeschreibung die Begriffe Material und Gewebe austauschbar verwendet. Es wird unterstellt, dass ein Material im Kontext einer medizinisch angezeigten Untersuchung ein anatomisches Gewebe sein kann, und umgekehrt unter Gewebe in der Material- und Sicherheitsprüfung ein beliebiges Material eines Untersuchungsobjekts zu verstehen ist.
  • Erhöhte Schwächungswerte lassen sich entweder auf Materialien höherer Ordnungszahl, wie beispielsweise Calcium im Skelett oder Jod in einem Kontrastmittel zurückführen, oder auf eine erhöhte Weichteildichte, wie etwa bei einem Lungenknoten. Der lokale Schwächungskoeffizient µ am Ort ≙ ist abhängig von der in das Gewebe bzw. Material eingestrahlten Röntgenenergie E und der lokalen Gewebe- bzw. Materialdichte ρ entsprechend der folgenden Gleichung:


    mit dem energie- und materialabhängigen Massenschwächungskoeffizienten


  • Die energieabhängige Röntgenabsorption eines Materials, wie sie von seiner effektiven Ordnungszahl bestimmt wird, überlagert daher die von der Materialdichte beeinflusste Röntgenabsorption. Materialien bzw. Gewebe unterschiedlicher chemischer wie physikalischer Zusammensetzung können daher im Röntgenbild identische Schwächungswerte aufweisen. Umgekehrt kann dagegen aus dem Schwächungswert einer Röntgenaufnahme nicht auf die Materialzusammensetzung eines Untersuchungsobjekts geschlossen werden.
  • Eine korrekte Interpretation der somit eigentlich eher unanschaulichen Verteilung der Schwächungswerte in einem mit einem radiographischen Untersuchungsverfahren erstellten Röntgenbild kann im medizinischen Sektor meist nur aufgrund morphologischer Kriterien erfolgen und erfordert meist einen Radiologen mit jahrzehntelanger Erfahrung auf seinem Gebiet. Dennoch können in einigen Fällen Strukturen, die in der Bildgebung einer Röntgenuntersuchung mit erhöhten Schwächungswerten auffallen, nicht klar klassifiziert werden. Beispielsweise ist eine hilusnahe Verkalkung auf einer Thoraxübersichtsaufnahme nur schwer von einem orthograd zur Bildebene liegenden Gefäß zu unterscheiden. Auch eine diffuse Kalkeinlagerung kann beispielsweise kaum von einer frischen Einblutung unterschieden werden.
  • Auch in der Material- und Sicherheitsprüfung ergänzt der Prüfer i. a. die Information der Darstellung einer Schwächungswert-Verteilung durch seine persönliche Fachkenntnis und berufliche Erfahrung. Dennoch ist ihm z. B. ein sicheres Unterscheiden einer kunststoffgebundenen Sprengstoffmischungen von einem nichtexplosiven Kunststoff direkt aus einem Röntgenbild nicht möglich.
  • Hierfür sind Verfahren zur Darstellung materialcharakteristischer Werte erforderlich. W. Kalender et. al beschreiben in "Materialselektive Bildgebung und Dichtemessung mit der Zwei- Spektren-Methode, I. Grundlagen und Methodik, W. Kalender, W. Bautz, D. Felsenberg, C. Süß und E. Klotz, Digit. Bilddiagn. 7, 1987, 66-77, Georg Thieme Verlag" ein Verfahren zur Basismaterialzerlegung bei Röntgenaufnahmen. Das Verfahren basiert auf dem Effekt, dass Materialien und Gewebe höherer Ordnungszahl niederenergetische Röntgenstrahlung deutlich stärker absorbieren als Materialien bzw. Gewebe niederer Ordnungszahl. Bei höheren Röntgenstrahlenergien gleichen sich dagegen die Schwächungswerte an und sind vorwiegend eine Funktion der Materialdichte.
  • Im Kontext dieser Beschreibung wird der Begriff Ordnungszahl, soweit nicht anders angegeben, nicht im strengen, elementbezogenen Sinn verwendet, sondern bezeichnet stattdessen eine effektive Ordnungszahl eines Gewebes, respektive Materials, die sich aus den chemischen Ordnungszahlen und Atomgewichten der am Aufbau des Gewebes bzw. Materials beteiligten Elemente berechnet.
  • Im von W. Kalender et. al vorgeschlagenen Verfahren werden die Röntgenschwächungswerte eines Untersuchungsobjekts mit Röntgenstrahlen niederer und höherer Energie gemessen und die erhaltenen Werte mit den entsprechenden Referenzwerten zweier Basismaterialien wie beispielsweise Calcium (für Skelettmaterial) und Wasser (für Weichteilgewebe) verglichen. Es wird angenommen, dass sich jeder Messwert als lineare Superposition der Messwerte der beiden Basismaterialien darstellen lässt. Zum Beispiel kann für jedes Element der bildlichen Darstellung des Untersuchungsobjekts aus dem Vergleich mit den Werten der Basismaterialien ein Skelettanteil und ein Weichgewebeanteil berechnet werden, so dass eine Transformation der ursprünglichen Aufnahmen in Darstellungen der beiden Basismaterialien Skelettmaterial und Weichteilgewebe resultiert.
  • Die Basismaterialzerlegung bzw. das Zwei-Spektren-Verfahren eignet sich damit zur Auftrennung bzw. Unterscheidung von anatomischen Strukturen in menschlichen und tierischen Geweben mit stark unterschiedlicher Ordnungszahl. In der Material- und Sicherheitsprüfung könnte damit beispielsweise eine Auftrennung nach vordefinierten Materialarten, sogenannten Materialklassen, erfolgen. Eine funktionelle Darstellung, die physikalische und chemische Charakteristiken der untersuchten Materialien bzw. Variationen dieser Charakteristiken innerhalb einer Materialart erkennen lässt, ist nicht Zielrichtung der Basismaterialzerlegung.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, eine Röntgenapparatur und ein Computersoftwareprodukt vorzuschlagen, die auf der Basis radiographisch erstellter Absorptionsdaten eines Untersuchungsobjekts chemisch und physikalisch relevante Information über das Untersuchungsobjekt erstellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung der Verteilungen von Dichte und Ordnungszahl in einem Untersuchungsobjekt mit Schritten zum Aufzeichnen einer ersten Verteilung von Röntgenabsorptionswerten des Untersuchungsobjekts bei einem ersten Röntgenspektrum und zum Aufzeichnen zumindest einer zweiten Verteilung von Röntgenabsorptionswerten des Untersuchungsobjekts bei einem zweiten Röntgenstrahlspektrum, zum Bestimmen einer ersten funktionalen Abhängigkeit eines ersten Röntgenabsorptionswertes der ersten Verteilung von Röntgenabsorptionswerten von Dichte und Ordnungszahl und zum Bestimmen einer zweiten funktionalen Abhängigkeit eines, dem ersten Röntgenabsorptionswert zugeordneten zweiten Röntgenabsorptionswertes der zweiten Verteilung von Röntgenabsorptionswerten von Dichte und Ordnungszahl, und zum Ermitteln eines Werts für die Dichte und die Ordnungszahl aus einem Vergleich der ersten funktionalen Abhängigkeit mit der zweiten funktionalen Abhängigkeit und/oder weiteren funktionalen Abhängigkeiten.
  • Der im Zusammenhang dieser Schrift verwendete Begriff "Röntgenspektrum" besitzt eine weiter gefasste Bedeutung als nur die Spektralverteilung einer von der Röntgenquelle der Apparatur emittierten Röntgenstrahlung. Auf Seiten der Röntgendetektoren werden unterschiedliche Spektralanteile einer Strahlung mit unterschiedlichen Wirkungsgraden umgesetzt und somit verschieden gewichtet. Die daraus resultierende effektive Spektralverteilung wird in dieser Schrift als Röntgenspektrum bezeichnet.
  • Obige Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Röntgenapparatur zur Ermittlung der Verteilungen von Dichte und Ordnungszahl in einem Untersuchungsobjekt mit einer Röntgenquelle zur Emission von Röntgenstrahlung, einem Röntgendetektor zum Nachweis der von der Röntgenquelle emittierten Röntgenstrahlung und zum Umsetzen der Röntgenstrahlung in elektrische Signale für eine weitere Verarbeitung, und einer Signalverarbeitungseinrichtung für das Verarbeiten der elektrischen Signale des Röntgendetektors, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung die Verteilungen von Dichte und Ordnungszahl in einem Untersuchungsobjekt auf Basis zumindest zweier, an der Röntgenapparatur mit unterschiedlichen Röntgenstrahlspektren aufgezeichneten Verteilungen einer Röntgenabsorption des Untersuchungsobjekts nach einem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt.
  • Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Computersoftwareprodukt zur Ermittlung der Verteilungen von Dichte und Ordnungszahl in einem Untersuchungsobjekt auf Basis von zumindest zwei bei unterschiedlichen Röntgenstrahlspektren aufgezeichneten Bilddatensätzen der Verteilung von Röntgenabsorptionswerten in dem Untersuchungsobjekt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Berechnung der räumliche Verteilung der mittleren Dichte ρ( ≙) und der effektiven Ordnungszahl Z( ≙) aus einer Auswertung der spektral beeinflussten Messdaten einer Röntgenapparatur. Man erhält hierüber neuartige Kontraste, insbesondere bezüglich der chemischen und physikalischen Zusammensetzung des Untersuchungsobjekts. Diese, bislang Magnetresonanz-Systemen vorbehaltene funktionale Darstellung eines Untersuchungsobjekts eröffnet der Röntgendiagnostik wie der Röntgeninspektionstechnik eine Vielzahl neuer Anwendungen.
  • Beispielsweise erlaubt die Darstellung der Verteilung der Ordnungszahl im Gewebe u. a. Einblicke in die biochemische Zusammensetzung eines untersuchten Objekts, Kontraste aufgrund des chemischen Aufbaus in bisher dichtehomogen dargestellten Organen, eine quantitative Bestimmung von Körperbestandteilen wie z. B. Jod oder dergleichen und ein Heraussegmentieren von Calcifizierungen basierend auf der Ordnungszahl. Die isolierte Dichtedarstellung eines Objekts gestattet eine genaue Schwerpunktbestimmung und Dichtevermessung von Objekten, wie sie u. a. beispielsweise bei Osteoporose vorgenommen werden.
  • Im Bereich der Sicherheitstechnik bedeutet dies eine zuverlässigere Detektierbarkeit gefährlicher Komponenten, insbesondere von Explosivstoffen. In der Materialprüfung eröffnet sich der Zugang zur quantitativen Untersuchung der Materialzusammensetzung und der Dichteverteilung in den Prüflingen.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen definiert.
  • Vorteilhaft erfolgt die Bestimmung der funktionalen Abhängigkeit der Röntgenabsorptionswerte von Dichte und Ordnungszahl für zumindest ein Röntgenstrahlspektrum mittels Referenzmessung an einer Eichprobe und/oder in Form einer Simulation auf der Basis eines physikalischen Modells, so dass eine anlagenspezifische Abhängigkeit eines Röntgenabsorptionswertes von Dichte und Ordnungszahl erhalten wird.
  • Vorzugsweise wird ein Umformen der Verteilungen der Röntgenabsorptionswerte in eine Verteilung der Dichte und eine Verteilung der Ordnungszahl für jeden der zugeordneten Röntgenabsorptionswerte der ersten Verteilung der Röntgenabsorptionswerte und der weiteren Verteilungen der Röntgenabsorptionswerte auf der Grundlage der Ermittlung eines Wertepaares für Dichte und Ordnungszahl so vorgenommen, dass das Wertepaar die bestimmten funktionalen Abhängigkeiten der Röntgenabsorption von Dichte und Ordnungszahl für das erste Röntgenstrahlspektrum und zumindest ein weiteres Röntgenstrahlspektrum erfüllt. Damit können Dichte und Ordnungszahl für ein Bildelement einfach als Schnittmenge der funktionalen Abhängigkeiten der einander zugeordneten Röntgenabsorptionswerte der aufgezeichneten Verteilungen der Röntgenabsorptionswerte berechnet werden.
  • Vorteilhafterweise weist das erste Röntgenspektrum eine Quantenenergie auf, die relativ zur Quantenenergie des zweiten Röntgenspektrums eine Röntgenabsorption durch den Photoeffekt begünstigt, so dass eine hohe Auflösung in der Bestimmung der Ordnungszahlen erhalten wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zum Verändern eines Röntgenstrahlspektrums für das Aufzeichnen des Untersuchungsobjekts eine Veränderung zumindest eines Betriebsparameters der Röntgenröhre vorgenommen, wobei die Röntgenquelle in einem ersten Betriebszustand ein erstes Röntgenstrahlspektrum und in einem zweiten Betriebszustand ein davon verschiedenes zweites Röntgenstrahlspektrum emittiert, so dass ein schneller Wechsel zwischen zwei Röntgenspektren ermöglicht ist.
  • Ferner wird zum Verändern eines Röntgenstrahlspektrums für das Aufzeichnen des Untersuchungsobjekts vorteilhaft eine Veränderung der Detektorcharakteristik vorgenommen, wobei der Röntgendetektor spektrale Teilbereiche der von der Röntgenquelle empfangenen Röntgenstrahlung in voneinander unabhängige elektrische Signale umsetzt und hierbei ein simultanes Aufzeichnen von Verteilungen der Röntgenabsorption bei unterschiedlichen Röntgenspektren zulässt.
  • Das Aufzeichnen zumindest einer Teilregion des Untersuchungsobjekts erfolgt ferner vorteilhaft mit erhöhter Röntgendosis damit für diese Teilregion eine zufriedenstellende Auflösung der Dichte- und/oder Ordnungszahl-Verteilung erzielt wird ohne das gesamte Untersuchungsgebiet mit einer erhöhten Röntgendosis zu belegen und z. B. einen Patienten einer zu hohen Strahlenbelastung auszusetzen.
  • Zum Aufzeichnen einer ersten Verteilung einer Röntgenabsorption des Untersuchungsobjekts kann entsprechend einer vorteilhaften Weiterentwicklung ein Material in den Strahlengang der Röntgenstrahlung eingebracht werden das zum Aufzeichnen einer zweiten Verteilung einer Röntgenabsorption des Untersuchungsobjekts nicht in den Strahlengang der Röntgenstrahlung eingebracht wird. Damit können beim Aufzeichnen der ersten Schwächungswertverteilung vor bzw. nach dem Untersuchungsobjekt Spektralanteile der Röntgenstrahlung, die für das jeweils verwendete Material spezifisch sind, herausgefiltert werden, so dass eine hohe Empfindlichkeit im Nachweis einer, diesem Material entsprechenden Substanz im Untersuchungsobjekt erreicht wird.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, wobei auf folgende Figuren verwiesen wird, von denen
  • Fig. 1 anhand einer Isoabsorptionslinie das Zustandekommen identischer Schwächungswerte µ bei Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung zeigt,
  • Fig. 2 die Energieabhängigkeit der Röntgenschwächung für drei Elemente zeigt,
  • Fig. 3a ein Funktionsschema der erfindungsgemäßen Berechnungsmethoden zur Ermittlung von Isoabsorptionslinien zeigt,
  • Fig. 3b ein Ablaufdiagramm der Transformation der Röntgenabsorptionwerte in Werte der Materialdichte und Ordnungszahl zeigt,
  • Fig. 4 zwei Isoabsorptionslinien einer Gewebeart bei zwei unterschiedlichen Röntgenstrahlspektren zeigt,
  • Fig. 5 schematisch drei typische Röntgentechniken zeigt und
  • Fig. 6 schematisch verschiedene Methoden zur Variation der Röntgenstrahlspektren darstellt.
  • Die Isoabsorptionslinie 11 des Diagramms 10 der Fig. 1 verbindet alle Wertepaare (ρ, Z) mit, bei einem definierten Röntgenstrahlspektrum identischem Schwächungswert µ bzw. C. Die Darstellung der Fig. 1 verdeutlicht, dass Information über Art und Zusammensetzung eines Gewebes bzw. Materials nicht allein auf die Schwächungswerte eines Röntgenbildes gestützt abgeleitet werden können. Üblicherweise benutzt ein Radiologe zum Identifizieren von Gewebearten im Röntgenbild seine Anatomiekenntnisse und sucht auf dieser Basis nach Unregelmäßigkeiten. Zur Klärung der Identität der Unregelmäßigkeiten ist ein Mediziner dann wiederum gezwungen auf Erfahrungswerte und morphologische Kriterien zurückgreifen. Ähnlich stützt sich ein Fachmann der Material- uns Sicherheitsprüfung zur Beurteilung des radiographischen Befunds auf seinen beruflichen Erfahrungsschatz.
  • Röntgenstrahlung wird von unterschiedlichen Materialien und abhängig von der Energie der Röntgenstrahlung unterschiedlich stark geschwächt. Die Fig. 2 illustriert dies anhand der Energieabhängigkeit 20 des Massenschwächungskoeffizienten für Wasser 23, Calcium 22 und Jod 21. Dies ist auf unterschiedlich wirkende Schwächungsmechanismen bei den verschiedenen Materialien zurückzuführen. Im diagnostisch relevanten Energiebereich der Röntgenstrahlung ist die Röntgenschwächung im wesentlichen auf die Absorption, verursacht durch den Photoeffekt und die, auf dem Comptoneffekt beruhende Streuung zurückzuführen. Die Absorption ist insbesondere bei niedriger Energie der Röntgenstrahlung und bei Geweben mit hoher Ordnungszahl relevant. Die Streuung weist eine geringe Abhängigkeit von der Energie der Röntgenstrahlung auf und ist im wesentlichen von der Elektronendichte, vermittelt über die physikalischen Dichte des Gewebes, abhängig.
  • Die im Kontext dieser Beschreibung vereinfacht als Ordnungszahl titulierte effektive Ordnungszahl Z einer bestimmten Gewebeart errechnet sich aus den Ordnungszahlen Zi der am Aufbau beteiligten Elemente, deren Atomgewichte Ai und deren lokalen materialäquivalenten Dichten ρi beispielsweise zu:


