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Hintergrund
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der nichtinvasiven
Bildgebung und spezieller auf die Verwendung der Multienergie-Tomosynthesebildgebung.
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In
modernen Einrichtungen des Gesundheitswesens können Bildgebungssysteme bei
der Behandlung von Patienten, wie z.B. bei der Erkennung und Diagnose
von Krankheiten oder anderer Zustände verwendet werden. Z.B.
erzeugen röntgengestützte Systeme,
wie z.B. radiographische Systeme, Computertomographie (CT)-Systeme,
Doppelspektrensysteme und die Tomosynthese, innere Bilder oder Ansichten
eines Patienten in Abhängigkeit von
der Abschwächung
der den Patienten durchdringenden Röntgenstrahlung, d.h. unterschiedliche
Gewebe absorbieren oder reflektieren Röntgenstrahlen in unterschiedlicher
Weise. Im Gegensatz dazu können
andere Bildgebungsarten, wie z.B. Ultraschall, Magnetresonanzbildgebung
(MRI) und Positronenemissionstomographie (PET) auf anderen physikalischen
Phänomenen
beruhen, um auf nichtinvasive Art innere Bilder oder Ansichten des
Patienten zu erzeugen.
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Wie
oben erwähnt
ist die Tomosynthese ein Beispiel für eine röntgenbasierte Vorgehensweise zur
Erzeugung innerer Ansichten des Patienten. In einem Tomosynthesesystem
werden die Röntgenstrahlen
bezogen auf den Patienten an verschiedenen Stellen ausgesandt, so
dass in den akquirierten Bildern dreidimensionale oder Tiefeninformationen verfügbar sind.
Auf diese Weise können
dreidimensionale Bilder innerer Bereiche des Patienten gewonnen
werden. Obwohl Tomosyntheseverfahren bei der Wiederherstellung dreidimensionaler
Bilder innerer Bereiche des Patienten wirkungsvoll sind, kann das gleichzeitige
Vorhandensein von Knochen und Weichteilen bzw. weichem Gewebe (oder
anderen Gewebetypen) in den Bildern jedoch deren Brauchbarkeit einschränken, wenn
diagnostisch interessante Bereiche durch undurchsichtiges Gewebe
abgeschirmt oder versteckt sind.
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Eine
zur Verbesserung der Sichtbarkeit von abgeschirmten Gewebe bei der
röntgengestützten Bildgebung
verwendete Vorgehensweise verwendet Röntgenstrahlenemissionen, die
verschiedene Energiespektren oder -profile aufweisen. Röntgenbilder können von
einem Patienten oder einem Teil eines Patienten z.B. unter Verwendung
von zwei verschiedenen Röntgenenergieprofilen
(d.h. Doppelspektren) akquiriert werden, so dass für jedes
Energieprofil eine andere Menge von Bilddaten erfasst wird. Wenn die
verschiedenen Mengen von Bilddaten verarbeitet werden, können sie
zur Herstellung unterschiedlicher Bilder verwendet werden, die die
Dichte oder die Auslöschungseigenschaften
des abgebildeten Volumens kennzeichnen. Durch eine Zerlegung der
akquirierten Bilddaten können
auch Bilder erzeugt werden, die in verschiedener Weise die Zusammensetzung
des abgebildeten Volumens, wie z.B. Knochen oder Weichgewebe, in
einen medizinischen Zusammenhang wiedergeben.
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Die
Tomosynthesebildgebung, die solche Doppel- oder Multienergietechniken
verwendet, kann jedoch immer noch Unzulänglichkeiten aufweisen, die
ihre Brauchbarkeit verringern. Z.B. kann ein unter Verwendung der
Doppelspektren- bzw. Doppelenergie-Röntgenbildgebung akquiriertes
Tomosynthesebild schwierig zu deuten sein, weil anatomische Strukturen,
wie z.B. Skelettstrukturen, die für einen betrachtenden Radiologen
zur Herstellung des Zusammenhangs nützlich sind, verschwunden sein können. Alternativ
kann die Bildqualität
durch Patientenbewegungen, wie z.B. Atmung oder Herzbewegung, die
bewegungsbedingte Artefakte in die Bilder einbringen können, verringert
sein. Die vorliegende Technik kann sich diesen und weiteren Problemen zuwenden.
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Kurze Beschreibung
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Kurz
gesagt schafft die vorliegende Technik gemäß einem Ausführungsbeispiel
ein Multienergie-Tomosynthese-Bildgebungssystem. Das System enthält eine
Röntgenquelle,
die zum Aussenden von Röntgenstrahlen
von mehreren Orten innerhalb eines begrenzten Winkelbereiches bezogen
auf ein Bildgebungsvolumen eingerichtet ist. Das Bildgebungssystem
enthält
auch einen digitalen Detektor mit einem Array aus Detektorelementen,
um in Abhängigkeit
von den ausgesandten Röntgenstrahlen Bilder
zu erzeugen. Das Bildgebungssystem enthält weiterhin eine Detektorakquisitionsschaltung,
um die Bilder von dem digitalen Detektor zu akquirieren. Das Bildgebungssystem
kann auch eine Verarbeitungsschaltung enthalten, die zum Zerlegen
einer Vielzahl von Bildern in Abhängigkeit von Energieeigenschaften
und zum Wiederherstellen der Vielzahl von Bildern zur Erzeugung
eines dreidimensionalen Multienergie-Tomosynthesebildes eingerichtet
ist.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform schafft
die vorliegende Vorgehensweise ein Verfahren zum Akquirieren von
Multienergie-Tomosynthesebildern. Das Verfahren enthält das Akquirieren
von Multienergie-Projektionsbildern über einem begrenzten Winkelbereich
und das Zerlegen der Multienergie-Projektionsbilder zum Erzeugen zerlegter
Projektionsbilder.
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Das
Verfahren enthält
weiterhin das Wiederherstellen der zerlegten Projektionsbilder zum
Erzeugen eines oder mehrerer dreidimensionaler Kompositionsbilder
oder das Wiederherstellen der Vielzahl von Multienergie-Projektionsbildern
zum Erzeugen eines oder mehrerer dreidimensionaler Energiebilder.
Das Verfahren enthält
auch das Anzeigen wenigstens eines des einen oder der mehreren dreidimensionalen
Kompositionsbilder oder dreidimensionalen Energiebilder.
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Zeichnungen
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Diese
und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung
mit Bezug zu den beigefügten
Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Bezugszeichen durch die
Zeichnungen hindurch die gleichen Teile bezeichnen, wobei in den
Zeichnungen
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1 eine
beispielhafte Ausführungsform eines
Multienergie-Tomosynthesesystems gemäß den Aspekten der vorliegenden
Vorgehensweise darstellt,
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2 ein
Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zum Akquirieren
und Wiederherstellen von Multienergie-Tomosynthesebildern gemäß den Aspekten
der vorliegenden Vorgehensweise darstellt,
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3 ein
Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zum Akquirieren
und Wiederherstellen von Multienergie-Tomosynthesebildern gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Vorgehensweise darstellt,
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4 ein
Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zur Akquisition
getriggerter Multienergie-Tomosynthesebilder, die auf prospektives
Gating gestützt
ist, gemäß den Aspekten
der vorliegenden Vorgehensweise darstellt,
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5 ein
Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zur Akquisition
getriggerter Multienergie-Tomosynthesebilder, die auf retrospektives
Gating gestützt
ist, gemäß den Aspekten
der vorliegenden Vorgehensweise darstellt,
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6 ein
Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zur Registrierung
von Multienergie-Projektionsbildern gemäß den Aspekten der vorliegenden
Vorgehensweise darstellt,
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7 ein
Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zur Registrierung
wiederhergestellter Multienergie-Tomosynthesebilder gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Vorgehensweise darstellt,
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8 ein
Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zur Registrierung
wiederhergestellter Multienergie-Tomosynthesebilder gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Vorgehensweise darstellt, und
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9 ein
Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zur computerunterstützten Diagnose
(CAD) unter Verwendung von Multienergie-Tomo synthesebildern gemäß den Aspekten
der vorliegenden Vorgehenswiese darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung
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Die
vorliegende Vorgehensweise ist allgemein auf Tomosynthese-Bildgebungstechniken
zur Erzeugung nutzbarer Bilder für
medizinische und nichtmedizinische Anwendungen gerichtet. Wie von Fachleuten
erkannt wird, können
die vorliegenden Vorgehensweisen in vielfältigen medizinischen und nichtmedizinischen
Anwendungen, wie z.B. bei der Passagier- und/oder Gepäcküberprüfung, eingesetzt werden,
um nützliche
dreidimensionale Daten und Zusammenhänge zu liefern. Um die Erläuterung
der vorliegenden Vorgehensweisen zu erleichtern, wird hierin jedoch
allgemein eine medizinische Umsetzung erörtert, wobei erkannt werden
muss, dass auch nichtmedizinische Anwendungen innerhalb des Bereiches
der vorliegenden Techniken liegen.
