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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Röntgenbildsysteme
und insbesondere auf Bi-Plane-Bildgebungssysteme (Zwei-Ebenen-Bildgebungssysteme).
Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Erzeugung und die Übertragung
von Bilddaten, die durch Bi-Plane-Imaging (Zwei-Ebenen-Bildgebung) in Verbindung
mit informationsverarbeitenden Systemen erzeugt worden sind.
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HINTERGRUND
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Röntgenbildgebung
ist ein Verfahren, bei dem vom Inneren oder Abschnitten des Inneren
eines Objekts Bilder erzeugt werden. (Das Innere oder innere Abschnitte
eines Objekts sind solche, die mit dem menschlichen Auge von der
Außenseite
des Objekts aus nicht sichtbar sind, es sei denn das Objekt ist
geöffnet,
um den interessierenden Bereich desselben freizulegen.)
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Solche
Objekte können
ein menschlicher (tierischer) Körper,
Gepäck
oder Fahrzeuge sein. Wenn der Röntgenstrahl
durch das Objekt läuft,
wird er durch wechselnde Strukturen desselben absorbiert. Im Falle
des Körpers
gehören
zu solchen Strukturen die Knochen, die Gewebe und das Fluid innerhalb
des Körpers,
so dass sich variierende Strahlintensitäten er geben. Die Intensität des von
dem Objekt ausgehenden Röntgenstrahls
wird durch eine Einrichtung gemessen, die den Röntgenstrahl in ein detailliertes
Bild umsetzt.
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Ein
typisches diagnostisches Röntgenstrahlsystem
enthält
eine Gantry, eine Patientenlagerung, ein röntgenstrahlungserzeugendes
Teilsystem, ein röntgenstrahlungserfassendes
Teilsystem, ein Bilddisplay und eine Bedienerschnittstelle. Die
Gantry trägt
ein oder mehreren Röntgenstrahlungsquellen und
zugeordnete Röntgenstrahlungsdetektoren.
Der über
die Bedienschnittstelle interagierende Nutzer manipuliert die Gantry
und die Patientenlagerung, um die jeweils klinisch relevante Röntgenstrahlungssichtrichtung
festzulegen, er initiiert die Röntgenstrahlungserzeugung,
wenn sie erforderlich ist, und beobachtet das sich ergebende erfasste
Bild auf dem Bilddisplay.
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Zur
Zwei-Ebenen-Bildgebung gehören
zwei Röntgenstrahlungsquellen
und zwei Röntgenstrahlungsdetektoren.
Jedes Quellen/Detektor-Paar liefert eine eigene Ansicht einer Röntgenstrahlungsprojektion
durch das Objekt. Die beiden Projektionen können orthogonal oder in jedem
anderen Winkel zueinander orientiert sein, wie es für den klinischen
Ablauf erforderlich ist.
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Streustrahlung
wird durch die Ablenkung von Strahlung vom Fokusweg weg oder durch
Partikel verursacht.
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Gleichzeitige
Zwei-Ebenen-Bildgebung beinhaltet die gleichzeitige Röntgenstrahlungsexponierung
auf beiden Ebenen. Bei dieser Methode enthält die Strahlung der einen
Ebene Streustrahlung von der Strahlungsexponierung der anderen Ebene,
was die erfasste Bildinformation stört.
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Bei
vielen Relativprojektionswinkeln ist die Größe der Streustrahlung signifikant
und macht das erfasste Primärbild
für Diagnosezwecke
unbrauchbar. Um die schädliche
Auswirkung der Streuung der anderen Ebene zu vermeiden, ist ein
System akzeptierter Standard geworden, das als alternierende Zwei-Ebenen-Bildgebung
bekannt ist. Bei der alternierenden Zwei-Ebenen-Bildgebung ist zu einem gegebenen
Zeitpunkt lediglich die Strahlungsexponierung in einer Ebene möglich.
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Bei
Serienbildaufnahmen ist die Reduktion der Bildrate, die erforderlich
ist, um das alternierende Zwei-Ebenen-Verfahren auszuführen, hinsichtlich einiger
Diagnoseverfahren signifikant. Um die Bildratenbegrenzung zu überwinden,
ist ein Mechanismus zur kontrollierten Unterbrechung der Röntgenstrahlungserfassung
in einem Bildverstärker
entwickelt worden, der als „Blanking" bekannt ist. „Blanking" („Dunkeltasten") des Bildverstärkers in
jeder Ebene immer dann, wenn die Strahlungsexponierung für diese
Ebene nicht aktiv ist, gestattet, dass die Belichtung (Exponierung)
der gegenüber
liegenden oder anderen Ebene während
des Bildausleseintervalls stattfindet, ohne dass die Streustrahlung
das ausgelesene Bild beeinträchtigt.
