DE102011005161B4 - Verfahren, Bilddatensatzrekonstruktionseinrichtung, Röntgen-System und Computerprogramm zur Artefaktkorrektur - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Artefaktkorrektur in Bilddaten eines Untersuchungsobjekts (O), die unter Verwendung eines Röntgen-Systems (1) gewonnen wurden, wobei eine erste Messung mit einer ersten Energie (E1) durchgeführt wurde, um einen ersten Projektionsdatensatz (S1) zu erhalten, und eine zweite Messung mit einer zweiten Energie (E2) durchgeführt wurde, um einen zweiten Projektionsdatensatz (S2) zu erhalten, wobei sich die erste Energie (E1) von der zweiten Energie (E2) unterscheidet und wobei aus dem ersten Projektionsdatensatz (S1) ein Hochenergiebilddatensatz (I1) und aus dem zweiten Projektionsdatensatz (S2) ein Niedrigenergiebilddatensatz (I2) erzeugt wurden, umfassend die folgenden Schritte: a) Erzeugen eines Korrekturbilddatensatzes (μE) durch Kombinieren des Hochenergiebilddatensatzes (I1) und des Niedrigenergiebilddatensatzes (I2), b) Segmentieren (SEG) von Artefakte verursachenden Strukturen im Hochenergiebilddatensatz (I1) und im Niedrigenergiebilddatensatz (I2), um Bilddatenmasken (M1, M2) zu erhalten, c) Durchführen einer inversen Rekonstruktion (iR) der Bilddatenmasken (M1, M2), um Projektionsdatenmasken (SM1, SM2) zu erhalten, d) Durchführen einer inversen Rekonstruktion (iR) des Korrekturbilddatensatzes (μE), um einen Projektionskorrekturdatensatz (Sμ) zu erhalten, und e) Erzeugen korrigierter Projektionsdatensätze (kS1, kS2) durch Ersetzen von Abschnitten (16) der ursprünglichen Projektionsdatensätze (S1, S2) durch ausgewählte Bereiche (22) des Projektionskorrekturdatensatzes (Sμ), wobei zur Bestimmung der zu ersetzenden Abschnitte (16) die Projektionsdatenmasken (SM1, SM2) verwendet werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Artefaktkorrektur, insbesondere zur Metallartefaktkorrektur, in Bilddaten eines Objekts, die mittels eines Röntgen-Systems gewonnen wurden, wobei eine erste Messung mit einer ersten Energie durchgeführt wurde, um einen ersten Projektionsdatensatz zu erhalten, und eine zweite Messung mit einer von der ersten Energie verschiedenen zweiten Energie durchgeführt wurde, um einen zweiten Projektionsdatensatz zu erhalten, und aus dem Projektionsdatensatz für die erste Messung ein Hochenergiebilddatensatz und aus dem Projektionsdatensatz für die zweite Messung ein Niedrigenergiebilddatensatz erzeugt wurde. Außerdem betrifft die Erfindung eine Bildrekonstruktionseinrichtung zur Artefaktkorrektur mittels eines solchen Verfahrens sowie ein Röntgen-Computertomographiesystem mit einer derartigen Bildrekonstruktionseinrichtung.
• Algorithmen zur Metallartefaktkorrektur sind bekannt. Sie basieren in der Regel auf Interpolationsmechanismen. Die Metallstrukturen werden bildseitig oder rohdatenseitig segmentiert und das entsprechende Signal in den Rohdaten, d. h. in den Projektionsdaten, entfernt. Signalfreie Datenbereiche werden mit Hilfe interpolierender Verfahren überbrückt. Metallartefakte können so weitgehend beseitigt werden. Informationen in unmittelbarer Nähe der Metallstrukturen können aber verfälscht sein. Sind die Metallartefakte in der statistischen Unsicherheit der Daten aufgrund der extrem hohen Schwächung der das Metall durchdringenden Röntgenstrahlung begründet, so fehlen grundsätzlich Informationen, die folglich nur geschätzt werden können. Sind die Artefakte jedoch physikalischer Natur, nämlich durch Strahlaufhärtung erzeugt, so kann durch Hinzunahme zusätzlicher Informationen die Strahlaufhärtung beseitigt werden, so dass die ursprünglich überdeckten Strukturen genauer rekonstruiert werden können.