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Die
Tomosynthese-Bildgebung verwendet eine begrenzte Anzahl von Projektionsbildern,
die bezogen auf einen Patienten über
einem begrenzten Winkelbereich, allgemein weniger als 180°, akquiriert worden
sind. Die Projektionsbilder werden kombiniert und wiederhergestellt,
um dreidimensionale Bilder des ganzen Patienten oder eines Teils
desselben zu erzeugen. Zum Beispiel können die Projektionsbilder unter
Verwendung einer Röntgenquelle
erzeugt werden, die sich in einer Ebene parallel zu einem Detektor
oder in einem Bogen bezogen auf den Detektor und/oder den Patienten
bewegt. Die verschiedenen Ansichten oder Orte, von denen aus die
Projektionen akquiriert werden, liefern die gewünschten dreidimensionalen Informationen,
wenn sie kombiniert und wiederhergestellt werden.
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Nun
mit Blick auf die Zeichnungen und zuerst unter Bezug auf 1:
Eine beispielhafte Ausführungsform
eines Multienergie-Tomosynthesesystems 10 zur Verwendung
gemäß der vorliegenden
Technik ist schematisch dargestellt. Wie gezeigt enthält das Tomosynthese-System 10 eine
Positionierungseinrichtung oder einen Träger 12, der eine Röntgenquelle 14 trägt. Der
Träger 12 kann
ein oder mehrere Röntgenfilter 16 enthalten,
die zwischen der Quelle 14 und dem Bildgebungsvolumen angeordnet
werden können,
wenn dies erwünscht
ist. Ein digitaler Detektor 18, wie z.B. ein Flach-Panel-Detektor,
ist von der Röntgenquelle 14 aus
allgemein jenseits des Bildgebungsvolumens angeordnet und kann stationär sein oder
sich mit der Röntgenquelle 14 und/oder dem
Träger 12 koordiniert
oder unabhängig
von diesen bewegen. Zwischen dem digitalen Detektor 18 und
dem Bildgebungsvolumen kann auch ein Anti-Streugitter 20 vorhanden sein.
Falls vorhanden ist das Anti-Streugitter 20 typischerweise
nahe bei dem digitalen Detektor 18 angebracht, um den Einfall
gestreuter Röntgenstrahlung
auf den digitalen Detektor 18 zu verringern. In einer Ausführungsform
kann das Anti-Streugitter steuerbar sein. In einer anderen Ausführungsform
kann kein Anti-Streugitter vorhanden sein, aber es kann stattdessen
eine algorithmische Streukorrektur durchgeführt werden, um quantitative Projektionsbilder
zu gewinnen.
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Die
Röntgenquelle 14 ist
zur Emission von Röntgenstrahlen
von mehreren Stellen oder Positionen innerhalb eines begrenzten
Winkelbereiches aus auf einen ganzen Patienten 22, der
innerhalb eines einen interessierenden Bereiches in dem Patienten 22 umgebenden
Bildgebungsvolumens angeordnet ist, oder einen Teil desselben eingerichtet.
Die Röntgenquelle 14 kann
entweder manuell oder durch automatisierte Mittel in ein, zwei oder
drei Dimensionen an verschiedene Orte beweg lich sein, so dass die Röntgenquelle 14 bezogen
auf den Patienten 22 und/oder den digitalen Detektor 18 ihre
Position verändern
kann. Typischerweise kann der Winkelbereich zwischen den Extrempositionen
der Röntgenquelle 14 etwa
80° umfassen,
braucht aber nicht darauf beschränkt
zu sein. Allgemein ist der Winkelbereich zwischen den Extrempositionen
der Röntgenquelle 14 typischerweise
kleiner als 180°.
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Typischerweise
ist die Röntgenquelle
zur Emission von Röntgenstrahlen
von einem oder mehreren Spektren bzw. Spektralbereichen eingerichtet, die
zur Abbildung des gewünschten
Objektes oder Patienten 22 nutzbar sind. In einem medizinischen Zusammenhang
kann die Röntgenquelle
z.B. ein breites Spektrum von Röntgenstrahlung,
die zur Abbildung eines Patienten verwendet werden kann, oder Röntgenstrahlung
bei einem oder mehreren engen Spektralbereichen aussenden, die jeweils
in Abhängigkeit
von der gewünschten
Transmissionscharakteristik der Röntgenstrahlung zur Abbildung
des Patienten nutzbar sind. Die Röntgenstrahlen können von
der Röntgenquelle 14 an
einem oder mehreren Orten oder durch einen oder mehrere Röntgenstrahlungsgeneratoren
ausgesandt werden. Die Röntgenquelle 14 kann
z.B. eine Röntgenröhre sein,
die zur Bewegung an eine Anzahl von Stellen innerhalb eines Winkelbereiches
der Röntgenquelle 14 während der
Bildgebung eingerichtet ist. Alternativ kann die Röntgenquelle 14 eine
Anzahl stationärer
Röntgenröhren an
den gewünschten
Emissionsorten (d.h. an jedem gewünschten Emissionsort eine dort
angeordnete Röntgenröhre) oder
eine Mischung bzw. Kombination aus stationären und mobilen Röntgenröhren enthalten,
die an den gewünschten
Emissionsorten innerhalb des Winkelbereiches angeordnet oder zur Bewegung
zu diesen in der Lage sind.
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Während Röntgenröhren eine
Möglichkeit zur
Röntgen strahlenerzeugung
durch die Röntgenquelle 14 sind,
kann die Röntgenquelle 14 in
anderen Ausführungsformen
andere Techniken zur Erzeugung und Emission von Röntgenzahlung
verwenden. Zum Beispiel kann die Röntgenquelle 14 in
den oben beschriebenen Anwendungen einen Festkörper-Röntgenemitter, d.h. einen oder
mehrere mobile oder stationäre
Festkörperemitter,
anstelle der Röntgenröhre enthalten.
Während
Röntgenröhren und Festkörper-Röntgenemitter
zwei Beispiele für
Techniken zur Röntgenstrahlungserzeugung
und -emission darstellen, die verwendet werden können, können jedoch auch andere Röntgenstrahlungserzeugungstechniken
oder -vorrichtungen, die zur Erzeugung von Röntgenstrahlen in der Lage sind,
die medizinisch (oder industriell) nutzbare Spektren aufweisen, in
Verbindung mit den vorliegenden Vorgehensweisen verwendet werden.
