DE102011004598B4 - Verfahren und Computersystem zur Streustrahlkorrektur in einem Multi-Source-CT - Google Patents

Verfahren und Computersystem zur Streustrahlkorrektur in einem Multi-Source-CT Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Streustrahlkorrektur bei einer CT-Untersuchung eines Objektes in einem Multi-Source-CT, insbesondere einem Dual-Source-CT, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte:1.1. Abtastung des Objektes (P) durch mindestens zwei in einer Ebene winkelversetzt angeordnete Strahler-Detektor-Systeme (2, 3; 4, 5), wobei jeder Strahler (2, 4) ein Strahlenbündel (Ba, Bb) auf den jeweils gegenüberliegenden Detektor (3, 5) aussendet und auf jedem Detektor (3, 5) ein Streustrahlungsgitter (3.1, 5.1) verwendet wird, und Erzeugung von originären Projektionsdatensätzen,1.2. Rekonstruktion von Bilddaten des Objektes (P) mit den originären Projektionsdatensätzen mindestens eines Detektors (3, 5),1.3. Bestimmung der von jedem Strahler (2, 4) erzeugten Streustrahlung ausschließlich in Richtung der originären Strahlen (O) des mindestens einen anderen Strahlers zu seinem gegenüberliegenden Detektor (3, 5),1.4. Erzeugung korrigierter Projektionsdatensätze durch entfernen der berechneten Streustrahlung aus den originären Projektionsdatensätzen,1.5. Rekonstruktion von korrigierten Bilddaten des Objektes (P) mit den korrigierten Projektionsdatensätzen,1.6. Untersuchung mindestens eines Abbruchkriteriums und1.7. Durchführung einer weiteren Iteration des Verfahrens ab Merkmal 1.3 oder Ausgabe des Rekonstruktionsergebnisses, je nach Ergebnis aus Merkmal 1.6.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computersystem zur Streustrahlkorrektur bei einer CT-Untersuchung eines Objektes in einem Multi-Source-CT, wobei die Streustrahlkorrektur iterativ auf den Projektionsdaten ausgeführt wird.
  • In der Dual-Source-CT werden durch die gleichzeitige Verwendung zweier Strahler-Detektor-Systeme Röntgenquanten an dem zu messenden Objekt von einem Röntgenstrahler eines ersten Strahler-Detektor-Systems in einen Detektor eines zweiten winkelversetzt auf der gleichen Gantry angeordneten Strahler-Detektor-Systems gestreut und umgekehrt. Zur Vermeidung von Artefakten muss diese sogenannte Querstreuung mit geeigneten Methoden korrigiert werden. Hierzu ist die Kenntnis des Profils der Streustrahlenintensität in jeder Projektion erforderlich.
  • Hierzu sind im Wesentlichen die folgenden 3 Methoden bekannt:
    1. (i) Die modellbasierte Schätzung der Streustrahlung aus Sinogrammdaten, basierend auf zeitlich, bezogen auf den Zeitpunkt der Korrektur, zurückliegenden Daten.
    2. (ii) Die Messung der Streustrahlung mit Hilfe dedizierter Sensoren.
    3. (iii) Die wechselseitige Austastung der jeweiligen Primärstrahlung und direkte Messungen der Querstreuung während der Austastphase.
  • Allen drei Varianten ist gemeinsam, dass die Streustrahlenkorrektur der Rohdaten einmalig vor Berechnung eines CT-Bildes in den Rohdaten durchgeführt wird. Die Methoden der modellbasierten Schätzung und der Messung mit dedizierten Sensoren werden in kommerziell verfügbaren Dual-Source-Systemen mit Erfolg verwendet.
  • Die Methode der modellbasierten Schätzung (i) setzt zum einen streng genommen voraus, dass im Sequenzmodus gescannt wird beziehungsweise dass sich das Objekt bei spiralförmiger Abtastung entlang der Vorschubrichtung (= z-Richtung) nicht oder nur unwesentlich ändert. Mit zunehmender z-Abdeckung des Detektors bei zugleich hohen Werten für den Pitch bei spiralförmiger Abtastung wird diese Schätzung des Streustrahlenprofils jedoch zunehmend inkorrekt. Zum anderen können bei dieser, zum Beispiel in der Druckschrift DE 10 2007 014 829 B3 offenbarten, Methode zur Klassifizierung der Streustrahlung herangezogenen Objekttangenten Mehrdeutigkeiten in der Bestimmung der streuenden Fläche auftreten, die zu einer ungenügenden Schätzung des am Objekt entstehenden Streustrahlenprofils führen.
  • Die Methode der Messung der Streustrahlung mit dedizierten Sensoren (ii) benötigt zum einen zusätzliche Hardware, die einen nicht unwesentlichen Teil der Herstellungskosten eines Dual-Source-Gerätes ausmachen kann. Zum anderen wird bei dieser Methode das Streustrahlenprofil nicht direkt an der z-Position gemessen, an der die Korrektur anschließend durchgeführt wird. Etwaige Variationen des z-Profils der Streustrahlung werden also nicht oder nur räumlich stark unterabgetastet erfasst. Dies führt bei zunehmender z-Abdeckung des Detektors zu einer zunehmend fehlenden Übereinstimmung des gemessenen Streustrahlenprofils mit der notwendigen Korrektur der Daten.
  • Die dritte Methode der wechselseitigen Austastung der jeweiligen Primärstrahlung und direkte Messungen der Querstreuung während der Austastphase (iii) leidet zwar nicht an dieser potentiell mangelnden Übereinstimmung der Daten in z-Richtung, jedoch können hierbei die Daten wiederum nicht beliebig fein in Winkelrichtung abgetastet werden, was zu entsprechenden Aliasingfehlern sowohl in den Streudaten als auch in der Primärdaten führt. Zudem nimmt durch die Austastung der Primärstrahlung das Bildrauschen zu. Auch die Dosiseffizienz ist geringer, da in der Realität die An- und Abschaltphasen der Strahler nicht beliebig kurz sein können. Nicht zuletzt stellt ein schnelles Austasten der Röntgenstrahlung hohe Anforderungen an Röntgenstrahler und Hochspannungsgenerator eines CT-Gerätes.