• Die hierzu erforderliche Information kann mit Hilfe von Dual Energy Messungen gewonnen werden. Bei einem solchen Verfahren werden ein erster Projektionsdatensatz mit einer höheren Energie bzw. Röntgenröhrenspannung sowie ein zweiter Projektionsdatensatz mit einer niedrigeren, zweiten Energie gemessen. Aus diesen beiden Projektionsdatensätzen kann dann ein Korrekturbilddatensatz gewonnen werden, in dem Metallartefakte reduziert sind. Dabei besteht aber die Gefahr, dass die Bildkontraste im gesamten Bild verfälscht werden können.
• Die Offenlegungsschrift US2009/0283682 offenbart ein bildgebendes Verfahren, bei welchem erste Bilddaten einer Zielregion mit einem metallischen Objekt und zweite Bilddaten der Zielregion zur Erzeugung eines zusammengesetzten Bildes verwendet werden.
• Die Patentschrift US 6,898,263 offenbart ein Verfahren zum Erhalt von Daten, aufweisend das Scannen eines Objekts unter Verwendung eines Multienergie-CT-Systems und Zerlegen der erhaltenen Daten, um Knochenmaterial- und Weichgewebe-Bilder zu erzeugen.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Bildrekonstruktionseinrichtung zur Artefaktkorrektur bereitzustellen, bei denen der Bildkontrast möglichst gut erhalten bleibt.
• Diese Aufgabe wird durch ein Korrekturverfahren gemäß dem Patentanspruch 1, ein Bilderzeugungsverfahren gemäß Patentanspruch 11, durch eine Bildrekonstruktionseinrichtung gemäß Patentanspruch 12 sowie ein Röntgen-System gemäß Patentanspruch 13 gelöst.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Artefaktkorrektur, insbesondere zur Metallartefaktkorrektur, werden Bilddaten eines Untersuchungsobjekts verwendet, die mittels eines Röntgen-Systems, insbesondere eines Computertomographiesystems, in einem Dual-Energy-Verfahren gemessen wurden, wobei in üblicher Weise ein erster Projektionsdatensatz mit einer ersten Energie und ein zweiter Projektionsdatensatz mit einer zweiten Energie gemessen wurde und aus dem ersten Projektionsdatensatz ein Hochenergiebilddatensatz und aus dem zweiten Projektionsdatensatz ein Niedrigenergiebilddatensatz erzeugt wurde, z. B. – sofern es sich um Projektionsdatensätze aus einem Computertomographen handelt – mittels bekannter Verfahren zur Rückprojektion und Filterung der Projektionsdaten.
• Der Hochenergiebilddatensatz und der Niederenergiebilddatensatz werden dann in den folgenden Schritten verwendet, um eine Artefaktkorrektur durchzuführen.
• In einem Schritt a) wird zunächst aus dem Hochenergiebilddatensatz und dem Niederenergiebilddatensatz durch geeignete Kombination, beispielsweise eine gewichtete Subtraktion, ein Korrekturbilddatensatz erzeugt.
• In einem Schritt b) werden dann die Artefakte verursachenden Strukturen im Hochenergiebilddatensatz und im Niederenergiebilddatensatz segmentiert. Als Ergebnis dieses Schritts liegen Bilddatenmasken vor, in denen die Artefakte verursachenden Strukturen markiert sind, z. B. in denen entweder die Artefakte verursachenden Strukturen oder alle übrigen Bereiche auf Null oder einen maximalen Datenwert gesetzt werden. Das Segmentieren kann händisch von einer Bedienperson eines derartigen Röntgen-Systems durchgeführt werden oder automatisch unter Verwendung von üblichen Segmentierungsverfahren erfolgen, z. B. unter Verwendung von Schwellenwertverfahren, Region-Growing-Methoden etc.
• In einem Schritt c) erfolgt eine inverse Rekonstruktion der im Schritt b) erhaltenen Bilddatenmasken, um „virtuelle” Projektionsdatensätze zu erhalten, die Informationen über die Artefakte verursachenden Strukturen enthalten, insbesondere deren Position in den Projektionsdatensätzen. D. h. mit der inversen Rekonstruktion wird eine Projektion der rekonstruierten Bilddatenmasken unter Berücksichtigung der realen Messgeometrie simuliert.