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Wie
oben beschrieben sendet die Röntgenquelle 14 Röntgenstrahlung 24 durch
den Patienten 22 hindurch zu dem digitalen Detektor 18 hin
aus. Der digitale Detektor 18 enthält typischerweise ein Array
von Detektorelementen, die zur Erzeugung digitaler Signale in Abhängigkeit
von der Röntgenstrahlung 24 eingerichtet
sind. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Technik unterscheidet der digitale Detektor 18 nicht
zwischen den Energien der verschiedenen Photonen, die an einem Pixel
auftreffen, d.h. jedes Pixel sammelt und repräsentiert die Ladungsinformationen
für eine
Vielzahl von Röntgenspektren.
Bei einer solchen Ausführungsform
kann ein Röntgenfilter 16 verwendet
werden, um eine Unterscheidung der Röntgenenergien durch eine Beschränkung oder
Veränderung
der durchgelassenen Spektralbereiche zu verschiedenen Zeiten zu
ermöglichen,
wie z.B. durch alternierende Röntgenemissionen.
Das Röntgenfilter 16 kann
aus Kupfer, Aluminium, Eisen, Molybdän, Zinn, Barium, Gadolinum, Wolfram,
Blei oder einem an deren geeigneten Material hergestellt sein. Alternativ
kann die Röntgenquelle 14 in
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Vorgehensweise dazu eingerichtet werden können, dass
sie Röntgenstrahlen
bei zwei oder mehr Spektralbereichen aussendet, so dass Röntgenstrahlen,
die versetzte Spektren oder Energieprofile aufweisen, ohne die Verwendung
eines Filters 16 zu unterschiedlichen Zeiten ausgesandt
werden können.
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Alternativ
wird die Röntgenquelle 14 in
noch einer weiteren Ausführungsform
nicht gefiltert oder dazu eingerichtet, bei zwei oder mehr Spektralbereichen
zu senden, sondern der digitale Detektor 18 kann ein energiediskriminierender
Detektor sein, der selbst zur Unterscheidung von Röntgenstrahlung 24, die
verschiedene Energieprofile oder -niveaus aufweist, in der Lage
ist. In einer Ausführungsform
wird der energiediskriminierende Detektor z.B. verwendet, um für eine bestimmte
Position der Röntgenquelle
bei einer Aufnahme sowohl Hochenergie- als auch Niedrigenergiebilder
zu erfassen. In einer anderen Ausführungsform kann der digitale
Detektor 18 in ähnlicher
Weise geschichtete Arrays aus Szintillatoren und Fotodioden enthalten,
bei denen jede Schicht bzw. jeder Stapel zur Erkennung von Röntgenstrahlen
eingerichtet ist, die verschiedene Spektren oder Energieprofile
aufweisen. Bei dieser Ausführungsform
kann der digitale Detektor 18 dazu verwendet werden, Hoch-
und Niedrigenergiebilder gleichzeitig zu erfassen.
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Der
Betrieb der Röntgenquelle 14 kann durch
eine Systemsteuerung 26 gesteuert werden. Die Systemsteuerung 26 steuert
z.B. die Aktivierung und den Betrieb einschließlich Einblendung und Taktung
der Röntgenquelle 14 über eine
Röntgensteuerung 30.
Bei Ausführungsformen,
bei denen die Röntgenquelle
zur Aussendung von Röntgenstrahlen
mit mehr als ei nem Energieprofil eingerichtet ist, kann die Systemsteuerung 26 darüber hinaus
zur Steuerung oder Auswahl des Energieprofils einer Röntgenemission über eine
Energieprofil-Umschaltungschaltung 28 eingerichtet
sein.
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Die
Bewegung der Röntgenquelle 14 und/oder
des digitalen Detektors 18 kann auch durch die Systemsteuerung 26,
wie z.B. durch die Motorsteuerung 32, gesteuert werden,
um sie unabhängig voneinander
oder synchron zu bewegen. In einer Ausführungsform kann die Motorsteuerung 32 z.B. den
Betrieb der Positionierungseinrichtung 12, wie z.B. eines
C-Arms, steuern, an dem die Röntgenquelle 14 und/oder
der digitale Detektor 18 körperlich befestigt sind. Allgemein
liefert die Positonierungseinrichtung 12 die physische
Bewegung der Röntgenquelle 14 und/oder
des digitalen Detektors 18 gemäß einer vorbestimmten oder
vom Bediener ausgewählten
Bildgebungstrajektorie. Demnach kann die Systemsteuerung 26 mit
den Mitteln der Positionierungseinrichtung 12 die Erfassung
radiographischer Projektionen unter verschiedenen Winkeln durch
den Patienten hindurch vereinfachen. Bei Ausführungsformen, bei denen die
Röntgenquelle 14 und
der digitale Detektor 18 stationär sind, d.h. bei denen die Röntgenquelle 14 mehrere
Röntgenröhren oder Festkörperstrahler
aufweist, die bezogen auf den Detektor 18 unter verschiedenen
Winkeln angebracht sind, ist alternativ gar keine Positionierungseinrichtung 12 vorhanden.
Alternative und Hybridausführungen
sind ebenso möglich,
z.B. können
in einer Ausführungsform
mehrere Röntgenquellen 14 verwendet werden,
die sich als eine Gruppe (d.h, nicht einzeln) bewegen. Zusätzlich kann
bei einigen Ausführungsformen
der abgebildete Patient oder das abgebildete Objekt bezogen auf
die Röntgenquelle(n)
und/oder den Detektor bewegt werden, um die Projektionswinkel bei
unterschiedlichen Ansichten über
dem begrenzten Winkelbereich zu erzeugen.
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Die
Systemsteuerung 26 kann auch den Betrieb und das Auslesen
des digitalen Detektors 18, wie z.B. durch eine Detektorakquisitionsschaltung 34,
steuern. In einer Ausführungsform
wandelt der digitale Detektor 18 analoge Signale, die als
Antwort auf Röntgenstrahlung
erfasst worden sind, in digitale Signale um und gibt dieselben zur
weiteren Verarbeitung an die Detektorakquisitionsschaltung 34 aus. Eine
Verarbeitungsschaltung 36 ist typischerweise vorhanden,
um die durch die Detektorakquisitionsschaltung 34 von dem
digitalen Detektor 18 ausgelesenen Daten zu verarbeiten
und wiederherzustellen. Insbesondere werden durch die Detektorakquisitionsschaltung 34 typischerweise
Projektionsdaten oder Projektionsbilder als Antwort auf bzw. in
Abhängigkeit
von den von der Röntgenquelle 14 ausgesandten
Röntgenstrahlen
erzeugt. Bei Ausführungsformen,
bei denen Röntgenstrahlen
so erzeugt oder gefiltert werden, dass sie zu verschiedenen Zeiten verschiedene
Spektralbereiche oder Energieprofile aufweisen, können die
Projektionsbilder an allen festgelegten Orten bei einem speziellen
Energieprofil akquiriert werden, und der Vorgang kann für weitere Energieprofile
wiederholt werden. Alternativ können die
Projektionsbilder auch für
alle der Energieprofile an einem bestimmten Ort erfasst werden,
und der Vorgang kann für
alle festgelegten Orte wiederholt werden. Weitere Akquisitionssequenzen
sind ebenfalls möglich.
Bei Ausführungsformen,
die als digitalen Detektor 18 einen energiediskriminierenden
Detektor verwenden, wird jedoch an jedem einzelnen Ort typischerweise
nur ein Projektionsbild akquiriert, weil jedes einzelne Projektionsbild
die gewünschten Energieinformationen
enthält.
