DE102007027460B4

DE102007027460B4 - Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Messung mit einem energieselektiven Röntgendetektor

Info

Publication number: DE102007027460B4
Application number: DE102007027460.4A
Authority: DE
Inventors: Dr. Grasruck Michael; Dr. Stierstorfer Karl
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: DE102007027460A1

Abstract

Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Messung mit einem energieselektiven Röntgendetektor (6) mit zumindest zwei durch einen mittels einer Detektor-Steuerschnittstelle einstellbaren Energie-Schwellenwert getrennten Energie-Zählbereichen, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Ermittlung eines Energie-Schwellenwerts (ES) für eine durchzuführende bildgebende Messung in Abhängigkeit von einer Substanzkombination zumindest zweier bei der Messung voneinander zu diskriminierender Substanzen, b) Durchführung der gewünschten bildgebenden Messung mit dem ermittelten Energie-Schwellenwert (ES) unter Ermittlung von Rohdaten (RDH, RDL) für die verschiedenen Energie-Zählbereiche, c) Weiterverarbeitung der Rohdaten (RDH, RDL) zur Erstellung von hinsichtlich der zu diskriminierenden Substanzen kontrastoptimierten Bildern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Messung mit einem energieselektiven Röntgendetektor mit zumindest zwei durch einen einstellbaren Energie-Schwellenwert getrennten Energie-Zählbereichen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung für ein bildgebendes System, insbesondere ein Röntgensystem oder Computertomographiesystem, mit einem solchen Röntgendetektor sowie ein bildgebendes System mit einem entsprechenden Röntgendetektor und mit einer derartigen Steuereinrichtung.
Bei den derzeit mit Röntgenstrahlung arbeitenden handelsüblichen bildgebenden Systemen werden in der Regel lediglich integrierende Röntgendetektoren eingesetzt, bei denen die Bildaufnahme bzw. die Bildrekonstruktion auf Messungen mit über den gesamten Energiebereich der Strahlung integrierten Messwerten basiert. Ungünstigerweise gehen dabei auch spektrale Informationen verloren, welche zu einer weiteren Diskriminierung der einzelnen durchstrahlten Materialien verwertet werden könnten. Um zumindest in bestimmtem Maße die spektralen Informationen zu nutzen, werden inzwischen sowohl bei Röntgenaufnahmen als auch in der Computertomographie häufiger so genannte „Dual-Energy-Messungen” durchgeführt. Dabei werden nacheinander zwei Messungen mit spektral unterschiedlichen Strahlungsquellen durchgeführt, indem z. B. die Röhrenspannung zwischen zwei Werten (häufig 80 KV und 140 KV) umgeschaltet wird oder indem spezielle Filter vor die Röntgenquelle gesetzt werden, um so ein bestimmtes Spektrum zu erzeugen. Alternativ wird auf der Detektorseite durch Filter die Strahlung unterschiedlich aufgehärtet, d. h. es werden durch einen geeigneten Filter mehr niederenergetische Photonen absorbiert, so dass die Strahlung hinter dem Filter hochenergetischer ist, bevor sie detektiert wird.
Eine Möglichkeit, einen energieselektiven Röntgendetektor aufzubauen, der in der Lage ist, Röntgenquanten in Abhängigkeit von ihrer Energie getrennt voneinander zu detektieren, ist die Nutzung eines geeigneten zählenden Röntgendetektors. Solche Röntgendetektoren werden in der DE 101 43 131 A1 und in der DE 10 2005 026 940 A1 erwähnt.
Seit geraumer Zeit werden zählende Detektoren entwickelt, die in der Lage sind, einzelne Röntgenquanten zu detektieren und zu zählen. Ein solcher Detektor, welcher bereits in CT-Systemen eingesetzt wird, ist der so genannte „Medi-Pix 2 Detektor”, welcher am CERN entwickelt wurde. Darüber hinaus gibt es bereits zählende Detektoren mit der Eigenschaft, die Energie des einzelnen Röntgenquants abzuschätzen. In einer einfachen Realisierung kann über eine konfigurierbare Diskriminatorschwelle das einfallende Energiespektrum in zwei Bereiche getrennt werden, also in Röntgenquanten, deren Energie unterhalb, und in Röntgenquanten, deren Energie oberhalb dieser Schwelle liegt. Im Gegensatz zu Messungen mit konventionellen Dual-Energy-Methoden, bei denen die Kontraste darunter leiden, dass sich die beiden Energiespektren im Allgemeinen deutlich überlappen, ist mit einem solchen energieselektiven, insbesondere zählenden, Detektor mit zwei getrennten Energie-Zählbereichen eine Messung möglich, bei der das Energiespektrum nur schwach überlappend oder sogar überschneidungsfrei getrennt bzw. geteilt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, eine entsprechende Steuereinrichtung für ein bildgebendes System mit einem solchen energieselektiven Detektor sowie ein entsprechendes bildgebendes System anzugeben, welche es ermöglichen, auf einfache und für den Bediener komfortable Weise bildgebende Messungen durchzuführen, in denen vorgebbare bestimmte Substanzen besonders gut voneinander zu unterscheiden sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, durch eine Steuereinrichtung gemäß Patentanspruch 12, durch ein bildgebendes System gemäß Patentanspruch 15 und durch ein Computerprogrammprodukt gemäß Patentanspruch 17 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist dabei folgende Verfahrensschritte auf:

a) Es wird zunächst ein Energie-Schwellenwert für eine durchzuführende bildgebende Messung in Abhängigkeit von einer Substanzkombination zumindest zweier bei der Messung voneinander zu diskriminierender Substanzen ermittelt. Die Angabe der zu diskriminierenden Substanzkombination kann dabei manuell durch einen Bediener erfolgen, indem er z. B. die beiden Substanzen an einem Bedienerterminal des Systems eingibt. Da in vielen Fällen die zu diskriminierende Substanzkombination, beispielsweise ein bestimmtes Gewebe eines Organs einerseits und ein Kontrastmittel andererseits, bereits durch die Untersuchungsart bzw. die diagnostische Fragestellung vorgegeben ist, können entsprechende Daten auch in einem Messprotokoll (bzw. Steuerprotokoll für die jeweilige Messung) festgelegt sein.