  • Als Stand der Technik wird auf die Druckschriften DE 10 2005 048 397 A1 und DE 10 2006 046 047 A1 verwiesen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und ein verbessertes Computersystem zur Streustrahlkorrektur bei einer CT-Untersuchung eines Objektes in einem Multi-Source-CT zu finden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass das Profil der in einem Dual-Source-Scan auftretenden Querstreuungsintensitäten im Rahmen einer iterativen Bildrekonstruktion aus den rekonstruierten Bilddaten bestimmt und iterativ zur Korrektur der Rohdaten verwendet werden kann. Mit jedem Iterationsschritt ergibt sich also eine verbesserte Näherung für die in der Rohdatenkorrektur verwendete Streustrahlenintensität. Es gilt also: f k + 1 = f k − Q ( A ⋅ f k + S ( f k ) − t ) − R ( f k )
    Figure DE102011004598B4_0001
  • Hier ist fk das Bild in Iterationsschritt k, A der Operator der Vorwärtsprojektion, Q steht für die Rückprojektion, z.B. nach einem WFBP-Verfahren (WFBP=Weighted Filtered Back-Projektion), t repräsentiert die mit Streustrahlung behafteten Rohdaten und R repräsentiert einen geeigneten Regularisierungsterm.
  • Erfindungsgemäß lässt sich dieses iterative Verfahren mit den nachfolgend beschriebenen unterschiedlichen Varianten der Streustrahlenabschätzung S(fk) durchführen.
  • Variante 1: Berechnung der Querstreuung aus der Rückverfolgung eines Strahls vom Detektorelement zum initialen Bild. Hierbei wird von Detektoranordnungen mit Kollimatoren ausgegangen, bei denen die einzelnen Detektorelemente auf den Fokus der gegenüberliegenden Röhre kollimiert sind, z.B. kann hierzu ein 2D-Streustrahlenraster verwendet werden. Durch diese Kollimatoren werden für jedes Detektorelement originäre Strahlen definiert, entlang diesen im Objekt beziehungsweise im rekonstruierten Bild Streuzentren identifiziert und gegebenenfalls bezüglich ihrer Streueigenschaften klassifiziert. Für jedes Streuzentrum i ist damit für eine bestimmte Röhrenposition der Streuwinkel θi bekannt, ebenso die eingestrahlte Intensität und Energieverteilung des streuenden Strahls, so dass der jeweilige differentielle Streuquerschnitt daraus berechnet werden kann. In einem zweiten Schritt wird jede dieser berechneten Streuamplituden einer individuellen Schwächung unterworfen, die sich aus dem Linienintegral über die Objektschwächung, ausgehend vom Ort des Streuzentrums bis hin zum jeweiligen Detektorelement, ergibt. Damit ist die Streuverteilung in erster Ordnung, also ein Streuereignis pro Quant, berechnet. Als weitere Vereinfachung bietet sich die Berücksichtigung einer limitierten Zahl von Streuzentren an, die auch vom Wert des Linienintegrals zum Detektor abhängen kann. Im einfachsten Fall können nur Streuzentren auf der Objektoberfläche betrachtet werden.
  • Höhere Ordnungen, also mehrere Streuereignisse pro Quant, können durch Kaskadierung der beschriebenen Vorgehensweise mit einbezogen werden, sind jedoch sehr rechenzeitintensiv.
  • Variante 2: Bestimmung der streuenden Fläche aus dem initial rekonstruierten Bild.
  • Diese Variante 2 beruht auf der Kenntnis, dass die bildwirksame Querstreuung hauptsächlich nahe der Oberfläche des gestreuten Objekts entsteht. Je genauer also die Objektoberfläche bekannt ist, desto genauer lässt sich die Querstreuungsverteilung des Objekts bestimmen. Im Rahmen der iterativen Rekonstruktion sind dabei folgende Untervarianten denkbar:
  • Untervariante a: Bestimmung des Streustrahlenprofils aus Tabellenzugriff. Dieses Verfahren stellt eine Erweiterung der modellbasierten Querstreuungskorrektur dar. Die Auswahl einer bestimmten, tabellierten Streustrahlenverteilung pro Projektion erfolgt dabei durch die Zuordnung von drei Parametern, zum Beispiel die Breite des Luftspalts zwischen Objekt und Detektor der Querstreuung, die Breite des Luftspalts zwischen Objekt und Röntgenquelle die die Querstreuung verursacht, sowie der Winkel zwischen der Normalen der streuenden Oberfläche zum einfallenden Strahl. Es wären prinzipiell auch weitere Parameter denkbar, zum Beispiel käme noch der Winkel zwischen der Flächenormalen der streuenden Fläche und dem gestreuten Strahl in Betracht. Erfindungsgemäß wird jedoch die interessierende Objektkante direkt aus dem initialen oder dem letzten zur Verfügung stehenden rekonstruierten Bild entnommen. Zudem kann, je nach rekonstruierter Schichtdicke, auch die z-Variation der Querstreuung berücksichtigt werden, da sich für jede rekonstruierte Schicht ein anderer Parametersatz ergibt.
  • Untervariante b: Modell der Oberflächenstreuung. Als Vereinfachung der Variante 1 kann die Streuung für jeden der originären Strahlen zu den Detektorelementen aus einer Funktion f(ϑ,φ) bestimmt werden. Dabei ist 9 der Winkel zwischen dem originären Strahl eines Detektorelements zur Flächennormale des Aufpunkts auf der gekrümmten Objektoberfläche. Der Winkel φ ist der Winkel zwischen dieser Flächennormale und der Verbindungslinie zur Röntgenquelle. Die Funktion f(,) charakterisiert die stattfindenden Querstreuungsprozesse. Wäre z.B. der zugrunde liegende Prozess der Querstreuung einfach Reflektion, (Eintrittswinkel = Austrittswinkel) so wäre die Funktion f(ϑ,φ) proportional zur Diracschen Deltafunktion: f (ϑ,φ) = c·δ(ϑ- φ).
  • Die Wechselwirkung von Röntgenquanten mit Objektoberflächen ist jedoch komplizierter. Die stattfindenden Streuprozesse der Röntgenquanten auf der Objektoberfläche, bestehend aus Photoeffekt und Comptonstreuung, können z.B. durch ein analytisches Modell in der Funktion f(,) erfasst werden. Eine zweite Möglichkeit ist die Simulation der Situation mit Monte-Carlo-Methoden. Eine dritte Möglichkeit besteht in der direkten Messung der Funktion für verschiedene Winkel , und deren Speicherung in einer zweidimensionalen Tabelle. Hierbei kann die Funktion f(ϑ,φ) als gewichtete Summe von Komponenten fn(ϑ,φ) aufgefasst werden, so dass gilt: f ( ϑ , φ ) = a n ⋅ f n ( ϑ , φ ) ⋅ n
    Figure DE102011004598B4_0002
    Jede Komponente n repräsentiert hierbei die Streuung an einer Fläche bestimmter Ordnung: z.B. Ebene, Kugeln mit unterschiedlichen Radien, usw. Während der iterativen Rekonstruktion können die jeweiligen Gewichte an für jeden Punkt der Oberfläche aus der lokalen Umgebung dieses Punktes bestimmt werden. Im einfachsten Fall kann f(ϑ,φ) auch lediglich durch die Streuung an einer Ebene angenähert werden mit: f(ϑ,φ) ≈ f1(ϑ,φ).
  • Variante 3: Berechnung der Querstreuung mit Monte-Carlo-Methoden.
  • Die Vorhersage der Querstreuung kann auch durch ein Monte-Carlo-Verfahren erfolgen, bei dem der Weg einer Vielzahl von Photonen, von der Quelle ausgehend, durch ein Objekt und bis zum Detektor simuliert wird. Das Monte-Carlo-Verfahren kann dabei direkt die ohne Streukorrektur initial rekonstruierte 3D-Schwächungsverteilung des Objektes als Streuobjekt verwenden. Dies erlaubt eine sehr genaue Vorhersage der Streustrahlenverteilung. Das Verfahren ist jedoch sehr aufwendig, da einerseits eine Strahlverfolgung durch ein gepixeltes Objekt viele Rechenoperationen erfordert und andererseits nur wenige gestreute Photonen den Detektor erreichen, weshalb sehr viele Primärphotonen simuliert werden müssen. Ergänzend kann zur Bestimmung einer Materialverteilung auch in bekannter Weise eine Mehr-Komponentenzerlegung der initial oder zuletzt rekonstruierten energieabhängigen Bilddaten erfolgen. Zur Beschleunigung und Vereinfachung können die folgenden Untervarianten verwendet werden:
    • Untervariante a: Zur Vereinfachung und Beschleunigung der Simulation kann das Objekt durch ein Objekt aus einem einheitlichen Material, z.B. Wasser, ersetzt werden.
    • Untervariante b: Das tatsächliche Objekt kann durch ein ähnliches geometrisches Objekt, z.B. einen elliptischen Zylinder, oder eine Kombination von einigen geometrischen Objekten, ersetzt werden.
    • Untervariante c: Zusätzlich kann in der Untervariante b das Objekt aus wenigen Materialien, z.B. Wasser und Knochen, zusammengesetzt werden.
    • Untervariante d: Es können die Photonen nur bis zu einer gegebenen Streuordnung, vorzugsweise nur bis zur ersten Streuordnung, verfolgt werden.
    • Untervariante e: Zur Beschleunigung der Simulation und zur Verringerung des Rauschens aufgrund der geringen Zahl der im Detektor eintreffenden Photonen können allen Detektorkanälen von jedem Wechselwirkungspunkt aus Erwartungswerte von Streuphotonen gemäß bekannter Wirkungsquerschnitte und Wahrscheinlichkeiten zugeschlagen werden.
  • Bei allen Methoden kann die Streuung an der Patientenliege auch separat additiv behandelt werden. Die Querstreuung der Patientenliege kann für jede Liegenposition im Messfeld z.B. durch direkte Messung im Voraus ermittelt werden. Obwohl die Schwächung der Patientenliege in der Regel vernachlässigbar ist, kann die Querstreuung an der Unterseite und an den seitlichen Kanten der Liege signifikant zur gesamten Querstreuungsintensität beitragen. Wenn z.B. die Schwellwerte im Bild so gewählt wurden, dass nur Punkte auf der Patientenoberfläche und innerhalb des Patienten als Streuzentren betrachtet werden, liefert dieses Vorgehen eine Verbesserung des Streustrahlenmodells.
  • Der Hauptvorteil des hier vorgestellten Verfahrens besteht darin, dass es ohne zusätzliche Sensoren bzw. ohne zusätzliche Anforderungen an Strahler oder Generator eines CT-Gerätes auskommt. Gegenüber modellbasierten Verfahren besteht ein Vorteil darin, dass die näherungsweise Charakterisierung der Objektoberfläche aus den Sinogrammdaten durch eine geringe Zahl zeitlich gegenüber der aktuellen Messung zurückliegender Tangenten durch eine robustere Charakterisierung der Objektoberfläche aus einem aktuell rekonstruierten CT-Bild ersetzt werden kann. Somit lassen sich Mehrdeutigkeiten vermeiden und die Voraussetzung eines näherungsweise in z-Richtung homogenen Objekts umgehen. Ein weiterer Vorteil ist die flexiblere Modellierung der Querstreuung.
  • Entsprechend den oben geschilderten Grundgedanken schlagen die Erfinder ein Verfahren zur Streustrahlkorrektur bei einer CT-Untersuchung eines Objektes, insbesondere eines Patienten, in einem Multi-Source-CT, insbesondere einem Dual-Source-CT, vor, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte:
    • - Abtastung des Objektes durch mindestens zwei in einer Ebene winkelversetzt angeordnete Strahler-Detektor-Systeme, wobei jeder Strahler ein Strahlenbündel auf den jeweils gegenüberliegenden Detektor aussendet und auf jedem Detektor ein Streustrahlungsgitter verwendet wird, und Erzeugung von originären Projektionsdatensätzen,
    • - Rekonstruktion des Objektes mit den originären Projektionsdatensätzen mindestens eines Detektors,
    • - Bestimmung der von jedem Strahler erzeugten Streustrahlung ausschließlich in Richtung der originären Strahlen des mindestens einen anderen Strahlers zu seinem gegenüberliegenden Detektor,
    • - Erzeugung korrigierter Projektionsdatensätze durch entfernen der berechneten Streustrahlung aus den originären Projektionsdatensätzen,
    • - Rekonstruktion des Objektes mit den korrigierten Projektionsdatensätzen,
    • - Untersuchung mindestens eines Abbruchkriteriums und
    • - Durchführung einer weiteren Iteration des Verfahrens bei der Bestimmung der Streustrahlung oder Ausgabe des Rekonstruktionsergebnisses, falls das Ergebnis der Untersuchung des mindestens einen Abbruchkriteriums dies ergibt.
  • Als Abbruchkriterium kann erfindungsgemäß eines oder eine Kombination mehrerer der nachfolgenden Kriterien verwendet werden: maximale Anzahl der Iterationen, Angleichung der Bildergebnisse auf einen vorgegebenen Wert und/oder Angleichung der ermittelten Streuergebnisse auf einen vorgegebenen Wert
  • Vorteilhaft wird hierbei in einer Alternative des Verfahrens vorgeschlagen ausschließlich die auf der Oberfläche des Objektes entstehende Streustrahlung zu berücksichtigen.
  • Hierbei können zur Bestimmung der Streustrahlung auf der Oberfläche des Objektes die lokale Krümmung der Oberfläche des Objektes, der Einfallswinkel des einfallenden Strahls und der mindestens eine Ausfallswinkel des mindestens einen ausfallenden Streustrahls in Richtung des mindestens einen anderen Detektors berücksichtigt werden. Dabei kann weiterhin eine 3-dimensionale Tabelle verwendet werden, in der aus Vorversuchen die Streustrahlungswerte auf der Basis von Einfallswinkel, Ausfallswinkel und Oberflächenkrümmung des streuenden Objektes eingetragen sind. Außerdem kann die Oberflächenkrümmung des streuenden Objektes an Hand zuvor rekonstruierter Bilddaten bestimmt werden.
  • Gemäß einer anderen Alternative des Verfahrens kann im gesamten Objekt an zumindest einem Teil der Schnittpunkte der originären Strahlen des Streustrahlung erzeugenden Strahlenbündels und der anderen Strahlenwege des mindestens einen anderen Strahlenbündels für den jeweils anderen Strahlenweg die Intensität der originären Strahlen und die entstehende Streustrahlung ausschließlich in Richtung des mindestens einen anderen Strahlenweges und deren Intensität am Detektor unter Berücksichtigung der Schwächung im Objekt bestimmt werden.
  • Hierbei kann weiterhin zur Bestimmung der Streustrahlung an den betrachteten Schnittpunkten, die Streustrahlung direkt durch eine Funktion, welche den Einfallswinkel, den Streuwinkel und das aus den letzten Rekonstruktionsdaten bestimmte streuende Material berücksichtigt, berechnet werden.
  • In einer besonders einfachen Ausführung kann zur Bestimmung der Intensität und/oder Energie des originären Strahls am Ort der Entstehung der Streustrahlung eine einheitliche Materialverteilung angenommen werden. Weiterhin kann zur Bestimmung der Intensität des originären Strahls am Ort der Entstehung der Streustrahlung eine vorgegebene körperähnliche Materialverteilung oder eine Materialverteilung angenommen werden, die zumindest näherungsweise aus einer der vorangehenden, insbesondere der letzten, Rekonstruktion des Objektes entnommen ist.
  • Alternativ zur direkten formelmäßigen Berechnung kann zur Bestimmung der Streustrahlung an den betrachteten Schnittpunkten, diese auch durch eine Monte-Carlo-Simulation bestimmt werden. Auch hierbei kann im Objekt eine einheitliche Materialverteilung, besser eine vorgegebene körperähnliche Materialverteilung oder noch besser eine Materialverteilung angenommen werden, die zumindest näherungsweise aus einer vorangehenden, vorzugsweise der letzten, Rekonstruktion des Objektes entnommen ist.
  • Zur Vermeidung zu langer Rechenzeiten ist es weiterhin günstig bei der Monte-Carlo-Simulation die Photonen nur bis zu einer vorgegebenen Streuordnung, insbesondere bis zur ersten Streuordnung, zu verfolgen.
  • Bei allen oben genannten Verfahren kann außerdem zur ermittelten objektbezogenen Streuverteilung die vorbekannte Streuverteilung einer Patientenliege aufaddiert werden.
  • Wird das vorbeschriebene Verfahren im Rahmen einer CT-Untersuchung ausgeführt, bei der entweder durch die Verwendung unterschiedlicher Röntgenspektren und/oder der Verwendung energieauflösender Detektoren die Möglichkeit einer an sich bekannten Materialzerlegung eröffnet, so kann zur Bestimmung der Streuung eine solche zuvor berechnete Materialverteilung in der CT-Darstellung berücksichtigt werden.
  • Zum Rahmen der Erfindung zählt neben dem oben beschriebenen Verfahren auch ein Computersystem eines Multi- oder Dual-Source-CT-Systems mit einem Speicher für Computerprogramme, wobei der Speicher auch ein Computerprogramm enthält, welches im Betrieb die folgenden Verfahrensschritte durchführt:
    • - Abtastung des Objektes durch Steuerung mindestens zweier in einer Ebene winkelversetzt angeordnete Strahler-Detektor-Systeme, wobei jeder Strahler ein Strahlenbündel auf den jeweils gegenüberliegenden Detektor aussendet und auf jedem Detektor ein Streustrahlungsgitter verwendet wird, und Erzeugung von originären Projektionsdatensätzen,
    • - Rekonstruktion des Objektes mit den originären Projektionsdatensätzen mindestens eines Detektors,
    • - Bestimmung der von jedem Strahler erzeugten Streustrahlung ausschließlich in Richtung der originären Strahlen des mindestens einen anderen Strahlers zu seinem gegenüberliegenden Detektor,
    • - Erzeugung korrigierter Projektionsdatensätze durch entfernen der berechneten Streustrahlung aus den originären Projektionsdatensätzen,
    • - Rekonstruktion des Objektes mit den korrigierten Projektionsdatensätzen,
    • - Untersuchung mindestens eines Abbruchkriteriums und
    • - Durchführung einer weiteren Iteration des Verfahrens bei der Bestimmung der Streustrahlung oder Ausgabe des Rekonstruktionsergebnisses, falls das Ergebnis der Untersuchung des mindestens einen Abbruchkriteriums dies ergibt.
  • Außerdem liegt im Rahmen der Erfindung auch ein Computersystem, welches nicht unmittelbar mit einem CT-System verbunden sein muss, und zur Bildbearbeitung mit einem Speicher für Computerprogramme ausgebildet ist, wobei der Speicher auch ein Computerprogramm enthält, welches im Betrieb die folgenden Verfahrensschritte durchführt:
    • - Empfang von Detektordaten oder Projektionsdaten aus einer Abtastung eines Objektes,
    • - Rekonstruktion des Objektes mit aus den Detektordaten berechneten oder den empfangenen originären Projektionsdatensätzen mindestens eines Detektors,
    • - Bestimmung der von jedem Strahler erzeugten Streustrahlung ausschließlich in Richtung der originären Strahlen des mindestens einen anderen Strahlers zu seinem gegenüberliegenden Detektor,
    • - Erzeugung korrigierter Projektionsdatensätze durch entfernen der berechneten Streustrahlung aus den originären Projektionsdatensätzen,
    • - Rekonstruktion des Objektes mit den korrigierten Projektionsdatensätzen,
    • - Untersuchung mindestens eines Abbruchkriteriums und
    • - Durchführung einer weiteren Iteration des Verfahrens bei der Bestimmung der Streustrahlung oder Ausgabe des Rekonstruktionsergebnisses, falls das Ergebnis der Untersuchung des mindestens einen Abbruchkriteriums dies ergibt.
  • Selbstverständlich kann auch bei solchen Computersystemen das Computerprogramm im Speicher derart ausgestaltet sein, dass es im Betrieb die sonstigen oben näher geschilderten Verfahrensschritte ausführt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: 1: CT-System; 2: erste Röntgenröhre; 3: erster Detektor; 3.1: Streustrahlungsgitter; 4: zweite Röntgenröhre; 5: zweiter Detektor; 5.1: Streustrahlungsgitter; 6: Gantrygehäuse; 7: Kontrastmittelapplikator; 8: Patientenliege; 9: Systemachse; 10: Computersystem; Ba: erstes Strahlenbündel; Bb: zweites Strahlenbündel; i: Streuzentrum; K: Laufkreis der Gantry; N: Oberflächennormale; O: originärer Strahl; P: Patient/Objekt; Prg1-Prgn: Computerprogramme; S: Streustrahl; S1: Abtastung des Objektes; S2: Erzeugung von originären Projektionsdatensätze; S3: Rekonstruktion des Objektes mit den originären Projektionsdatensätze; S4: Bestimmung der von jedem Strahler erzeugten Streustrahlung, ausschließlich in Richtung auf den jeweils anderen Detektor; S5: Erzeugung korrigierter Projektionsdatensätze; S6: Rekonstruktion des Objektes mit korrigierten Projektionsdatensätzen; S7: Untersuchung mindestens eines Abbruchkriteriums; S8: Ausgabe, Speicherung oder Weiterverarbeitung des Rekonstruktionsergebnisses; Z: Streuung erzeugender Strahl; θi : Streuwinkel am Streuzentrum i; φ : Einfallswinkel : Streuwinkel;.
  • Es zeigen im Einzelnen:
    • 1 ein Dual-Source-CT-System,
    • 2 ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 3 eine schematische Darstellung der Berechnung einer oberflächenbezogenen Querstreuung eines Objektes und
    • 4 eine schematische Darstellung der Berechnung einer volumenbezogenen Querstreuung eines Objektes.
  • Die 1 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Dual-Source-CT-Systems (= CT-System mit zwei Strahler-Detektor-Systemen) 1 mit einem Gantrygehäuse 6, in dem an der nicht näher dargestellten Gantry zwei winkelversetzt angeordnete Strahler-Detektor-Systeme befestigt sind. Die Strahler-Detektor-Systeme bestehen aus einer ersten Röntgenröhre 2 mit einem der ersten Röntgenröhre zugeordneten gegenüberliegenden Detektor 3 einerseits und aus einer zweiten Röntgenröhre 4 mit einem der zweiten Röntgenröhre zugeordneten gegenüberliegenden Detektor 5. Beide Strahler-Detektor-Systeme bestreichen ein in der zentralen runden Öffnung gelegenes Messfeld. Durch dieses Messfeld kann der Patient P mit Hilfe der Patientenliege 8 entlang der Systemachse 9 geschoben werden. Grundsätzlich kann hiermit sowohl ein Spiralscan als auch ein Sequenzscan ausgeführt werden. Zur Verbesserung der Abbildung von Blutgefäßen oder sonstiger Strukturen kann dem Patienten über den Kontrastmittelapplikator 7 auch ein Kontrastmittel injiziert werden.
  • Die Steuerung des CT-Systems 1 und die Auswertung der Abtastung des Patienten P wird durch das damit verbundene Computersystem 10 ausgeführt, wobei dieses mindestens einen Speicher aufweist, in dem Computerprogramme Prg1-Prgn gespeichert sind. Erfindungsgemäß sind darin auch Programme enthalten beziehungsweise gespeichert, welche derart ausgebildet sind, dass sie im Betrieb des Systems die unterschiedlichen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführen.
  • Zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der 2 ein Ablaufschema gezeigt, welches die grundlegenden Verfahrensschritte S1 bis S8 zeigt. Im Schritt S1 wird die Abtastung des Objektes durch mindestens zwei in einer Ebene winkelversetzt angeordnete Strahler-Detektor-Systeme durchgeführt. Hierbei wird von einer Anordnung der Strahler-Detektor-Systeme ähnlich der 1 ausgegangen, wobei jeder Strahler ein originäres Strahlenbündel auf den jeweils gegenüberliegenden Detektor aussendet. Gleichzeitig erzeugen diese originären Strahlenbündel am Objekt Streustrahlung, wobei jedoch auf einem Detektor nur die Streustrahlen detektiert werden, die aufgrund der an jedem Detektor verwendeten Streustrahlungsgitter in Richtung der jeweiligen originären Strahlen verlaufen.
  • Im zweiten Schritt S2 werden aus den gemessenen Detektordaten originäre Projektionsdatensätze erzeugt.
  • Mit dem Schritt S3 wird mit den originären Projektionsdatensätzen mindestens eines Detektors eine CT-Darstellung des abgetasteten Objektes rekonstruiert.
  • Darauf erfolgt im Schritt S4 die Bestimmung der von jedem Strahler erzeugten Streustrahlung ausschließlich in Richtung der originären Strahlen des mindestens einen anderen Strahlers zu seinem gegenüberliegenden Detektor auf der Basis der durch die vorhergehende Rekonstruktion zur Verfügung stehender Informationen bezüglich der Ausgestaltung des Objektes, also insbesondere dessen geometrischer Daten und/oder Materialverteilungen.
  • Im nächsten Schritt S5 wird der Einfluss der zuvor berechneten Streustrahlung aus den originären Projektionsdatensätzen entfernt.
  • Es erfolgt nun im Schritt S6 die Rekonstruktion des Objektes mit den streustrahlungskorrigierten Projektionsdatensätzen.
  • Darauf wird im Schritt S7 mindestens ein Abbruchkriterium für die Iteration untersucht und entschieden, ob eine neue Bestimmung von verbesserten Streudaten mit geänderten CT-Bilddaten beim Schritt S4 nochmals fortgeführt werden soll oder die Iteration abgebrochen werden soll.
  • Im Schritt S8 erfolgt schließlich die Ausgabe, Speicherung oder Weiterverarbeitung des Rekonstruktionsergebnisses, also bezüglich des Streustrahlungseinflusses befreiter CT-Bilddaten.
  • Bezüglich der Bestimmung der im Detektor des jeweils anderen Strahler-Detektor-Systems detektierbaren Streustrahlung wird in den 3 und 4 jeweils eine Variante der Bestimmung unter ausschließlicher Berücksichtigung der Oberfläche beziehungsweise unter Berücksichtigung des gesamten Objektes gezeigt.
  • In der 3 ist der Laufkreis K der Gantry zu erkennen, auf dem ein erstes und ein zweites, winkelversetzt angeordnetes, Strahler-Detektor-System zu erkennen sind. Zum ersten Strahler-Detektor-System gehören die Röntgenröhre 2 und der gegenüberliegende Detektor 3, zwischen denen das Strahlenbündel Ba mit den Randstrahlen gezeigt ist. Zum zweiten Strahler-Detektor-System gehören die Röntgenröhre 4 und der gegenüberliegende Detektor 5, zwischen denen das Strahlenbündel Bb mit seinen Randstrahlen gezeigt ist. Außerdem ist ein ausgewählter originärer Strahl O von der ersten Röhre 2 zum Detektor 3 zu erkennen, der durch einen Streustrahl S, beginnend am Streuzentrum i, eines Strahls aus der zweiten Röhre 4, überlagert wird. Der Streuwinkel θi zwischen dem originären Strahl O und dem zweiten Strahl Z ist ebenfalls eingetragen.
  • Die 3 zeigt also die geometrischen Verhältnisse bei der Berechnung der Querstreuung aus der Rückverfolgung eines originären Strahls vom Detektorelement zum initialen Bild. Entlang dieses originären Strahls O liegt eine Vielzahl von Streuzentren i. Für jedes dieser Streuzentren ist der Streuwinkel θi , unter welchem die Streustrahlung einen - unerwünschten - Beitrag ins jeweils andere Strahler-Detektor-System liefert, bekannt. Für den Streubeitrag erster Ordnung zu diesem originären Strahl können die Beiträge aller Punkte i gewichtet mit der Schwächung durch das Objekt entlang des originären Strahls berechnet und aufsummiert werden. Wird dies für alle oder zumindest eine repräsentative Vielzahl von Streuzentren durchgeführt, so ergibt sich eine gute Näherung für die tatsächlich auftretende Intensitätsverteilung der Streustrahlung unter Berücksichtigung des gesamten Objektes.
  • Eine grundsätzlich ähnliche Situation ist in der 4 gezeigt, in der die Bestimmung der Streuung ausschließlich an der Oberfläche des Objektes P dargestellt wird. Der Aufbau der Strahler-Detektor-Systeme ist dabei identisch zur 3, wobei allerdings nur Streuzentren auf der Oberfläche des Objektes P betrachtet werden und entsprechend weniger Streuzentren und deren Wirkung berechnet werden müssen. Hier sind für alle Streuzentren auf der Oberfläche die Einfallswinkel φ und Streuwinkel relativ zur Oberflächennormalen N, entsprechend der Richtung des originären Strahls O und des eine Querstreuung erzeugenden Strahls Z bekannt. Entsprechend lässt sich auch am jeweiligen für ein Detektorelement wirksamen Streuzentrum die dort erzeugte Streuintensität berechnen und damit aus einem rekonstruierten CT-Bilddatensatz ermitteln.
  • Zusammengefasst stellt die Erfindung also ein Verfahren und ein Computersystem zur Streustrahlkorrektur bei einer CT-Untersuchung eines Objektes in einem Multi-Source-CT vor, aufweisend die wesentlichen Verfahrensschritte:
    • - Erzeugung von originären Projektionsdatensätzen,
    • - Rekonstruktion des Objektes mit den originären Projektionsdatensätzen mindestens eines Detektors,
    • - Bestimmung der von jedem Strahler erzeugten Streustrahlung ausschließlich in Richtung der originären Strahlen des mindestens einen anderen Strahlers zu seinem gegenüberliegenden Detektor,
    • - Erzeugung korrigierter Projektionsdatensätze durch entfernen der berechneten Streustrahlung aus den originären Projektionsdatensätzen,
    • - Rekonstruktion des Objektes mit den korrigierten Projektionsdatensätzen, und
    • - Durchführung einer weiteren Iteration des Verfahrens bei der Bestimmung der Streustrahlung oder Ausgabe des Rekonstruktionsergebnisses, falls mindestens ein vorgegebenes Abbruchkriterium zutrifft.

Claims (20)

  1. Verfahren zur Streustrahlkorrektur bei einer CT-Untersuchung eines Objektes in einem Multi-Source-CT, insbesondere einem Dual-Source-CT, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte: 1.1. Abtastung des Objektes (P) durch mindestens zwei in einer Ebene winkelversetzt angeordnete Strahler-Detektor-Systeme (2, 3; 4, 5), wobei jeder Strahler (2, 4) ein Strahlenbündel (Ba, Bb) auf den jeweils gegenüberliegenden Detektor (3, 5) aussendet und auf jedem Detektor (3, 5) ein Streustrahlungsgitter (3.1, 5.1) verwendet wird, und Erzeugung von originären Projektionsdatensätzen, 1.2. Rekonstruktion von Bilddaten des Objektes (P) mit den originären Projektionsdatensätzen mindestens eines Detektors (3, 5), 1.3. Bestimmung der von jedem Strahler (2, 4) erzeugten Streustrahlung ausschließlich in Richtung der originären Strahlen (O) des mindestens einen anderen Strahlers zu seinem gegenüberliegenden Detektor (3, 5), 1.4. Erzeugung korrigierter Projektionsdatensätze durch entfernen der berechneten Streustrahlung aus den originären Projektionsdatensätzen, 1.5. Rekonstruktion von korrigierten Bilddaten des Objektes (P) mit den korrigierten Projektionsdatensätzen, 1.6. Untersuchung mindestens eines Abbruchkriteriums und 1.7. Durchführung einer weiteren Iteration des Verfahrens ab Merkmal 1.3 oder Ausgabe des Rekonstruktionsergebnisses, je nach Ergebnis aus Merkmal 1.6.
  2. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die auf der Oberfläche des Objektes (P) entstehende Streustrahlung berücksichtigt wird.
  3. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Streustrahlung auf der Oberfläche des Objektes (P) die Krümmung der Oberfläche des Objektes, der Einfallswinkel (φ) des einfallenden Strahls (Z) und der mindestens eine Ausfallswinkel (ϑ) des mindestens einen ausfallenden Streustrahls (S) in Richtung des mindestens einen anderen Detektors (3) berücksichtigt wird.
  4. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Streustrahlung eine 3-dimensionale Tabelle verwendet wird, in der aus Vorversuchen die Streustrahlungswerte auf der Basis von Einfallswinkel (φ), Ausfallswinkel (ϑ) und Oberflächenkrümmung des streuenden Objektes eingetragen sind.
  5. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenkrümmung des streuenden Objektes (P) an Hand zuvor rekonstruierter Bilddaten bestimmt wird.
  6. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im gesamten Objekt (P) an zumindest einem Teil der Schnittpunkte der originären Strahlen (O) des Streustrahlung erzeugenden Strahlenbündels und der anderen Strahlenwege des mindestens einen anderen Strahlenbündels für den jeweils anderen Strahlenweg die Intensität der originären Strahlen (O) und die entstehende Streustrahlung ausschließlich in Richtung des mindestens einen anderen Strahlenweges und deren Intensität am Detektor unter Berücksichtigung der Schwächung im Objekt (P) bestimmt wird.
  7. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 6, dadurch g e ke nn z e ich n et, dass zur Bestimmung der Streustrahlung an den betrachteten Schnittpunkten, die Streustrahlung direkt durch eine Funktion, welche den Einfallswinkel (φ), den Streuwinkel (ϑ) und das aus den letzten Rekonstruktionsdaten bestimmte streuende Material berücksichtigt, berechnet wird.
  8. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Intensität und/oder Energie des originären Strahls (O) am Ort der Entstehung der Streustrahlung eine einheitliche Materialverteilung angenommen wird.
  9. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Intensität des originären Strahls (O) am Ort der Entstehung der Streustrahlung eine vorgegebene körperähnliche Materialverteilung angenommen wird.
  10. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Intensität des originären Strahls (O) am Ort der Entstehung der Streustrahlung eine Materialverteilung angenommen wird, die zumindest näherungsweise aus der letzten Rekonstruktion des Objektes (P) entnommen ist.
  11. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Streustrahlung an den betrachteten Schnittpunkten, die Streustrahlung durch eine Monte-Carlo-Simulation bestimmt wird.
  12. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung der Monte-Carlo-Simulation eine einheitliche Materialverteilung im Objekt (P) angenommen wird.
  13. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung der Monte-Carlo-Simulation eine vorgegeben körperähnliche Materialverteilung im Objekt (P) angenommen wird.
  14. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung der Monte-Carlo-Simulation eine Materialverteilung angenommen wird, die zumindest näherungsweise aus der letzten Rekonstruktion des Objektes (P) entnommen ist.
  15. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Monte-Carlo-Simulation die Photonen nur bis zu einer vorgegebenen Streuordnung, insbesondere zur ersten Streuordnung, verfolgt werden.
  16. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur ermittelten objektbezogenen Streuverteilung die vorbekannte Streuverteilung einer Patientenliege (8) aufaddiert wird.
  17. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Streuung die Materialverteilung berücksichtigt wird, indem eine Materialkomponentenzerlegung auf der Basis energieabhängiger Schwächungswerte erfolgt.
  18. Computersystem (10) eines Multi- oder Dual-Source-CT-Systems, aufweisend einen Speicher für Computerprogramme, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher auch ein Computerprogramm (Prg1-Prgn) enthält, welches im Betrieb die folgenden Verfahrensschritte durchführt: 18.1. Abtastung des Objektes (P) durch Steuerung mindestens zweier in einer Ebene winkelversetzt angeordnete Strahler-Detektor-Systeme (2, 3; 4, 5), wobei jeder Strahler (2, 4) ein Strahlenbündel (Ba, Bb) auf den jeweils gegenüberliegenden Detektor (3, 5) aussendet und auf jedem Detektor ein Streustrahlungsgitter (3.1, 5.1) verwendet wird, und Erzeugung von originären Projektionsdatensätzen, 18.2. Rekonstruktion von Bilddaten des Objektes (P) mit den originären Projektionsdatensätzen mindestens eines Detektors (3, 5), 18.3. Bestimmung der von jedem Strahler erzeugten Streustrahlung ausschließlich in Richtung der originären Strahlen (O) des mindestens einen anderen Strahlers (2, 4) zu seinem gegenüberliegenden Detektor (3, 5), 18.4. Erzeugung korrigierter Projektionsdatensätze durch entfernen der berechneten Streustrahlung aus den originären Projektionsdatensätzen, 18.5. Rekonstruktion von korrigierten Bilddaten des Objektes (P) mit den korrigierten Projektionsdatensätzen, 18.6. Untersuchung mindestens eines Abbruchkriteriums und 18.7. Durchführung einer weiteren Iteration des Verfahrens ab Merkmal 18.3 oder Ausgabe des Rekonstruktionsergebnisses, je nach Ergebnis aus Merkmal 18.6.
  19. Computersystem (10) ausgebildet zur Bildbearbeitung mit einem Speicher für Computerprogramme, dadurch gekennzeichnet , dass der Speicher auch ein Computerprogramm (Prg1-Prgn) enthält, welches im Betrieb die folgenden Verfahrensschritte durchführt: 19.1. Empfang von Detektordaten oder originären Projektionsdaten aus einer Abtastung eines Objektes (P), 19.2. Rekonstruktion von Bilddaten des Objektes (P) mit aus den Detektordaten berechneten oder den empfangenen originären Projektionsdatensätzen mindestens eines Detektors (3, 5), 19.3. Bestimmung der von jedem Strahler (2, 4) erzeugten Streustrahlung ausschließlich in Richtung der originären Strahlen (O) des mindestens einen anderen Strahlers (2, 4) zu seinem gegenüberliegenden Detektor (3, 5), 19.4. Erzeugung korrigierter Projektionsdatensätze durch entfernen der berechneten Streustrahlung aus den originären Projektionsdatensätzen, 19.5. Rekonstruktion von korrigierten Bilddaten des Objektes (P) mit den korrigierten Projektionsdatensätzen, 19.6. Untersuchung mindestens eines Abbruchkriteriums und 19.7. Durchführung einer weiteren Iteration des Verfahrens ab Merkmal 19.3 oder Ausgabe des Rekonstruktionsergebnisses, je nach Ergebnis aus Merkmal 19.6.
  20. Computersystem (10) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm (Prg1-Prgn) im Speicher derart ausgestaltet ist, dass es im Betrieb auch die Verfahrensschritte der voranstehenden Patentansprüche 2 bis 17 ausführt.
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US13/401,879 US8744161B2 (en) 2011-02-23 2012-02-22 Method and computer system for scattered beam correction in a multi-source CT

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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8437525B2 (en) * 2011-03-28 2013-05-07 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Method and system for using a modified ordered subsets scheme for attenuation weighted reconstruction
DE102012204980B4 (de) 2012-03-28 2021-09-30 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Rekonstruktion von CT-Bildern mit Streustrahlenkorrektur, insbesondere für Dual-Source CT-Geräte
DE102013104720A1 (de) * 2012-05-07 2013-11-07 Werth Messtechnik Gmbh Computertomografie-Verfahren und Anordnung zur Bestimmung von Merkmalen an einem Messobjekt
US9724056B2 (en) * 2013-11-28 2017-08-08 Toshiba Medical Systems Corporation Method and system for spectral computed tomography (CT) with inner ring geometry
CN108351429B (zh) * 2015-10-28 2022-04-15 皇家飞利浦有限公司 Ct系统和ct方法
DE102016217984A1 (de) * 2016-09-20 2018-04-05 Siemens Healthcare Gmbh Sinogrammbasierte Streustrahlenkorrektur in der Computertomographie
CN106709913B (zh) * 2016-12-30 2019-10-08 上海联影医疗科技有限公司 锥束ct入射强度计算方法和装置
JP6783702B2 (ja) * 2017-05-25 2020-11-11 東芝Ｉｔコントロールシステム株式会社 Ｘ線断層撮影装置
JP6925294B2 (ja) * 2018-03-23 2021-08-25 富士フイルム株式会社 画像処理装置、放射線画像撮影システム、画像処理方法、及び画像処理プログラム
CN110914868B (zh) 2018-10-25 2024-02-23 上海联影医疗科技股份有限公司 用于散射校准的系统和方法
CN111096761B (zh) * 2018-10-29 2024-03-08 上海西门子医疗器械有限公司 修正楔形滤波器散射的方法、装置和相关设备
CN111657979A (zh) * 2019-03-08 2020-09-15 江苏一影医疗设备有限公司 Ct成像系统及其成像方法
US11166690B2 (en) * 2020-03-19 2021-11-09 Accuray, Inc. Noise and artifact reduction for image scatter correction
CN114113173A (zh) * 2021-11-18 2022-03-01 上海联影医疗科技股份有限公司 一种x射线设备、应用于x射线设备中的散射校正方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005048397A1 (de) 2005-10-10 2007-04-12 Siemens Ag Verfahren zur Strahlungskorrektur eines CT-Systems
DE102006046047A1 (de) 2006-09-28 2008-04-03 Siemens Ag Verfahren zur kombinierten Knochenaufhärtungs- und Streustrahlungskorrektur in der Röntgen-Computertomographie
DE102007014829B3 (de) 2007-03-28 2008-09-11 Siemens Ag Verfahren zur Streustrahlungskorrektur in bildgebenden Röntgengeräten sowie Röntgenbildgebungssystem

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6421412B1 (en) * 1998-12-31 2002-07-16 General Electric Company Dual cardiac CT scanner
DE10047720A1 (de) * 2000-09-27 2002-04-11 Philips Corp Intellectual Pty Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Röntgen-Computertomogramms mit einer Streustrahlungskorrektur
US20030128801A1 (en) * 2002-01-07 2003-07-10 Multi-Dimensional Imaging, Inc. Multi-modality apparatus for dynamic anatomical, physiological and molecular imaging
CN1481756A (zh) * 2002-08-14 2004-03-17 ��ʽ���綫֥ 集中照射型放疗设备
JP4314008B2 (ja) * 2002-10-01 2009-08-12 株式会社東芝 Ｘ線ｃｔスキャナ
DE10302567A1 (de) * 2003-01-22 2004-08-12 Siemens Ag Bildgebendes Tomographiegerät mit wenigstens zwei Strahler-Detektor-Systemen und Verfahren zum Betrieb eines solchen Tomographiegeräts
US20060083351A1 (en) * 2004-10-18 2006-04-20 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Method and System for Scatter Correction During Bi-Plane Imaging with Simultaneous Exposure
US7542540B2 (en) * 2005-07-15 2009-06-02 Kabushiki Kaisha Toshiba X-ray CT apparatus
DE102006019923A1 (de) * 2006-04-28 2007-11-15 Siemens Ag Verfahren zur Streustrahlungskorrektur bei einem Röntgen-CT und Röntgen-CT zur Anwendung dieses Verfahrens
DE102006019920B4 (de) * 2006-04-28 2008-04-10 Siemens Ag Verfahren zur Streustrahlungskorrektur eines CT-Systems mit mindestens zwei winkelversetzt angeordneten Fokus-Detektor-Systemen und Röntgen-CT-System
WO2007149749A2 (en) 2006-06-22 2007-12-27 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Multi-tube imaging system scatter correction
DE102007022714A1 (de) * 2007-05-15 2008-12-04 Siemens Ag Verfahren zur Streustrahlungskorrektur bei einem Röntgen-Computertomografie-System und Verfahren zur Erzeugung einer streustrahlungskorrigierten tomografischen Darstellung, sowie Röntgen-Computertomografie-System
JP5214942B2 (ja) * 2007-10-02 2013-06-19 東芝メディカルシステムズ株式会社 多管球ｘ線ｃｔにおける散乱線強度分布のスケーリング方法および多管球ｘ線ｃｔ装置
US8488902B2 (en) * 2009-01-29 2013-07-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Detection values correction apparatus
US7912180B2 (en) * 2009-02-19 2011-03-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Scattered radiation correction method and scattered radiation correction apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005048397A1 (de) 2005-10-10 2007-04-12 Siemens Ag Verfahren zur Strahlungskorrektur eines CT-Systems
DE102006046047A1 (de) 2006-09-28 2008-04-03 Siemens Ag Verfahren zur kombinierten Knochenaufhärtungs- und Streustrahlungskorrektur in der Röntgen-Computertomographie
DE102007014829B3 (de) 2007-03-28 2008-09-11 Siemens Ag Verfahren zur Streustrahlungskorrektur in bildgebenden Röntgengeräten sowie Röntgenbildgebungssystem

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CN102648857B (zh) 2015-10-28
CN102648857A (zh) 2012-08-29
DE102011004598A1 (de) 2012-08-23
US20120213424A1 (en) 2012-08-23
US8744161B2 (en) 2014-06-03

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