  • Für reines Calcium erhält man ZCa = 20, für Calciumhydrid ca. ZCaH 2 ∼ 16,04 und für Wasser etwa ZH 2O ∼ 7,428. Die chemische oder auch biochemische Zusammensetzung eines Objekts kann daher sehr gut über die Ordnungszahl Z erfasst werden.
  • Voraussetzung für eine Berechnung der Ordnungszahl- und Dichteverteilung in einem Untersuchungsgebiet sind zumindest zwei, in der Aufnahmegeometrie identische, aber mit unterschiedlicher Energie der angewandten Röntgenstrahlung erstellte Röntgenaufnahmen des Gebiets. Bei Verwendung von mehr als zwei mit unterschiedlicher Röntgenstrahlenergie aufgezeichneten Röntgenaufnahmen können die Z- und ρ-Auflösung verbessert werden, doch erhöht sich dadurch auch die Strahlenbelastung. Im Falle der Untersuchung eines Patienten ist diese Möglichkeit daher nicht immer gegeben.
  • Ausgangspunkt der Umwandlung von Schwächungswert basierenden Bilddaten in Verteilungsbilder der Ordnungszahlen und der Material- bzw. Gewebedichte ist die Kenntnis der Isoabsorptionslinien für jedes Röntgenspektrum einer Röntgenapparatur. Wie bereits erwähnt, ist hierbei unter Röntgenspektrum nicht der eng gefasste Begriff der Spektralverteilung einer von der Röntgenquelle der Apparatur emittierten Röntgenstrahlung zu verstehen, sondern ein erweiterter Begriff, der die unterschiedliche Gewichtung unterschiedlicher Spektralbereiche des Emissionsspektrums der Röntgenröhre auf Seiten der Röntgendetektoren berücksichtigt. Ein gemessener Schwächungswert ergibt sich daher aus der direkten Schwächung des von der Röntgenröhre emittierten Strahlenspektrums und dem spektralen Wirkungsgrad des verwendeten Röntgendetektors. Beide Werte sind anlagenspezifische Größen und müssen entweder direkt oder indirekt mittels der Schwächungswerte von Eichproben ermittelt werden. Sie sind die Grundlage zur Berechnung der Isoabsorptionslinien.
  • In der Fig. 3a sind drei Verfahren 300 zur Modellierung bzw. zur Berechnung einer Schar von Isoabsorptionslinien skizziert, nämlich eine theoretische Modellierung, eine experimentelle Bestimmung und eine theoretische Modellierung mit einer Kalibrierung der Kurven durch experimentell bestimmte Parameter.
  • Prinzipiell sind so viele Isoabsorptionslinien zu bestimmen, wie Schwächungswerte zum Abdecken der Spanne von Röntgenschwächungen in den Röntgenaufnahmen erforderlich sind. Dabei ist nicht für jeden theoretisch auftretenden Schwächungswert eine Isoabsorptionslinie zu berechnen; nicht errechnete Isoabsorptionslinien können bei Bedarf durch Interpolation oder andere geeignete Mittelungsverfahren verfügbar gemacht werden.
  • Die Grundschritte der theoretischen Modellierung sind im linken Ast des Ablaufschemas der Fig. 3a dargestellt. Im Schritt S302 werden zunächst die Daten der für eine Anlage spezifischen Röntgenemissionsspektren S(E) mit den verfügbaren Röhrenspannungen als Parameter eingelesen. Die Spektralverteilungen der Röntgenstrahlung können hierzu im Vorfeld experimentell für jede einzelne Röntgenanlage ausgemessen werden, oder es werden die für einen speziellen Röntgenquellentyp charakteristischen Daten verwendet. Das Ermitteln der Detektorapparatefunktion w(E) erfolgt in Schritt S303. Auch hierzu kann im Vorfeld eine genaue Vermessung der Detektoranordnung vorgenommen werden oder aber es werden den Detektortyp charakterisierenden Daten wie z. B. dessen spektrale technische Spezifikation verwendet. Die Berechnung der Isoabsorptionslinien in Form von Kurvenscharen Ci(ρ, Z) bzw. µi(ρ, Z) wird auf der Basis eines physikalischen Modells in Schritt S304 vorgenommen, das für jede relevante Kombination von S(E) und w(E) die Röntgenschwächungen Ci bzw. µi für Materialien mit unterschiedlichen Ordnungszahlen und bei unterschiedlichen Materialdichten nachbildet.
  • Alternativ zur theoretischen Modellierung der Schritte S302 bis S304 können die Kurvenscharen der Isoabsorptionslinien auch experimentell ermittelt werden. Hierzu werden in Schritt S305 die Röntgenschwächungen von Eichmaterialien mit unterschiedlicher Dichte und mittlerer Ordnungszahl in der Röntgenapparatur bei verschiedenen relevanten Kombinationen von S(E) und w(E) gemessen. Die Messwerte bilden die Stützpunkte für die folgende Berechnung der Kurvenscharen von Isoabsorptionslinien Ci bzw. µi in Schritt S306.
  • Als weitere Alternative können die auf theoretischer Basis modellierten Kurvenscharen Ci bzw. µi mit experimentell ermittelten Röntgenschwächungswerten kalibriert werden. In Schritt S307 werden die zum Eichen der theoretischen Kurvenscharen notwendigen Schwächungswerte wie oben für Schritt S305 beschrieben mit geeigneten Eichmaterialien bzw. Phantomen in der Röntgenanlage gemessen. Im Unterschied zur rein theoretischen Modellierung der Schritte S302 bis S304 ist bei diesem Verfahren die exakte Kenntnis der Röntgenemissionsspektren S(E) und w(E) nicht Voraussetzung sondern Parameter der theoretischen Modellierung der Kurvenscharen von Isoabsorptionslinien Ci bzw. µi in Schritt S308. Das Kalibrieren der Kurven in Schritt S309 mit den in Schritt S307 experimentell ermittelten Eichwerten definiert schließlich Werte für diese Parameter, die spezifisch für die Röntgenemissionsspektren und Detektorapparatefunktionen der Röntgenapparatur sind.
  • Mit der Ermittlung der Isoabsorptionslinien für die erforderlichen Röntgenschwächungswerte und Kombinationen von S(E) und w(E) sind die Voraussetzungen für eine Transformation von Bilddaten, die Schwächungswerte der Röntgenstrahlung beim Durchgang durch ein Gewebe repräsentieren in Bilddaten, die eine Verteilung der Ordnungszahl bzw. der Materialdichte im entsprechenden Gewebe repräsentieren geschaffen.
  • Je nach Aufgabenstellung können die drei Verfahren zur Isoabsorptionslinienbestimmung auch gemischt verwendet werden. Beispielsweise können Werte, die experimentell nur ungenau oder nur mit großem Aufwand oder gar nicht zu ermitteln sind, mithilfe einer theoretischen Modellierung ergänzt oder in ihrer Genauigkeit präzisiert werden. Die mit unterschiedlichen Methoden erschlossenen Daten werden dann in Schritt S310 zu einem einheitlichen Datensatz zusammengefasst und in Schritt S311 für die Bildtransformationen bereitgehalten.
  • In der Fig. 3b ist das erfindungsgemäße Transformationsverfahren 320 dargestellt. Es stützt sich auf die nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren 300 ermittelten und als Datensatz in Schritt S321 bereitgehaltenen Kurvenscharen von Isoabsorptionslinien.
  • Eine Transformation erfolgt bildelementweise. Im folgenden wird von einer Transformation einer Röntgenschwächungswertverteilung basierend auf zwei bei unterschiedlichen Röntgenstrahlenergiespektren aber identischer Aufnahmegeometrie aufgenommen Röntgenbildern ausgegangen. Dies ist die minimale Voraussetzung für eine Durchführung einer erfindungsgemäßen Transformation. Jedoch können auch mehr als zwei Röntgenaufnahmen bei mehr als zwei unterschiedlichen Energieverteilungen der Röntgenstrahlung Verwendung finden.
  • Die Auswahl eines zu transformierenden Bildelements wird im Schritt S322 getroffen und im folgenden Schritt S323 werden die Schwächungswerte C1 bzw. µ1 für dieses Bildelement aus dem ersten und C2 bzw. µ2 aus dem zweiten Röntgenbild gelesen. Im anschließenden Schritt S324 erfolgt die Abfrage des für die erste Röntgenaufnahme verwendeten Röntgenstrahlspektrums S1(E) und der Detektorapparatefunktionen w1(E) sowie der entsprechenden Werte S2(E) und w2(E) für das zweite Röntgenbild. Diese Werte bilden die Parameter für eine nachfolgende Auswahl der den jeweiligen Schwächungswerten zuzuordnenden Isoabsorptionslinien. Die Spektralverteilungen Si(E) bzw. wi(E) können hierbei auch indirekt, z. B. über eine Abfrage der verwendeten Röhrenspannungen U1 bzw. U2 bzw. der Betriebsparameter der Röntgendetektoren ermittelt werden.
  • Im Schritt S325 werden aus dem in Schritt S321 bereitgehaltenen Datensatz von Isoabsorptionslinien eine erste Kurve, welche die Bedingungen C1 bzw. µ1 bei den Parametern S1(E) und w1(E) erfüllt und eine zweite Kurve, welche die Bedingungen C2 bzw. µ2 bei den Parametern S2(E) und w2(E) erfüllt ausgewählt. Ein Beispiel einer dergestalt erhaltenen ersten 11 und zweiten 41 Isoabsorptionslinie ist im Diagramm 40 der Fig. 4 dargestellt.
  • Der Schnittpunkt 42 als Schnittmenge beider Kurven 11 und 41 wird im Schritt S326 des Transformationsverfahrens 320 berechnet. Der Kurvenschnitt 42 lässt sich z. B. durch eine lokale lineare Transformation oder mittels iterativer Schnittpunktfindung ermitteln. Da die beiden Kurven 11 und 41 zwei unterschiedliche Schwächungswerte für das selbe Bildelement und daher für einen identischen Teilbereich eines untersuchten Gewebes repräsentieren, müssen beide Schwächungswerte von der selben Material- bzw. Gewebeart verursacht sein. Die Koordinaten (ρ, Z) des Kurvenschnittpunkts 42 geben daher die Materialdichte und die Ordnungszahl des dem Bildelement zuzuordnenden Gewebeteilbereichs wieder.
  • Schließlich wird in Schritt S327 der so ermittelte Ordnungszahlwert Z in die Ordnungszahlverteilung als entsprechender Bildelementwert geschrieben, in Schritt S328 analog der ermittelte Materialdichtewert ρ in die Dichteverteilung. Die Schritte S322 bis S328 werden für alle verbleibenden Bildpunkte wiederholt, bis eine abschließende Bildausgabe in Schritt S329 erfolgen kann. Dabei kann der Schritt S324 übersprungen werden, da die Spektralverteilungen Si(E) bzw. wi(E) für alle Bildelemente eines Bildes identisch sind.
  • Die Genauigkeit der Bestimmung der Dichte ρ und der Ordnungszahl Z wird im wesentlichen vom Rauschanteil der Schwächungswerte und der spektralen Auflösung der Messung beeinflusst. Der Rauschanteil kann z. B. über die verwendete Röntgendosis beeinflusst werden. Die spektrale Auflösung ist eine Funktion des Abstands und der Breite der zur Messung verwendeten Röntgenspektren.
  • Generell erhält man bei Röntgenspektren relativ niedriger Energie eine Bevorzugung der Röntgenschwächung durch den Photoeffekt, bei Röntgenspektren relativ höherer Energie eine Bevorzugung der Röntgenschwächung durch den Comptoneffekt. Genauer ausgedrückt ist der Einfluss der Ordnungszahl auf die Röntgenschwächungswerte einer Aufnahme bei geringerer Röntgenenergie relativ größer als bei höherer Röntgenenergie. Der Einfluss einer Material- bzw. Gewebedichte auf die Röntgenschwächungswerte verhält sich dagegen genau umgekehrt. Vorteilhaft wird daher zunächst ein erstes Röntgenspektrum so gewählt, dass ein deutlicher Anteil an den ersten Röntgenschwächungswerten vom Einfluss der Ordnungszahlen des untersuchten Gewebes oder Materials herrührt und ein zweites Röntgenspektrum wird dann so gewählt, dass die Dichten des Untersuchungsobjekts einen deutlichen Einfluss auf die zweiten Röntgenschwächungswerte nehmen.
  • Für die Computertomographie (CT) werden daher Quantenenergien der Röntgenstrahlspektren im Bereich zwischen 50 keV und 120 keV bevorzugt, so dass ein ausreichender Energieabstand zwischen einem ersten und einem zweiten Röntgenspektrum gewählt werden kann ohne die Röntgendosis in für Patienten schädliche Bereiche erhöhen zu müssen. In der Mammographie und der Mikro-CT können der untere Energiebereich sogar auf 10 keV bzw. 1 keV festgelegt werden.
  • Die Material und Sicherheitsprüfung verwendet i. A. höhere Röntgendosen als bei der Untersuchung von Lebewesen vertretbar sind. Mit diesen höheren Röntgendosen erhält man ein meist wesentlich besseres Signal-zu-Rauschverhältnis. Außerdem können auch wesentlich höhere Röntgenstrahlenergien von bis zu 1 MeV verwendet werden. Damit kann, auch wenn die Ordnungszahl bei einer bestimmten Röntgenstrahlenergie nur zu einem geringen Anteil zur Röntgenabsorption beiträgt, ihr Wert dennoch mit guter Genauigkeit bestimmt werden, sofern bei der verwendeten Röntgendosis der Rauschanteil der Röntgenabsorptionswerte deutlich geringer ist als der relative Anteil der Ordnungszahl an den entsprechenden Röntgenabsorptionswerten. Es kommt daher nicht so sehr auf die absolute energetische Lage der verwendeten Röntgenspektren an, sondern auf deren unterschiedliche energetische Lage zueinander. Die Wahl der absoluten Lagen wird dann von den verwendbaren Röntgendosen und den nachzuweisenden Stoffen beeinflusst.
  • Ausreichende Ordnungszahl-Kontraste für einen zufriedenstellenden Einblick in die chemische Zusammensetzung eines Materials oder die biochemische Zusammensetzung eines Gewebes werden über die Röntgendosis und die verwendeten Röntgenspektren eingestellt. Die notwendige Auflösung in der Darstellung der Ordnungszahlverteilung hängt von der diagnostischen Aufgabenstellung ab. Für eine quantitative Messung von typischen Körperbestandteilen wie z. B. Jod, Magnesium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Natrium, Phosphor, Schwefel, Chlor, Kalium, Mangan, Eisen, Kobalt, Kupfer, Zink, Selen, Molybdän oder dergleichen ist eine andere Z-Auflösung erforderlich als zum Erzielen eines chemischen Kontrasts basierend auf z. B. dem Eisengehalt in einer Leber. Relativ gering sind die Anforderungen an eine Z-Auflösung für ein Heraussegmentieren von Objekten aus einer Umgebung mit stark unterschiedlicher Ordnungszahl. Prinzipiell muss die Z- Auflösung besser sein als die Differenz der noch zu unterscheidenden Ordnungszahlen. Gegenwärtig ist eine Z-Auflösung von bis zu 0,1 erreichbar.
  • Die Dichteverteilung kann zur Messung der Gewichtsverteilung eines Objekts gemäß der Gleichung