Die Nutzung der Dunkeltastfähigkeit
gestattet es, die Belichtungen der Ebenen in Phase zu bringen, was
eine Erhöhung
der Bildrate für
jede Ebene erbringt.
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Ein
Nachteil der digitalen Röntgenstrahlendetektionstechnologie
ist, dass sie keinen der „Dunkeltast"-Fähigkeit
des Bildverstärkers äquivalenten Mechanismus
enthält.
Deshalb muss, wenn bei Zwei-Ebenen-Verfahren digitale Röntgenstrahlungsdetektoren
verwendet werden, das vorgenannte alternierende Zwei-Ebenen-Verfahren
genutzt werden, was in Folge der Verminderung der Bildrate eine
ineffiziente Lösung
darstellt.
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Diese
gegenwärtigen
Scansystemen anhaftenden Nachteile lassen es offensichtlich werden, dass
eine neue Technik zum Scannen und zum Datentransfer erforderlich
ist. Diese neue Technik sollte gegen Streueffekte weitgehend unempfindlich
sein. Weiter sollte diese neue Technik zur Verwendung in integrierten
Gesundheitsvorsorgeinformationssystemen verbesserte Bilddaten liefern.
Die vorliegende Erfindung ist auf diese Zwecke gerichtet.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren
zur Streuungskorrektur bei der simultanen digitalen Zwei-Ebenen-Bildgebung
die Erzeugung eines ersten Röntgenstrahlungsflusses
in einer ersten Bildgebungsebene, die Erzeugung eines ersten Bildauslesesignals,
das digitale Abtasten (Sampeln) eines ersten Streuungssignals des
ersten Röntgenstrahlungsflusses
in einer zweiten Bildgebungsebene und die Erzeugung eines ersten
Kompensationssignals für
das erste Streuungssignal.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein digitales
Bildgebungssystem eine Gantry und eine erste mit der Gantry verbundene
Röntgenstrahlungsquelle.
Die erste Röntgenstrahlungsquelle
ist dazu eingerichtet, einen ersten Röntgenstrahlungsfluss und ein
Streusignal für
die erste Bildgebungsebene zu erzeugen. Mit der Gantry ist eine
zweite Röntgenstrahlungsquelle
verbunden, die dazu eingerichtet ist, einen zweiten Röntgenstrahlungsfluss
und ein Streu signal der zweiten Ebene zu erzeugen. Mit der Gantry
ist ein Röntgenstrahlungsdetektorsystem
verbunden und dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von dem ersten Röntgenstrahlungsfluss
ein erstes Detektorsignal zu erzeugen und in Abhängigkeit von dem Streusignal der
zweiten Ebene ein erstes Streusignal zu erzeugen.
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Mit
der Gantry ist ein zweites Röntgenstrahlungsdetektorsystem
verbunden, das dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem zweiten Röntgenstrahlungsfluss
ein zweites Detektorsignal zu erzeugen und in Abhängigkeit
von dem Streusignal der ersten Ebene ein zweites Streusignal zu
erzeugen. Zum Empfang des ersten Detektorsignals des zweiten Detektorsignals
des Streusignals der ersten Ebene und des Streusignals der zweiten
Ebene, ist ein Host-Computer vorgesehen. Der Host-Computer dient
auch dazu, das Streusignal der ersten Ebene digital abzutasten (zu
sampeln), in Abhängigkeit
davon ein erstes Bildauslesesignal zu erzeugen, ein erstes Kompensationssignal
für das
erste Streusignal zu erzeugen und das erste Kompensationssignal in
einem ersten Streuungskorrekturspeicher zu speichern.
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Ein
Vorzug der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass sie ein Verfahren
beinhaltet, das bei simultanem Zwei-Ebenen-Betrieb äquivalente Bildraten erzielt,
die im Wesentlichen denen gleich sind, die bei Ein-Ebenen-Betrieb
erzielt werden, ohne dass dazu Verbesserungen hinsichtlich der Leistungsfähigkeit
der Röntgenstrahlungsquelle
oder des Röntgenstrahlungsdetektors
erforderlich wären,
um die Bildraten gegenüber
dem alternierenden Zwei-Ebenen-Verfahren zu erhöhen. Dies ermöglicht die
direkte Anwendung von Digitaldetektortechnologie bei Zwei-Ebenen-Anwendungen.