b) Es wird dann die gewünschte bildgebende Messung mit dem speziell für die zu diskriminierenden Substanzen festgelegten Energie-Schwellenwert durchgeführt, wobei die Rohdaten für die verschiedenen Energie-Zählbereiche getrennt ermittelt werden.
c) In einem letzten Schritt erfolgt schließlich die Weiterverarbeitung der Rohdaten zur Erstellung von hinsichtlich der zu diskriminierenden Substanzen kontrastoptimierten Bilddaten. Hierbei können verschiedenste Auswerteverfahren benutzt werden, ähnlich wie sie bisher für herkömmliche Dual-Energy-Messungen eingesetzt werden. So ist es beispielsweise möglich, dass die Rohdaten mitsamt ihren Informationen über den Energiebereich genutzt werden, um die hinsichtlich der zu diskriminierenden Substanzen kontrastoptimierten Bilder unmittelbar zu erzeugen. Ebenso ist es auch möglich, dass zunächst für jeden Energie-Zählbereich separate Bilder rekonstruiert werden, die dann kombiniert werden, um ein kontrastoptimiertes Bild zu erzeugen. Unter „Bildern” sind dabei nicht nur zweidimensionale Aufnahmen zu verstehen, sondern auch dreidimensionale Bildvolumina, wie sie beispielsweise in einem Computertomographiesystem erzeugt werden können. Der Begriff „kontrastoptimiert” ist hierbei so zu verstehen, dass Bilder erzeugt werden, in denen die zu diskriminierenden Substanzen einen optimalen, in der Regel möglichst großen Kontrast aufweisen, um die Substanzen in den Bildern gut unterscheiden zu können.

In einer Vielzahl von Simulationen hat sich herausgestellt, dass eine Kontrastverbesserung zwischen verschiedenen Substanzen in den Bildern u. a. von der gewählten Energieschwelle zwischen den Energie-Zählbereichen abhängt, wobei die optimale Energieschwelle für verschiedene Substanzkombinationen unterschiedlich ist. Wird ein unpassender Schwellenwert gesetzt, so kann der gewünschte kontrastoptimierte Effekt nur schwer oder sogar gar nicht erreicht werden. Im Extremfall, d. h. mit einem für eine bestimmte Substanzkombination völlig ungeeigneten Energie-Schwellenwert, kann das damit erzielte kontrastoptimierte Bild noch unter der Qualität eines mit dem herkömmlichen Dual-Energy-Verfahren erzeugten Bildes liegen. Daher wird, um mit einem eingangs genannten Detektor mit mehreren einstellbaren Energie-Zählbereichen ein kontrastoptimiertes Bild zu erzeugen, vorteilhafterweise zunächst in einem ersten Schritt explizit der passende Energie-Schwellenwert für die bei der Messung voneinander zu diskriminierenden Substanzen ermittelt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können sogar Kontraste sichtbar gemacht werden, die bei einem einfachen Energie-Scan nicht sichtbar wären.
Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung für ein bildgebendes System mit einem energieselektiven Röntgendetektor mit zumindest zwei durch einen einstellbaren Energie-Schwellenwert getrennten Energie-Zählbereichen sollte hierzu folgende Komponenten aufweisen:

– eine Schnittstelle zur Erfassung von Informationen über zumindest zwei bei einer durchzuführenden bildgebenden Messung voneinander zu diskriminierenden Substanzen,
– eine Energie-Schwellenwert-Ermittlungseinheit zur Ermittlung eines Energie-Schwellenwerts in Abhängigkeit von den bei der Messung voneinander zu diskriminierenden Substanzen,
– eine Detektor-Steuerschnittstelle zur Einstellung des Energie-Schwellenwerts am Röntgendetektor zur Durchführung der gewünschten bildgebenden Messung,
– eine Datenakquisitions-Schnittstelle zur Erfassung von Roh-Bilddaten für die verschiedenen Energie-Zählbereiche.

Ein geeignetes bildgebendes System benötigt zum Einen einen energieselektiven Röntgendetektor mit zumindest zwei durch einen einstellbaren Energie-Schwellenwert getrennten Energie-Zählbereichen und zum anderen die vorbeschriebene erfindungsgemäße Steuereinrichtung. Außerdem wird für das bildgebende System eine Auswerteeinheit zur Weiterverarbeitung der Roh-Bilddaten zur Erstellung von hinsichtlich der zu diskriminierenden Materialien kontrastoptimierten Bilddaten benötigt. Diese Auswerteeinheit kann Teil der Steuereinrichtung sein. Sie kann sich aber auch an einer von dem eigentlichen steuernden und Rohdaten akquirierenden Teil des bildgebenden Systems entfernten Stelle befinden. Beispielsweise kann es sich um einen Bildrechner oder dergleichen handeln, der über ein Netzwerk o. Ä. mit diesem steuernden und akquirierenden Teil verbunden ist, wie z. B. eine in geeigneter Weise ausgestattete Arbeits- und/oder Befundungsstation, die über einen Bus mit einem erfindungsgemäß ausgestatteten Computertomographen oder Röntgengerät verbunden ist.
Wie bereits erwähnt, kann es sich bei dem bildgebenden System um einklassisches Röntgensystem handeln, welches zweidimensionale Röntgenbilder erzeugt. Besonders bevorzugt handelt es sich aber um ein Computertomographiesystem.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ist zumindest in großen Teilen in Form von Hardware realisierbar. Ebenso ist aber auch eine Realisierung in Form von geeigneter Software auf einer programmierbaren Steuereinrichtung möglich, sofern diese hardwaretechnisch entsprechende Schnittstellen zur Ansteuerung des Detektors und zur Datenakquisition in verschiedenen Energie-Zählbereichen aufweist. Dies hat den Vorteil, dass auch bereits bestehende Steuereinrichtungen nachgerüstet werden können, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Eine softwaremäßige Realisierung ist vor allem hinsichtlich der Energie-Schwellenwert-Ermittlungseinheit möglich. Ebenso ist in der Regel die Auswerteeinheit zur Weiterverarbeitung der Rohdaten in Form von Softwarekomponenten realisiert.
Die abhängigen Ansprüche enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, wobei insbesondere die erfindungsgemäße Steuereinrichtung und das erfindungsgemäße bildgebende System auch analog zu den Merkmalen der abhängigen Verfahrensansprüche weitergebildet sein können.