    ausgewertet und zur Schwerpunktsbestimmung verwendet werden. Anwendungen sind z. B. die Dichtevermessung von Knochen oder des Gehirns, aber auch die Bestimmung des tatsächlichen Schwerpunkts eines Prüfgegenstands.
  • Zur Klassifizierung und Segmentierung von Körpermaterialien wie beispielsweise Leber, Nieren, weißer und grauer Gehirnmasse etc. oder Materialklassen kann eine kombinierte Auswertung der Ordnungszahl- und Dichteverteilung vorgenommen werden, indem eine Fensterung der Dichte und der über die Ordnungszahl bestimmten Gewebe- bzw. Materialart vorgenommen wird. Zusätzlich zum Segmentieren eines z. B. malignen Gewebes kann mit dieser Methode beispielsweise gleichzeitig dessen Stickstoffgehalt bestimmt und für die Dosisplanung in einer nachfolgenden Strahlentherapie verwendet werden.
  • Um einen Vergleich mit der klassischen, Schwächungswerte darstellenden Radiographie zu ermöglichen, können die ursprünglichen Bilder auch weiterhin als Standard-Röntgenbilder dargestellt werden. Falls diese nicht mehr vorhanden sind, lässt sich aus der Ordnungszahl- und Dichteverteilung eines Untersuchungsgegenstands rückwärts ein abwärtskompatibles Standard Röntgenbild errechnen.
  • Bei dem im Vergleich zur Computertomographie hohen Detektorrauschen von Röntgenbildsystemen ist die Dynamik der Röntgenbildkontraste und somit die erzielbare Z- und ρ-Auflösung reduziert. Unter Umständen würde die Vorgabe einer hohen Z- bzw. ρ-Auflösung bei einer großflächige Untersuchung eine unzulässig hohe Dosisbelastung bedeuten. Nach den Übersichtsmessungen wird daher entsprechend den diagnostischen Erfordernissen in einem relativ kleinen Untersuchungsgebiet eine zweite Messung mit erhöhter Dosis vorgenommen. In der Mammographie empfiehlt sich diese Methode zur Untersuchung von Mikro-Calcifizierungen.
  • In der Fig. 5 sind drei verschiedene Röntgensysteme zur Illustration dreier Grundprinzipien von Röntgendurchleuchtungsverfahren dargestellt.
  • Fig. 5a zeigt ein Röntgenbildsystem 500 zur projektiven Abbildung eines Untersuchungsobjekts 503 auf einen zweidimensionalen Flächendetektor 502. Ein Patient 503 oder ein Gegenstand 503 befinden sich darin im allgemeinen während einer Röntgenabbildung relativ zur Anordnung aus Röntgenröhre 501 und Detektor 502 in Ruhestellung.
  • Die Fig. 5b gibt als Beispiel einer Computertomographie- Vorrichtung schematisch das Prinzip eines Fächerstrahlgeräts 500 mit rotierendem Detektorsystem 502 wieder. Die von der Röntgenröhre 501 fächerförmig emittierten Röntgenstrahlen durchleuchten das Untersuchungsobjekt 503 aus einer bestimmten Winkelstellung und treffen schließlich auf eine zeilenförmige Anordnung diskreter Detektoren. Ein Aufnahmezyklus umfasst eine Vielzahl solcher Durchleuchtungen in unterschiedlichen Winkelstellungen zum Untersuchungsgegenstand.
  • Bei dem in der Fig. 5c illustrierten Typ einer Röntgendurchleuchtungsvorrichtung 500 wird der Untersuchungsgegenstand 503 mit einer Transportvorrichtung wie z. B. einem Transportband 506 durch den Strahlengang 504 der Anlage geführt. Dieser Typ von Röntgenapparatur wird hauptsächlich in der Sicherheitsprüfung verwandt. Als Detektor wird ein linienförmiger, eindimensionaler, oft L-förmiger Detektor verwendet. Beim Durchfahren durch den Strahlengang 504 wird der Gegenstand 503 von den von der Röntgenröhre 501 emittierten Röntgenstrahlen zeilenweise abgetastet und aus den so erstellten Bildzeilen ein vollständiges Durchleuchtungsbild des Gegenstands zusammengesetzt.
  • Die Fig. 6 zeigt verschiedene Möglichkeiten der Beeinflussung des effektiven Röntgenstrahlspektrums, wie es sich aus dem Zusammenwirken der von der Röntgenröhre 501 emittierten Strahlungsverteilung 610 (611) und der spektralen Charakteristik der Detektorapparatefunktion 612 (620) ergibt.
  • Fig. 6a illustriert ein schnelles Umschalten der Röhrenspannung von einem Wert U1 auf einen Wert U2, so dass ein Wechsel zwischen zwei Röntgenemissionsspektren 610 und 611 erzielt wird. Vorteilhaft wird jede Teilaufnahme eines Aufnahmezyklus zuerst bei einer der beiden Röhrenspannungen und unmittelbar anschließend bei der anderen der beiden Röhrenspannungen aufgezeichnet um Artefakte durch Bewegungen z. B. eines Patienten während des Aufnahmezyklus zu minimieren. Bei Röntgenapparaten 500 mit kurzen Messzeiten wie z. B. Röntgenprojektionssystemen kann auch jeder Aufnahmezyklus vollständig bei jeweils einer der beiden Röhrenspannungen durchfahren werden. Statt einem Umschalten der Röhrenspannung können auch Filter oder Filtersysteme zwischen Röntgenröhre und Untersuchungsobjekt bzw. zwischen Untersuchungsobjekt und Röntgendetektor zur Beeinflussung des Röntgenspektrums eingebracht werden. Der dargestellt Betrieb der Röntgenröhre bei einer Betriebsspannung U1 wird dann ersetzt durch einen Betrieb bei einer Standard-Betriebsspannung und Verwendung von keinem oder einem ersten Filter bzw. Filtersystem; ein Betrieb bei U2 wird durch Verwenden eines zweiten Filters bzw. Filtersystems ersetzt.
  • Da eine Röntgenröhre 501 keine monoenergetische Strahlung sondern ein relativ breites Spektrum von Röntgenstrahlung 504 emittiert, kann man, wie in der Fig. 6b gezeigt in einem Messvorgang mehrere Aufnahmen bei unterschiedlichen Röntgenspektren erhalten indem man einen energiesensitiven Detektor 620 verwendet. Dieser liefert für i. a. nebeneinander angeordnete Spektralbereiche getrennte Messsignale. Man erhält Schwächungswerte somit simultan für unterschiedliche, voneinander getrennte Spektralbereiche des Röntgenspektrums also in einem Aufnahmezyklus eine, von der Ausführungsform und Beschaltung des Detektors definierte Anzahl von Röntgenbildern bei unterschiedlichen Strahlenergien. Solche Detektoren 620 können als Schichtaufbau-Detektoren realisiert werden, wobei ausgenutzt wird, dass die Eindringtiefe von Röntgenstrahlung in das Schichtsystem des Detektors von der Energie der Röntgenquanten bestimmt wird. Alternativ zu Schichtdetektoren können Quantenzähler als energiesensitive Detektoren verwendet werden.
  • Eine dritte Variante zur Beeinflussung des Röntgenemissionsspektrums zeigt die Fig. 6c. Hierbei wird ein Material 630 eines aufgabenspezifischen Elements z. B. in Form schnell drehender Filterräder 630 zwischen Röntgenröhre 501 und Untersuchungsobjekt 503 oder zwischen Untersuchungsobjekt 503 und Röntgendetektor 502 platziert. Jedes Element absorbiert auf charakteristische Weise Röntgenstrahlung in einem ebenfalls charakteristischen Spektralbereich. Befindet sich ein Flügel des Filterrads im Strahlengang, so wird ein für dieses Element typischer Spektralbereich im Strahlengang gedämpft bzw. im günstigsten Fall eliminiert. Für jede Teilaufnahme eines Aufnahmezyklus werden nun eine Messung ohne und eine Messung mit einem Filterradflügel im Strahlengang vorgenommen. Ein dem Filterradelement entsprechendes Element im Untersuchungsobjekt kann dann nur in den Messungen ohne Filterradabdeckung des Strahlengangs einen Röntgenschwächungswert 632 aufweisen. Im anderen Fall ist der gemessene Schwächungswert 633 idealerweise gleich Null. Auf diese Weise kann mit hoher Präzision das Vorhanden- bzw. Nichtvorhandensein eines bestimmten Elements, wie beispielsweise Eisen oder Kupfer in einem Untersuchungsobjekt nachgewiesen werden. Diese Nachweismethode ist insbesondere in der Mammographie und der Materialprüfung von Bedeutung.