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Zusätzlich unterstützt die
Erfindung die Verwendung von simultanen Zwei-Ebenen-Verfahren, was
in hohem Maße
zu wünschen
ist. Das alternierende Zwei-Ebenen-Verfahren war wegen der überlegenen
Bildqualität
in Folge der Vermeidung von Streueffekten vorherrschend, jedoch
kann es keine gleichzeitigen Ansichten des zu studierenden Objekts
liefern, was das eigentliche Ziel der Zwei-Ebenen-Bildgebung ist.
Nur simultane Zwei-Ebenen-Bildgebung erreicht dieses Ziel.
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Zusätzliche
Vorzüge
und Leistungsmerkmale der Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und können
durch die Vorrichtungen und speziell in den nachfolgenden Patentansprüchen genannten
Kombinationen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erschlossen
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Für ein vollständigeres
Verständnis
der Erfindung werden nun Ausführungsformen
derselben als Beispiel beschrieben, wobei auf die zugehörigen Zeichnungen
Bezug genommen wird, in denen:
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1 eine
Skizze eines diagnostischen Zwei-Ebenen-Bildgebungssystems gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein
Blockbild der Vorrichtung nach 1 ist,
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3 eine
Skizze eines computertomografischen Scansystems gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist,
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4 ein
Zeitdiagramm eines Verfahrens zum Zwei-Ebenen-Scannen gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist und
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5 eine
Blockbilddarstellung eines Verfahrens zum Scannen eines Objekts
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf ein diagnostisches Röntgenstrahlungsbildgebungssystem 10 veranschaulicht,
das insbesondere zur Anwendung in der Medizin geeignet ist. Die
vorliegende Erfindung ist jedoch auf verschiedene andere Gebiete
anwendbar, die ein Scannen erfordern können, wie es für den Fachmann
ersichtlich ist, z.B. zur Gepäckuntersuchung,
zur Fahrzeuguntersuchung, zur Untersuchung von bewegten Objekten,
von Flüssigkeiten
usw.
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In
den 1 und 2 sind ein Bildgebungssystem
mit Streustrahlungskompensation einschließlich einer Gantry 11 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Mit der Gantry 11 ist
eine erste Röntgenstrahlungsquelle 12 verbunden,
die einen ersten Röntgenstrahlungsfluss 14 erzeugt,
der durch ein auf einem Tisch 17 befindliches Objekt 16 (beispielsweise
einen Patienten) läuft
und eine erste Streustrahlung erzeugt. Das System enthält außerdem einen
ersten Röntgenstrahlungsdetektor 18 (erstes
Detektorsystem), das mit der Gantry 11 verbunden ist und
entsprechend dem Röntgenstrahlungsfluss
und Streusignalen ein Detektorsignal erzeugt.
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Mit
der Gantry 11 ist außerdem
eine zweite Röntgenstrahlungsquelle 20 verbunden,
die einen zweiten Röntgenstrahlungsfluss 21 erzeugt,
der durch das Objekt 16 läuft und eine zweite Streustrahlung
erzeugt. Das System enthält
außerdem
einen zweiten Röntgenstrahlungsdetektor 19 (zweites
Detektorsystem), das mit der Gantry 11 verbunden ist und
in Abhängigkeit
von dem Röntgenstrahlungsfluss
und Streusignalen ein Detektorsignal erzeugt.
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Das
Verfahren zur Kompensation der vorgenannten Streusignale wird mit
Bezug auf die 4 und 5 erläutert. Das
vorliegende System und Verfahren wendet die Zwei-Ebenen-Bildgebung an, wobei
es jedoch auf viele andere Bildgebungsgegebenheiten, einschließlich Ein-,
Zwei- oder Drei-Ebenen-Bildgebung
(oder andere Anzahlen von Scanebenen) anwendbar ist, wie es sich
der Fachmann denken kann.
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Die
erfassten Primärsignale
und Streusignale werden von einer Systemsteuereinheit 22 empfangen,
zu der ein Host-Computer
und ein Display 24 und verschiedene andere weithin bekannten
Röntgenstrahlungssteuer-
und -anzeigeeinheiten gehören,
der reagiert, indem er Bildsignale erzeugt. Die Röntgenstrahlungssteuereinheit 22 enthält außerdem beispielsweise
eine Bedienkonsole 23, einen Röntgenstrahlungscontroller 25,
eine Tischsteuerung 29, eine Gantrymotorsteuerung 30,
einen Massenspeicher 39 und eine Bilddetektionssteuerung 41, was
insgesamt später
diskutiert wird.