• In einem Schritt d), welcher auch vor oder parallel zu den Schritten b) oder c) durchgeführt werden kann, wird eine weitere inverse Rekonstruktion durchgeführt, um aus dem Korrekturbilddatensatz einen dritten Projektionsdatensatz, den Projektionskorrekturdatensatz, zu gewinnen.
• In einem Schritt e) werden dann korrigierte Projektionsdatensätze erzeugt. Hierzu werden Abschnitte der ursprünglichen Projektionsdatensätze, die mit der Messung mit der ersten und zweiten Energie gewonnen wurden, durch Abschnitte bzw. ausgewählte Bereiche des im Schritt d) ermittelten Projektionskorrekturdatensatzes ersetzt. Um zu bestimmen, welche Abschnitte in den ursprünglichen Projektionsdatensätzen ersetzt werden sollen, werden dabei die rekonstruierten Projektionsdatenmasken verwendet. In diesen Projektionsdatenmasken sind durch die Segmentierung der Artefakte verursachenden Strukturen ja die Informationen darüber enthalten, welche Abschnitte der Projektionsdatensätze zu den Abschnitten korrespondieren, die die Artefakte in den Bilddaten verursachen.
• Durch das abschnittsweise Ersetzen mit Bereichen aus dem Projektionskorrekturdatensatz werden also gezielt nur die Bereiche in den Projektionsdatensätzen durch den aus dem Korrekturbilddatensatzes erzeugten Projektionskorrekturdatensatz korrigiert, die Metallartefakte erzeugen. Dagegen werden andere Bereiche, die nicht zu Artefakten beitragen, unverändert bleiben. Dadurch ist es möglich, die Artefakte in den später aus den korrigierten Projektionsdatensätzen erzeugten Bilddaten stark zu reduzieren, ohne insgesamt den Bildkontrast wesentlich zu beeinflussen und insbesondere andere Strukturen mit hohem Kontrast wie Knochenstrukturen oder Kontrastmittelbereiche unbeabsichtigt ebenfalls abzuschwächen.
• Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten, bei dem mittels eines Röntgen-Systems eine erste Messung mit einer ersten Energie durchgeführt wird, um einen ersten Projektionsdatensatz zu erhalten, und eine zweite Messung mit einer zweiten Energie durchgeführt wird, um einen zweiten Projektionsdatensatz zu erhalten, wobei sich die erste Energie von der zweiten Energie unterscheidet. Aus dem ersten Projektionsdatensatz wird ein Hochenergiebilddatensatz und aus dem zweiten Projektionsdatensatz wird ein Niedrigenergiebilddatensatz erzeugt, die dann mit dem zuvor beschriebenen Verfahren zur Artefaktkorrektur weiterverarbeitet werden.
• Eine erfindungsgemäße Bildrekonstruktionseinrichtung zur Artefaktkorrektur, insbesondere zur Metallartefaktkorrektur, in Projektionsdatensätzen eines Untersuchungsobjekts, die mittels eines Röntgen-Systems gewonnen wurden, umfasst folgende Komponenten:
• – eine Projektionsdaten-Schnittstelle zur Übernahme eines mittels des Röntgen-Systems gewonnenen ersten Projektionsdatensatzes aus einer ersten Messung, welcher mit einer ersten Energie gewonnen wurde, und eines zweiten Projektionsdatensatzes aus einer zweiten Messung, welcher mit einer zweiten Energie gewonnen wurde, wobei sich die erste Energie von der zweiten Energie unterscheidet,
• – eine Rekonstruktionseinheit, welche ausgebildet ist, aus dem Projektionsdatensatz für die erste Messung einen Hochenergiebilddatensatz und aus dem Projektionsdatensatz für die zweite Messung einen Niedrigenergiebilddatensatz zu erzeugen,
• – eine Bilddatenkombinationseinheit zum Kombinieren des Hochenergiebilddatensatzes und des Niedrigenergiebilddatensatzes, um einen Korrekturbilddatensatz zu erzeugen,
• – eine Segmentiereinrichtung zum Segmentieren von Artefakte verursachenden Strukturen im Hochenergiebilddatensatz und im Niedrigenergiebilddatensatz, um Bilddatenmasken zu erhalten,
• – eine Projektionsdatengenerierungseinheit zur Durchführung inverser Rekonstruktionen der Bilddatenmasken, um Projektionsdatenmasken zu erhalten, und zum Durchführen einer inversen Rekonstruktion des Korrekturbilddatensatzes, um einen Projektionskorrekturdatensatz zu erhalten, und
• – eine Korrektureinheit zum Erzeugen korrigierter Projektionsdatensätze durch Ersetzen von Abschnitten der Projektionsdatensätze durch ausgewählte Bereiche des Projektionskorrekturdatensatzes, wobei zur Bestimmung der zu ersetzenden Abschnitte die rekonstruierten Projektionsdatenmasken verwendet werden.