Die Ermittlung des Energie-Schwellenwerts für eine bestimmte Substanzkombination erfolgt bevorzugt auf Basis eines spektralen Schwächungsverhaltens der Substanzen, d. h. es wird die Abhängigkeit des Schwächungsverhaltens der Substanzen von dem eingestellten Energie-Schwellenwert analysiert und auf dieser Basis dann ein geeigneter Energie-Schwellenwert festgestellt.
Das spektrale Schwächungsverhalten kann dabei auf verschiedene Weise analysiert werden.
Bei einer bevorzugten Variante wird ein Energie-Schwellenwert auf Basis einer spektralen Abhängigkeit von Schwächungsverhältnissen der jeweiligen Substanzen ermittelt. Unter einem Schwächungsverhältnis ist hierbei das Verhältnis der jeweiligen Schwächungskoeffizienten μ in den beiden Energiezählbereichen für eine Substanz zu verstehen. Die Schwächungskoeffizienten μ werden auch sonst häufig zur Ermittlung von Röntgenbildern bzw. Rekonstruktion von Tomographiebildern genutzt.
Eine weitere bevorzugte Alternative ist die Bestimmung des Energie-Schwellenwerts für eine bestimmte Substanzkombination auf Basis einer spektralen Abhängigkeit des Verhältnisses der Hounsfield-Werte, die in dem jeweiligen Energie-Zählbereich für eine Substanz gemessen wurden. Dieses Hounsfield-Wert-Verhältnis wird im Folgenden auch kurz als „HU-Verhältnis” bezeichnet (HU = Hounsfield Unit).
Bei einer dritten bevorzugten Variante wird zur Ermittlung eines geeigneten Energie-Schwellenwerts die spektrale Abhängigkeit des Dual-Energy-Index herangezogen.
Während die Schwächungsverhältnisse und die Dual-Energy-Indizes die Substanzen nach ihren spektralen Schwächungsverhältnissen in Abhängigkeit von ihrer mittleren Kernladungszahl, d. h. also bei in Wasser gelösten Substanzen in Abhängigkeit von ihrer Konzentration im Wasser, charakterisieren, beschreibt das HU-Verhältnis das spektrale Schwächungsverhältnis unabhängig von der Konzentration der jeweiligen Substanzen im Wasser.
Um die Verbesserung der Materialtrennung möglichst gut zu quantifizieren, ist es vorteilhaft, außer dem Kontrast zwischen unterschiedlichen Substanzen auch die Dosis bei der Ermittlung des geeigneten Energie-Schwellenwerts zu berücksichtigen. Daher wird bevorzugt für eine bestimmte Kombination zweier Substanzen ein Energie-Schwellenwert auf Basis der spektralen Abhängigkeit eines Kontrastkennwerts ermittelt, der durch das Quadrat eines Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisses der beiden Substanzen geteilt durch eine Strahlungsdosis definiert ist. Dabei kann das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis auf Basis der Schwächungsverhältnisse oder der Dual-Energy-Indizes oder der HU-Verhältnisse der beiden Substanzen ermittelt werden.
Mit diesem Verfahren kann z. B. für eine bestimmte Substanzkombination auf relativ einfache Weise der Energie-Schwellenwert gewählt werden, an dem der Kontrastkennwert maximal ist. Wenn dann die bildgebende Messung mit dem derart bestimmten Energie-Schwellenwert durchgeführt wird, können problemlos hinsichtlich der festgelegten Substanzkombination kontrastoptimierte Bilder erzeugt werden.
Da Messungen relativ aufwändig sind, wird die spektrale Abhängigkeit des Kontrastkennwerts und/oder des Schwächungswerts und/oder der Dual-Energy-Indizes und/oder der HU-Verhältnisse der beiden Substanzen bei einer vorteilhaften Variante mit Hilfe eines Simulationsverfahrens ermittelt.
Auch solche Simulationsmessungen erfordern aber derzeit noch relativ viel Rechenzeit. Daher können vorteilhafterweise entsprechende Simulationen bereits vorab für verschiedenste Substanzkombinationen durchgeführt und eine Anzahl von Vorgabe-Energie-Schwellenwerte bereitgestellt werden, welche verschiedenen Substanzkombinationen zugeordnet sind. Dies kann beispielsweise in Form einer in einer Speichereinheit hinterlegten Look-Up-Tabelle erfolgen. Es wird dann für eine durchzuführende Messung in Abhängigkeit von den zu diskriminierenden Substanzen ein Energie-Schwellenwert aus der Anzahl von Vorgabe-Energie-Schwellenwerten ausgewählt, indem beispielsweise die Look-Up-Tabelle durchsucht wird.
Eine entsprechende Steuereinrichtung kann hierzu einen Datenspeicher mit einer Anzahl von Vorgabe-Energie-Schwellenwerten aufweisen, die den verschiedenen Substanzkombinationen zugeordnet sind. Die Energie-Schwellenwert-Ermittlungseinheit der Steuereinrichtung kann dann entsprechend ausgebildet sein, um für eine durchzuführende Messung diesen Speicher zu durchsuchen und so in Abhängigkeit von den bei der Fassung zu diskriminierenden Substanzen einen Energie-Schwellenwert aus der Anzahl von Vorgabe-Energie-Schwellenwerten auszuwählen.
Wie bereits oben erwähnt, sind bereits für viele typische, d. h. häufig vorkommende Untersuchungssituationen bzw. diagnostische Fragestellungen die wesentlichen zu diskriminierenden Materialien vorgegeben. Daher bietet es sich an, in einem geeigneten Datenspeicher der Steuereinrichtung für verschiedene Untersuchungssituationen Steuerprotokolle zu hinterlegen, die u. a. einen Energie-Schwellenwert und/oder Informationen über eine Substanzkombination in der passenden Form umfassen, wie sie beispielsweise in einer Look-Up-Table zum Auswählen eines Vorgabe-Energie-Schwellenwerts hinterlegt ist. Ggf. kann ein solches Protokoll für eine bestimmte Untersuchungsart auch mehrere Energie-Schwellenwerte bzw. Informationen über mehrere Substanzkombinationen enthalten, so dass der Bediener vor einer Messung eine geeignete Substanzkombination auswählen kann. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn für eine Untersuchungsart die Nutzung mehrerer Kontrastmittel möglich ist. Es können dann für die verschiedenen Untersuchungsarten jeweils die Energie-Schwellenwerte bzw. Informationen über mögliche Substanzkombinationen für das zu untersuchende Gewebe und für verschiedenste Kontrastmittel hinterlegt werden. Direkt vor der Untersuchung muss der Bediener dann nur noch festlegen, welches Kontrastmittel dem Patienten für die Untersuchung gegeben wird, und kann so komfortabel für eine geeignete Einstellung des Energie-Schwellenwerts sorgen.