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Idealerweise
sind die erste Röntgenstrahlungsquelle 12,
der erste Röntgenstrahlungsdetektor 18,
die zweite Röntgenstrahlungsquelle 20 und
der zweite Röntgenstrahlungsdetektor 19 mit
ihm verbunden. Der Fachmann erkennt, dass die Ausführungsform
der Gantry 11 lediglich Veranschaulichungszwecken dient
und dass verschiedene Röntgeneinrichtungs-Halteeinrichtungen
möglich
sind. Außerdem
kann die Relativbewegung für
verschiedene Bildgebungsobjekte (z.B. Gepäck, Fahrzeuge, Patienten in
verschiedenen Positionen usw.) sowie die ebenen Richtungen reorientiert
werden (z.B. kann das Objekt in Bezug auf die Quellen und Detektoren
unter Nutzung verschiedener Bewegungstypen bewegt werden (z.B. linear
mit einem Förderband,
im Bogen auf verschieden geformten Wegen usw.)).
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Die
Röntgenstrahlungsquellen 12, 20 sind als
flache Panelröntgenstrahlungsquellen
oder ausgedehnte Röntgenquellen,
wie beispielsweise Standardröntgenröhren ausgebildet.
Die Röntgenstrahlungsquellen 12, 20 werden
entweder durch den Host-Computer 24 oder den Röntgenstrahlungscontroller 25 aktiviert,
wie es sich für
den Fachmann versteht. Bei dem verwirklichten Verfahren erzeugen
die Röntgenstrahlungsquellen 12, 20 Flussimpulse,
so dass sie einen ersten Fluss während
einer „An"-Phase und ein nachfolgendes
Bildauslesen während
einer „Aus"-Phase und einen
nachfolgenden Fluss während
einer nachfolgenden „An"-Phase erzeugen, wie
aus dem Timingdiagramm von 4 hervorgeht.
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Die
Röntgenstrahlungsquellen 12, 20 schicken
den Röntgenstrahlungsfluss 14, 21 durch
das Objekt 16 auf einen bewegbaren Tisch 27, der
durch eine Tischsteuereinrichtung 29 gesteuert wird, die
in Abhängigkeit
von Signalen des Host-Computers 24 arbeitet,
wie es sich für
den Fachmann versteht.
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Die
erste Röntgenstrahlungsquelle 12 ist
mit der Gantry 11 verbunden und erzeugt einen ersten Röntgenstrahlungsfluss 14 und
ein Streusignal in einer ersten Ebene. Die zweite Röntgenstrahlungsquelle 20 ist
ebenfalls mit der Gantry 11 gekoppelt und erzeugt einen
zweiten Röntgenstrahlungsfluss 21 sowie
ein Streusignal in der zweiten Ebene.
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Der
Röntgenstrahlungsfluss 14, 21 der
Röntgenstrahlungsquellen 12, 20 läuft durch
den Patienten und trifft auf die Röntgenstrahlungsdetektoren 18, 19.
Die Signale erreichen den Host-Computer und das Display 24,
wo die Signale entsprechend der Schwächung der Röntgenphotonen auf ihrem Weg durch
den Patienten zur Wiedergabe eines Röntgenbildes in Grauwerte konvertiert
werden.
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Die
Röntgendetektoren 18, 19 (Detektorsysteme)
sind typischerweise den Röntgenstrahlungsquellen 12, 20 entsprechend
gegenüber
liegend angeordnet, um die Röntgenstrahlungsflüsse 14, 21 und
von diesen ausgehende Streustrahlungen aufzunehmen. Die Detektoren 18, 19 können sowohl
Standardröntgenstrahlungsdetektoren
und Streudetektoren oder alternativ lediglich Röntgenstrahlungsdetektoren sein,
die sowohl Röntgenstrahlung
und Streusignale der jeweils anderen Ebene empfangen. Bei einer
Ausführungsform
werden digitale Röntgenstrahlungsdetektoren
verwendet. Bei einer alternativen Ausführungsform der Detektoren 18, 19 ist
ein Mechanismus vorhanden, der den erfassten Fluss auf Streusignale
beschränkt,
um die Erzeugung von Kompensationssignalen zu vereinfachen, was
später diskutiert
wird.