• Eine solche Bildrekonstruktionseinrichtung kann Teil eines Röntgen-Systems sein, d. h. sie kann beispielsweise in üblicher Weise auf einem Steuer- und Auswerterechner des Röntgen-Systems installiert sein. Grundsätzlich kann eine solche Bildrekonstruktionseinrichtung aber auch als eigenständige Rechnereinheit bzw. auf einer anderen Rechnereinheit realisiert sein, die beispielsweise mit einem Röntgen-System über ein Netzwerk zur Datenübernahme verbunden ist oder in sonstiger Weise mit entsprechenden Daten versorgt werden kann.
• Insbesondere können die Rekonstruktionseinheit, die Bilddatenkombinationseinheit, die Segmentiereinrichtung, die Projektionsdatengenerierungseinheit und die Korrektureinheit jeweils als Softwaremodule auf einem geeigneten Rechner mit entsprechenden Speichermöglichkeiten realisiert sein. Die Projektionsdaten-Schnittstelle kann ebenfalls in Form von reiner Software realisiert sein, sofern nur eine Übernahme der Projektionsdaten aus anderen Programmeinheiten erforderlich ist. Grundsätzlich kann die Schnittstelle aber auch als kombinierte Hardware-/Software-Schnittstelle realisiert sein, um eine externe Eingabe zu realisieren, beispielsweise mit Hilfe von Softwarekomponenten speziell konfigurierte Hardware-Schnittstellen. Insofern gehört zur Erfindung ein Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Bildrekonstruktionseinrichtung ladbar ist, mit Programmcodeabschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
• Ferner gehört zur Erfindung ein Röntgen-System, vorzugsweise Röntgen-Computertomographiesystem, mit wenigstens einer Röntgenquelle und wenigstens einem Detektorsystem zur Akquisition von Projektionsdatensätzen eines Untersuchungsobjekts sowie mit einer derartigen Bildrekonstruktionseinrichtung.
• Die abhängigen Ansprüche und die weitere Beschreibung enthalten besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, wobei insbesondere die Ansprüche einer Kategorie auch analog den Ansprüchen einer der anderen Kategorien weitergebildet sein können.
• Bei den Projektionsdaten kann es sich im Prinzip um Messwerte aus einem beliebigen Röntgen-Systemen handeln, da Metallartefakte unabhängig von der genauen Aufnahmetechnik häufig ein Problem bilden und daher die Erfindung nutzbringend angewendet werden kann. Insbesondere ist das Verfahren aber nützlich bei Röntgen-Systemen, bei denen eine Röntgen-Quelle um das Untersuchungsobjekt rotiert, wie zum Beispiel bei Röntgen-Angiographiegeräten oder Computertomographiesystemen, und aus den dabei aufgenommenen Projektionsdaten dann die Bilddaten rekonstruiert werden. Da sich die Erfindung jedoch besonders bevorzugt zur Korrektur von Bilddaten von Computertomographiesystemen eignet, wird im Folgenden, soweit nicht anders erwähnt, ohne Beschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen, dass die Projektionsdatensätze mit einem Computertomographiesystem erzeugt wurden.
• Dabei kann das Röntgen-Computertomographiesystem zwei Strahler-/Detektorsysteme aufweisen, die winkelversetzt angeordnet sind. Es ist aber auch denkbar, eine False-Dual-Energy-Messung durchzuführen, bei der unter Verwendung eines Röntgen-Computertomographiesystems mit einem einzigen Strahler-/Detektorsystem zwei Messungen mit unterschiedlichen Energien zeitlich versetzt nacheinander durchgeführt werden.