Die Vorgabe-Energie-Schwellenwerte können bereits werkseitig für verschiedene Materialkombinationen vorgegeben sein. Es ist aber ebenso möglich, dass solche Daten bzw. Tabellen beispielsweise vom Hersteller in einem Netzwerk zur Verfügung gestellt werden. Sie können dann von den Anwendern, welche die einzelnen Systeme bedienen, bzw. Systembetreibern über das Netzwerk heruntergeladen werden, um so aktuell optimale Daten zu erhalten. Ebenso ist vorteilhafterweise auch ein Austausch zwischen verschiedenen Systemen möglich.
In Felduntersuchungen und Befragungen hat sich außerdem herausgestellt, dass viele Bediener bzw. Befunder ihre eigenen Vorlieben haben, in welcher Weise, insbesondere wie kontrastreich, welche Substanzen in den Bildern voneinander abgegrenzt werden sollten. Daher besteht vorzugsweise die Möglichkeit, dass der Bediener eine eventuell werkseitig vorgegebene Anzahl von Vorgabe-Energie-Schwellenwerten noch variieren kann, um so indirekt die damit erzeugten Bilder seinen spezifischen Bedürfnissen anzupassen.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
1 ein Hounsfield-Diagramm für Jod in einer Konzentration von 50 mmol/l nach 30 cm Wasserschwächung,
2 ein Hounsfield-Diagramm für verschiedene Arten von Lebergewebe und Blut,
3 ein Diagramm eines Kontrastkennwerts (bezogen auf die Hounsfield-Werte) für Jod und Lanthan im Kontrast zu reiner Knochensubstanz,
4 ein Diagramm eines Kontrastkennwerts (bezogen auf die Schwächungswerte) für Jod und Lanthan im Kontrast zu reiner Knochensubstanz,
5 ein Diagramm eines Kontrastkennwerts (bezogen auf den Dual-Energy-Index) für Jod und Lanthan im Kontrast zu reiner Knochensubstanz,
6 ein Diagramm eines Kontrastkennwerts (bezogen auf den Dual-Energy-Index) für Jod und Lanthan im Kontrast zu Knochensubstanz mit gelbem Knochenmark,
7 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines möglichen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Durchführung einer bildgebenden Messung,
8 ein Prinzip-Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen bildgebenden Systems.
In den folgenden Beispielen wird davon ausgegangen, dass ein Röntgendetektor eingesetzt wird, der in der Lage ist, in zwei durch einen einstellbaren Energie-Schwellenwert getrennten Energie-Zählbereichen Röntgen-Photonen einzeln zählen zu lassen. Damit sollen dann genau zwei bestimmte Substanzen voneinander diskriminiert werden, d. h. es sollen kontrastoptimierte Bilder erzeugt werden, auf denen sich die betreffenden Substanzen besonders gut unterscheiden lassen. Grundsätzlich ist die Erfindung aber auch mit Detektoren mit mehreren Energie-Zählbereichen und entsprechend mehreren einstellbaren Energie-Schwellenwerten zwischen den Energie-Zählbereichen einsetzbar. Dadurch können die zu erwartenden Kontraste noch weiter verbessert werden.
Bei einem Einsatz eines zählenden Detektors mit genau einem Energie-Schwellenwert erhält man für jeden Detektorpixel zwei Zählraten, eine oberhalb und eine unterhalb des eingestellten Energie-Schwellenwerts. In der üblichen Weise lässt sich dann aus jeder Zählrate ein Schwächungskoeffizient μ und daraus wiederum ein auf die Wasserschwächung bezogener Hounsfield-Wert (im Folgenden HU-Wert genannt) berechnen.
Ein simuliertes HU-Diagramm für Jod in einer Konzentration von 50 mmol/l nach 30 cm Wasserschwächung ist in 1 dargestellt. Aufgetragen ist dabei auf der Abszisse der HU-Wert für die Zählrate in dem höheren Energie-Zählbereich (bzw. bei der klassischen Dual-Energy-Messung der HU-Wert der 140 kV-Messung) und auf der Ordinate der HU-Wert für die Zählrate im niedrigen Energiebereich (bzw. bei der klassischen Dual-Energy-Messung die Zählrate bei der 80 kV-Messung). Der Datenpunkt mit dem ausgefüllten Symbol entspricht dem HU-Wert, den man bei einer üblichen Dual-Energy-Messung mit einer 80 kV- und einer 140 kV-Röhrenspannung erhält. Im Vergleich dazu zeigen die offenen Symbole die HU-Werte für einen zählenden Detektor in Abhängigkeit von der Lage des Energie-Schwellenwerts. Bei der Simulation der Schwächungswerte der Messung mit der einstellbaren Energieschwelle wurde, da es hierbei ja keine zwei verschiedenen Röhrenspannung gibt, einheitlich mit einer 140 KV-Röhrenspannung gerechnet. Die zum Vergleich eingezeichnete gestrichelte gerade Linie mit der Bezugsziffer W entspricht einem HU-Diagramm für reines Wasser.
Im Diagramm ist zu sehen, dass sich die HU-Werte bei der Messung mit dem zählenden Detektor mit abnehmendem Energie-Schwellenwert entlang der Pfeilrichtung zu höheren Werten hin verschieben. Dies ist so zu erklären, dass bei fallendem Energie-Schwellenwert der Energie-Schwerpunkt in beiden Energie-Zählbereichen sinkt. Generell gilt nämlich, dass bei niedrigeren Energien die Absorption zunimmt. Dies führt zu einer Zunahme der HU-Werte bei Reduzierung des Energie-Schwellenwerts auf beiden HU-Skalen. Ein solches HU-Diagramm lässt sich für verschiedene Kontrastmittel oder Körpersubstanzen im Simulationsverfahren berechnen oder experimentell messen.