Claims (12)

1. Verfahren zur Ermittlung der Verteilungen von Dichte und Ordnungszahl in einem Untersuchungsobjekt (503) mit Schritten
zum Aufzeichnen einer ersten Verteilung von Röntgenabsorptionswerten des Untersuchungsobjekts (503) bei einem ersten Röntgenspektrum und zum Aufzeichnen zumindest einer zweiten Verteilung von Röntgenabsorptionswerten des Untersuchungsobjekts (503) bei einem zweiten Röntgenstrahlspektrum,
zum Bestimmen einer ersten funktionalen Abhängigkeit (11) eines ersten Röntgenabsorptionswertes der ersten Verteilung von Röntgenabsorptionswerten von Dichte und Ordnungszahl und
zum Bestimmen zumindest einer zweiten funktionalen Abhängigkeit (41) eines, dem ersten Röntgenabsorptionswert zugeordneten zweiten Röntgenabsorptionswertes der zweiten Verteilung von Röntgenabsorptionswerten von Dichte und Ordnungszahl, und
zum Ermitteln eines Werts für die Dichte und die Ordnungszahl aus einem Vergleich der ersten funktionalen Abhängigkeit (11) mit der zweiten funktionalen Abhängigkeit (41) und/oder weiteren funktionalen Abhängigkeiten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Bestimmung der funktionalen Abhängigkeit (11, 41) der Röntgenabsorptionswerte von Dichte und Ordnungszahl für zumindest ein Röntgenstrahlspektrum mittels Referenzmessung an einer Eichprobe erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Bestimmung der funktionellen Abhängigkeit (11, 41) der Röntgenabsorptionswerte von Dichte und Ordnungszahl für zumindest ein Röntgenstrahlspektrum in Form einer Simulation auf der Basis eines physikalischen Modells erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet dass ein Umformen der Verteilungen der Röntgenabsorptionswerte in eine Verteilung der Dichte und eine Verteilung der Ordnungszahl für jeden der zugeordneten Röntgenabsorptionswerte der ersten Verteilung der Röntgenabsorptionswerte und der weiteren Verteilungen der Röntgenabsorptionswerte auf der Grundlage der Ermittlung eines Wertepaares (42) für Dichte und Ordnungszahl so vorgenommen wird, dass das Wertepaar (42) die bestimmten funktionalen Abhängigkeiten der Röntgenabsorption von Dichte und Ordnungszahl für das erste Röntgenstrahlspektrum und zumindest ein weiteres Röntgenstrahlspektrum erfüllt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass das erste Röntgenspektrum eine Quantenenergie aufweist, die relativ zur Quantenenergie des zweiten Röntgenspektrums eine Röntgenabsorption durch den Photoeffekt begünstigt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass zum Verändern eines Röntgenstrahlspektrums für das Aufzeichnen des Untersuchungsobjekts (503) eine Veränderung zumindest eines Betriebsparameters der Röntgenröhre und/oder eine Veränderung der Detektorcharakteristik vorgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass das Aufzeichnen zumindest einer Teilregion des Untersuchungsobjekts (503) mit erhöhter Röntgendosis erfolgt.
8. Röntgenapparatur (500) zur Ermittlung der Verteilungen von Dichte und Ordnungszahl in einem Untersuchungsobjekt mit
einer Röntgenquelle (501) zur Emission von Röntgenstrahlung (504),
einem Röntgendetektor (502) zum Nachweis der von der Röntgenquelle emittierten Röntgenstrahlung (504) und zum Umsetzen der Röntgenstrahlung (504) in elektrische Signale für eine weitere Verarbeitung, und
einer Signalverarbeitungseinrichtung (505) für das Verarbeiten der elektrischen Signale des Röntgendetektors (502)
dadurch gekennzeichnet,
dass die Signalverarbeitungseinrichtung (505) die Verteilungen von Dichte und Ordnungszahl in einem Untersuchungsobjekt (503) auf Basis zumindest zweier, an der Röntgenapparatur (500) mit unterschiedlichen Röntgenstrahlspektren aufgezeichneten Verteilungen einer Röntgenabsorption des Untersuchungsobjekts (503) nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 7 ermittelt.
9. Röntgenapparatur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenquelle (501) in einem ersten Betriebszustand ein erstes Röntgenstrahlspektrum (610) und in einem zweiten Betriebszustand ein davon verschiedenes zweites Röntgenstrahlspektrum (611) emittiert.
10. Röntgenapparatur nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgendetektor (502) spektrale Teilbereiche der von der Röntgenquelle (501) empfangenen Röntgenstrahlung (504) in voneinander unabhängige elektrische Signale umsetzt.
11. Röntgenapparatur nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufzeichnen einer ersten Verteilung einer Röntgenabsorption des Untersuchungsobjekts (503) ein Material (630) in den Strahlengang der Röntgenstrahlung (504) eingebracht wird und zum Aufzeichnen einer zweiten Verteilung einer Röntgenabsorption des Untersuchungsobjekts (503) kein entsprechendes Material in den Strahlengang der Röntgenstrahlung (504) eingebracht wird.
12. Computersoftwareprodukt zur Ermittlung der Verteilungen von Dichte und Ordnungszahl in einem Untersuchungsobjekt (503) auf Basis von zumindest zwei bei unterschiedlichen Röntgenstrahlspektren aufgezeichneten Bilddatensätzen der Verteilung von Röntgenabsorptionswerten in dem Untersuchungsobjekt (503) nach einem der Verfahren 1 bis 7.
DE10143131A 2001-09-03 2001-09-03 Verfahren zur Ermittlung von Dichte- und Ordnungszahlverteilungen bei radiographischen Untersuchungsverfahren Expired - Fee Related DE10143131B4 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10143131A DE10143131B4 (de) 2001-09-03 2001-09-03 Verfahren zur Ermittlung von Dichte- und Ordnungszahlverteilungen bei radiographischen Untersuchungsverfahren
PCT/DE2002/003055 WO2003024331A2 (de) 2001-09-03 2002-08-21 Verfahren zur ermittlung von dichte- und ordnungszahlverteilungen bei radiographischen untersuchungsverfahren
JP2003528231A JP4309760B2 (ja) 2001-09-03 2002-08-21 Ｘ線撮影検査法における密度および原子番号の分布を求める方法
CNB028172744A CN1321618C (zh) 2001-09-03 2002-08-21 在放射检查方法中确定密度分布和原子序数分布的方法
US10/488,397 US7158611B2 (en) 2001-09-03 2002-08-21 Method for determining density distributions and atomic number distributions during radiographic examination methods