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Der
erste Röntgenstrahlungsdetektor 18 oder
das Detektorsystem ist mit der Gantry verbunden und erzeugt in Abhängigkeit
von dem ersten Röntgenstrahlungsfluss
ein erstes Detektorsignal und in Abhängigkeit von der Streuung der
zweiten Ebene ein erstes Streusignal, wenn der zweite Röntgenstrahlungsfluss
aus ist.
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Der
zweite Röntgenstrahlungsdetektor 19 ist mit
der Gantry verbunden und erzeugt in Abhängigkeit von dem zweiten Röntgenstrahlungsfluss
ein zweites Detektorsignal, wobei er außerdem dazu eingerichtet ist,
in Abhängigkeit
von der Streuung der ersten Ebene ein zweites Streusignal zu erzeugen.
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Die
vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf eine Röntgenstrahlungsanwendung veranschaulicht, jedoch
versteht es sich, dass sie alternativ für jede Art eines Röntgensystems
anwendbar ist, das Detektoren verwendet, einschließlich Mammografie,
vaskuläre
Röntgenbildgebung,
Knochenscannen usw. Weitere Ausführungsformen
umfassen nichtmedizinische Anwendungen, wie beispielsweise Schweißnähteinspektion,
Metallinspektion. D.h. im Wesentlichen alles, das einen digitalen
Röntgenstrahlungsdetektor
nutzt, um ein-, zwei- oder dreidimensionale Bilder zu erzeugen.
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Der
Host-Computer 24 empfängt
die Detektorsignale und aktiviert die Röntgenstrahlungsquellen 12, 20,
wobei jedoch alternative Ausführungsformen unabhängige Aktivierungsmittel
für die
Röntgenstrahlungsquellen 12, 20 nutzen.
Die vorliegende Erfindung enthält
eine Bedienkonsole 23 zur Steuerung der Röntgenstrahlungsquellen 12, 20 durch
Techniker, wie sich für
den Fachmann versteht.
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Der
Host-Computer 24 empfängt
außerdem das
Streusignal der ersten Ebene und das Streusignal der zweiten Ebene.
Der Host-Computer 24 tastet das Streusignal der ersten
Ebene ab, erzeugt in Abhängigkeit
davon ein erstes Bildauslesesignal, erzeugt ein erstes Kompensationssignal
für das
erste Streusignal und speichert das erste Kompensationssignal in
einem ersten Speicherkorrekturspeicher innerhalb des Host-Computers 24 ab.
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Eine
Ausführungsform
des Host-Computers 24 enthält Bilder-Algorithmen für das Streubild
der ersten und der zweiten Ebene, Streuungskorrekturbildspeicher
für die
erste und die zweite Ebene, Streuungskorrekturalgorithmen für die erste
und zweite Ebene und Displays für
beide Ebenen. Alle diese Host-Computer-Elemente
werden mit Bezug auf das Timingdiagramm gemäß 4 und das Blockbild
gemäß 5 im
Detail diskutiert.
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Während eine
Untersuchung durchgeführt wird
werden Daten akquiriert und verarbeitet und es wird mittels des
Bilddisplays ein Röntgenstrahlungsbild
beispielsweise für
einen Radiologen angezeigt. Der Host-Computer 24 muss lediglich
die Primärsignale
und die Streusignale lesen und aktualisiert das Display an den entsprechenden
Stellen, beispielsweise mittels eines Bilderfassungscontrollers 41.
Der Host-Computer 24 speichert die Bilddaten alternierend
in einer Massenspeichereinheit 39 für späteren Zugriff.
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In 3 ist
ein Bildstreustrahlungskompensationsbildgebungssystem 54 für ein Computertomografiesystem
(CT) mit einer Gantry 55 gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Das
Computertomografiesystem enthält
eine erste Röntgenstrahlungsquelle 56,
die mit der Gantry 55 verbunden ist und einen ersten Röntgenstrahlungsfluss 57 erzeugt,
der durch ein auf dem Tisch 59 befindliches Objekt 58 läuft und
erste Streustrahlung erzeugt. Das System enthält außerdem einen ersten CT-Detektor 60,
der mit der Gantry 55 verbunden ist und in Abhängigkeit
von dem Röntgenstrahlungsfluss
und Streusignalen ein Detektorsignal erzeugt.