2 zeigt ein entsprechendes HU-Diagramm für verschiedene Sorten von Lebergewebe (gesundes Lebergewebe, Fettleber, zirrhotisches Lebergewebe) und für Blut. Die Symbolik bzw. die Kurven sind in der neben dem Diagramm angeordneten Legende zugeordnet. Auch hier sind jeweils die Datenpunkte mit den ausgefüllten Symbolen wieder Vergleichswerte, die den HU-Werten entsprechen, die man bei einer üblichen Dual-Energy-Messung mit einer 80 kV- und einer 140 kV-Röhrenspannung erhält. In diesem Diagramm ist ebenfalls eine Linie W (hier strichpunktiert) für reines Wasser aufgetragen. Wie man in diesem Diagramm sieht, liegen die Kurven für die verschiedenen Substanzen in völlig unterschiedlichen Bereichen des HU-Diagramms. Dies zeigt, dass es prinzipiell möglich ist, die Kontraste zwischen verschiedenen Substanzen aufgrund ihres Schwächungsverhaltens zu verbessern und so in Bildern einfacher voneinander zu diskriminieren, sofern ein geeigneter Energie-Schwellenwert zur Abgrenzung der beiden Energie-Zählbereiche genutzt wird.
Zur Charakterisierung von Unterschieden im Dual-Energy-Verhalten ist aber nicht alleine der HU-Wert entscheidend. So hat auch das Rauschen der Messwerte einen Einfluss auf den Kontrast. Wird beispielsweise der Energie-Schwellenwert stark zu kleineren Energien verschoben, so wird aufgrund der geringen Zählrate der Fehler des Messwerts dramatisch zunehmen. Zur Bewertung der Dual-Energy-Kontraste können daher beispielhaft folgende Vergleichsmaße genutzt werden:
1. Das Verhältnis der HU-Werte:
Wird davon ausgegangen, dass viele Körpersubstanzen ebenso wie die meisten Kontrastmittel als Mischung von Reinsubstanz und Wasser aufzufassen sind, dann ermöglicht das Verhältnis der HU-Werte eine Klassifizierung, die unabhängig von der Konzentration der im Wasser gelösten Substanz ist, da sich durch die Verhältnisbildung die Abhängigkeit von der Konzentration aufhebt. Zur Charakterisierung einer Mischung kann daher das Verhältnis R_HU des HU-Werts HU_high aus dem oberen Energie-Zählbereich zu dem HU-Wert HU_low aus dem unteren Energie-Zählbereich berechnet werden:
2. Das Verhältnis der Schwächungswerte:
Ein alternatives Charakterisierungsmaß stellt das Verhältnis R_μ der Schwächungswerte μ_high, μ_low dar, die aus dem oberen und dem unteren Energie-Zählbereich berechnet werden. Im Unterschied zum Verhältnis der HU-Werte zeigen Mischungen mit Wasser bei variierenden Substanzkonzentrationen unterschiedliche Schwächungsverhältnisse. Das Verhältnis R_μ der Schwächungswerte gemäß
testet daher die mittlere Schwächung der Substanz.
3. Der Dual-Energy-Index:
Analog zum Verhältnis der Schwächungswerte kann auch der Dual-Energy-Index (DE-Index) herangezogen werden. Ebenso wie das Verhältnis R_μ der Schwächungswerte μ testet der Dual-Energy-Index gemäß
die mittlere Schwächungsdifferenz.
Alternativ können in den obigen Gleichungen (1) bis (3) auch die Werte für den niedrigeren und den höheren Energie-Zählbereich getauscht werden.
Alle drei zuvor vorgeschlagenen Messgrößen charakterisieren die Substanzen jeweils nach ihrem spektralen Schwächungsverhalten, entweder abhängig von ihrer Konzentration im Wasser, d. h. der mittleren Kernladungszahl, wie beispielsweise das Schwächungsverhältnis μ oder der Dual-Energy-Index, oder unabhängig von ihrer Konzentration im Wasser, wie das HU-Verhältnis. Um die Verbesserung der Materialtrennung mit einem zählenden, in zwei Energie-Zählbereichen integrierenden Detektor zu quantifizieren, kommt es auf den Kontrast zwischen den unterschiedlichen Substanzen an. Ein aussagekräftiges Maß für die verbesserte Materialtrennung sollte ferner auch die Dosis der Röntgenstrahlung berücksichtigen. Eine Kontrastkennwert K bzw. ein Maß für die Unterscheidbarkeit von zwei Materialien lässt sich damit wie folgt definieren:
Dabei können die Werte x₁ und x₂ entweder die Verhältnisse R_HU der HU-Werte gemäß Gleichung (1) oder die Verhältnisse der Schwächungswerte R_μ gemäß Gleichung (2) oder die DE-Indizes gemäß Gleichung (3) sein, wobei x₁ der entsprechende Wert des ersten zu diskriminierenden Materials und x₂ der Wert des zweiten Materials ist. σ₁ ² und σ₂ ² entsprechen der Standardabweichung. Dadurch wird in Gleichung (4) das Rauschen berücksichtigt. CNR ist als das so genannte Contrast-to-Noise-Ratio (Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis) bekannt. D ist die eingestrahlte Gesamtdosis. Der Wert CNR² verläuft linear mit der Dosis D, so dass durch Gleichung (4) gewährleistet ist, dass die gesamte Kontrastkennwert K = CNR²/D unabhängig von der Dosis D ist.
In den 3 bis 6 werden beispielhaft Simulationen verschiedener, gemäß Gleichung (4) ermittelter Kontrastkennwerte K_HU, K_μ, K_DE zur Diskriminierung der Kontrastmittel Jod und Lanthan (jeweils 50 mmol/l in Wasser gelöst) gegenüber Knochen (3 bis 5) und Knochen mit gelbem Knochenmark (6) über dem Energieschwellenwert ES dargestellt. Die Simulationen beziehen sich dabei jeweils auf eine Schwächung nach 30 cm Wasser und 1 mm der betreffenden Substanz.
Aufgetragen ist in allen Diagrammen jeweils ein Kontrastkennwert K_HU, K_μ, K_DE über dem Energie-Schwellenwert ES. In 3 ist der Kontrastkennwert K_HU auf Basis des HU-Verhältnisses berechnet worden. In 4 basiert der Kontrastkennwert K_μ auf dem Schwächungsverhältnis (μ-Verhältnis). In den 5 und 6 ist ein Kontrastkennwert K_DE auf Basis des DE-Index eingezeichnet. In den Figuren zeigen die durchgezogenen dünnen Linien jeweils die Werte für Lanthan und die dicken Linien jeweils die Werte für Jod, die mit einem in zwei Energie-Zählbereichen zählenden Detektor (count.) erzielt werden. Die zugehörenden gestrichelten Linien zeigen jeweils zum Vergleich die Werte für einen integrierenden Detektor (integ.) ohne Energieschwelle. Daher ist für diesen Detektor der Wert stets konstant.