Die von dem Detektor 18 gesammelten Projektionsdaten können bei
der Detektorakquisitionsschaltung 34 und/oder der Verarbeitungsschaltung 36 eine
Vor verarbeitung durchlaufen. Zusätzlich
kann die Verarbeitungsschaltung 36 die Projektionsdaten
wiederherstellen, um ein oder mehrere dreidimensionale Bilder zum
Anzeigen zu erzeugen.
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Das
beispielhafte Tomosynthesesystem 10 enthält auch
eine Messvorrichtung 38, wie z.B einen Herzbewegungssensor
oder einen Atmungsbewegungssensor ohne eine Beschränkung auf
diese. Die Messvorrichtung 38 kann mit einem Patienten 22 verbunden
sein, um die mit der inneren oder äußeren Bewegung innerhalb des
Bildgebungsvolumens verbundene Aktivität, wie z.B. elektrische Aktivität, Auslenkung,
Beschleunigung, Spannung, Geschwindigkeit, Druck und Schall zu überwachen,
die mit der Bewegung eines oder mehrerer Organe innerhalb des Bildgebungsvolumen
zusammenhängen.
Die durch die Messvorrichtung 38 gewonnenen Daten können auch
durch die Verarbeitungsschaltung 36 erfasst und verarbeitet
werden.
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Die
Verarbeitungsschaltung 36 kann die Projektionsbilder in
Abhängigkeit
von ihren Energieeigenschaften zerlegen, so dass verschiedene Energiecharakteristiken
verschiedenen Materialtypen zugeordnet werden. Die Verarbeitungsschaltung 36 kann
weiterhin die Projektionsbilder wiederherstellen, um dreidimensionale
Tomosynthesebilder zu erzeugen. Wie unten erörtert können die Schritte der Wiederherstellung
und Zerlegung in beiden Reihenfolgen durchgeführt werden, aber im Allgemeinen werden,
wenn beide Schritte durchgeführt
werden, die dreidimensionalen Tomosynthese-Kompositionsbilder erzeugt,
die verschiedene Material- oder Gewebetypen wiedergeben. Zum Beispiel
können
die Tomosynthese-Kompositionsbilder ein Weichteil-Tomosynthesebild,
ein Knochen-Tomosynthesebild und/oder ein Kontrastbild enthalten.
Wenn die Verarbeitungsschaltung die akquirierten Projektionsdaten wiederherstellt, ohne
die Projektionsdaten auch zu zerlegen, können umgekehrt Energie-Tomosynthesebilder,
wie z.B. ein Niedrigenergie-Tomosynthesebild,
ein Mittelenergie-Bild und ein Hochenergie-Tomosynthesebild erzeugt werden. Diese
Tomosynthese-Energiebilder zeigen die Abschwächung der Röntgenstrahlen durch den Patienten
oder das Objekt in dem Bildgebungsvolumen bei dem jeweiligen Energieprofil.
In einem medizinischem Zusammenhang zeigen die verschiedenen Tomosynthesebilder einen
inneren interessierenden Bereich des Patienten 22, der
zur weiteren Diagnose verwendet werden kann. Die Verarbeitungsschaltung 36 kann
auch eine Speicherschaltung enthalten, um die verarbeiteten und
zu verarbeitenden Daten zu speichern. Die Speicherschaltung kann
auch Verarbeitungsparameter und/oder Computerprogramme speichern.
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Die
Verarbeitungsschaltung 36 kann mit einer Bediener-Workstation 40 verbunden
sein. Die von der Verarbeitungsschaltung 36 erzeugten Bilder können zum
Anzeigen, wie z.B. auf einer Anzeige 42, an die Bediener-Workstation 40 gesendet
werden. Die Verarbeitungsschaltung 36 kann zum Empfangen
von Befehlen und Verarbeitungsparametern im Bezug auf die Verarbeitung
von Bildern oder Bilddaten von der Bediener-Workstation 40 eingerichtet sein,
die Eingabeeinrichtungen, wie z.B. eine Tastatur, eine Maus oder
andere Einrichtungen zur Benutzerinteraktion (nicht gezeigt), enthalten
kann. Die Bediener-Workstation 40 kann auch an die Systemsteuerung 26 angeschlossen
sein, um es einem Bediener zu ermöglichen, der Systemsteuerung 26 Befehle und
Aufnahmeparameter mit Bezug zu dem Betrieb der Röntgenquelle 14 und/oder
des Detektors 18 bereitzustellen. Dadurch kann ein Bediener
den Betrieb des gesamten Systems 10 oder von Teilen desselben über die
Bediener-Workstation 40 steuern.
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Die
Bediener-Workstation 40 ist typischerweise mit einer Anzeige 42 und/oder
einem Drucker 44 verbunden, die zur Wiedergabe der durch
die Verarbeitungsschaltung 36 erzeugten Tomosynthesebilder
in der Lage sind. Die Anzeige- und/oder Druckerschaltung innerhalb
der Bediener-Workstation 40 gibt die Tomosynthesebilder
typischerweise an die entsprechende Anzeige 42 oder den
entsprechenden Drucker 44 zur Wiedergabe aus. Weiterhin
kann die Bediener-Workstation 40 auch mit einem Bildarchivierungssystems
(PACS) 46 verbunden sein, das seinerseits über Netzwerke
mit einer internen Workstation 48 und/oder einer externen
Workstation 50 verbunden sein kann, so dass Menschen an
verschiedenen Orten Zugang zu den Tomosynthesebildern und/oder Bilddaten
erhalten können.
Die Bediener-Workstation 40 kann in ähnlicher Weise zur Verarbeitung
durch die Verarbeitungsschaltung 36 und/oder zur Wiedergabe
auf der Anzeige 42 oder dem Drucker 44 auf Bilder
oder Daten zugreifen, die über
das PACS 46 zugänglich
sind.
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Wenn
man das System aus 1 weiter im Gedächtnis behält, stellt 2 beispielhafte
Verfahrensschritte zum Akquirieren, Wiederherstellen und Anzeigen
von Multienergie-Tomosynthesebildern
gemäß den Aspekten
der vorliegenden Vorgehensweise dar. Das dargestellte beispielhafte
Verfahren enthält
das Akquirieren von Multienergie-Projektionsbilder 52 für jedes
Energieprofil (d.h. Röntgenspektrum) und
jeden Ort (d.h. Emissionspunkt), die von Interesse sind. Wie oben
beschrieben können
die Projektionsbilder z.B. bei einem bestimmten Energieprofil an allen
festgelegten Orten erfasst werden, und der Vorgang kann für die verbleibenden
Energieprofile wiederholt werden. Alternativ können die Projektionsbilder
auch für
alle der Energieprofile an einem bestimmten festgelegten Ort erfasst
werden, und der Vorgang kann für
die verbleibenden Orte wiederholt werden.
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Wie
oben beschrieben können
die akquirierten Multienergie-Projektionsbilder 52 zerlegt
werden, um die Bilddaten in Abhängigkeit
von der Materialdichte oder -zusammensetzung (wie z.B. den gezeigten
ersten und zweiten Gewebetypen) zu unterscheiden, wie dies in dem
Schritt 54 gezeigt ist. Die Projektionsbilder können unter
Verwendung der Log-Subtraktion und Basismaterial-Zerlegungsverfahren
zerlegt werden, um nur einige Verfahren zu nennen. Der Zerlegungsvorgang 54 erzeugt
eine Anzahl von zerlegten Projektionsbildern 56. Wie von Fachleuten
erkannt wird, kann die Zerlegung der Projektionsbilder bei dem Schritt 54 auf
die Energieeigenschaften der akquirierten Projektionsdaten gestützt werden,
so dass verschiedene Energiecharakteristiken verschiedenen Materialtypen
zugeordnet werden. Die zerlegten Projektionsbilder 56 werden dann
wiederhergestellt, um dreidimensionale Kompositionsbilder 60 eines
oder mehrerer der jeweiligen Materialtypen zu erzeugen, wie dies
bei Schritt 58 gezeigt ist. Die Wiederherstellung in Schritt 58 kann
z.B. unter Verwendung von Wiederherstellungsalgorithmen, wie z.B.
der gefilterten Rückprojektion,
algebraischen Wiederherstellungstechniken, Verschieben und Addieren
(„Shift
and add"), Fourier-Wiederherstellung
oder objektiver funktionsbasierter Rekonstruktion durchgeführt werden,
um nur einige Algorithmen zu nennen. In einer Ausführungsform
können diese
dreidimensionalen Kompositionsbilder 60 Weichteil-Tomosynthesebilder 62,
Knochen-Tomosynthesebilder 64 und Kontrastmittel-Tomosynthesebilder 66 enthalten.