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Mit
der Gantry 55 ist außerdem
eine zweite Röntgenstrahlungsquelle 62 verbunden,
die einen zweiten Röntgenstrahlungsfluss 64 erzeugt,
der durch das Objekt 58 läuft und zweite Streustrahlung erzeugt.
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Das
System enthält
außerdem
einen zweiten CT-Detektor 66, der mit der Gantry 55 verbunden
ist, der in Abhängigkeit
von dem Röntgenstrahlungsfluss und
Streusignalen ein Detektorsignal erzeugt.
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Das
System enthält
außerdem
eine Systemsteuereinheit 68, zu der ein Host-Computer und
Display 70 gehören,
die ähnlich
zu dem Host-Computer gemäß 1 funktionieren.
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Mit
anderen Worten, bei Durchführung
eines Untersuchung werden Daten akquiriert und verarbeitet und auf
dem Bilddisplay und der Bedienschnittstelle wird ein Röntgenbild
für beispielsweise
einen Röntgenarzt
oder -assistenten wiedergegeben. Der Host-Computer 70 muss
lediglich die Primärsignale und
Streusignale auslesen und das Display an entsprechenden Stellen,
beispielsweise mittels eines Bilddetektionscontrollers aktualisieren.
Der Host-Computer 70 speichert Daten alternierend zum späteren Zugriff
in einer Massenspeichereinheit.
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Das
Verfahren zur Kompensation der vorgenannten Streusignale wird mit
Bezug auf die 4 und 5 detailliert
diskutiert.
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Die
Blockdarstellung 50 der 5 veranschaulicht
ein Bildgebungssequenzverfahren mit Bezug auf das Timingdiagramm 49 der 4.
Es wird angemerkt, dass die Reihenfolge der nachfolgenden Operationen
lediglich zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Satzes von
Zeitschritten dient, die zu der vorliegenden Erfindung gehören. Jedoch
können zahlreiche
alternative Blockbilder unter Einschluss der folgenden Schritte
in unterschiedlichen Reihenfolgen angegeben werden, wie es dem Fachmann leicht
ersichtlich ist.
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Das
Blockdiagramm 50 enthält
das Timingdiagramm 49 (Zeitablaufdiagramm), das ein Ausschnitt der
Mitte einer Zwei-Ebenen-Bildgebungsserie ist, die einen möglichen
Satz von Schritten veranschaulicht, die zu der vorliegenden Erfindung
gehören.
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Die
Logik startet mit dem Aktionsblock 90, wenn die erste Röntgenstrahlungsquelle
eine erste Röntgenebenenbelichtung 93 erzeugt
und sich in der zweiten Ebene Streuung 96 ergibt.
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In
Aktionsblock 94 erfasst das Detektorsystem Streuung 96 der
ersten Ebene.
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In
dem Aktionsblock 98 wird durch das zweite Detektorsystem
Streuung ausgelesen 100.
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In
dem Aktionsblock 102 wird der Streuungskorrekturbildungsalgorithmus 104 der
zweiten Ebene aktiviert und erzeugt ein erstes Kompensationssignal zur
Kompensation der Streuung 96 der ersten Ebene.
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In
dem Aktionsblock 106 empfängt der Streuungskorrekturspeicher 108 der
zweiten Ebene das erste Kompensationssignal und speichert es, um
es bei Streukorrekturvorgängen
wiederzugeben.
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In
Aktionsblock 110 werden nachfolgende Röntgenstrahlen 112 der
zweiten Ebene und Auslesebilder 114 erzeugt.
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In
Aktionsblock 116 empfängt
der Streuungskorrekturalgorithmus 118 der zweiten Ebene
das gespeicherte Streuungskompensationssignal und die nachfolgenden
Auslesebilder. In Aktionsblock 120 erzeugt der Streuungskorrekturalgorithmus 118 der zweiten
Ebene für
jedes Auslesebild eine Wiedergabe 121 der zweiten Ebene.
Der Fachmann versteht, dass viele mögliche Kompensationsalgorithmen,
wie beispielsweise ein einfaches Subtraktionsverfahren verwendet
werden können,
um die Streuung aus dem Bildsignal zu eliminieren oder zu reduzieren.
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In
dem Aktionsblock 122 scant der zweite Röntgenstrahlungsquelle die zweite
Röntgenebene 124,
erzeugt einen zweiten Röntgenstrahlungsfluss 126 und
ein zweites Auslesebild 128. Die erste Röntgenstrahlungsquelle
erzeugt einen dritten Röntgenstrahlungsfluss 130 und
ein Auslesebild 132. Die zweite Röntgenstrahlungsquelle erzeugt
dann einen vierten Röntgenstrahlungsfluss 134 und
ein viertes Auslesebild 136.
