DE102006014630B4 - Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten - Google Patents

Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten Download PDF

Info

Publication number
DE102006014630B4
DE102006014630B4 DE102006014630.1A DE102006014630A DE102006014630B4 DE 102006014630 B4 DE102006014630 B4 DE 102006014630B4 DE 102006014630 A DE102006014630 A DE 102006014630A DE 102006014630 B4 DE102006014630 B4 DE 102006014630B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
projection
detector
bases
extrapolation
radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102006014630.1A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006014630A1 (de
Inventor
Ernst-Peter Rührnschopf
Dr. Scholz Bernhard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Healthcare GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102006014630.1A priority Critical patent/DE102006014630B4/de
Priority to US11/729,526 priority patent/US7876946B2/en
Publication of DE102006014630A1 publication Critical patent/DE102006014630A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006014630B4 publication Critical patent/DE102006014630B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58Testing, adjusting or calibrating thereof
    • A61B6/582Calibration
    • A61B6/583Calibration using calibration phantoms
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40Imaging
    • G01N2223/419Imaging computed tomograph

Landscapes

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

Abstract

Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten in einem Tomographieverfahren, bei dem: – von einer Strahlungsquelle (2) Strahlung (6) emittiert und mit der emittierten Strahlung (6) ein zu untersuchendes Objekt (5) in unterschiedliche Projektionsrichtungen durchleuchtet wird, – die durch das zu untersuchende Objekt hindurchgedrungene Strahlung von einem Detektor (4) erfasst wird, – vom Detektor (4) aufgenommene Projektionsbilder (18) durch Extrapolation erweitert werden, – wobei innerhalb des Projektionsbildes (18) aus einem Projektionswertprofil (17) eine Vielzahl von Stützpunkten (20) ausgewählt wird, und – die Extrapolation in Abhängigkeit von diesen ausgewählten Stützpunkten (20) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Stützpunkte jeweils im Vergleich zu Nachbarpunkten schwächungsarme Stützpunkte (20) ausgewählt werden, indem für die Auswahl jeweils lokale Minima der Schwächung gesucht werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten in einem Tomographieverfahren, bei dem:
    • – von einer Strahlungsquelle Strahlung emittiert und mit der emittierten Strahlung ein zu untersuchendes Objekt in unterschiedlichen Projektionsrichtungen durchleuchtet wird,
    • – die durch das zu untersuchende Objekt hindurchgedrungene Strahlung von einem Detektor erfasst wird,
    • – vom Detektor aufgenommene Projektionsbilder durch Extrapolation erweitert werden,
    • – wobei innerhalb des Projektionsbildes aus einem Projektionswertprofil eine Vielzahl von Stützpunkten ausgewählt wird, und
    • – die Extrapolation in Abhängigkeit von diesen ausgewählten Stützpunkten durchgeführt wird.
  • Ein derartiges Verfahren ist aus HSIEH, J. et al., ”A novel reconstruction algorithm to extend the CT scan field-of-view”, MED. PHYS. 31(9), September 2004, Seiten 2385 bis 2391 bekannt. Mit dem bekannten Verfahren lassen sich Trunkierungsartefakte unterdrücken, die dann auftreten, wenn sich das zu untersuchende Objekt in Bereiche außerhalb des so genannten Messfeldbereichs erstreckt. Die dabei entstehenden Projektionsbilder werden als abgeschnitten oder trunkiert bezeichnet. Trunkierte Projektionsbilder erzeugen bei der Rekonstruktion der Schnittbilder Artefakte. Insbesondere sind in der Regel die randnahen Bildwerte in den Schnittbildern zu hoch und in einem mittleren Bereich zu niedrig. Die mit Trunkierungsartefakten behafteten Schnittbilder lassen sich daher diagnostisch nur beschränkt verwerten.
  • Bei dem bekannten Verfahren wird im Randbereich eines Projektionsbildes, wenn dort eine Schwächung vorliegt, ein Äquivalentkörper konstruiert, der im Randbereich dieselbe Schwächung wie das zu untersuchende Objekt hervorruft. Der Äquivalentkörper wird dann unter Parallelstrahlgeometrie auf den Bereich außerhalb des Projektionsbildes projiziert. Dadurch wird das Projektionsbild in einem Bereich außerhalb des Projektionsbildes fortgesetzt.