Dreidimensionale Energiebilder 70 können weiterhin bei Schritt 68 auch
durch Wiederherstellen der Multienergie-Projektionsbilder 52 ohne Zerlegung
erzeugt werden. Die dreidimensionalen Energiebilder 70 können Hochenergie-Tomosynthesebilder 72,
Mittelenergie-Tomosynthesebilder 74 und Niedrigenergie-Tomosynthesebilder 76 enthalten.
Die oben be schriebenen dreidimensionalen Bilder können quantitative
Daten, wie z.B. die Dichte oder andere Eigenschaften des Materialtyps,
liefern.
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Wie
oben beschrieben können
das eine oder die mehreren Tomosynthesebilder in Schritt 78 eine Nachverarbeitung
durchlaufen, um Artefakte zu minimieren oder zu vermeiden oder die
Bilder in anderer Weise zu verändern
oder zu verbessern. Die dreidimensionalen Tomosynthesebilder können dann
in Schritt 80 von der Bediener-Workstation 40 auf
der entsprechenden Anzeige 42 oder dem entsprechenden Drucker 44 angezeigt
oder wiedergegeben werden.
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In
Schritt 80 kann die Anzeigeschaltung z.B. eines oder mehrere
der dreidimensionalen Bilder anzeigen, indem sie es dem Bediener
ermöglicht,
zwischen zwei oder mehr der Bilder zu wechseln bzw. umzuschalten.
In einer anderen Ausführungsform
ist die Anzeigeschaltung zum gleichzeitigen oder abwechselnden Anzeigen
von zwei oder mehr dreidimensionalen Bildern auf einer oder mehreren
Anzeigen 42 eingerichtet. Bei weiteren Ausführungsformen ist
die Anzeigeeinrichtung auch zum Anzeigen struktureller Merkmale
eines ersten dreidimensionalen Bildes, wie z.B. eines Kontrastmittel-Tomosynthesebildes 66,
eingerichtet, das einem zweiten dreidimensionalen Bild, wie z.B.
einem Weichteil-Tomosynthesebild 62, überlagert ist. In einer weiteren
Ausführungsform
ist die Anzeigeschaltung zum Anzeigen einer Kombination von einem
oder mehreren dreidimensionalen Bildern eingerichtet. In einer anderen
Ausführungsform
ist die Anzeigeschaltung zum Anzeigen von zwei oder mehr der dreidimensionalen
Bilder unter Verwendung einer synchronisieren Filmvisualisierungstechnik
eingerichtet.
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Alternativ
kann das Verfahren zum Akquirieren, Wie derherstellen und Anzeigen
von Multienergie-Tomosynthesebildern so durchgeführt werden, dass die Wiederherstellung
beim Erzeugen der dreidimensionalen Kompositionsbilder 70 der
Zerlegung vorausgeht, wie es in 3 gezeigt
ist. Bei dieser Ausführungsform
werden die Multienergie-Projektionsbilder 52 in Schritt 84 wiederhergestellt,
um dreidimensionale Multienergiebilder 70 zu erzeugen.
Wie in 3 gezeigt sind die wiederhergestellten dreidimensionalen
Energiebilder 70 beim Fehlen eines anschließenden Zerlegungsschrittes 88 denjenigen äquivalent,
die mit Bezug auf 2 beschrieben worden sind, d.h.
den Hochenergie-Tomosynthesebildern 72, Mittelenergie-Tomosynthesebildern 74 und Niedrigenergie-Tomosynthesebildern 76.
Wenn die wiederhergestellten dreidimensionalen Energiebilder 70 jedoch
in Schritt 88 zerlegt werden, werden dreidimensionale Kompositionsbilder 60 erzeugt.
Wie oben beschrieben können
diese dreidimensionalen Kompositionsbilder 60 Weichteil-Tomosynthesebilder 62,
Kochen-Tomosynthesebilder 64 und Kontrastmittel-tomosynthesebilder 66 enthalten.
Diese Tomosynthesebilder können
dann in Schritt 78 einer Nachverarbeitung unterzogen und
in Schritt 80 angezeigt und sichtbar gemacht werden.
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Bei
einer Ausführungsform
werden die Multienergie-Projektionsbilder
bei einer begrenzten Anzahl von Orten oder Emissionspunkten der
Röntgenquelle 14 akquiriert,
und Einzelenergie-Projektionsbilder (oder Bilder, die bei weniger
Energieprofilen als bei der ersten Anzahl von Orten akquiriert werden) werden
bei anderen Orten oder Emissionspunkten akquiriert. Die Multienergie-Projektionsbilder
werden dann gemäß den Vorgehensweisen
nach den 2 und 3 verarbeitet,
um Kompositions-Tomosynthesebilder 60 zu erzeugen, die
sich auf die aus der begrenzten Anzahl von Multienergie-Projektionsbildern
abgeleiteten Kompositionsinformationen stützen. Die Kompositions-Tomosynthesebilder 60 können dann über die
Einzelenergiebilder projiziert und subtrahiert werden, um Bilder
von anderen Strukturen, wie z.B. Weichgewebe, zu erzeugen. In einem Beispiel
werden für
eine erste Teilmenge der Emissionspunkte der Röntgenquelle Doppelenergiebilder akquiriert,
und diese Bilder werden danach zur Wiederherstellung eines dreidimensionalen
Knochen-Tomosynthesebildes verwendet. Unter Verwendung der Informationen
aus diesem dreidimensionalen Knochen-Tomosynthesebild kann der differenzielle
Beitrag des Knochens in den anderen gesammelten Projektionsbildern
(, die zu einer zweiten Teilmenge von Röntgenemissionspunkten gehören,) bestimmt
und entfernt werden, z.B. durch Rückprojektion des Knochen-Tomosynthesebildes
und Subtraktion der rückprojizierten
Bilder von den gesammelten Projektionsbildern. Die resultierenden
Bilder (, die zu der zweiten Teilmenge von Röntgenemissionspunkten gehören,) zeigen
nur Weichgewebeinformationen und können folglich in Kombination
mit den Weichteilbildern verwendet werden, die zu der ersten Teilmenge
von Röntgenemissionspunkten
gehören,
um ein Weichteil-Tomosynthesebild von hoher Qualität wiederherzustellen.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
kann es wünschenswert
sein, die Projektionsbildakquisition auf erwünschte Zeitabschnitte oder
Phasen zu beschränken,
die zu einer zyklischen oder wiederholten Bewegung, wie z.B. eines
Herzschlags oder der Atmung, gehören. 4 zeigt
ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform zum Akquirieren getakteter
bzw. getriggerter Multienergie-Tomosynthesebilder darstellt, die
das prospektive Gating anwendet. Das beispielhafte Verfahren enthält das Erfassen
eines ersten Projektionsbildes, das auf Röntgenstrahlen gestützt ist,
die ein erstes Energieprofil aufweisen, wie es in Schritt 114 gezeigt
ist, und eines zweiten Projektionsbildes, das auf Röntgenstrahlen gestützt ist, die
ein zweites Energieprofil aufweisen, wie es in Schritt 118 gezeigt
ist. Wie von Fachleuten erkannt wird können darüber hinaus weitere Akquisitionen
von Projektionsbildern für
weitere Röntgenenergieprofile
vorgenommen werden, wie es in Schritt 120 dargestellt ist.