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In
dem Aktionsblock 138 erfasst der erste Detektor Streuung 140 von
dem vierten Röntgenstrahlungsfluss 134 in
der ersten Bildebene 92.
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In
dem Aktionsblock 142 wird durch das erste Detektorsystem
ein Streuungsauslesesignal 144 erzeugt.
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In
dem Aktionsblock 148 wird der Streuungskorrekturbildealgorithmus 150 der
ersten Ebene aktiviert und erzeugt ein zweites Kompensationssignal zur
Kompensation der Streuung 140 der zweiten Ebene.
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In
dem Aktionsblock 152 empfängt der Streuungskorrekturspeicher 154 der
zweiten Ebene das zweite Kompensationssignal und speichert es, um
es bei späteren
Korrekturoperationen wieder abrufen zu können.
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In
dem Aktionsblock 156 werden aufeinander folgende Röntgenstrahlung 158 der
ersten Ebene und Auslesebilder 160 erzeugt.
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In
Aktionsblock 162 empfängt
der Streuungskorrekturalgorithmus 164 der ersten Ebene
das gespeicherte Streuungskompensationssignal und die nachfolgenden
Auslesebilder. In dem Aktionsblock 166 erzeugt der Streuungskorrekturalgorithmus 164 der
ersten Ebene eine Wiedergabe 166 der ersten Ebene.
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In
Betrieb enthält
das Verfahren zur Streuungskorrektur bei simultaner Zwei-Flächen-Bildgebung
den Schritt der Erzeugung eines ersten Röntgenstrahlungsflusses in einer
ersten Bildgebungsebene, die Erzeugung eines ersten Auslesebilds
und die digitale Abtastung eines ersten Streusignals aus dem ersten
Röntgenstrahlungsflusses
in einer zweiten Bildgebungsebene. Es wird aus dem ersten Streusignal
ein erstes Kompensationssignal erzeugt.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Aktivierung eines ersten
Streubilderzeugungsalgorithmuses, dann die Erzeugung eines ersten
Kompensationssignals und die Speicherung des ersten Kompensationssignals
in dem ersten Streuungskorrekturspeicher.
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In
der zweiten Bildgebungsebene wird ein zweiter Röntgenstrahlungsfluss erzeugt
und es wird ein zweites Auslesebild erzeugt und die Streuung wird
für das
zweite Auslesebild mit dem ersten Kompensationssignal kompensiert.
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Es
wird in der ersten Bildgebungsebene ein dritter Röntgenstrahlungsfluss
erzeugt; außerdem wird
ein drittes Auslesebild erzeugt. In der zweiten Bildgebungsebene
wird ein vierter Röntgenstrahlungsfluss
erzeugt und aus diesem ein viertes Auslesebild generiert. Aus dem
vierten Röntgenstrahlungsfluss
in der ersten Bildgebungsebene wird ein zweites Streuungssignal
digital gesampelt und für das
zweite Streusignal ein zweites Kompensationssignal erzeugt.
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Alternative
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung enthalten das Abtasten oder Scannen der
Streuung von jedem der Röntgenstrahlungsflüsse oder
Auslesebilder aus der zweiten Bildebene.
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In
der ersten Bildgebungsebene wird ein fünfter Röntgenstrahlungsfluss erzeugt
und aus diesem ein fünftes
Auslesebild generiert. Die Streuung in dem fünften Auslesebild wird mit
dem zweiten Kompensationssignal kompensiert.
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In
Abhängigkeit
von dem zweiten Auslesebild und dem ersten Kompensationssignal wird
ein erster Streuungskorrekturalgorithmus aktiviert und mittels des
ersten Streuungskorrekturalgorithmus wird ein erstes Wiedergabebild
erzeugt.
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Das
erste Wiedergabebild wird periodisch aktualisiert, indem eine aktuelle
Belichtung in der zweiten Bildgebungsebene gestoppt und eine Streubildaktualisierung
ausgelesen werden, die sich aus der Belichtung in der ersten Ebene
ergibt.
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Es
wird bei der fünften
Bildauslesung ein zweiter Streuungskorrekturalgorithmus aktiviert
und mittels des zweiten Streuungskorrekturalgorithmuses eine zweite
Bildwiedergabe generiert.