• Vorzugsweise werden beim Segmentieren der Artefakte verursachenden Strukturen im Hochenergiebilddatensatz und im Niedrigenergiebilddatensatz die nicht zu diesen Strukturen gehörenden Bildwerte jeweils auf einen Wert gesetzt, der einer ungeschwächt am Detektor empfangenen Röntgenstrahlung entspricht. D. h. es wird als Bildwert z. B. ein „Luftmesswert” gewählt, der gemessen werden würde, wenn die Röntgenstrahlung nur Luft durchdringen müsste. Als Ergebnis liegen ein segmentierter Hochenergiebilddatensatz und ein segmentierter Niedrigenergiebilddatensatz vor, der im wesentlichen nur die Artefakte verursachenden Strukturen enthält, während die restlichen Bildbereiche auf den Luftmesswert gesetzt sind und daher keine Bildinformationen mehr aufweisen. Aus dem segmentierten Hochenergiebilddatensatz und dem segmentierter Niedrigenergiebilddatensatz können durch eine simulierte Rücktransformation Bilddatenmasken erhalten werden, die Informationen über die korrespondierenden Bereiche in den Projektionsdatensätzen enthalten, die für die Artefakte ursächlich sind.
• Zum Erzeugen des Korrekturbilddatensatzes werden vorzugsweise Werte des Hochenergiebilddatensatzes mit einem ersten Faktor und/oder Werte des Niedrigenergiebilddatensatzes mit einem zweiten Faktor multipliziert und anschließend addiert. Dabei wird vorzugsweise für einen der beiden Faktoren ein Wert zwischen 0 und 1 und für den anderen Faktor ein Wert zwischen 0 und –1 gewählt. Es werden also die beiden Faktoren vorzugsweise so gewählt, dass eine gewichtete Subtraktion der beiden Bilddatensätze voneinander durchgeführt wird.
• Durch das Ersetzen von Abschnitten in den ursprünglichen Projektionsdatensätzen durch ausgewählte Bereiche des Projektionskorrekturdatensatzes, der aus dem Korrekturbilddatensatz gewonnen wurde, liegen nun korrigierte Projektionsdatensätze vor, an deren Abschnittsgrenzen aufgrund des Ersetzungsvorganges Sprünge bzw. Unstetigkeiten im Niveauverlauf vorhanden sein können, insbesondere wenn der Korrekturbilddatensatz durch eine Subtraktion aus dem Hochenergiebilddatensatz und dem Niedrigenergiebilddatensatz gewonnen wurde. Um diese Unstetigkeiten bzw. Sprünge im Niveauverlauf auszugleichen, wird vorzugsweise eine „Niveauanpassung” (im Folgenden auch „Kantenanpassung” genannt) der Werte in den korrigierten Projektionsdatensätzen durchgeführt.
• Vorzugsweise wird zur Niveauanpassung ein Schritt durchgeführt, in dem in einem definierten Grenzbereich eines unveränderten Abschnitts, angrenzend an einen zu ersetzenden Abschnitt, und/oder in einem definierten Grenzbereich eines ausgewählten Bereichs angrenzend an einen unveränderten Abschnitt jeweils ein Mittelwert gebildet wird, um so an beiden Seiten der Kante oder Grenze ein mittleres Niveau zu bestimmen. Die Mittelwerte werden dabei aus den im Grenzbereich liegenden Bildwerten des unveränderten Abschnitts bzw. des ausgewählten Bereich gebildet. Der Grenzbereich kann dabei z. B. jeweils eine vorgegebene Anzahl an Detektorkanälen umfassen. Dabei können die zur Mittelwertbildung herangezogenen Bildwerte so gewählt werden, dass die ausgewählten Bildwerte einen unterschiedlichen Abstand zu dem Grenzbereich aufweisen.
• Es wird dann vorzugsweise unter Verwendung der Mittelwerte für einen ausgewählten Bereich ein Gewichtsvektor bestimmt, mit dem Werte des ausgewählten Bereichs zur Kantenanpassung skaliert werden. Durch den Gewichtsvektor ist eine Anpassung der unterschiedlichen Signalniveaus an den Kanten und zugleich eine positionsabhängige Gewichtung zwischen zwei Kanten, z. B. in Bezug auf die Position in einer Detektorzeile, möglich. So kann die Anpassung zwischen zwei Kanten mit unterschiedlichen Signalniveaus selbst sprungfrei sein.