-
Die
Projektionsbildakquisitionen der Schritte 114, 118 und 120 sind
auf ein oder mehrere entsprechende Trigger- bzw. Gating-Intervalle 112 gestützt. Das
Gating-Intervall 112 kann in Abhängigkeit von einem interessierenden
Zeitabschnitt, wie z.B. einer Periode minimaler Herz- oder Atmungsbewegung, bestimmt
werden und ist bei einer Ausführungsform auf
gemessene Bewegungsdaten 116 gestützt. Bei dieser Ausführungsform
enthalten die gemessenen Bewegungsdaten 116 von den anderen
Vorrichtungen, wie z.B. der Messvorrichtung 38, die während des
Bildakquisitionsvorgangs Patienten- oder Organbewegungen in dem
abgebildeten Bereich aufzeichnet, abgeleitete Daten. Bei einer anderen
Ausführungsform
können
die Gating-Intervalle 112 aus den erfassten Projektionsdaten,
wie z.B. aus einer vorläufigen
oder Anfangsmenge von Projektionsbildern, aus denen die zyklische
oder wiederholte Bewegung des Organs innerhalb des Sichtbereiches
bzw. Field of View bestimmt wird, abgeleitet werden.
-
Wie
in dem Schritt 122 gezeigt wird eine Überprüfung vorgenommen, ob der Vorgang
des Akquirierens der Projektionsbilder an allen festgelegten oder
gewünschten
Orten abgeschlossen ist. Wenn nicht an allen gewünschten Orten Akquisitionen
vorgenommen worden sind, wird die Röntgenquelle an den nächsten Ort
bewegt oder an diesem aktiviert, wie es in Schritt 124 gezeigt
ist, und die Projektionsbilder werden gestützt auf das Gating-Intervall 112 akquiriert.
Alternativ können
die Projektionsbilder in einer unterschiedlichen Rei henfolge oder
Sequenz erfasst werden. Wenn die Bildakquisition abgeschlossen ist,
wie es in Schritt 122 festgestellt wird, können die
resutierenden getriggerten Multienergie-Projektionsbilder 126 gemäß der vorangegangenen
Erörterung
verarbeitet werden, um ein oder mehrere gewünschte Tomosynthesebilder zu
erzeugen.
-
In
einer anderen Ausführungsform,
wie sie in 5 gezeigt ist, kann das restrospektive
Gating verwendet werden, um eine Menge von getriggerten Multienergie-Projektionsbildern
zu erzeugen. Bei dieser Ausführungsform
kann z.B. eine ausgedehnte Menge von Multienergie-Projektionsbildern 128,
wie sie unter Verwendung eines um weniger als 180° um einen
Patienten herum gedrehten volumetrischen Bildgebungssystems akquiriert
werden können,
retrospektiv getaktet werden, so dass nur diejenigen Projektionsbilder
verarbeitet werden, die zu einer gewünschten Phase oder gewünschten
Phasen gehören.
Wie es in Schritt 134 gezeigt ist, können diese Multienergie-Projektionsbilder,
die zu einer oder mehreren gewünschten
Phasen der Bewegung gehören,
z.B. gestützt
auf ein oder mehrere Gating-Intervalle 130 aus der ausgedehnten
Menge von Multienergie-Projektionsbildern 128 ausgewählt werden. Die
Gating-Intervalle 130 können
wie oben erörtert von
den gemessenen Bewegungsdaten 116 oder von Bewegungsdaten
abgeleitet werden, die von den Projektionsbildern der ausgedehnten
Menge von Multienergie-Projektionsbildern 128 abgeleitet
worden sind. Die dadurch ausgewählten
getriggerten Multienergie-Projektionsbilder 136 können gemäß der vorangegangenen
Erörterung
verarbeitet werden, um ein oder mehrere gewünschte Tomosynthesebilder zu
erzeugen. Bei einer Ausführungsform kann
die Menge der getriggerten Multienergie-Projektionsbilder 136 zur
Erzeugung vierdimensionaler Datenmengen, die Zeitinformationen enthalten,
zum Anzeigen verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform können die
ausgedehnte Menge von Multienergie-Projektionsbildern 128 und
die Auswahl von mehreren interessierenden Phasen, wie sie sich in den
Gating-Intervallen 130 wiederspiegelt, insbesondere die
Auswahl von Projektionsbildern bei mehr als einer interessierenden
Phase in Schritt 134 ermöglichen.
-
Während sich
die vorangegangene Erörterung
auf die Minimierung von Bilddifferenzen richtet, die der Triggerung über Gating-Techniken
zuzurechnen sind, können
in den akquirierten Projektionsbildern auch räumliche Differenzen infolge
von Bewegungen vorhanden sein, die sich keinem zyklischen oder sich
wiederholenden Verhalten zurechnen lassen. Diesen räumlichen
Differenzen kann man sich zu verschiedenen Zeiten durch Bildregistrierung
zuwenden. Wie von Fachleuten erkannt wird, ist die Registrierung
von Bildern eine Vorgehensweise, durch die Bilder, die zu verschiedenen
Zeiten, unter verschiedenen Bedingungen oder von verschiedenen Positionen,
d.h. Ansichten, aus erzeugt worden sind, so miteinander in Übereinstimmung
gebracht werden, dass ein oder mehrere in den Ansichten gezeigte
Merkmale aneinander ausgerichtet sind. Die Registrierung kann anhand
von Markierungen oder Zeichen, die gezielt in den Bildern angebracht
worden sind, oder anhand erkennbarer Strukturen oder Merkmale innerhalb
der unverarbeiteten oder verarbeiteten Bilddaten durchgeführt werden.
Es können auch
andere Vorgehensweisen zur Registrierung angewandt werden.
-
In
einer Ausführungsform
kann die Registrierung verwendet werden, um die in einem Paar (oder mehr)
von Projektionsbildern, die bei verschiedenen Energieniveaus an
demselben Ort oder leicht versetzten Orten aufgenommen worden sind,
vorhandenen Strukturen aneinander auszurichten. Z.B. mit Bezug auf 6:
Ein beispielhaftes Verfahren zum Registrieren von Multienergie-Projektionsbildern
gemäß dieser
Ausführungsform
ist gezeigt. Das beispielhafte Verfahren enthält das Akquirieren eines ersten Projektionsbildes
in Abhängigkeit
von Röntgenstrahlen,
die ein erstes Energieprofil aufweisen, wie es in Schritt 138 gezeigt
ist, und eines zweiten Projektionsbildes in Abhängigkeit von Röntgenstrahlen,
die ein zweites Energieprofil aufweisen, wie es in Schritt 140 gezeigt
ist, an demselben oder einem leicht versetzten Ort. Wie von Fachleuten
erkannt wird, können darüber hinaus
weitere Erfassungen von Projektionsbildern für weitere Röntgenenergieprofile an demselben
oder leicht versetzten Orten vorgenommen werden, wie es in Schritt 142 gezeigt
ist. Wenn bei dem Entscheidungsblock 144 die Feststellung
getroffen wird, dass der Akquisitionsvorgang noch nicht abgeschlossen
ist, wird die Röntgenquelle
an dem nächsten
Ort aktiviert, wie es in Schritt 146 gezeigt ist. Wenn
jedoch bei dem Entscheidungsblock 144 festgestellt wird,
dass die Akquisition abgeschlossen ist, kann die räumliche
Registrierung für
die akquirierten Projektionsbilder fortschreiten.