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10143131A DE10143131B4 (de) 2001-09-03 2001-09-03 Verfahren zur Ermittlung von Dichte- und Ordnungszahlverteilungen bei radiographischen Untersuchungsverfahren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10143131A1 true DE10143131A1 (de) 2003-04-03
DE10143131B4 DE10143131B4 (de) 2006-03-09

Family

ID=7697549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10143131A Expired - Fee Related DE10143131B4 (de) 2001-09-03 2001-09-03 Verfahren zur Ermittlung von Dichte- und Ordnungszahlverteilungen bei radiographischen Untersuchungsverfahren

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7158611B2 (de)
JP (1) JP4309760B2 (de)
CN (1) CN1321618C (de)
DE (1) DE10143131B4 (de)
WO (1) WO2003024331A2 (de)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10305105A1 (de) * 2003-02-07 2004-08-26 Siemens Ag Eichung der Transformation spektraler Röntgenschwächungswerte in Dichte- und Ordnungszahlinformation
DE10347971B3 (de) * 2003-10-15 2005-06-09 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Flüssigkeitstyps einer Flüssigkeitsansammlung in einem Objekt
DE102004008519A1 (de) * 2004-02-20 2005-09-15 Siemens Ag Verfahren zur Visualisierung quantitativer Information in Datensätzen der medizinischen Bildgebung
DE102004017149A1 (de) * 2004-04-02 2005-10-20 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Objektmaterials
US7050530B2 (en) 2003-11-07 2006-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for the spatially-resolved determination of the element concentrations in objects to be examined
DE102004060580A1 (de) * 2004-12-16 2006-06-29 Siemens Ag Verfahren zur Erzeugung einer computertomographischen Darstellung von Gewebestrukturen mit Hilfe einer Kontrastmittelapplikation
DE102005049586A1 (de) * 2005-10-17 2007-04-26 Siemens Ag Verfahren zur Erzeugung von CT-Darstellungen in der Röntgen-Computertomographie
DE102006001655A1 (de) * 2006-01-12 2007-08-02 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur virtuellen Darmreinigung
US7319739B2 (en) 2003-03-14 2008-01-15 Siemens Aktiengesellschaft Imaging method based on two different x-ray spectra
US7457450B2 (en) 2004-01-28 2008-11-25 Siemens Aktiengesellschaft Method for recording and evaluating image data with the aid of a tomography machine
DE102007027460A1 (de) * 2007-06-14 2008-12-24 Siemens Ag Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Messung mit einem energieselektiven Röntgendetektor
DE102008045449A1 (de) 2008-09-02 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erstellung von computertomographischen Aufnahmen eines Patienten mit metallischen Anteilen
DE102008045633A1 (de) 2008-09-03 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur verbesserten Darstellung von Mehr-Energie-CT-Aufnahmen
US8041096B2 (en) 2007-04-27 2011-10-18 Siemens Aktiengesellschaft Method for creating mass density images on the basis of attenuation images captured at different energy levels
DE102010042385A1 (de) * 2010-10-13 2012-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erstellung einer tomographischen Temperaturkarte in einem Patienten mit einem CT-Gerät, Steuer- und Recheneinheit und CT-System
DE102019110648A1 (de) * 2019-04-25 2020-10-29 China Medical University Verfahren zum Umwandeln von Scan-Informationen von Computer-Tomographie-Scannern in Knochen-Parameter

