DE102005047420A1

DE102005047420A1 - Verfahren und System zur Multienergie-Tomosynthese

Info

Publication number: DE102005047420A1
Application number: DE102005047420A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Wayne Eberhard; John Patrick Kaufhold; Bernhard Erich Hermann Claus; Kadri Nizar Waukesha Jabri; Gopal B. New Berlin Avinash; John Michael Sussex Sabol
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2006-04-13
Also published as: US7440603B2; JP2006102491A; US20080144767A1; US7352885B2; US20060067473A1; CN1768707A

Abstract

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 MMultienergie-Tomosynthesebild zu erzeugen.

Description

Hintergrund
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der nichtinvasiven Bildgebung und spezieller auf die Verwendung der Multienergie-Tomosynthesebildgebung.

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.

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.

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.

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.

Kurze Beschreibung

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.

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.

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.

Zeichnungen
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
1 eine beispielhafte Ausführungsform eines Multienergie-Tomosynthesesystems gemäß den Aspekten der vorliegenden Vorgehensweise darstellt,
2 ein Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zum Akquirieren und Wiederherstellen von Multienergie-Tomosynthesebildern gemäß den Aspekten der vorliegenden Vorgehensweise darstellt,
3 ein Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zum Akquirieren und Wiederherstellen von Multienergie-Tomosynthesebildern gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Vorgehensweise darstellt,
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,
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,
6 ein Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zur Registrierung von Multienergie-Projektionsbildern gemäß den Aspekten der vorliegenden Vorgehensweise darstellt,
7 ein Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zur Registrierung wiederhergestellter Multienergie-Tomosynthesebilder gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Vorgehensweise darstellt,
8 ein Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zur Registrierung wiederhergestellter Multienergie-Tomosynthesebilder gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Vorgehensweise darstellt, und
9 ein Flussdiagramm zeigt, das beispielhafte Verfahrensschritte zur computerunterstützten Diagnose (CAD) unter Verwendung von Multienergie-Tomo synthesebildern gemäß den Aspekten der vorliegenden Vorgehenswiese darstellt.
Detaillierte Beschreibung
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.
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.
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.
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°.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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

Claims

Multienergie-Tomosynthese-Bildgebungssystem (10), wobei das System aufweist: eine Röntgenquelle (14), die zum Aussenden von Röntgenstrahlen (24) an einer Vielzahl von Orten innerhalb eines begrenzten Winkelbereiches bezogen auf ein Bildgebungsvolumen eingerichtet ist, einen digitalen Detektor (18), der ein Array von Detektorelementen aufweist, wobei der digitale Detektor zum Erzeugen einer Vielzahl von Bildern in Abhängigkeit von den ausgesandten Röntgenstrahlen eingerichtet ist, eine Detektorakquisitionsschaltung (34), die zum Akquirieren der Vielzahl von Bildern von dem digitalen Detektor (18) eingerichtet ist, und eine Verarbeitungsschaltung (36), die zum Zerlegen der Vielzahl von Bildern in Abhängigkeit von Energiecharakteristiken und zum Wiederherstellen der Vielzahl von Bildern zur Erzeugung eines dreidimensionalen Multienergie-Tomosynthesebildes eingerichtet ist.
System nach Anspruch 1, bei dem die Röntgenquelle (14) eine Röntgenröhre enthält, die dazu eingerichtet ist, an jeden von der Vielzahl von Orten bewegt zu werden.
System nach Anspruch 1, bei dem die Röntgenquelle (14) eine Vielzahl von Festkörper-Röntgenemittern aufweist, wobei jeder Festkörper-Röntgenemitter aus der Vielzahl von Festkörper-Röntgenemittern an wenigstens einem aus der Vielzahl von Orten angeordnet sein kann.
System nach Anspruch 1, bei dem der digitale Detektor (18) einen nicht energiediskriminierenden Detektor enthält.
System nach Anspruch 4, das weiterhin ein Filter (16) enthält, das zum Filtern von Röntgenstrahlung auf verschiedenen Energieniveaus eingerichtet ist.
System nach Anspruch 1, bei dem der digitale Detektor (18) einen energiediskriminierenden Detektor enthält.
System nach Anspruch 1, bei dem der digitale Detektor (18) in Abhängigkeit von den ausgesandten Röntgenstrahlen digitale Signale erzeugt.
System nach Anspruch 1, das weiterhin eine Messvorrichtung (38) aufweist, um Bewegung eines Patienten (22) oder Bewegung eines oder mehrerer Organe eines Patienten zu überwachen.
System nach Anspruch 1, bei dem das dreidimensionale Bild ein Niedrigenergie-Tomosynthesebild, ein Mittelenergie-Tomosynthesebild, ein Hochenergie-Tomosynthesebild, ein Weichteil-Tomosynthesebild, ein Knochen-Tomosynthesebild und/oder ein Kontrastmittel-Tomosynthesebild enthält.
System nach Anspruch 1, das weiterhin ein Anti-Streugitter (20) enthält, das dem digitalen Detektor (18) benachbart angeordnet ist und das zum Verringern des Einfalls gestreuter Röntgenstrahlung auf den digitalen De tektor (18) eingerichtet ist.