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Der
Host-Computer arbeitet die typischen Bildverarbeitungsschritte zyklisch
in Abhängigkeit von
den Detektorsignalen und Streusignalen ab, wie der Fachmann leicht
versteht. Mit anderen Worten, die Datenoffsets werden korrigiert
und die Röntgendosis
wird gemessen und normiert. Es werden notwendige Kalibrierkorrekturen
vorgenommen und das resultierende Signal wird typischerweise mittels
eines Niedrigdosisfilters und adaptiver Filter gefiltert, um das
Rauschen in dem Signal zu reduzieren. Das Signal wird dann in ein
Anzeigepixelformat konvertiert und nachfolgend angezeigt.
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Aus
dem Vorstehenden wird ersichtlich, dass die Technik um neues Scansystem
bereichert worden ist. Es versteht sich, dass die vorgehende Beschreibung
eine Ausführungsform
nur illustrativen Zwecken von einigen der vielen speziellen Ausführungsformen
dient, die die Anwendungen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung
und deren Verwendung repräsentieren.
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Beispielsweise
beinhaltet die vorliegende Erfindung Anwendungen in einem breiten
Gebiet von Objektscannern (Förder- und Bettscanner)
zur Verwendung beim Scannen von Gepäck, Paketen, Fahrzeugen, Flüssigkeiten,
Post usw. Außerdem
gestattet die Erfindung die Erzeugung von Bilddatendateien mit verbesserten
Bildern. Diese Dateien werden zur Übertragung über ein Netzwerk konfiguriert
(Internet, weite und lokale Netzwerke (WAN, LAN) usw.), um einen
breiten Bereich von Funktionen, wie z.B. medizinische Behandlung,
Rechnungsstellung, Si cherheitsmanagement, Bildarchivierung, Patientenfürsorge,
Zahlungsverfolgung usw. durchzuführen.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Röntgenstrahlungsstreukorrektur
bei simultaner Zwei-Ebenen-Bildgebung mit digitaler Bildverarbeitung.
Das Basiskonzept beinhaltet die Korrektur des Bildes jeder Ebene
durch Kombination mit einem Streubild, das durch Strahlungsexposition
der anderen Ebene in einer solchen Weise, dass die Streueffekte
beseitigt werden. Das Korrekturbild wird durch Abtastbilder des
Detektors 60 erzeugt, wobei lediglich die Röntgenstrahlungsexposition
der streuungserzeugenden Ebene aktiv ist. Diese abgetasteten Bilder
der Streuung werden weiter verarbeitet, um das Streuungskorrekturbild
zu bilden. Das Streuungskorrekturbild wird in einem Bildspeicher 39 gespeichert, so
dass es zur Kombination mit nachfolgenden Röntgenstrahlungsbildern zur
Beseitigung der Streustörung
nachfolgend zur Verfügung
steht.
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Es
sind zahlreiche Abwandlungen möglich, ohne
den Bereich der in den folgenden Ansprüchen definierten Erfindung
zu verlassen.
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- 10
- Diagnostisches
Röntgenstrahlungsbildgebungssystem
- 11
- Gantry
- 12
- erste
Röntgenstrahlungsquelle
- 14
- erster
Röntgenstrahlungsfluss
- 16
- Objekt
- 17
- Tisch
- 20
- zweite
Röntgenstrahlungsquelle
- 21
- zweiter
Röntgenstrahlungsfluss
- 19
- zweiter
Röntgenstrahlungsdetektor
- 22
- Systemsteuereinheit
- 24
- Host-Computer
und Display
- 23
- Bedienkonsole
- 25
- Röntgenstrahlungscontroller
- 29
- Tischcontroller
- 30
- Gantrymotorsteuerung
- 39
- Massenspeicher
- 41
- Bilderfassungssteuerung
- 37
- Bildwiedergabe-
und Nutzerschnittstelle
- 41
- Bilderfassungscontroller
- 54
- Streustrahlungskompensationsbildgebungssystem
- 55
- Gantry
- 56
- erste
Röntgenstrahlungsquelle
- 57
- erster
Röntgenstrahlungsfluss
- 58
- Objekt
- 59
- Tisch
- 60
- erster
CT-Detektor
- 62
- zweite
Röntgenstrahlungsquelle
- 64
- zweiter
Röntgenstrahlungsfluss
- 68
- Systemsteuerungseinheit
- 70
- Host-Computer
und Display
- 50
- Blockbild
- 49
- Timingdiagramm