Aus 3 lässt sich leicht das Verbesserungspotenzial eines zählenden energieauflösenden Detektors gegenüber einem integrierenden Detektor ersehen, sofern der Energie-Schwellenwert, der die Energie-Zählbereiche voneinander abtrennt, korrekt eingestellt ist.
Bei den Simulationen für den Detektor mit einstellbarem Energie-Schwellenwert zeigt sich, dass es jeweils ein klares Maximum gibt, welches weit über dem Wert des klassischen integrierenden Detektors liegt. Der ideale Wert für die Einstellung der Energieschwelle ist daher der Wert, an dem die Kurve jeweils ihr Maximum hat.
Es zeigt sich dabei auch, dass für unterschiedliche Kontrastmittel jeweils die Maximalwerte an unterschiedlichen Energie-Schwellenwerten liegen. Ebenso zeigt sich in den Graphiken erwartungsgemäß die Ähnlichkeit des Verhaltens der auf Basis des DE-Index berechneten Kontrastkennwerts K_DE mit den auf dem Schwächungsverhältnis beruhenden Kontrastkennwerten K_μ. Der Kontrastkennwert K_HU, welcher auf dem HU-Verhältnis beruht, weicht dagegen wegen seiner abweichenden physikalischen Bedeutung – nämlich der Unabhängigkeit von der Konzentration im Wasser – in seinem Verhalten etwas davon ab. Grundsätzlich lässt sich aber mit allen drei Methoden ein eindeutiges Maximum und somit ein geeigneter Energie-Schwellenwert bestimmen.
6 zeigt ein ähnliches Bild wie 5, jedoch ist hier nicht das Kontrastverhalten zu reiner Knochensubstanz, sondern zu einer Substanz aus gelbem Knochenmark und Knochen aufgetragen. Die Kontrastmittel sind auch hier Jod und Lanthan. Es zeigt sich wieder eine deutliche Kontrasterhöhung mit dem zählenden Detektor mit zwei Energie-Zählbereichen, wenn die Energieschwelle ES geeignet eingestellt wird. Betrachtet man die absolute Skala, die innerhalb eines Maßes (d. h. hier mit 5) vergleichbar ist, so fällt auf, dass es sich bei Knochen mit Knochenmark einerseits und Jod als Kontrastmittel andererseits im Vergleich zu den anderen Materialkombinationen um ein sehr schwer zu trennendes System handelt. Die Kontraste sind um eine ganze Größenordnung geringer. Jedoch lässt sich auch hier ganz klar eine deutliche Verbesserung erzielen, wenn die Energieschwelle bei ca. 50 keV richtig eingestellt wird. Welche Methode letztlich verwendet wird, um die optimale Energieschwelle zu finden, hängt dabei auch von der jeweiligen diagnostischen Fragestellung ab, d. h. welche Materialkombinationen getrennt werden sollen. Mit Hilfe der dargestellten Simulationen lässt sich der geeignete Energie-Schwellenwert auf einfache Weise finden.
7 zeigt ein Flussdiagramm für einen auf Basis dieser Überlegungen beruhenden erfindungsgemäßen Ablauf einer Messung in einem Computertomographiesystem mit einem Röntgendetektor mit einstellbarer Energieschwelle.
In einem ersten Schritt I „1. und 2. Substanz erfassen” werden zunächst Informationen SKI über die erste und zweite Substanz erfasst. Dies kann durch Eingabe des Bedieners über ein Terminal 30 erfolgen. Es ist aber ebenso möglich, dass die Informationen SKI aus einem Messprotokoll SP zur Verfügung gestellt werden, welches ohnehin zur Steuerung des Tomographen genutzt wird. Dieses Protokoll SP kann beispielsweise in einem Speicher 12 der Steuereinrichtung des Computertomographiesystems hinterlegt sein.
In einem weiteren Schritt II „Energie-Schwellwert ermitteln” wird dann auf Basis der Kenntnis über die erste und zweite Substanz ein Energie-Schwellenwert ES ermittelt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Datenbank oder einfachen Look-Up-Table LUT erfolgen, welche ebenfalls in dem Speicher 12 hinterlegt sein können.
Anschließend wird im Schritt III „Energie-Schwellwert einstellen” der Energie-Schwellenwert am Detektor eingestellt und nachfolgend die Messung durchgeführt, wobei im Schritt IV „Rohdaten nach Energiebereichen getrennt akquirieren” die Rohdaten nach Energiebereichen getrennt akquiriert werden.
Um dann auf Basis dieser Rohdaten kontrastoptimierte Bilder zu erzeugen, in denen die beiden Substanzen besonders gut zu unterscheiden sind, gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten. Bei der einen Variante werden im Schritt V „Rohdaten auswerten” die Rohdaten unmittelbar ausgewertet. Dabei werden beispielsweise die Schwächungswerte der einzelnen Detektorpixel in den unterschiedlichen Energiebereichen geeignet kombiniert, d. h. bei diesem rohdaten-basierten Verfahren werden die einzelnen Messdaten vor der Bildrekonstruktion kombiniert. Ein entsprechendes Verfahren für klassische Dual-Energy-Messungen wird z. B. in dem Artikel „Energy-selective Reconstructions in X-Ray Computerized Tomography” von Robert E. Alvarez und Albert Macovski in Phys. Med. Biol., 1976, Vol. 21, No. 5, 730 744, beschrieben. Als Ergebnis erhält man dann im Schritt VI „kontrastoptimiertes Bild” die kontrastoptimierten Bilder bzw. Bildvolumina.