-
Die
für die
Registrierung zu verwendenden Markierungen werden in Schritt 148 in
den zu registrierenden Bildern erkannt. In Abhängigkeit von den erkannten
Markierungen werden die Bilder in Schritt 150 registriert
oder ausgerichtet, um registrierte Projektionsbilder 152 zu
erzeugen, die verarbeitet werden können, wie z.B. durch Wiederherstellung und/oder
Wiederherstellung und Zerlegung, um ein oder mehrere gewünschte Tomosynthesebilder
zu erzeugen.
-
Zusätzlich zu
der Registrierung der Projektionsbilder können auch weitere Registrierungstechniken
verwendet werden. In einer Ausführungsform können z.B.
zweidimensionale Multi energie-Bilder vor der Anzeige oder Visualisierung
registriert werden. Mit Bezug auf 7 wird z.B.
eine Technik zum Registrieren von Multienergie-Bildern gemäß eine Ausführungsform
der vorliegenden Vorgehensweise beschrieben. Das gezeigte Verfahren
kann insbesondere beim Registrieren zweidimensionaler Multienergie-Bilder
nützlich
sein, die danach zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes oder
Bildvolumens kombiniert werden können,
Das beispielhafte Verfahren enthält
das Erkennen von Registrierungsmarkierungen in den zweidimensionalen
Bildern in Schritt 156. Die Bilder werden in Schritt 158 in
Abhängigkeit von
den erkannten Markierungen registriert, um registrierte zweidimensionale
Bilder 160 zu erzeugen. Die registrierten zweidimensionalen
Bilder 160 werden in Schritt 162 zerlegt, um registrierte
zweidimensionale Kompositions- und/oder Energiebilder 164 zu erzeugen.
Die registrierten zweidimensionalen Bilder werden danach in Schritt 168 verbunden
oder kombiniert, um ein Bildvolumen 166 zu erzeugen.
-
Alternativ
kann der Registrierungsprozess in einer anderen Ausführungsform
in dem Bildvolumen, d.h. einem dreidimensionalen Raum im Gegensatz zu
einem zweidimensionalen Raum, durchgeführt werden. Unter Bezug auf 8 ist
z.B. ein beispielhaftes Verfahren zur Registrierung eines Volumens gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Vorgehensweise gezeigt. Bei dieser Ausführungsform werden
in Schritt 170 die Multienergie-Projektionsbilder 154 mit
oder ohne Zerlegung verarbeitet, um zweidimensionale Kompositions-
und/oder Energiebilder 172 zu erzeugen. Die verarbeiteten
zweidimensionalen Bilder 172 werden danach in Schritt 176 zur
Erzeugung von Bildvolumina 174 verwendet. In einem Beispiel
wird für
jedes verarbeitete zweidimensionale Bild ein getrenntes Bildvolumen 174 erzeugt. In
Schritt 178 werden die Registrie rungsmarkierungen innerhalb
des Bildvolumens 174 erkannt. In Schritt 180 werden
die Bildvolumina 174 danach in Abhängigkeit von den erkannten
Markierungen registriert, um registrierte Bildvolumina 182 zu
erzeugen, die in allen drei räumlichen
Dimensionen ausgerichtet sind. In Schritt 184 werden die
registrierten Bildvolumina 182 in einer geeigneten Weise
kombiniert, um ein wiederhergestelltes Bildvolumen 186 zu
erzeugen. In einer Ausführungsform
wird die Kombination in Schritt 184 durch einfache Mittelung
erreicht, wie z.B. wenn keine zusätzliche Zerlegung durchzuführen ist.
Bei einer anderen Ausführungsform
enthält die
Kombination in Schritt 184 einen weiteren Zerlegungsschritt
zusätzlich
zu der Kombination durch einfache oder gewichtete Mittelung oder
andere kombinatorische Techniken.
-
Es
können
auch Kombinationen der zweidimensionalen und dreidimensionalen Registrierungstechniken
verwendet werden. In einem Beispiel werden alle Bilder, die zu demselben
Röntgenemissionspunkt
gehören,
unter Verwendung zweidimensionaler Registrierungstechniken registriert,
während
Daten, die zu anderen Emissionspunkten gehören, in drei Dimensionen registriert
werden.
-
Die
vorangegangene Erörterung
bezieht sich allgemein auf die Verarbeitung von Multienergie-Projektionsbilder
zur Verringerung der Variationen infolge zeitlicher oder räumlicher
Akquisitionsdifferenzen. Zusätzlich
können
bei einer Ausführungsform
der vorliegenden Vorgehensweise eine oder mehrere automatisierte
Routinen und/oder Algorithmen auf die akquirierten Projektionsdaten,
die wiederhergestellten Energie-Tomosynthesebilder
oder die wiederhergestellten und zerlegten Kompositions-Tomosynthesebilder
angewandt werden. Unter Bezug auf 9 können z.B.
in Schritt 192 eine oder mehrere com puterunterstützte Erkennungen
und/oder Diagnosen (CAD) auf die Multienergie-Projektionsbilder 52 angewandt
werden, um eine Menge von CAD-Ergebnissen 194 zu erzeugen.
Wie von Fachleuten erkannt wird, können die CAD-Ergebnisse 194 diagnostische Daten
liefern, die zur Unterstützung
eines Diagnostikers beim Erkennen oder Diagnostizieren einer Struktur
oder Unregelmäßigkeit
verwendet werden können,
die in den Daten oder Bildern beobachtet wird. Die CAD-Ergebnisse 194 können z.B.
die Identifizierung einer oder mehrerer erkannter Läsionen, Kalzifizierungen
oder anderer struktureller Unregelmäßigkeiten, eine statistische
Wahrscheinlichkeit einer mit einer erkannten Struktur zusammenhängenden
Diagnose, eine Rangordnung der erkannten Strukturen in Abhängigkeit
von einem oder mehreren Kriterien ihrer Schwere oder weitere Erkennung und/oder
Diagnose enthalten, die zur Unterstützung eines Diagnostikers ausgelegt
sind.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
können die
CAD-Algorithmen in Schritt 192 in ähnlicher Weise auf eine Menge
von Energie- und/oder Kompositions-Tomosynthesebildern 190 angewandt
werden, die in Schritt 188 aus den Multienergie-Projektionsbildern 52 wiederhergestellt
oder wiederhergestellt und zerlegt worden sind. Bei einer solchen
Ausführungsform
liefern die resultierenden CAD-Ergebnisse 194 wie oben
beschrieben auch Erkennungs- oder Diagnose-Informationen, die für einen
Diagnostiker nützlich
sind. In beiden beispielhaften Ausführungsformen können die
CAD-Ergebnisse 194 in Schritt 196 (wie im Hinblick
auf 1 erörtert)
in Verbindung mit dem/den dreidimensionalen Bild(ern) 190,
auf das/die sie sich beziehen, angezeigt werden, wie z.B. durch Überlagerung
der CAD-Ergebnisse 194 über das/die
Bild(er) oder durch Anzeigen sichtbarer Markierungen, Farbkodierung
oder von den CAD-Ergebnissen 194 abgeleiteten Textdaten.
Bei einer anderen Ausführungsform
können
die CAD-Ergebnisse 194 darüber hinaus automatisch oder
durch eine Bedienerinteraktion zur Durchführung weiterer gezielter Bildakquisitionen
eines oder mehrerer durch die CAD-Ergebnisse 194 erkannter
interessierender Bereiche verwendet werden, wie es in Schritt 198 gezeigt
ist. Die durch eine solche zielgerichtete Akquisition erzeugten
spezifizierten Multienergie-Projektionsbilder 200 können danach
wiederhergestellt oder wiederhergestellt und zerlegt werden, um
eine gezielte Energie- und/oder
Kompositionsansicht des Bereiches zu erzeugen, der in den CAD-Ergebnissen als
ein eine zusätzliche
Untersuchung erfordernder Bereich erkannt worden ist.