  • Die Projektion des Äquivalentkörpers unter Parallelstrahlgeometrie auf den Bereich außerhalb des Projektionsbildes erfordert, dass die unter Fächerstrahlgeometrie aufgenommenen Fächerstrahldaten in Parallelstrahldaten umsortiert werden. Das Umsortieren der Fächerstrahl – in Parallelstrahldaten wird auch als Rebinning bezeichnet. Das so genannte Rebinning ist rechenintensiv und kann nicht in jedem Fall eingesetzt werden. Insbesondere bei Computertomographie-Aufnahmen mit C-Bogen-Systemen stehen die hierfür erforderlichen Warte- und Rechenzeiten wegen der ohnehin sehr langen Bildrekonstruktionszeiten nicht zur Verfügung.
  • Weiterhin ist aus der DE 103 45 705 A1 bekannt, als Parameter zur Anpassung des Äquivalentkörpers nicht nur die tatsächlichen Projektionswerte zu verwenden, sondern die Randwerte durch Mittelung mehrere Werte am Rand zu bilden und die Steigung durch Anpassen eines Polynoms erster Ordnung an eine Anzahl von Randwerten zu bestimmen.
  • Aus der DE 198 54 917 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten bekannt. Dabei werden eine Vielzahl von Stützpunkten durch Mittelung der Messpunkte in vorbestimmten Fenstern ausgewählt und die Extrapolationen in Abhängigkeit von den bestimmten Stützpunkten durchgeführt.
  • Weiterhin ist aus SOURBELLE K.; KACHELRIESS, M.; KALENDER, W. A.: Reconstruction from truncated projections in CT using adaptive detruncation. European Journal of Radiology, Volume 15, Number 5, May 2005, Seite 1008–1014 ein weiteres Verfahren bekannt, bei dem aus innerhalb des Projektionsbildes gewonnenen Stützpunkten eine vollständige konvexe Hülle des zu untersuchenden Objekts, insbesondere eines Patienten, in Form einer Ellipse geschätzt und dann die Extrapolation in Abhängigkeit von den ermittelten Ellipsenparametern durchgeführt wird. Zur Bestimmung der konvexen Hülle wird dabei der mittlere Schwächungskoeffizient des Objekts geschätzt oder es wird der Koeffizient von Wasser als mittlerer Schwächungskoeffizient verwendet.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich der Reduzierung von Trunkierungsartefakten verbessertes und mit vergleichsweise geringem Rechenaufwand durchführbares Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.
  • Bei dem Verfahren wird innerhalb des Projektionsbildes eine Vielzahl von im Vergleich zu Nachbarpunkten schwächungsarmen Stützpunkten ausgewählt und die Extrapolation in Abhängigkeit der ausgewählten Stützpunkte durchgeführt. Die Auswahl der Stützpunkte erfolgt, indem innerhalb des Projektionsbildes lokale Extremwerte bestimmt werden, die eine relativ geringe Schwächung der Strahlung durch das zu untersuchende Objekt anzeigen. Durch die Auswahl schwächungsarmer Stützpunkte wird sichergestellt, dass die extrapolierten Werte nach außen hin abnehmen. Denn die schwächungsarmen Bildpunkte sind diejenigen, die keine oder wenig Strukturinformation enthalten. Es kann daher nicht der Fall eintreten, dass am Rand des Projektionsbildes enthaltene Strukturinformationen die Extrapolation wesentlich beeinflussen oder sogar verfälschen. Insofern ist zu erwarten, dass die Extrapolation der Stützpunkte auf Bereiche außerhalb des Projektionsbildes zu realistischen Ergebnissen führt.
  • Es hat sich gezeigt, dass mit einem derartigen Verfahren Trunkierungsartefakte wirksam unterdrückt werden können. Gleichzeitig hält sich der Rechenaufwand in Grenzen, da aus der hohen Anzahl von Bildpunkten lediglich eine begrenzte Anzahl von Stützpunkten für die Durchführung der Extrapolation herangezogen wird.
  • Um Rauscheffekte und die Auswirkung von Strukturen kleiner Ausdehnung im zu untersuchenden Objekt zu unterdrücken, können die ausgewählten Stützpunkte einem Glättungsverfahren unterzogen werden. Bei einem derartigen Verfahren kann beispielsweise ein gleitender Mittelwert der ausgewählten Stützpunkteberechnet werden.
  • Die Extrapolation der Stützpunkte kann dadurch erfolgen, dass ausgehend von den innerhalb des Projektionsbildes ausgewählten internen Stützpunkten durch Extrapolation externe Stützpunkte bestimmt werden, deren Projektionswerte nach außen hin monoton fallen. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass zur Durchführung der Extrapolation nur ein geringer Rechenaufwand erforderlich ist.
  • Die extrapolierten externen Stützpunkte können auch mit einer monotonen fallenden Profilfunktion gewichtet werden, um einen glatten Verlauf der externe Stützpunkt zu erzielen, insbesondere um ein glattes Auslaufen der externen Stützpunkte zu erreichen.
  • Die Zwischenwerte zwischen den externen Stützpunkten können schließlich errechnet werden, indem an die internen und externen Stützpunkte eine Anpassungskurve angepasst wird. Damit kann das Projektionsbild entsprechend der Auflösung innerhalb des Projektionsbildes in die Bereiche außerhalb des Projektionsbildes fortgesetzt werden.
  • Der Rechenaufwand für die Berechnung der Zwischenwerte lässt sich weiter verringern, wenn zwischen den Stützpunkten außerhalb des Projektionsbildes stückweise linear interpoliert wird. In diesem Fall kann auf das Anpassen einer globalen Kurve verzichtet werden.
  • Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert werden. Es zeigen:
  • 1 eine Ansicht der Bahn eines Detektors und einer Strahlungsquelle um ein zu untersuchendes Objekt in axiale Blickrichtung;
  • 2 eine Querschnittsansicht eines für die Überprüfung der Abbildungsqualität verwendeten Phantomkörpers in axiale Blickrichtung;
  • 3 eine Darstellung eines Korrekturverfahrens zur Unterdrückung von Artefakten gemäß dem Stand der Technik;
  • 4 eine Darstellung eines Korrekturverfahrens gemäß der Erfindung;
  • 5 und 6 jeweils Rekonstruktionen einer mittleren Kontrastschicht des Phantomkörpers aus 2 mit Hilfe des Verfahrens gemäß dem Stand der Technik und dem Verfahren gemäß der Erfindung;
  • 7 und 8 jeweils Rekonstruktionen einer Niederkontrastschicht des Phantomkörpers aus 2 mit Hilfe des Verfahren gemäß dem Stand der Technik und dem Verfahren gemäß der Erfindung; und
  • 9 und 10 jeweils Rekonstruktionen einer trunkierten Schädelaufnahme eines Patienten gemäß dem Stand der Technik und dem Verfahren gemäß der Erfindung.
  • 1 zeigt eine Aufsicht in axiale Richtung auf eine Umlaufbahn 1 einer Röntgenstrahlungsquelle 2 sowie eine Umlaufbahn 3 eines Röntgendetektors 4 um ein zu untersuchendes Objekt 5. Der Röntgendetektor 4 ist vorzugsweise ein digitaler Flachbilddetektor oder Flächendetektor. Bei dem zu untersuchenden Objekt 5 kann es sich beispielsweise um einen tierischen oder menschlichen Körper handeln.
  • Die Röntgenstrahlungsquelle 2 emittiert einen von einem Strahlfokus ausgehenden Strahlfächer 6, dessen Randstrahlen 7 auf Ränder 8 des Röntgendetektors 4 treffen.
  • Die Röntgenstrahlungsquelle 2 und der Röntgendetektor 4 laufen jeweils so um das Objekt 5 um, dass sich die Röntgenstrahlungsquelle 2 und der Röntgendetektor 4 auf entgegengesetzten Seiten des Objekts 5 gegenüberliegen. Bei der gemeinsamen Bewegung von Röntgendetektor 4 und Röntgenstrahlungsquelle 2 definieren die Randstrahlen 7 des Strahlfächers 6 einen Messfeldkreis 9, der bei zu großer Ausdehnung des Objekts 5 teilweise oder auch vollständig innerhalb des zu untersuchenden Objekts 5 liegt. Die außerhalb des Messfeldkreises 9 liegenden Bereiche des Objekts 5 werden daher nicht auf den Röntgendetektor 4 abgebildet. Vom Röntgendetektor 4 werden folglich unter Umständen trunkierte Projektionsbilder vom Objekt 5 aufgenommen. Aus den trunkierten Projektionsbildern werden von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Auswerteeinheit, die dem Röntgendetektor 4 nachgeschaltet ist, Schnittbilder des zu untersuchenden Objekts 5 rekonstruiert. Die trunkierten Projektionsbilder führen bei der Rekonstruktion von in der Fächerebene 6 gelegenen Schnittbildern des durchleuchteten Objekts 5 zu Trunkierungsartefakten. Insbesondere sind Bildwerte des rekonstruierten Schnittbildes in Randbereichen zu hoch, während die Bildwerte im Inneren des Schnittbildes zu niedrig sind. Selbst wenn das zu untersuchende Objekt 5 die von der Röntgenstrahlungsquelle ausgehenden Strahlen des Strahlfächers gleichmäßig schwächt, zeigt ein quer über das Schnittbild verlaufendes Bildwerteprofil daher einen in etwa schüsselartigen Verlauf.
  • Zu hohe Bildwerte bedeuten, dass im rekonstruierten Schnittbild eine zu große Schwächung der von der Röntgenstrahlungsquelle 2 emittierten Röntgenstrahlung durch das Objekt 5 angezeigt wird, während zu niedrige Bildwerte eine zu geringe Schwächung durch das Objekt 5 anzeigen.
  • Um das Auftreten von Trunkierungsartefakten im rekonstruierten Schnittbild zu reduzieren, wird das aufgenommene Projektionsbild an den Rändern 8 des Röntgendetektors 4 auf eine erweiterte Detektorfläche 10 extrapoliert. Anschließend wird die Rekonstruktion anhand der ergänzten Projektionsbilder vorgenommen. Dadurch können Trunkierungsartefakte im rekonstruierten Schnittbild wirksam unterdrückt werden.
  • Dies sei anhand des in 2 dargestellten Objekts 5 näher erläutert.
  • Bei der Darstellung des in 2 gezeigten Objekts 5 handelt es sich um einen Querschnitt durch einen Phantomkörper 11, der zur Untersuchung von Computertomographie-Geräten verwendet werden kann. Der Phantomkörper 11 weist drei verschiedene Kontrastschichten auf, die jeweils Einsätze 12 unterschiedlicher Dichte aufweisen. Eine Niederkontrastschicht verfügt über Einsätze 12 mit den Werten 3 HU, 5 HU, 10 HU und 15 HU. Eine mittlere Kontrastschicht weist Einsätze 12 mit Dichten von 20 HU, 25 HU, 30 HU und 40 HU auf. Der Außendurchmesser d des Phantomkörpers 11 ist so bemessen, dass die äußeren Einsätze 12 teilweise außerhalb des Messfeldkreises 9 liegen.
  • 3 zeigt ein Extrapolationsverfahren gemäß dem Stand der Technik.
  • Die vom Fokus der Röntgenstrahlungsquelle 2 ausgehende Strahlung durchdringt das zu untersuchende Objekt 5 und trifft auf den Röntgendetektor 4. Der Röntgendetektor 4 erfasst mit Detektorelementen einer Zeile, die mit dem Spaltenindex i indexiert sind, Projektionswerte pi, die zwischen den Rändern 8 des Röntgendetektors 4 in Zeilenrichtung ein Projektionswertprofil 13 bilden.
  • Um das Projektionswertprofil 13 auf die erweiterte Detektorfläche 10 in Zeilenrichtung zu extrapolieren, wird am Rand 8 des Röntgendetektors 4 ein Wasserzylinder 14 bestimmt, der unter Parallelstrahlgeometrie an den Rändern 8 jeweils die gleiche Schwächung hervorruft, wie das Objekt 5 im Bereich des Randstrahls 7. Da Parallelstrahlgeometrie vorausgesetzt wird, ist der Ort des Wasserzylinders 14 in Strahlrichtung y unerheblich.
  • Die Mittelpunktlage x des Wasserzylinders 14 quer zur Strahlrichtung y sowie der Radius r des Wasserzylinders 14 werden so gewählt, dass der Projektionswert pR und die Steigung s des Projektionswertprofils 13 am Rand 8 mit dem Projektionswert und der Steigung eines extrapolierten Projektionswertprofils 15 übereinstimmt, das sich aus der Parallelprojektion des Wasserzylinders 14 auf die erweiterte Detektorfläche 10 ergibt.
  • Anhand des Wasserzylinders 15 können dann Extrapolationswerte 16 bestimmt werden.
  • Die Höhe der Wasserzylinder 14 wird gleich dem Abstand der Detektorzeilen in Spaltenrichtung gewählt. Damit wird das Objekt 5 scheibchenweise fortgesetzt.
  • Wie nachfolgend noch im Einzelnen erläutert wird, ist das Extrapolationsverfahren gemäß dem Stand der Technik nicht in jedem Fall geeignet, Trunkierungsartefakte wirksam zu unterdrücken.
  • 4 zeigt ein Diagramm, in das ein von einer Detektorzeile des Röntgendetektors 4 aufgenommenes Projektionswertprofil 17 eingetragen ist. Insbesondere sind die Projektionswerte pi gegen den Spaltenindex i des Röntgendetektors 4 aufgetragen. Durch eine im Folgenden näher beschriebene Extrapolation wird das Projektionswertprofil 17, das sich entlang einer Zeile des Röntgendetektors 4 im Inneren eines Projektionsbildes 18 erstreckt, auf Außenbereiche 19 außerhalb des Projektionsbildes 18 extrapoliert.
  • Die Extrapolation wird dabei wie folgt durchgeführt: Zunächst wird die Datenzeile des Projektionswertprofils 17 in eine verlängerte Datenzeile eingebettet. Anschließend werden innerhalb des Projektionsbildes 18 aus dem Projektionswertprofil 17 interne Stützpunkte 20 bestimmt. Zur Bestimmung der internen Stützpunkte 20 wird die Detektorzeile im Inneren des Projektionsbildes 18 in eine Reihe von Segmenten unterteilt. Innerhalb der Segmente werden daraufhin jeweils die lokalen Minima des Projektionswertprofils 17 bestimmt. In 4 ist das Projektionswertprofil 17 beispielsweise in sieben Segmente unterteilt worden. Durch die abschnittsweise Auswahl von lokalen Minima werden im Vergleich zu benachbarten Bildpunkten schwächungsarme Bildpunkte ausgewählt, die in der Regel kaum Strukturinformation enthalten. Anschließend können die aufgefundenen lokalen Minima einem Glättungsverfahren unterzogen werden, durch das Rauscheffekte unterdrückt und der Einfluss der abgebildeten Strukturen auf das Ergebnis der Extrapolation weiter abgemildert werden kann. Durch das Glättungsverfahren werden die lokalen Minima in die internen Stützpunkte 20 überführt.
  • Durch die Auswahl von lokalen Minima und die nachfolgende Glättung wird verhindert, dass die Extrapolation in den Bereichen 19 außerhalb des Projektionsbildes zu nach außen hin ansteigenden Projektionswerten führt, die das Ergebnis der Rekonstruktion des Schnittsbildes weiter verfälschen würden.
  • Ausgehend von den internen Stützpunkten 20 werden anschließend externe Stützpunkte 21 bestimmt. Dabei wird abschnittsweise linear extrapoliert. Nebenbedingung dabei ist, dass die extrapolierten externen Stützpunkte 21 nach außen hin monoton abfallen.
  • Dabei kann beispielsweise wie folgt vorgegangen werden:
    Betrachtet seien die drei äußersten internen Stützpunkte 20 mit den Projektionswerten p–2, p–1 und p0. Die Steigungen von Verbindungsgeraden zwischen den drei letzten internen Stützpunkten 20 mit den Projektionswerten p–2, p–1 und p0 weisen Steigungen auf, die mit m–1 und m0 bezeichnet werden. Ein neuer Steigungswert mk einer Verbindungsgerade zwischen dem äußersten internen Stützpunkt 20 und dem innersten externen Stützpunkt 21 kann dann wie folgt bestimmt werden: mk = a mk-1 + b mk-2, k ≥ 1 wobei a und b so zu wählen sind, dass die externen Stützpunkte 21 nach außen hin fallende Projektionswerte aufweisen. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem a = 2 und b = –1 gewählt wird.
  • Die Projektionswerte pk der äußeren Stützpunkte 21 ergeben sich dann durch: pk = mk Δ + pk-1, k ≥ 1 wobei Δ der Spaltenabstand zwischen p–1 und p0 ist.
  • Die zugehörigen Spaltenkoordinaten sind ik = i0 – k Δ bei linksseitiger und ik = i0 + k Δ bei rechtsseitiger Extrapolation, wobei i0 die Spaltenkoordinate des jeweils äußersten internen Stützpunktes 20 mit dem Projektionswert p0 ist.
  • Für die übrigen externen Stützpunkte 21 wird die Extrapolation entsprechend fortgesetzt.
  • Die Bestimmung der äußeren Stützpunkte 21 wird abgebrochen, wenn die neue Spaltenkoordinate außerhalb des zulässigen Wertebereichs für die Spaltenkoordinate liegt. Bei linksseitiger Extrapolation wird der Spaltenkoordinate der minimale Wert zugeordnet, der noch innerhalb des Wertebereichs liegt. Bei rechtsseitiger Extrapolation wird der Spaltenkoordinate der maximale Koordinatenwert zugeordnet, der noch innerhalb des Wertebereichs liegt.
  • Die Bestimmung der äußeren Stützpunkte 21 wird ferner abgebrochen, wenn der Projektionswert pk des neuen externen Stützpunktes 21 negativ wird. In diesem Fall wird der neue Stützpunktwert pk = 0 gesetzt.
  • Um einen glatten Übergang zwischen den internen Stützpunkten 20 und den externen Stützpunkten 21 herzustellen, können die externen Stützpunkte 21 mit einer Profilfunktion gewichtet werden. Als Profilfunktion kann beispielsweise das Quadrat einer Sinusfunktion verwendet werden. Durch die Gewichtung mit einer derartigen Profilfunktion kann auch das monotone Abfallen der Projektionswerte der externen Stützpunkte 21 erzwungen werden.
  • Außerdem kann dafür gesorgt werden, dass die Steigungen der Verbindungsgeraden zwischen den externen Stützpunkten 21 nach außen hin abnehmen, sodass die Projektionswerte der externen Stützpunkte 21 nach außen hin sanft auslaufen.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt werden schließlich Zwischenwerte zwischen den externen Stützpunkten 21 bestimmt, die den einzelnen Spalten zugeordnet sind.
  • Zu diesem Zweck kann zum einen an die internen Stützpunkte 20 und die externen Stützpunkte 21 eine parametrisierbare Anpassungsfunktion 22 angepasst werden, die nach außen hin monoton auf Null abfällt. Besonders geeignet haben sich Kurven zweiter Ordnung, so genannte Kegelschnittkurven, erwiesen. In der Regel führt die Anpassung von Ellipsensegmenten zu guten Ergebnissen bei der Rekonstruktion der Schnittbilder. Mit Hilfe der angepassten parametrisierbaren Funktion können dann die Zwischenwerte zwischen den externen Stützpunkten 21 berechnet werden.
  • Daneben ist es auch möglich, zwischen den äußeren Stützpunkten 21 abschnittsweise linear zu interpolieren, um die Zwischenwerte zwischen den äußeren Stützpunkten 21 zu berechnen.
  • Dass das anhand 4 beschriebene Extrapolationsverfahren zu einer im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich besseren Unterdrückung von Trunkierungsartefakten führt, wird insbesondere anhand der 5 bis 10 deutlich.
  • 5 zeigt die rekonstruierte trunkierte mittlere Kontrastschicht des Phantomkörpers 11 aus 2 bei einer Anwendung des Extrapolationsverfahrens gemäß 3. Deutlich ist die Überhöhung der Projektionswerte in den Randbereichen des Schnittbildes erkennbar. Bei dem Schnittbild in 6 wurde der Phantomkörper 11 dagegen unter Anwendung des anhand 4 erläuterten Extrapolationsverfahrens rekonstruiert. In 6 sind die Umrisse der Einsätze 12 auch in Randbereichen des Projektionsbildes deutlich erkennbar.
  • Auch im Niederkontrastbereich ergeben sich deutliche Unterschiede. 7 zeigt die Rekonstruktion einer trunkierten Niederkontrastschicht des Phantomkörpers 11 bei Anwendung des Extrapolationsverfahrens aus 3. Hierbei sind wiederum die Randbereiche des rekonstruierten Schnittbilds deutlich überhöht. Bei dem in 8 dargestellten Schnittbild, das unter Anwendung des in 4 veranschaulichten Extrapolationsverfahrens erstellt wurde, sind dagegen keine Überhöhungen in den Randbereichen erkennbar.
  • Eine Zusammenschau der 5 bis 8 zeigt auch, dass bei Anwendung des in 3 dargestellten herkömmlichen Verfahrens die Bildwerte des Schnittbilds im Bereich des Isozentrums abgesenkt sind.
  • Dies wird auch anhand der 9 und 10 deutlich, die Schnittbilder mit identischer Fensterung enthalten. 9 zeigt ein trunkiertes Schnittbild durch den Schädel eines Patienten, das unter Verwendung des in 3 dargestellten herkömmlichen Extrapolationsverfahrens erstellt wurde. Im Bereich der Gehirnmasse sind in 9 keine weiteren Details erkennbar.
  • Diese Details sind in 9 erst bei Absuchung der Fenstermitte erkennbar. Dies zeigt, dass infolge der Trunkierungsartefakte zu geringe Bildwerte in der Bildmitte rekonstruiert worden sind.
  • Bei dem in 10 dargestellten Schnittbild, das unter Verwendung des in 4 dargestellten Verfahrens erstellt wurde, sind dagegen auch in Bereich der Gehirnmasse Details erkennbar, die auf eine Gehirnblutung hindeuten.
  • Da bei dem anhand von 4 erläuterten Verfahren keine Umsortierung von Fächerstrahl- in Parallelstrahldaten erforderlich ist, hält sich der Rechenaufwand in Grenzen. Das in 4 dargestellte Verfahren kann daher auch bei der Computertomographie mit C-Bogen-Systemen verwendet werden.
  • Die an die internen Stützpunkte 20 und die externen Stützpunkte 21 angepasste Anpassungsfunktion 22 wird von den niederfrequenten Komponenten des Projektionswertprofils 17 bestimmt. Das lokale Randverhalten des Projektionswertprofils 17 beeinflusst daher den Verlauf der Anpassungsfunktion 22 nur unwesentlich. Bei dem hier beschriebenen Verfahren kann daher kaum der Fall eintreten, dass das lokale Verhalten des Projektionswertprofils 17 im Randbereich zu einer fehlerhaften Extrapolation führt, die zu Schnittbildern führt, die mit Trunkierungsartefakten behaftet sind.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten in einem Tomographieverfahren, bei dem: – von einer Strahlungsquelle (2) Strahlung (6) emittiert und mit der emittierten Strahlung (6) ein zu untersuchendes Objekt (5) in unterschiedliche Projektionsrichtungen durchleuchtet wird, – die durch das zu untersuchende Objekt hindurchgedrungene Strahlung von einem Detektor (4) erfasst wird, – vom Detektor (4) aufgenommene Projektionsbilder (18) durch Extrapolation erweitert werden, – wobei innerhalb des Projektionsbildes (18) aus einem Projektionswertprofil (17) eine Vielzahl von Stützpunkten (20) ausgewählt wird, und – die Extrapolation in Abhängigkeit von diesen ausgewählten Stützpunkten (20) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Stützpunkte jeweils im Vergleich zu Nachbarpunkten schwächungsarme Stützpunkte (20) ausgewählt werden, indem für die Auswahl jeweils lokale Minima der Schwächung gesucht werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsbild (18) in Segmente unterteilt wird und in den Segmenten lokale Minima gesucht werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützpunkte (20) innerhalb des Projektionsbildes (18) einem Glättungsverfahren unterzogen werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Glättungsverfahren ein gleitender Mittelwert der Stützpunkte (20) bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Projektionsbildes (18) gelegene interne Stützpunkte (20) auf externe Stützpunkte (21) extrapoliert werden, die nach außen hin monoton fallende Projektionswerte aufweisen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Stützpunkte (21) mit einer monoton fallenden Profilfunktion gewichtet werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Stützpunkte (21) mit einer nach außen auf Null fallenden Profilfunktion gewichtet werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an die internen Stützpunkte (20) und die externen Stützpunkte (21) eine Anpassungsfunktion (22) angepasst wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kegelschnittkurve (22) angepasst wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an die internen Stützpunkte (20) und die externen Stützpunkte (21) ein Ellipsensegment angepasst wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Außenbereich (19) außerhalb des Projektionsbildes (18) abschnittsweise linear interpoliert wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektor (4) ein digitaler Detektor mit einer Vielzahl von Detektorelementen verwendet ist und die Projektionsbilder (18) entlang einer Reihe von Detektorelementen extrapoliert werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlungsquelle eine Röntgenstrahlungsquelle (2) und als Detektor ein Röntgendetektor (4) verwendet wird.
  14. Vorrichtung zur Korrektur von Trunkierungsartefakten in einem Tomographieverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 eingerichtet ist.
DE102006014630.1A 2006-03-29 2006-03-29 Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten Expired - Fee Related DE102006014630B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006014630.1A DE102006014630B4 (de) 2006-03-29 2006-03-29 Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten
US11/729,526 US7876946B2 (en) 2006-03-29 2007-03-29 Method for correcting truncation artifacts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006014630.1A DE102006014630B4 (de) 2006-03-29 2006-03-29 Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006014630A1 DE102006014630A1 (de) 2007-10-04
DE102006014630B4 true DE102006014630B4 (de) 2014-04-24

Family

ID=38460158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006014630.1A Expired - Fee Related DE102006014630B4 (de) 2006-03-29 2006-03-29 Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7876946B2 (de)
DE (1) DE102006014630B4 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008003173B4 (de) * 2008-01-04 2016-05-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung für die Computertomographie zur Be-
FR2932286B1 (fr) * 2008-06-06 2011-07-15 Gen Electric Procede d'extrapolation d'une image bidimensionnelle en niveaux de gris dans un dispositif de radiographie
DE102008031230A1 (de) * 2008-07-02 2010-01-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Überlagerung von Bilddaten und medizinsche Einrichtung hierfür, insbesondere für die Isthmus-Ablation
WO2012101548A2 (en) 2011-01-27 2012-08-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Truncation compensation for iterative cone-beam ct reconstruction for spect/ct systems
US9076255B2 (en) 2011-05-31 2015-07-07 General Electric Company Method and system for reconstruction of tomographic images
US20150185263A1 (en) * 2013-12-26 2015-07-02 Cambridge Silicon Radio Limited Local oscillator frequency calibration
US9697624B2 (en) * 2014-08-28 2017-07-04 Shimadzu Corporation Image processing apparatus, radiation tomography apparatus, and method of performing image processing
DE102016219817B4 (de) * 2016-10-12 2018-05-30 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Ermittlung eines Röntgenbilddatensatzes und Röntgeneinrichtung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19854917A1 (de) * 1998-11-27 2000-06-08 Siemens Ag Verfahren zur Bildrekonstruktion für ein CT-Gerät
DE10345705A1 (de) * 2002-10-04 2004-09-02 GE Medical Systems Global Technology Company, LLC, Waukesha Verfahren und Einrichtung zur Abschneidungs-Kompensation

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4170449B2 (ja) * 1998-07-07 2008-10-22 株式会社東芝 トランスミッションctのトランケーション補正装置、核医学診断装置及びトランケーション補正方法
US6856666B2 (en) * 2002-10-04 2005-02-15 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Multi modality imaging methods and apparatus
US6983034B2 (en) * 2003-02-14 2006-01-03 University Of Iowa Research Foundation Methods and devices for CT reconstruction using a grangeat approach
CN100573588C (zh) * 2004-04-21 2009-12-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 使用截短的投影和在先采集的3d ct图像的锥形束ct设备
DE102005005285B4 (de) * 2005-02-04 2014-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren für einen ein Aufnahmesystem aufweisenden Computertomographen zur Abtastung eines Objektes
US7348564B2 (en) * 2005-12-12 2008-03-25 General Electric Company Multi modality imaging methods and apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19854917A1 (de) * 1998-11-27 2000-06-08 Siemens Ag Verfahren zur Bildrekonstruktion für ein CT-Gerät
DE10345705A1 (de) * 2002-10-04 2004-09-02 GE Medical Systems Global Technology Company, LLC, Waukesha Verfahren und Einrichtung zur Abschneidungs-Kompensation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HSIEH, J. et al.: A novel reconstruction algorithm to extend the CT scan Field-of-view. Med. Phys. 31 (9), September 2004, Seite 2385-2391. *
SOURBELLE,K., KACHELRIESS,M., KALENDER,W.A.: Reconstruction from truncated projections in CT using adaptive detruncation. Journal European Radiology, Volume 15, Number 5, May 2005, S.1008-1014 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006014630A1 (de) 2007-10-04
US7876946B2 (en) 2011-01-25
US20070230652A1 (en) 2007-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006014630B4 (de) Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten
DE2916486C2 (de)
DE102007036561A1 (de) Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten in einem Rekonstruktionsverfahren für tomographische Aufnahmen mit trunkierten Projektionsdaten
DE10036142B4 (de) Röntgen-Computertomographieeinrichtung
EP3219260B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum abgrenzen eines metallobjekts für eine artefaktreduktion in tomographiebildern
DE102011088265B4 (de) Verfahren zur Korrektur von aufgrund eines Streustrahlenrasters auftretenden Bildartefakten
DE102006027670A1 (de) Bildbasierte Artefaktreduktion bei der PET/CT Bildgebung
DE19921116A1 (de) Artefaktkorrektur für stark dämpfende Objekte
DE10356116A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erleichtern eines Verringerns von Artefakten
DE102007046514A1 (de) Verfahren zur Erkennung und Markierung von Kontrastmittel in Blutgefäßen der Lunge mit Hilfe einer CT-Untersuchung und Bildauswerteeinheit eines CT-Systems
DE19743220A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur dreidimensionalen Bildrekonstruktion mit maximaler Intensitätsprojektion bei einem Computer-Tomographie-System
DE102006014629A1 (de) Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten
DE102011005715A1 (de) Verfahren zum Gewinnen eines von Spuren eines Metallobjektes befreiten 3D-Bilddatensatzes
DE102006062277A1 (de) Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten in einem Rekonstruktionsverfahren für computertomographische Aufnahmen
DE102012212774A1 (de) Verfahren zur Korrektur von Metallartefakten und Röntgeneinrichtung
DE10155089C1 (de) Verfahren zur Entfernung von Ringen und Teilringen in Computertomographie-Bildern
DE60214022T2 (de) Verfahren zur verringerung von artefakten in objektbildern
DE102011081167A1 (de) Rückprojektion eines Projektionsbilddatensatzes mit tiefenabhängiger Filterung
DE10009746B4 (de) Verfahren zur Reduzierung von Strichartefakten in einem CT-Bild
DE19842944B4 (de) Verfahren zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bildes eines im Rahmen einer Tomosynthese abgetasteten Objekts
DE102014210420A1 (de) Verfahren zur Reduzierung von Trunkierungsartefakten und Röntgeneinrichtung
DE102012217613A1 (de) Verfahren zur Reduzierung von Artefakten bei der Rekonstruktion von Bilddatensätzen aus Projektionsbildern
DE102021210314A1 (de) Verfahren zur Aufnahme einer Wirbelsäulen-Röntgenaufnahme, insbesondere einer Skoliose-Röntgenaufnahme
DE10135994A1 (de) Verfahren zur Reduzierung von Artefakten in CT-Bildern, die durch Strukturen hoher Dichte hervorgerufen werden
DE102011075912A1 (de) Verfahren zum Bereitstellen eines 3D-Bilddatensatzes mit unterdrückten Bildartefakten und Computertomograph

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
R409 Internal rectification of the legal status completed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20111001

R409 Internal rectification of the legal status completed
R019 Grant decision by federal patent court
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20150127

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, DE

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

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