Families Citing this family (75)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7636413B2 (en) * 2002-04-16 2009-12-22 General Electric Company Method and apparatus of multi-energy imaging
US8275091B2 (en) 2002-07-23 2012-09-25 Rapiscan Systems, Inc. Compact mobile cargo scanning system
US7963695B2 (en) 2002-07-23 2011-06-21 Rapiscan Systems, Inc. Rotatable boom cargo scanning system
CN100536774C (zh) * 2002-07-23 2009-09-09 Ge医药系统环球科技公司 检测斑块成分的方法和系统
US8837669B2 (en) 2003-04-25 2014-09-16 Rapiscan Systems, Inc. X-ray scanning system
GB0309379D0 (en) 2003-04-25 2003-06-04 Cxr Ltd X-ray scanning
US7949101B2 (en) 2005-12-16 2011-05-24 Rapiscan Systems, Inc. X-ray scanners and X-ray sources therefor
GB0309385D0 (en) 2003-04-25 2003-06-04 Cxr Ltd X-ray monitoring
US8451974B2 (en) 2003-04-25 2013-05-28 Rapiscan Systems, Inc. X-ray tomographic inspection system for the identification of specific target items
US8223919B2 (en) * 2003-04-25 2012-07-17 Rapiscan Systems, Inc. X-ray tomographic inspection systems for the identification of specific target items
US9113839B2 (en) 2003-04-25 2015-08-25 Rapiscon Systems, Inc. X-ray inspection system and method
US8243876B2 (en) 2003-04-25 2012-08-14 Rapiscan Systems, Inc. X-ray scanners
GB0525593D0 (en) * 2005-12-16 2006-01-25 Cxr Ltd X-ray tomography inspection systems
US8804899B2 (en) 2003-04-25 2014-08-12 Rapiscan Systems, Inc. Imaging, data acquisition, data transmission, and data distribution methods and systems for high data rate tomographic X-ray scanners
US6928141B2 (en) 2003-06-20 2005-08-09 Rapiscan, Inc. Relocatable X-ray imaging system and method for inspecting commercial vehicles and cargo containers
WO2005055827A2 (en) * 2003-12-12 2005-06-23 Tissuomics Limited Use of compton scattering or use of the combination of xrf (x-ray fluorescence) and edxrd (energy-dispersive x-ray diffraction) in characterizing body tissue, for exemple breast tissue
US7257188B2 (en) * 2004-03-01 2007-08-14 Varian Medical Systems Technologies, Inc. Dual energy radiation scanning of contents of an object
DE102004055460A1 (de) * 2004-11-17 2006-04-20 Siemens Ag Bildgebendes Verfahren sowie Vorrichtung zur Visualisierung von koronaren Herzkrankheiten, insbesondere von Herzinfarktschäden
US7471764B2 (en) 2005-04-15 2008-12-30 Rapiscan Security Products, Inc. X-ray imaging system having improved weather resistance
US7778380B2 (en) 2005-09-06 2010-08-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Data handling and analysis in computed tomography with multiple energy windows
US7627080B2 (en) 2005-09-22 2009-12-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Quantitative material decomposition for spectral CT
DE102006055167A1 (de) * 2005-12-23 2007-07-05 Siemens Ag Betriebsverfahren für eine Röntgeneinrichtung zur Untersuchung eines Patienten unter Einsatz eines Kontrastmittels
DE102006009222B4 (de) * 2006-02-28 2008-02-28 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration einer Substanz in einem Körpermaterial mittels Mehr-Energie-Computertomographie
US8137976B2 (en) 2006-07-12 2012-03-20 Varian Medical Systems, Inc. Dual angle radiation scanning of objects
US7760848B2 (en) * 2006-09-08 2010-07-20 General Electric Company Method and system for generating a multi-spectral image of an object
US7734076B2 (en) * 2006-12-11 2010-06-08 General Electric Company Material decomposition image noise reduction
US20080167552A1 (en) * 2007-01-04 2008-07-10 General Electric Company System and method of generating an image of a contrast agent injected into an imaged subject
US7697657B2 (en) * 2007-03-23 2010-04-13 General Electric Company System and method of density and effective atomic number imaging
CN101336828B (zh) * 2007-07-06 2010-10-13 Ge医疗系统环球技术有限公司 Ct值校正文件的获取方法和装置
JP5224023B2 (ja) * 2007-08-10 2013-07-03 株式会社Ｉｈｉ 高速材質識別検査装置および方法
JP5213016B2 (ja) * 2007-09-27 2013-06-19 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー Ｘ線ｃｔ装置
JP5220374B2 (ja) * 2007-09-27 2013-06-26 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー Ｘ線ｃｔ装置
US8290232B2 (en) * 2008-02-15 2012-10-16 Mayo Foundation For Medical Education And Research System and method for quantitative imaging of chemical composition to decompose more than two materials
WO2009102990A2 (en) * 2008-02-15 2009-08-20 Mayo Foundation For Medical Education And Research System and method for quantitative imaging of chemical composition to decompose multiple materials
FR2927719B1 (fr) 2008-02-19 2010-03-26 Gen Electric Procede de traitement d'images obtenues par tomosynthese et dispositif associe
GB0803641D0 (en) 2008-02-28 2008-04-02 Rapiscan Security Products Inc Scanning systems
GB0803644D0 (en) 2008-02-28 2008-04-02 Rapiscan Security Products Inc Scanning systems
DE102009015772A1 (de) 2008-04-10 2010-08-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Rekonstruktion von CT-Bilddatensätzen und CT-System
DE102009015771A1 (de) 2008-04-10 2010-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Bestimmung von Dichte- und Ordnungszahlverteilungen aus rekonstruierten CT-Bilddatensätzen und CT-System
DE102009015773A1 (de) 2008-04-10 2010-02-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Aufbereitung von rekonstruierten CT-Bilddatensätzen und CT-System
GB0809110D0 (en) 2008-05-20 2008-06-25 Rapiscan Security Products Inc Gantry scanner systems
US8218837B2 (en) * 2008-06-06 2012-07-10 General Electric Company Material composition detection from effective atomic number computation
DE102008030552A1 (de) 2008-06-27 2009-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten zu einer virtuell vorgebbaren Röntgenröhrenspannung aus ersten und zweiten CT-Bilddaten
CN101629917B (zh) * 2008-07-16 2011-09-14 清华大学 一种测量物质有效原子序数的方法和装置
US7983382B2 (en) * 2008-11-26 2011-07-19 General Electric Company System and method for material segmentation utilizing computed tomography scans
US8115784B2 (en) * 2008-11-26 2012-02-14 General Electric Company Systems and methods for displaying multi-energy data
JP2011067333A (ja) * 2009-09-25 2011-04-07 Fujifilm Corp 放射線画像撮影装置及び撮影制御装置
US8290120B2 (en) * 2009-09-30 2012-10-16 Varian Medical Systems, Inc. Dual energy radiation scanning of contents of an object based on contents type
DE102010017425A1 (de) * 2010-06-17 2011-12-22 Karlsruher Institut für Technologie Geneigte Phasengitterstrukturen
US8705688B2 (en) * 2010-10-13 2014-04-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Medical image processing apparatus, X-ray computed tomography apparatus, and medical image processing method
US9218933B2 (en) 2011-06-09 2015-12-22 Rapidscan Systems, Inc. Low-dose radiographic imaging system
JP2013156172A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 X-Ray Precision Inc Ｘ線検査装置
CN103308535B (zh) * 2012-03-09 2016-04-13 同方威视技术股份有限公司 用于射线扫描成像的设备和方法
RU2495623C1 (ru) * 2012-03-11 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) Способ двухэнергетической делительно-разностной маммографии
DE102012215515A1 (de) 2012-08-31 2014-03-06 Klinikum Der Universität München Verfahren zur Detektion von Schäden an Silikonimplantaten und Computertomographiegerät
DE102012217301B4 (de) * 2012-09-25 2021-10-14 Bayer Pharma Aktiengesellschaft Kombination aus Kontrastmittel und Mammographie-CT-System mit vorgegebenem Energiebereich und Verfahren zur Erzeugung tomographischer Mammographie-CT-Aufnahmen durch diese Kombination
EP2952068B1 (de) 2013-01-31 2020-12-30 Rapiscan Systems, Inc. Tragbares sicherheitsinspektionssystem
RU2558001C2 (ru) * 2013-06-19 2015-07-27 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "СПЕКТР" Способ двухэнергетической оценки средней плотности и эффективного атомного номера многокомпонентных материалов
US20150036792A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Computed tomography apparatus, and method of generating image by using computed tomography apparatus
JP7015781B2 (ja) 2015-07-24 2022-02-03 フォト・ダイアグノスティック・システムズ，インコーポレイテッド 多重エネルギー（二重エネルギーを含む）コンピュータ断層撮影（ｃｔ）イメージングを行うための方法および装置
WO2018062308A1 (ja) * 2016-09-28 2018-04-05 国立大学法人群馬大学 Ｘ線ｃｔ装置、電子密度及び実効原子番号の測定方法、ｃｔ検査方法、検査方法
CN106651841B (zh) * 2016-12-02 2020-10-16 北京航星机器制造有限公司 一种用于安检图像复杂度的分析方法
JP2018110794A (ja) * 2017-01-13 2018-07-19 キヤノン株式会社 情報処理装置、放射線撮像装置、情報処理方法およびプログラム
US10573030B2 (en) 2017-04-07 2020-02-25 Photo Diagnostic Systems, Inc. Method for artifact reduction using monoenergetic data in computed tomography
US10795047B2 (en) * 2018-01-09 2020-10-06 Voti Inc. Methods for removing a background object from an image
JP7161297B2 (ja) 2018-03-20 2022-10-26 キヤノン株式会社 放射線撮影システム、画像処理装置、撮影制御装置及びその作動方法、プログラム
WO2020082171A1 (en) 2018-10-22 2020-04-30 Voti Inc. Tray insert for screening tray
JP7169853B2 (ja) * 2018-11-09 2022-11-11 キヤノン株式会社 画像処理装置、放射線撮影装置、および画像処理方法
CN109459452B (zh) * 2018-12-26 2021-10-22 上海联影医疗科技股份有限公司 有效原子序数计算方法、装置和存储介质
CN111493914A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 上银科技股份有限公司 将电脑断层扫描仪的扫描信息转换为骨骼参数的方法
CN110840479B (zh) * 2019-12-03 2023-05-26 上海联影医疗科技股份有限公司 一种骨成分确定方法、装置、设备及存储介质
US11885752B2 (en) 2021-06-30 2024-01-30 Rapiscan Holdings, Inc. Calibration method and device therefor
JP2023009382A (ja) * 2021-07-07 2023-01-20 浜松ホトニクス株式会社 元素分布測定装置および元素分布測定方法
US12019035B2 (en) 2021-07-16 2024-06-25 Rapiscan Holdings, Inc. Material detection in x-ray security screening
CN118037667B (zh) * 2024-02-21 2024-08-27 国科离子医疗科技有限公司 物质元素密度分布的确定方法、装置、电子设备和存储介质

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4029963A (en) * 1976-07-30 1977-06-14 The Board Of Trustees Of Leland Stanford Junior University X-ray spectral decomposition imaging system
US4149081A (en) * 1976-11-29 1979-04-10 Varian Associates, Inc. Removal of spectral artifacts and utilization of spectral effects in computerized tomography
US4686695A (en) * 1979-02-05 1987-08-11 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Scanned x-ray selective imaging system
US4626688A (en) * 1982-11-26 1986-12-02 Barnes Gary T Split energy level radiation detection
DE3886753D1 (de) * 1988-10-17 1994-02-10 Siemens Ag Verfahrenzum Betrieb eines Computertomographen.
FR2656109B1 (fr) * 1989-12-14 1992-02-28 Gen Electric Cgr Procede de calibration de la chaine de mesure d'un appareil a rayons x.
US5247559A (en) * 1991-10-04 1993-09-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Substance quantitative analysis method
GB9200828D0 (en) * 1992-01-15 1992-03-11 Image Research Ltd Improvements in and relating to material identification using x-rays
US5379333A (en) * 1993-11-19 1995-01-03 General Electric Company Variable dose application by modulation of x-ray tube current during CT scanning
US5600700A (en) * 1995-09-25 1997-02-04 Vivid Technologies, Inc. Detecting explosives or other contraband by employing transmitted and scattered X-rays
AU1366697A (en) 1995-12-26 1997-07-28 Holomed Aps A method and system for generating an x-ray image
US5661774A (en) * 1996-06-27 1997-08-26 Analogic Corporation Dual energy power supply
US5917877A (en) * 1997-09-05 1999-06-29 Cyberlogic, Inc. Plain x-ray bone densitometry apparatus and method
DE19826062B4 (de) * 1998-06-12 2006-12-14 Smiths Heimann Gmbh Verfahren und Anordnung zur Detektion von Röntgenstrahlen
US6418189B1 (en) * 2000-01-24 2002-07-09 Analogic Corporation Explosive material detection apparatus and method using dual energy information of a scan
DE10044357A1 (de) * 2000-09-07 2002-03-21 Heimann Systems Gmbh & Co Detektoranordnung zur Detektion von Röntgenstrahlen
US6449334B1 (en) * 2000-09-29 2002-09-10 Lunar Corporation Industrial inspection method and apparatus using dual energy x-ray attenuation
DE60226129T2 (de) * 2001-02-23 2009-07-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Verfahren und system zur bestimmung der dichte eines volumens in einem bilddatensatz
DE10160613A1 (de) * 2001-12-11 2003-06-26 Siemens Ag Röhrenseitig modifiziertes bildgebendes Röntgengerät
DE10305105A1 (de) * 2003-02-07 2004-08-26 Siemens Ag Eichung der Transformation spektraler Röntgenschwächungswerte in Dichte- und Ordnungszahlinformation
DE10347971B3 (de) * 2003-10-15 2005-06-09 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Flüssigkeitstyps einer Flüssigkeitsansammlung in einem Objekt