-
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
schafft die vorliegende Technik kurz gefasst ein Multienergie-Tomosynthese-Bildgebungssystem 10.
Das System enthält
eine Röntgenquelle 14,
die zum Aussenden von Röntgenstrahlen 24 von
zahlreichen Orten innerhalb eines begrenzten Winkelbereiches bezogen
auf ein Bildgebungsvolumen eingerichtet ist. Das Bildgebungssystem 10 enthält auch
einen digitalen Detektor 18 mit einem Array aus Detektorelementen zum
Erzeugen von Bildern in Abhängigkeit
von den ausgesandten Röntgenstrahlen 24.
Das Bildgebungssystem enthält
weiterhin eine Detektorakquisitionsschaltung 34 zum Erfassen
der Bilder von dem digitalen Detektor 18. Das Bildgebungssystem 10 kann
auch eine Verarbeitungsschaltung 36 enthalten, die zum
Zerlegen einer Vielzahl von Bildern in Abhängigkeit von den Energieeigenschaften
und zum Wiederherstellen der Vielzahl von Bildern eingerichtet ist,
um ein dreidimensionales Multienergie-Tomosynthesebild zu erzeugen.
-
Obwohl
hierin nur bestimmte Merkmale der Erfindung dargestellt und beschrieben
worden sind, werden Fachleuten zahl reiche Abwandlungen und Änderungen
einfallen. Es soll daher erkannt werden, dass es beabsichtigt ist,
dass die beigefügten
Ansprüche
alle solche Abwandlungen und Änderungen umfassen,
die unter den wahren Geist der Erfindung fallen.
-
- 10
- Multienergie-Tomosynthese-Bildgebungssystem
- 12
- Positionierungseinrichtung
- 14
- Röntgenquelle
- 16
- Röntgenfilter
- 18
- Digitaler
Detektor
- 20
- Anti-Streugitter
- 22
- Patient
- 24
- Röntgenstrahlung
- 26
- Systemsteuerung
- 28
- Energieprofil-Umschaltschaltung
- 30
- Röntgensteuerung
- 32
- Motorsteuerung
- 34
- Detektorakquisitionsschaltung
- 36
- Verarbeitungsschaltung
- 38
- Messvorrichtung
- 40
- Bedienerworkstation
- 42
- Anzeige
- 44
- Drucker
- 46
- Bildarchivierungssytem
(PACS)
- 48
- Interne
Workstation
- 50
- Externe
Workstation
- 52
- Multienergie-Projektionsbilder
- 54
- Zerlege
Multienergie-Projektionsbilder
- 56
- Zerlegte
Projektionsbilder
- 58
- Wiederherstellung
der zerlegten Projektionsbilder zur
-
- Erzeugung
dreidimensionaler Kompositionsbilder
- 60
- Dreidimensionale
Kompositionsbilder
- 62
- Weichteil-Tomosynthesebild
- 64
- Knochen-Tomosynthesebild
- 66
- Kontrastmittel-Tomosynthesebild
- 68
- Wiederherstellung
der Multienergie-Projektionsbilder zur
-
- Erzeugung
dreidimensionaler Energiebilder
- 70
- Dreidimensionale
Energiebilder
- 72
- Hochenergie-Tomosynthesebild
- 74
- Mittelenergie-Tomosynthesebild
- 76
- Niedrigenergie-Tomosynthesebild
- 78
- Nachverarbeitung
eines oder mehrerer Tomosynthesebilder
- 80
- Anzeigen
eines oder mehrerer Tomosynthesebilder
- 84
- Wiederherstellung
der Multienergie-Projektionsbilder
- 86
- Dreidimensionale
Multienergiebilder
- 88
- Zerlegung
der dreidimensionalen Multienergiebilder zur
-
- Erzeugung
dreidimensionaler Kompositionsbilder
- 112
- Gating-Intervalle
- 114
- Akquiriere
erstes Projektionsbild aus Röntgenstrahlen
-
- mit
einem ersten Energieprofil
- 116
- Gemessene
Bewegungsdaten
- 118
- Akquiriere
zweites Projektionsbild aus Röntgenstrahlen
-
- mit
einem zweiten Energieprofil
- 120
- Akquiriere
n-tes Projektionsbild aus Röntgenstrahlen
mit
-
- einem
n-ten Energieprofil
- 122
- Entscheidungsbox:
Akquisition abgeschlossen?
- 124
- Aktiviere
die Röntgenquelle
an der nächsten Stelle
- 126
- Getriggerte
Multienergie-Projektionsbilder
- 128
- Multienergie-Projektionsbilder
- 130
- Gating-Intervalle
- 134
- Auswahl
der Multienergie-Projektionsbilder, die zu einer
-
- oder
mehreren gewünschten
Phasen gehören
- 136
- Getriggerte
Multienergie-Projektionsbilder
- 138
- Akquiriere
erstes Projektionsbild aus Röntgenstrahlen
-
- mit
einem ersten Energieprofil
- 140
- Akquiriere
zweites Projektionsbild aus Röntgenstrahlen
-
- mit
einem zweiten Energieprofil
- 142
- Akquiriere
n-tes Projektionsbild aus Röntgenstrahlen
mit
-
- einem
n-ten Energieprofil
- 144
- Entscheidungsbox:
Akquisition abgeschlossen?
- 146
- Aktiviere
Röntgenquelle
an dem nächsten Ort
- 148
- Lokalisiere
Markierung(en) innerhalb jedes an einem Ort
-
- akquirierten
Bildes
- 150
- Registriere
jedes an einem Ort akquirierte Bild in
-
- Abhängigkeit
von der/den Markierung(en)
- 152
- Registrierte
Projektionsbilder
- 154
- Multienergie
Projektionsbilder
- 156
- Lokalisiere
Markierung(en) innerhalb jedes an einem Ort
-
- akquirierten
zweidimensionalen Bildes
- 158
- Registriere
jedes Bild in Abhängigkeit
von der/den
-
- Markierung(en)
- 160
- Registrierte
zweidimensionale Bilder
- 162
- Zerlege
registrierte Multienergie-Projektionsbilder
- 164
- Registrierte
zweidimensionale Kompositions- und/oder
-
- Energiebilder
- 166
- Bildvolumen
- 168
- Erzeuge
Bildvolumen
- 170
- Verarbeite
und/oder zerlege Multienergie-Projektions
-
- bilder
- 172
- Zweidimensionale
Kompositions- und/oder Energiebilder
- 174
- Bildvolumina
- 176
- Erzeuge
Bildvolumina
- 178
- Lokalisiere
Markierung(en) innerhalb der Bildvolumina
- 180
- Registriere
die Volumina in Abhängigkeit
von der/den
-
- Markierung(en)
- 182
- Registrierte
Bildvolumina
- 184
- Kombinierte
registrierte Bildvolumina
- 186
- Wiederhergestelltes
Bildvolumen
- 188
- Zerlegung
und Wiederherstellung von Multienergie-
-
- Projektionsbildern
- 190
- Dreidimensionale
Energie- und/oder Kompositionsbilder
- 192
- Anwendung
eines oder mehrerer CAD-Algorithmen auf Bilder
- 194
- CAD-Ergebnisse
- 196
- Anzeigen
eines oder mehrerer dreidimensionaler Bilder
-
- und
CAD-Ergebnisse
- 198
- Führe gezielte
Akquisition durch
- 200
- Spezifizierte
Multienergie-Projektionsbilder