Bei der zweiten Variante werden für die beiden Energiebereiche jeweils in den Schritten VIIa „Niedrigenergiebild rekonstruieren” und VIIb „Hochenergiebild rekonstruieren” getrennte Bilder rekonstruiert. Das heißt, es werden jeweils Niedrigenergie-Bilder und Hochenergie-Bilder rekonstruiert. Diese werden dann im Schritt VIII „kontrastoptimiertes Bild” jeweils zu den gewünschten kontrastoptimierten Bildern kombiniert. Ein für die klassischen Dual-Energy-Messungen angewandtes entsprechendes Verfahren, welches auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung nutzbar ist, ist im Artikel „Material differentiation by Dual-Energy-CT: initial experience” von Thorsten R. C. Johnson et al. im Journal European Radiology, Issue Volume 17, Number 6, June, 2007 (DOI 10.1007/500330-006-0517-6) beschrieben.
8 zeigt abschließend ein Ausführungsbeispiel für ein Computertomographiesystem 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein wesentlicher Bestandteil hierbei ist der Computertomograph an sich, welcher ein Gantry-Gehäuse 4 mit einer Gantry mit einer um einen Messraum 8 umlaufenden Röntgenquelle 5 und einen jeweils der Röntgenquelle sich gegenüber befindenden Röntgendetektor 6 aufweist. Dieser Röntgendetektor 6 ist als photonenzählender Detektor aufgebaut, der eine einstellbare Energieschwelle aufweist, welche zwei Energie-Zählbereiche voneinander abtrennt. Die Energieschwelle ES kann eingestellt werden, indem von einer Steuereinrichtung 10 ein entsprechendes Steuersignal beispielsweise an ein programmierbares ASIC in der Elektronikeinheit 7 des Röntgendetektors 6 gesendet wird. Dabei wird der Energie-Schwellenwert ES in das ASIC geschrieben. Ein entsprechender Detektor wird in dem Artikel „Readout for a 64×64 pixel matrix with 15-bit single photon counting” von M. Campbell, E. Heijne, G. Meddeler, E. Pernigotti and W. Snoeys in IEEE Trans. Nucl. Sci., 45(3): 751–753, 1998 beschrieben.
Zur Messung wird der Patient P in üblicher Weise auf einen Patiententisch 2 gelegt, welcher auf einem Basisteil 3 bewegbar gelagert ist, so dass der Patient P durch den Messraum 8 hindurchgefahren werden kann. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es sich hierbei nur um ein Ausführungsbeispiel handelt und selbstverständlich die Erfindung auch in Systemen genutzt werden kann, in denen sich die Gantry entlang des Patienten bewegt und der Patient auf dem Tisch an einer festen Position liegt. Ebenso sind andere Arten von Detektoren verwendbar, beispielsweise sich entlang des gesamten Umfangs erstreckende Detektoren, die sich nicht mitbewegen, sondern bei denen lediglich die Röntgenröhre 5 rotiert. Weiterhin sind Varianten mit mehreren Röntgenröhren 5 oder andere Aufbauten möglich.
Gesteuert wird die Gantry mit ihren Komponenten über eine Steuereinrichtung 10, welche einen Prozessor 11, mehrere Schnittstellen 13, 14, 15, 16, 17 und einen Speicher 12 besitzt. Über eine erste Schnittstelle 13 ist ein Terminal 30 zur Bedienung des Computertomographiesystems 1 angeschlossen. Eine weitere Schnittstelle 14 dient zur Verbindung mit einem Netzwerk, beispielsweise einem RIS-Netzwerk (RIS = Radiologisches Informationssystem) und/oder einem PACS-Netzwerk (PACS = Picture Archiving and Communication System). Über dieses Netzwerk 40 können Bilddaten und/oder Rohdaten zu Massenspeichern, Ausgabeeinheiten, Befundungsstationen, Workstations oder dergleichen übermittelt werden.
Über eine Steuerschnittstelle 15 kann ein Signal an die Röntgenröhre 5 übermittelt werden, um diese passend anzusteuern. Über eine weitere Steuerschnittstelle 16 wird der Detektor 6 angesteuert und insbesondere ein Steuersignal an den Detektor gesendet, um den Energie-Schwellenwert ES passend einzustellen. Über eine Rohdaten-Akquisitionsschnittstelle 17 werden aus dem Detektor zu den passenden Zeitpunkten die Rohdaten RD_H, RD_L akquiriert, wobei die einen Rohdaten RD_H die Messwerte der einzelnen Sensorpixel im hohen Energiebereich und die anderen Rohdaten RD_L die entsprechenden Messwerte im niedrigen Energiebereich sind.
Die gemessenen Rohdaten RD_H, RD_L werden an eine Bildbearbeitungseinheit 21 übermittelt, welche daraus – wie zuvor beschrieben – die kontrastoptimierten Bilder erstellt. Diese Bilddaten-Verarbeitungseinheit 21 kann in Form von Software auf dem Prozessor 11 realisiert sein. Grundsätzlich kann die Bildverarbeitungseinrichtung 21 aber auch auf einem anderen am Netzwerk 40 angeschlossenen Rechner realisiert sein, so dass zunächst über das Netzwerk 40 die Rohdaten übermittelt werden. Grundsätzlich ist auch eine Teilung der Bildverarbeitung möglich, d. h. dass beispielsweise zunächst aus den Rohdaten RD_H, RD_L der beiden Energiebereiche getrennte Bilddaten erzeugt werden und diese dann über das Netzwerk 40 an eine weitere Workstation übermittelt werden, welche schließlich die Bilder passend kombiniert. Eine Verlagerung der gesamten oder eines Teils der Bildbearbeitung auf eine externe Workstation hat den Vorteil, dass die Steuereinrichtung 10 entlastet wird und somit schneller für weitere Messungen zur Verfügung steht.
Die Einstellung des passenden Energie-Schwellenwerts ES gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt mit Hilfe einer Energieschwellen-Ermittlungseinheit 20. Diese erhält beispielsweise über die Schnittstelle 13 und das darüber angeschlossene Terminal 30 Substanzkombinations-Informationen SKI, d. h. Informationen, welche Substanzen voneinander diskriminiert werden sollen. Auf Basis dieser Informationen SKI wird dann beispielsweise aus einem in der Speichereinheit 12 abgelegten Look-Up-Table LUT der passende Vorgabe-Energie-Schwellenwert VES ermittelt und dieser dann als Energie-Schwellenwert ES über die Schnittstelle 16 in Form eines Steuersignals an die Elektronikeinheit 7 im Detektor 6 übermittelt.