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6997610B2 (en) 2003-02-07 2006-02-14 Siemens Aktiengesellschaft Calibration of the transformation of spectral X-ray attenuation values in density and atomic number information
DE10305105A1 (de) * 2003-02-07 2004-08-26 Siemens Ag Eichung der Transformation spektraler Röntgenschwächungswerte in Dichte- und Ordnungszahlinformation
US7319739B2 (en) 2003-03-14 2008-01-15 Siemens Aktiengesellschaft Imaging method based on two different x-ray spectra
DE10347971B3 (de) * 2003-10-15 2005-06-09 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Flüssigkeitstyps einer Flüssigkeitsansammlung in einem Objekt
US7050533B2 (en) 2003-10-15 2006-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for determining the type of fluid in a fluid mass in an object
US7050530B2 (en) 2003-11-07 2006-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for the spatially-resolved determination of the element concentrations in objects to be examined
DE10352013B4 (de) * 2003-11-07 2008-02-07 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur ortsaufgelösten Bestimmung der Elementkonzentrationen in Untersuchungsobjekten
US7457450B2 (en) 2004-01-28 2008-11-25 Siemens Aktiengesellschaft Method for recording and evaluating image data with the aid of a tomography machine
DE102004008519A1 (de) * 2004-02-20 2005-09-15 Siemens Ag Verfahren zur Visualisierung quantitativer Information in Datensätzen der medizinischen Bildgebung
DE102004008519B4 (de) * 2004-02-20 2010-11-25 Siemens Ag Verfahren zur Visualisierung quantitativer Information in Datensätzen der medizinischen Bildgebung
US7477765B2 (en) 2004-02-20 2009-01-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for visually displaying quantitative information in medical imaging data records
DE102004017149A1 (de) * 2004-04-02 2005-10-20 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Objektmaterials
DE102004060580A1 (de) * 2004-12-16 2006-06-29 Siemens Ag Verfahren zur Erzeugung einer computertomographischen Darstellung von Gewebestrukturen mit Hilfe einer Kontrastmittelapplikation
US7643866B2 (en) 2004-12-16 2010-01-05 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing a computed tomography display of tissue structures by applying a contrast medium
DE102005049586A1 (de) * 2005-10-17 2007-04-26 Siemens Ag Verfahren zur Erzeugung von CT-Darstellungen in der Röntgen-Computertomographie
DE102006001655A1 (de) * 2006-01-12 2007-08-02 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur virtuellen Darmreinigung
US7844095B2 (en) 2006-01-12 2010-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for virtual bowel cleaning
US8041096B2 (en) 2007-04-27 2011-10-18 Siemens Aktiengesellschaft Method for creating mass density images on the basis of attenuation images captured at different energy levels
DE102007027460A1 (de) * 2007-06-14 2008-12-24 Siemens Ag Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Messung mit einem energieselektiven Röntgendetektor
DE102007027460B4 (de) * 2007-06-14 2017-03-23 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Messung mit einem energieselektiven Röntgendetektor
DE102008045449A1 (de) 2008-09-02 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erstellung von computertomographischen Aufnahmen eines Patienten mit metallischen Anteilen
DE102008045449B4 (de) * 2008-09-02 2016-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erstellung von computertomographischen Aufnahmen eines Patienten mit metallischen Anteilen und Computersystem zur Durchführung des Verfahrens
DE102008045633B4 (de) * 2008-09-03 2011-08-25 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Verfahren zur verbesserten Darstellung von Mehr-Energie-CT-Aufnahmen und zugehöriges Computersystem
DE102008045633A1 (de) 2008-09-03 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur verbesserten Darstellung von Mehr-Energie-CT-Aufnahmen
DE102010042385A1 (de) * 2010-10-13 2012-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erstellung einer tomographischen Temperaturkarte in einem Patienten mit einem CT-Gerät, Steuer- und Recheneinheit und CT-System
US8750589B2 (en) 2010-10-13 2014-06-10 Siemens Aktiengesellschaft Method for generating a tomographic temperature map in a patient by way of a CT device, control and computing unit and CT system
DE102010042385B4 (de) * 2010-10-13 2016-06-09 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Erstellung einer tomographischen Temperaturkarte in einem Patienten mit einem CT-Gerät, Steuer- und Recheneinheit und CT-System
DE102019110648A1 (de) * 2019-04-25 2020-10-29 China Medical University Verfahren zum Umwandeln von Scan-Informationen von Computer-Tomographie-Scannern in Knochen-Parameter

Also Published As

Publication number Publication date
CN1321618C (zh) 2007-06-20
JP4309760B2 (ja) 2009-08-05
JP2005501684A (ja) 2005-01-20
WO2003024331A3 (de) 2003-10-09
DE10143131B4 (de) 2006-03-09
US7158611B2 (en) 2007-01-02
WO2003024331A2 (de) 2003-03-27
CN1551745A (zh) 2004-12-01
US20040223585A1 (en) 2004-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10143131B4 (de) Verfahren zur Ermittlung von Dichte- und Ordnungszahlverteilungen bei radiographischen Untersuchungsverfahren
EP2150179B1 (de) Auswahlverfahren für zwei kontrastmittel zur verwendung in einer dual-energy-ct-untersuchung, kontrastmittelkombination und erzeugung von ct-aufnahmen mit einer kontrastmittelkombination mit unterschiedlichen energiespektren
DE10311628B4 (de) Bildgebungsverfahren
DE10160613A1 (de) Röhrenseitig modifiziertes bildgebendes Röntgengerät
DE102007017629B4 (de) Verfahren zur Zuordnung von Voxeln eines CT-Bilddatensatzes zu einer von zwei Materialmischungen jeweils bestehend aus zwei von vier unterschiedlichen Materialien
DE10347971B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Flüssigkeitstyps einer Flüssigkeitsansammlung in einem Objekt
DE102011004598B4 (de) Verfahren und Computersystem zur Streustrahlkorrektur in einem Multi-Source-CT
DE102017217543B4 (de) Verfahren und System zur Klassifikation von Materialien mittels maschinellen Lernens
DE102009015773A1 (de) Verfahren zur Aufbereitung von rekonstruierten CT-Bilddatensätzen und CT-System
DE102009044683A1 (de) Multimaterialiendekomposition mittels Dualenergie-Computertomographie
DE102006043743A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kombination von Bildern
DE10353882A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Weichgewebevolumen-Sichtbarmachung
DE102007020065A1 (de) Verfahren für die Erstellung von Massenbelegungsbildern anhand von in unterschiedlichen Energiebereichen aufgenommenen Schwächungsbildern
DE102004004295A1 (de) Verfahren zur Bilddatenaufnahme und -auswertung mit einem Tomographiegerät
DE102011083727B4 (de) Verfahren zur Erzeugung eines rauschreduzierten CT-Bilddatensatzes, Rechensystem und CT-System
DE102007046514A1 (de) Verfahren zur Erkennung und Markierung von Kontrastmittel in Blutgefäßen der Lunge mit Hilfe einer CT-Untersuchung und Bildauswerteeinheit eines CT-Systems
DE102015207107A1 (de) Verfahren zur Erzeugung einer virtuellen Röntgenprojektion anhand eines mittels Röntgenbildaufnahmevorrichtung erhaltenen Bilddatensatzes, Computerprogramm, Datenträger sowie Röntgenbildaufnahmevorrichtung
EP3332710A1 (de) Charakterisierung von plaque
DE102004060580A1 (de) Verfahren zur Erzeugung einer computertomographischen Darstellung von Gewebestrukturen mit Hilfe einer Kontrastmittelapplikation
DE10305105A1 (de) Eichung der Transformation spektraler Röntgenschwächungswerte in Dichte- und Ordnungszahlinformation
DE10352013B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur ortsaufgelösten Bestimmung der Elementkonzentrationen in Untersuchungsobjekten
EP3797698A1 (de) Verfahren zum erzeugen eines synthetischen mammogramms basierend auf einer dual-energy-tomosyntheseaufnahme
DE102004031169A1 (de) Röhrenseitig modifiziertes bildgebendes Röngtengerät
DE102011005161B4 (de) Verfahren, Bilddatensatzrekonstruktionseinrichtung, Röntgen-System und Computerprogramm zur Artefaktkorrektur
DE102004008519B4 (de) Verfahren zur Visualisierung quantitativer Information in Datensätzen der medizinischen Bildgebung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee