DE102007036561A1 - Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten in einem Rekonstruktionsverfahren für tomographische Aufnahmen mit trunkierten Projektionsdaten - Google Patents

Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten in einem Rekonstruktionsverfahren für tomographische Aufnahmen mit trunkierten Projektionsdaten Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten in einem Rekonstruktionsverfahren für tomographische Aufnahmen mit trunkierten Projektionsdaten in den rekonstruierten tomographischen Bildern, bei dem von einer Strahlungsquelle (3) divergente Strahlung (14', 14'') emittiert wird, mit der divergenten Strahlung (14', 14'') ein zu untersuchendes Objekt (13) in unterschiedlichen Projektionseinrichtungen durchleuchtet wird, die durch das zu untersuchende Objekt (13) hindurchgedrungene Strahlung von einem Detektor (4, 4', 4'') als Projektionsbilder erfasst wird, wobei die Daten des Signals in mehreren Projektionsdatenzeilen angeordnet sind und vom Detektor (4, 4', 4'') aufgenommene Projektionsbilder durch Extrapolation der Projektionsdatenzeilen zeilenweise erweitert werden. Dabei kann das Signal einer Projektionsdatenzeile mit einem Polynomialfilter zur Verringerung des Rauschanteils des Signals geglättet und der trunkierte Anteil der Projektionsdatenzeile aus dem geglätteten Signal der Projektionsdatenzeile mittels eines Extrapolationsverfahrens berechnet werden, wobei die Extrapolationsweiten aus mehreren Zeilen abgeleitet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten in einem Rekonstruktionsverfahren für tomographische Aufnahmen mit trunkierten Projektionsdaten in den rekonstruierten tomographischen Bildern, bei dem von einer Strahlungsquelle divergente Strahlung emittiert wird, mit der divergenten Strahlung ein zu untersuchendes Objekt in unterschiedlichen Projektionsrichtungen durchleuchtet wird, die durch das zu untersuchende Objekt hindurchgedrungene Strahlung von einem Detektor als Projektionsbilder erfasst wird, wobei die Daten des Signals in mehreren Projektionsdatenzeilen angeordnet sind, und vom Detektor aufgenommene Projektionsbilder durch Extrapolation der Projektionsdatenzeilen zeilenweise erweitert werden.
  • Eine derartige beispielsweise aus der US 2006/0120507 A1 bekannte Röntgendiagnostikeinrichtung ist in der 1 dargestellt. Die Röntgendiagnostikeinrichtung weist einen an einem Ständer 1 drehbar gelagerten C-Bogen 2 auf, an dessen Enden eine Röntgenstrahlungsquelle, beispielsweise ein Röntgenstrahler 3, und ein Röntgenbilddetektor 4 angebracht sind.
  • Der Röntgenbilddetektor 4 kann ein rechteckiger oder quadratischer, flacher Halbleiterdetektor sein, der vorzugsweise aus amorphem Silizium (aSi) erstellt ist.
  • Im Strahlengang der Röntgenstrahlungsquelle 3 befindet sich ein Patientenlagerungstisch 5 zur Aufnahme beispielsweise eines Herzens eines zu untersuchenden Patienten. An der Röntgendiagnostikeinrichtung ist ein Bildsystem 6 angeschlossen, dass die Bildsignale des Röntgenbilddetektors 4 empfängt und verarbeitet. Die Röntgenbilder können dann auf einem Monitor 7 betrachtet werden.
  • Bei tomographischen Aufnahmen kann es nun vorkommen, dass das abzubildende Objekt den Messfeldbereich überschreitet. In diesem Fall werden die gemessenen Projektionsdaten als abgeschnitten bzw. trunkiert bezeichnet.
  • Dies wird nun anhand der 2 erläutert, die eine Aufsicht in axialer Richtung auf eine Umlaufbahn 10 des Strahlenfokus 11 der Röntgenstrahlungsquelle 3 sowie eine Umlaufbahn 12 eines kleinen Röntgenbilddetektors 4' oder eines großen Röntgenbilddetektors 4'' um ein zu untersuchendes Objekt 13 zeigt.
  • Der kleine Röntgenbilddetektor 4' kann beispielsweise die Abmessungen 17,5 × 17,5 cm2 aufweisen und der große Röntgenbilddetektor 4'' 29,5 × 36,0 cm2 groß sein. Bei dem zu untersuchenden Objekt 13 kann es sich beispielsweise um einen tierischen oder menschlichen Körper, aber auch um einen Phantomkörper handeln, der beispielsweise eine Höhe von 26 cm und eine Breite von 37 cm aufweisen kann.
  • Die Röntgenstrahlungsquelle 3 emittiert einen von dem Strahlenfokus 11 ausgehenden Strahlenfächer 14' oder 14'', dessen Randstrahlen auf Ränder 15 des Röntgenbilddetektors 4' oder 4'' treffen.
  • Der Strahlenfokus 11 der Röntgenstrahlungsquelle 3 und der Röntgenbilddetektor 4' oder 4'' laufen jeweils so um das Objekt 13 herum, dass sich der Strahlenfokus 11 und der Röntgenbilddetektor 4' oder 4'' auf entgegengesetzten Seiten des Objekts 13 gegenüberliegen. Bei der gemeinsamen Bewegung von Röntgenbilddetektor 4' oder 4'' und Strahlenfokus 11 definieren die Randstrahlen des Strahlenfächers 14' oder 14'' einen Messfeldkreis 16' oder 16'', der bei zu großer Ausdehnung des Objekts 13 teilweise oder auch vollständig innerhalb des zu untersuchenden Objekts 13 liegt. Der Messfeldkreis 16' des kleinen Detektors 4' kann einen Durchmesser Ø = 11,8 cm und der Messfeldkreis 16'' des großen Detektors 4'' einen Durchmesser Ø = 24,0 cm aufweisen.
  • Die außerhalb des Messfeldkreises 16' oder 16'' liegenden Bereiche des Objekts 13 werden daher nicht auf den Röntgenbilddetektor 4' oder 4'' abgebildet. Vom Röntgenbilddetektor 4' oder 4'' werden folglich unter Umständen trunkierte Projektionsbilder vom Objekt 13 aufgenommen. Aus den trunkierten Projektionsbildern werden von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Auswerteeinheit, die dem Röntgenbilddetektor 4' oder 4'' nachgeschaltet und beispielsweise in dem Bildsystem 6 angeordnet ist, Schnittbilder des zu untersuchenden Objekts 13 rekonstruiert. Die trunkierten Projektionsbilder führen bei der Rekonstruktion von in der Ebene des Strahlenfächers 14' oder 14'' gelegenen Schnittbildern des durchleuchteten Objekts 13 zu Trunkierungsartefakten. Insbesondere sind die Bildwerte des rekonstruierten Schnittbildes in Randbereichen zu hoch, während die Bildwerte im Innern des Schnittbildes demgegenüber zwar niedriger sind, aber in der Regel immer noch über dem tatsächlichen Grauwert liegen. Selbst wenn das zu untersuchende Objekt 5 die von der Röntgenstrahlungsquelle ausgehenden Strahlen des Strahlenfächers 14' oder 14'' 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 3 emittierten Röntgenstrahlung durch das Objekt 13 angezeigt wird, während zu niedrige Bildwerte eine zu geringe Schwächung durch das Objekt 13 anzeigen.
  • In der 3 sind eine vollständige Profillinie 20 und eine abgeschnittene Profillinie 21 einer simulierten Zeile eines Catphan-Phantoms wiedergegeben, wobei der Projektionswert pv über dem Spaltenindex ci aufgetragen ist. Aus dem Vergleich dieser Profillinien 20 und 21 kann man den Fehler bei der Abtastung erkennen.
  • Derart abgeschnittene bzw. trunkierte Projektionsdaten erzeugen in den rekonstruierten Bildern Artefakte, da die bildrandnahen Werte eindeutig zu hoch sind. In der Regel werden auch die Werte in der Bildmitte nicht korrekt rekonstruiert. Solche Bilder lassen sich daher diagnostisch kaum verwerten, wie dies anhand der 4 und 5 zu sehen ist, deren Gegenüberstellung die bei der Wiedergabe auftretenden Fehler deutlich aufzeigt. In der 4 ist ein rekonstruiertes Bild unter Verwendung der vollständigen Projektionsdaten wiedergegeben. Die 5 zeigt ein rekonstruiertes Bild unter Verwendung der abgeschnittenen Projektionsdaten. Im inneren Bereich sind die zu erkennenden Details gleich. Im mittleren Bereich kann man noch Übereinstimmungen erkennen. Der äußere Bereich erscheint jedoch vollständig überstrahlt und lässt nichts erkennen.
  • Das Ziel, die Trunkierungsartefakte zu reduzieren bzw. zu beseitigen, wurde in der Literatur überwiegend durch Vervollkommnung der abgeschnittenen Daten angegangen, um so das Projektionsprofil zu gewinnen, das sich ergäbe, wenn der Messfeldbereich das ganze Objekt erfasst hätte. Die Vervollkommnung geschieht durch Extrapolation der abgeschnittenen Datenzeile. Die Art der Extrapolation unterscheidet die in der Literatur diskutierten Lösungsansätze.
  • B. Ohnesorge et al. [1] beschreiben in "Efficient correction for CT image artifacts caused by objects extending outside the scan field of view", Med. Phys. 27, Vol. 1, Seiten 39 bis 46, 2000, die Extrapolation durch antisymmetrische Spiegelung.
  • In "Reconstruction from Truncated Projections in Cone-Beam CT using Adaptive Detruncation", Paper #1506, RSNA 2003, von K. Sourbelle et al. [2] ist eine Korrektur der Messfeldüberschreitung beschrieben, bei der die abgeschnittenen Projektionsdaten möglichst konsistent ergänzt werden. Dazu muss zuerst ein erweitertes Messfeld definiert werden, auf das dann die Projektionen fortzusetzen sind. Im Gegensatz zu ähnli chen, von den Herstellern implementierten Verfahren werden hier erweiterte Konsistenzkriterien angewendet. Die Bildrekonstruktion selbst erfolgt auf dem erweiterten Messfeld und soll nicht am Rande des physikalischen Messfelds abschneiden.
  • Bei C. Penßel et al. [3] wurde in "Hybrid Detruncation Algorithm for the Reconstruction of CT Data", RSNA-Beitrag 2005, der ADT Algorithmus von [2] mit einer iterativen Methode kombiniert, die auch die Daten, die nach der Rückprojektion außerhalb des eigentlichen Messfelds zu sehen sind, nutzt.
  • Ein in der Praxis weitestgehend bewährtes Extrapolationsverfahren ist das in "A novel reconstruction algorithm to extend the CT scan field-of-view", Med. Phys. 31 (9), September 2004, Seiten 2385 bis 2391, von Hsieh et al. [4] beschriebene Verfahren, mit dem sich Trunkierungsartefakte unterdrücken lassen, die dann auftreten, wenn sich das zu untersuchende Objekt in Bereiche außerhalb des sogenannten 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. Die mit Trunkierungsartefakten behafteten Schnittbilder lassen sich daher diagnostisch nur beschränkt verwerten. Bei dem Verfahren wird angenommen, dass das "abgeschnittene" Objekt durch einen kreisförmigen Wasserzylinder fortgesetzt gedacht wird. Die Zylinderhöhe ist gleich der Detektorhöhe und der Radius und die Mittelpunktslage des Kreises sind aus dem Projektionswert und der Steigung der Projektionszeile am Trunkierungsort, d. h. am Ort des letzten Messwertes, zu bestimmen. Infolge des unvermeidlichen Rauschens der Messwerte kann die Bestimmung der Steigung numerisch nicht robust sein und somit einen falschen Wert ergeben.
  • Die Folge ist die Berechnung unzutreffender Extrapolationswerte und damit einhergehend einer unzutreffenden Extrapolationsweite. Eine zu kurze Extrapolationsweite reduziert nur unvollständig das schüsselförmige Profil eines rekonstruierten Axialschnittes. Ein zu großer Extrapolationsbereich überkompensiert die "Schüssel" und führt zu einem gewölbten Profilschnitt. Das bedeutet, dass die äußeren rekonstruierten Objektbereiche wertemäßig entweder noch überhöht bzw. abgesenkt sind und in einer Grauwertdarstellung heller bzw. dunkler als die Bildmitte erscheinen. Eine Folge ist die mangelnde HU-Treue am Objektrand und – je nach Unter- bzw. Überkompensation – auch in der Bildmitte.
  • Weitere derartige Korrekturverfahren sind aus J. Starman et al. [5] "Extrapolating Truncated Projections Using 0th and 1st Moment Constraints", RSNA 2004, und B. Scholz [6], "Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten", ältere Patentanmeldung 10 2006 014 629.8, bekannt.
  • Die oben genannten Lösungsverfahren vervollständigen zeilenweise die abgeschnittenen Datenzeilen und erreichen damit eine teilweise beachtliche Reduktion der Trunkierungsartefakte. Die zeilenweise Bearbeitung bewirkt jedoch, dass die extrapolatorische Vervollständigung der Projektionsdaten, insbesondere auf Grund von Rauschen, von Zeile zu Zeile unterschiedlich sein kann. Dies entspräche einem vervollständigten Objektrand, der unrealistischerweise stark zerklüftet ist. Daraus ergeben sich in Spaltenrichtung nicht-stetige Faltungsdaten, was zu Artefakten am Bildrand beiträgt, wie dies beispielsweise aus 6 zu erkennen ist. Die 6 zeigt ein extrapoliertes Projektionsbild, das aus kollimierten Projektionsdaten eines Cone-Beam-Phantoms erstellt wurde. Die "Ausfransungen" zeigen die rauschbedingten zeilenweise unterschiedlichen Extrapolationsweiten.
  • Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass bei den Extrapolationen ein zerklüfteter vervollständigter Objektrand vermieden wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Signal einer Projektionsdatenzeile mit einem Polynomialfilter zur Verringerung des Rauschanteils des Signals geglättet wird und dass der trunkierte Anteil der Projektionsdatenzeile aus dem geglätteten Signal der Projektionsdatenzeile mittels eines Extrapolationsverfahrens berechnet wird, wobei die Extrapolationsweiten aus mehreren Zeilen abgeleitet werden.
  • Durch diese Trunkierungskorrektur mit zeilenübergreifender Anpassung der Extrapolationen entsteht bei der Vervollständigung der Projektionsdatenzeilen kein zerklüfteter Objektrand.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das digitale glättende Polynomialfilter ein Savitzy-Golay-Filter, insbesondere ein digitales Savitzy-Golay-Filter zweiter Ordnung ist, das eine Filterlänge aufweisen kann, die der Zahl der extrapolierten Zeilen entspricht.
  • In vorteilhafter Weise können folgende Schritte nach zeilenweiser Extrapolation eines trunkierten Projektionsbildes durchgeführt werden:
    • a) Die links- bzw. rechtsseitigen Extrapolationsweiten werden als Funktionen des Zeilenindexes aufgefasst und in einem Datenfeld abgespeichert, und
    • b) Filterung der Funktionenbereiche, die ungleich Null sind, und
    • c) Bestimmung der gefilterten Kurvenwerte als neue Extrapolationsweiten und entsprechende zeilenweise Anpassung der Extrapolationsweiten,
    an die sich folgender weiterer Schritt anschließen kann:
    • d) Berücksichtigung bei der Anpassung der Extrapolationsweiten eines Projektionsbildes auch der Extrapolationsweiten der gleichen Zeilen der winkelmäßig benachbarten Projektionsbilder.
  • Erfindungsgemäß können folgende Schritte durchgeführt werden:
    • S1 Durchleuchtung eines Untersuchungsobjekts,
    • S2 Aufnahme von Projektionsbildern,
    • S3 Extrapolation der Projektionsdatenzeilen,
    • S4 Glättung durch Filterung der Projektionsdatenzeilen,
    • S5 Ableitung der Extrapolationsweiten aus mehreren Projektionsdatenzeilen,
    • S6 Extrapolation der Projektionsdatenzeilen und
    • S7 Rekonstruktion von Schnittbildern.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Röntgendiagnostikeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens,
  • 2 eine Ansicht der Messgeometrie mit der Bahn eines Detektors und einer Strahlungsquelle um ein zu untersuchendes Messobjekt in axialer Blickrichtung,
  • 3 vollständige und abgeschnittene Profillinien einer simulierten Zeile eines Phantoms,
  • 4 ein rekonstruiertes Bild unter Verwendung der vollständigen Projektionsdaten,
  • 5 ein aus abgeschnittenen Projektionsdaten rekonstruiertes Bild,
  • 6 ein extrapoliertes Projektionsbild gemäß einem bekannten Verfahren,
  • 7 den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 8 ermittelte Extrapolationsweiten als Funktion der Zeile und
  • 9 ein extrapoliertes Projektionsbild gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
  • Anhand der 7 wird nun der allgemeine Verfahrensablauf näher erläutert. Im ersten Schritt S1 erfolgt eine Durchleuchtung des Untersuchungsobjekts, von der im zweiten Schritt S2 eine Aufnahme von Projektionsbildern erstellt wird. Als nächster Schritt S3 wird eine Extraktion der Projektionsdatenzeilen durchgeführt, deren Ergebnis im Schritt S4 durch Filterung der Projektionsdatenzeilen geglättet wird. Im Schritt S5 wird durch Ableitung der Extrapolationsweiten aus mehreren Projektionsdatenzeilen eine über mehrere Zeilen gemittelte Extrapolationsweite für jede Zeile bestimmt. Im darauffolgenden Schritt S6 wird eine Extrapolation der Projektionsdatenzeilen über die in Schritt S5 ermittelten Extrapolationsweiten durchgeführt. Im letzten Schritt S7 werden Schnittbilder aus den Projektionsdatenzeilen und deren derart über die in Schritt S5 ermittelten Weiten extrapolierten Ergänzungen rekonstruiert.
  • In der 8 sind die Extrapolationsweiten 22 der linken Seite des Röntgenbilddetektors 4 als Funktion der Zeile dargestellt, wobei der Extrapolationsbereich er über dem Spaltenindex ci aufgetragen ist. Verwendet wurde ein sogenanntes Cone-Beam-Phantom, wobei eine Kollimierung auf eine mittlere Kontrastscheibe erfolgte. Die zwischen Extrapolationsweiten 22 von 370 bis 710 schwankende Kurve verdeutlicht, was in der 6 nur andeutungsweise zu erkennen war – die unterschiedlichen Längen der Extrapolation bei Aufnahmen gemäß dem Stand der Technik. Die zweite Kurve zeigt das zeilenübergreifende Filterergebnis 23 – die Filterung der Extrapolationsweiten 22 mittels einer Savitzy-Golay-Filterung zweiter Ordnung, wobei die Filterlänge gleich der Anzahl der extrapolierten Zeilen war.
  • Die 9 zeigt ein extrapoliertes Projektionsbild mit zeilenübergreifend gefilterten Extrapolationsweiten 23, das aus kollimierten Projektionsdaten eines Cone-Beam-Phantoms erstellt wurde. Der Vergleich der 9 mit der 6 verdeutlicht, dass nunmehr keine Ausfransungen aufgrund von rauschbedingten zeilenweise unterschiedlichen Extrapolationsweiten entstehen.
  • Die erfindungsgemäßen Merkmale der vorgeschlagenen Lösung bestehen darin, nach zeilenweiser Extrapolation eines trunkierten Projektionsbildes
    • 1. die links- bzw. rechtsseitigen Extrapolationsweiten als Funktionen des Zeilenindexes aufzufassen und in einem Datenfeld abzuspeichern, und
    • 2. Funktionenbereiche ungleich Null zu filtern, und
    • 3. die gefilterten Kurvenwerte als neue Extrapolationsweiten anzusehen und dementsprechend die Extrapolationsweiten zeilenweise anzupassen, und
    • 4. gegebenenfalls in die Anpassung der Extrapolationsweiten eines Projektionsbildes auch die Extrapolationsweiten der winkelmäßig benachbarten Projektionsbilder zu berücksichtigen.
  • Die gleichmäßige Extrapolation längs der Spaltenrichtung des Detektors, in der Regel längs der vertikalen Körperachse des Patienten, führt zu besserer Bildqualität in den Randbereichen rekonstruierter 3D-Volumina interessierender Gewebebereiche.
  • Im Rahmen der Erfindung können anstelle des dargestellten Ständers 1 auch Boden- und/oder Deckenstative Verwendung finden, an denen die C-Bögen 2 befestigt sind. Der C-Bogen 2 kann auch durch einen sogenannten elektronischen C-Bogen 2 ersetzt werden, bei dem eine elektronische Kopplung von Röntgenstrahler 3 und Röntgenbilddetektor 4 erfolgt.
  • Die C-Bögen 2 können aber auch an Roboterarmen geführt sein, die an Decke oder Boden angebracht sind. Auch lässt sich das Verfahren mit Röntgengeräten durchführen, bei denen die einzelnen bilderzeugenden Komponenten 3 und 4 jeweils von einem Roboterarm gehalten sind, die an Decke und/oder Boden angeordnet sind.
  • Literatur
    • [1] B. Ohnesorge, T. Flohr, K. Schwarz, J. P. Heiken, und K. T. Bae, "Efficient correction for CT image artifacts caused by objects extending outside the scan field of view", Med. Phys. 27, Vol. 1, Seiten 39 bis 46, 2000
    • [2] K. Sourbelle, M. Kachelrieß, W. A. Kalender, "Reconstruction from Truncated Projections in Cone-Beam CT using Adaptive Detruncation", Paper #1506, RSNA 2003
    • [3] C. Penßel, M. Kachelrieß. K. Sourbelle, W. A. Kalender, "Hybrid Detruncation Algorithm for the Reconstruction of CT Data", RSNA-Beitrag 2005
    • [4] J. Hsieh, E. Chao, J. Thibault, B. Grekowicz, A. Horst, S. McOlash, and T. J. Myers, "A novel reconstruction algorithm to extend the CT scan field-of-view", Med. Phys. 31 (9), 2385–2391, September 2004
    • [5] J. Starman, N. Pelc, N. Strobel, R. Fahrig, "Extrapolating Truncated Projections Using 0th and 1st Moment Constraints," RSNA 2004
    • [6] B. Scholz, "Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten", ältere Patentanmeldung 10 2006 014 629.8 vom 29.03.2006
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 2006/0120507 A1 [0002]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - B. Ohnesorge et al. [1] beschreiben in "Efficient correction for CT image artifacts caused by objects extending outside the scan field of view", Med. Phys. 27, Vol. 1, Seiten 39 bis 46, 2000 [0015]
    • - "Reconstruction from Truncated Projections in Cone-Beam CT using Adaptive Detruncation", Paper #1506, RSNA 2003, von K. Sourbelle et al. [0016]
    • - C. Penßel et al. [3] wurde in "Hybrid Detruncation Algorithm for the Reconstruction of CT Data", RSNA-Beitrag 2005 [0017]
    • - "A novel reconstruction algorithm to extend the CT scan field-of-view", Med. Phys. 31 (9), September 2004, Seiten 2385 bis 2391, von Hsieh et al. [0018]
    • - J. Starman et al. [5] "Extrapolating Truncated Projections Using 0th and 1st Moment Constraints", RSNA 2004 [0020]
    • - B. Scholz [6], "Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten", ältere Patentanmeldung 10 2006 014 629.8 [0020]
    • - B. Ohnesorge, T. Flohr, K. Schwarz, J. P. Heiken, und K. T. Bae, "Efficient correction for CT image artifacts caused by objects extending outside the scan field of view", Med. Phys. 27, Vol. 1, Seiten 39 bis 46, 2000 [0044]
    • - K. Sourbelle, M. Kachelrieß, W. A. Kalender, "Reconstruction from Truncated Projections in Cone-Beam CT using Adaptive Detruncation", Paper #1506, RSNA 2003 [0044]
    • - C. Penßel, M. Kachelrieß. K. Sourbelle, W. A. Kalender, "Hybrid Detruncation Algorithm for the Reconstruction of CT Data", RSNA-Beitrag 2005 [0044]
    • - J. Hsieh, E. Chao, J. Thibault, B. Grekowicz, A. Horst, S. McOlash, and T. J. Myers, "A novel reconstruction algorithm to extend the CT scan field-of-view", Med. Phys. 31 (9), 2385–2391, September 2004 [0044]
    • - J. Starman, N. Pelc, N. Strobel, R. Fahrig, "Extrapolating Truncated Projections Using 0th and 1st Moment Constraints," RSNA 2004 [0044]
    • - B. Scholz, "Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten", ältere Patentanmeldung 10 2006 014 629.8 vom 29.03.2006 [0044]

Claims (7)

  1. Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten in einem Rekonstruktionsverfahren für tomographische Aufnahmen mit trunkierten Projektionsdaten in den rekonstruierten tomographischen Bildern, bei dem: – von einer Strahlungsquelle (3) divergente Strahlung (14', 14'') emittiert wird, – mit der divergenten Strahlung (14', 14'') ein zu untersuchendes Objekt (13) in unterschiedlichen Projektionsrichtungen durchleuchtet wird, – die durch das zu untersuchende Objekt (13) hindurchgedrungene Strahlung von einem Detektor (4, 4', 4'') als Projektionsbilder erfasst wird, wobei die Daten des Signals in mehreren Projektionsdatenzeilen angeordnet sind, und – vom Detektor (4, 4', 4'') aufgenommene Projektionsbilder durch Extrapolation der Projektionsdatenzeilen zeilenweise erweitert werden, dadurch gekennzeichnet, dass – das Signal einer Projektionsdatenzeile mit einem Polynomialfilter zur Verringerung des Rauschanteils des Signals geglättet wird und – der trunkierte Anteil der Projektionsdatenzeile aus dem geglätteten Signal der Projektionsdatenzeile mittels eines Extrapolationsverfahrens berechnet wird, wobei die Extrapolationsweiten aus mehreren Zeilen abgeleitet werden.
  2. Rekonstruktionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale glättende Polynomialfilter ein Savitzy-Golay-Filter ist.
  3. Rekonstruktionsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das glättende Polynomialfilter ein digitales Savitzy-Golay-Filter zweiter Ordnung ist.
  4. Rekonstruktionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale glättende Polynomialfilter ein Savitzy-Golay-Filter zweiter Ordnung mit einer Filterlänge ist, die der Zahl der extrapolierten Zeilen entspricht.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte nach zeilenweiser Extrapolation eines trunkierten Projektionsbildes: a) Die links- bzw. rechtsseitigen Extrapolationsweiten werden als Funktionen des Zeilenindexes aufgefasst und in einem Datenfeld abgespeichert, b) Filterung der Funktionenbereiche, die ungleich Null sind, und c) Bestimmung der gefilterten Kurvenwerte als neue Extrapolationsweiten und entsprechende zeilenweise Anpassung der Extrapolationsweiten.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt: d) Berücksichtigung bei der Anpassung der Extrapolationsweiten eines Projektionsbildes auch der Extrapolationsweiten der gleichen Zeilen der winkelmäßig benachbarten Projektionsbilder.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Schritte: S1 Durchleuchtung eines Untersuchungsobjekts, S2 Aufnahme von Projektionsbildern, S3 Extrapolation der Projektionsdatenzeilen, S4 Glättung durch Filterung der Projektionsdatenzeilen, S5 Ableitung der Extrapolationsweiten aus mehreren Projektionsdatenzeilen, S6 Extrapolation der Projektionsdatenzeilen und S7 Rekonstruktion von Schnittbildern.
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