Alternativ können diese Informationen aber auch bereits im Steuerprotokoll SP hinterlegt sein. Üblicherweise enthält eine Steuereinrichtung 10 für ein Computertomographiesystem in einem Speicher 12 ohnehin eine Vielzahl von Steuerprotokollen SP für verschiedenste Untersuchungssituationen, wobei der Bediener über das Terminal 30 jeweils ein passendes Protokoll SP auswählen und ggf. modifizieren kann.
Es ist klar, dass ein für die Erfindung genutztes Computertomographiesystem 1 darüber hinaus auch noch eine Vielzahl weiterer üblicher Komponenten aufweisen kann, die jedoch aus Gründen der Vereinfachung in 8 nicht weiter dargestellt sind und auch nicht weiter erläutert werden müssen, da sie dem Fachmann bekannt sind.

Claims

Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Messung mit einem energieselektiven Röntgendetektor (6) mit zumindest zwei durch einen mittels einer Detektor-Steuerschnittstelle einstellbaren Energie-Schwellenwert getrennten Energie-Zählbereichen, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Ermittlung eines Energie-Schwellenwerts (ES) für eine durchzuführende bildgebende Messung in Abhängigkeit von einer Substanzkombination zumindest zweier bei der Messung voneinander zu diskriminierender Substanzen, b) Durchführung der gewünschten bildgebenden Messung mit dem ermittelten Energie-Schwellenwert (ES) unter Ermittlung von Rohdaten (RD_H, RD_L) für die verschiedenen Energie-Zählbereiche, c) Weiterverarbeitung der Rohdaten (RD_H, RD_L) zur Erstellung von hinsichtlich der zu diskriminierenden Substanzen kontrastoptimierten Bildern.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energie-Schwellenwert (ES) für eine bestimmte Substanzkombination auf Basis eines spektralen Schwächungsverhaltens der Substanzen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für eine bestimmte Substanzkombination ein Energie-Schwellenwert (ES) auf Basis einer spektralen Abhängigkeit von Schwächungsverhältnissen der jeweiligen Substanzen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für eine bestimmte Substanzkombination ein Energie-Schwellenwert (ES) auf Basis einer spektralen Abhängigkeit von Dual-Energy-Indizes der jeweiligen Substanzen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für eine bestimmte Substanzkombination ein Energie-Schwellenwert (ES) auf Basis einer spektralen Abhängigkeit von Hounsfield-Wert-Verhältnissen der jeweiligen Substanzen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für eine bestimmte Kombination zweier Substanzen ein Energie-Schwellenwert (ES) auf Basis der spektralen Abhängigkeit eines Kontrastkennwerts (K) ermittelt wird, welcher durch das Quadrat eines Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisses der beiden Substanzen geteilt durch eine Strahlungsdosis definiert ist, wobei das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis auf Basis der Schwächungsverhältnisse beziehungsweise der Dual-Energy-Indizes beziehungsweise der Hounsfield-Wert-Verhältnisse der beiden Substanzen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für eine bestimmte Substanzkombination der Energie-Schwellenwert gewählt wird, an dem der Kontrastkennwert (K) maximal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Abhängigkeit von Kontrastkennwert und/oder von Schwächungsverhältnissen und/oder von Dual-Energy-Indizes und/oder von Hounsfield-Wert-Verhältnissen der beiden Substanzen mit Hilfe eines Simulationsverfahrens ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Vorgabe-Energie-Schwellenwerten (VES) bereitgestellt wird, welche verschiedenen Substanzkombinationen zugeordnet sind, und für eine durchzuführende Messung in Abhängigkeit von den zu diskriminierenden Substanzen ein Energie-Schwellenwert (ES) aus dieser Anzahl von Vorgabe-Energie-Schwellenwerten (VES) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für verschiedene Untersuchungssituationen Steuerprotokolle (SP) hinterlegt sind, welche einen Energie-Schwellenwert (ES) und/oder eine Substanzkombination umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Substanzen ein Kontrastmittel und eine andere der Substanzen eine biologische Substanz eines Organs ist.
Steuereinrichtung (10) für ein bildgebendes System (1) mit einem energieselektiven Röntgendetektor (6) mit zumindest zwei durch einen einstellbaren Energie-Schwellenwert getrennten Energie-Zählbereichen, welche Steuereinrichtung folgende Komponenten aufweist: – eine Schnittstelle (13) zur Erfassung von Informationen (SKI) über zumindest zwei bei einer durchzuführenden bildgebenden Messung voneinander zu diskriminierende Substanzen, – eine Energie-Schwellenwert-Ermittlungseinheit (20) zur Ermittlung eines Energie-Schwellenwerts (ES) in Abhängigkeit von den bei der Messung voneinander zu diskriminierende Substanzen, – eine Detektor-Steuerschnittstelle (16) zur Einstellung des Energie-Schwellenwerts (ES) am Röntgendetektor (6) zur Durchführung der gewünschten bildgebenden Messung, – eine Datenakquisitionsschnittstelle (17) zur Erfassung von Rohdaten für die verschiedenen Energie-Zählbereiche.
Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Datenspeicher (12) mit einer Anzahl von Vorgabe-Energie-Schwellenwerten (VES), welche verschiedenen Substanzkombinationen zugeordnet sind, wobei die Energie-Schwellenwert-Ermittlungseinheit (20) so ausgebildet ist, dass für eine durchzuführende Messung in Abhängigkeit von den zu diskriminierenden Substanzen ein Energie-Schwellenwert (ES) aus dieser Anzahl von Vorgabe-Energie-Schwellenwerten (VES) ausgewählt wird.
Steuereinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch einen Datenspeicher (12) mit einer Anzahl von für verschiedene Untersuchungssituationen hinterlegten Steuerprotokollen (SP), welche einen Energie-Schwellenwert (ES) und/oder Informationen (SKI) über eine Substanzkombination umfassen.
Bildgebendes System (1) mit – einem energieselektiven Röntgendetektor (6) mit zumindest zwei durch einen einstellbaren Energie-Schwellenwert (ES) getrennten Energie-Zählbereichen, – einer Steuereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14 und – einer Auswerteeinheit (21) zur Weiterverarbeitung der Rohdaten zur Erstellung von hinsichtlich der zu diskriminierenden Materialien kontrastoptimierten Bildern.
Bildgebendes System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das bildgebende System (1) ein Computertomographie-System (1) umfasst.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung (10) eines bildgebenden Systems (1) ladbar ist, mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung (10) des bildgebenden Systems (1) ausgeführt wird.