• Zur Bestimmung des Gewichtsvektors kann vorzugsweise ein erster Skalierungswert an einer ersten Kante eines ausgewählten Bereichs des Projektionskorrekturdatensatzes und ein zweiter Skalierungswert an einer zweiten Kante dieses ausgewählten Bereichs ermittelt werden. Zwischen der ersten und zweiten Kante dieses ausgewählten Bereichs liegende mittlere Skalierungswerte des Gewichtsvektors basieren dann bevorzugt jeweils auf dem ersten und zweiten Skalierungswert, wobei eine Gewichtung, mit der der erste und zweite Gewichtsvektor im jeweiligen mittleren Skalierungswert berücksichtigt werden, in Abhängigkeit von einer Position zwischen den Kanten gewählt wird.
• Um eine weiche bzw. glatte Kantenanpassung zu erreichen, wird vorzugsweise in einem weiteren Schritt in einem Übergangsbereich ein ausgewählter ersetzter Abschnitt in einen angrenzenden unveränderten Abschnitt überblendet. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass ein kosinusquadrat-förmiger Verlauf, d. h. eine cos²-Funktion, zum Überblenden verwendet wird. Dabei kann der vorgesehen Funktionsverlauf nur in einem relativ kurzen Übergangsbereich von z. B. 20 Detektorkanälen angewendet werden, um mögliche Verfälschungen durch die Kantenanpassung so gering wie möglich zu halten. Es können auch andere geeignete Funktionsverläufe zur Überblendung verwendet werden, wie z. B. Verläufe eines beliebigen Polynoms etc. Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren kann trotz eventueller, z. B. rauschbedingter, sprunghafter Abweichungen eine nahezu sprungfreie Kantenanpassung erreicht werden.
• Auf Basis der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren korrigierten Projektionsdatensätze kann dann schließlich jeweils ein korrigierter Bilddatensatz rekonstruiert werden, in dem einerseits die Artefakte eliminiert sind und andererseits die übrigen Strukturen, insbesondere deren Kontrast, nur geringfügig beeinflusst wurden.
• 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 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Röntgen-Computertomographiesystems mit einer Bildrekonstruktionseinrichtung,
• 2 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein Röntgen-Computertomographiesystem mit zwei Röntgenquellen und Detektorsystem,
• 3 einen 3D-Projektionsdatensatz und ein Schichtbild,
• 4 Schnittbilder und die dazugehörenden Projektionsdatensätze,
• 5 ein Ablaufschema eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
• 6 Darstellungen von Messsignalen vor und nach der Kantenanpassung,
• 7 ein mögliches Ablaufschema zur Durchführung der Kantenanpassung, und
• 8 eine schematische Darstellung der Zusammensetzung verschiedener Funktionsbereiche zur Niveauanpassung.
• Bei dem in 1 gezeigten Röntgen-System handelt es sich um ein Röntgen-Computertomographiesystem 1. Dieses weist eine in einem Gantry-Gehäuse 6 untergebrachte Gantry auf, auf der zwei Strahler-/Detektorsysteme A, B winkelversetzt angebracht sind, welche jeweils durch eine Röntgenröhre 2, 4 und einen gegenüberliegenden Detektor 3, 5 gebildet sind. Ein Untersuchungsobjekt O, hier ein Patient, befindet sich auf einer entlang einer Systemachse 9 verschiebbaren Patientenliege 8 und kann auf diese Weise während der Untersuchung durch ein Messfeld im Bereich der Strahler-/Detektorsysteme A, B geschoben werden. Die Steuerung des Röntgen-Computertomographiesystems 1 und ggf. auch die Bildaufbereitung und das Verfahren zur Artefaktreduktion kann durch eine übliche Steuereinrichtung 7 durchgeführt werden. Diese Steuereinrichtung 7 weist daher hier zusätzlich eine erfindungsgemäß aufgebaute Bildrekonstruktionseinrichtung 10 auf. Die Bildrekonstruktionseinrichtung 10 kann auch einen oder mehrere zusammenwirkende Speicher und Prozessoren aufweisen, um ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung der Artefaktkorrektur zu implementieren. D. h. die nachfolgend beschriebenen Komponenten der Bildrekonstruktionseinrichtung 10 können zumindest teilweise in Form von Softwaremodulen realisiert sein. Dabei können auch Speicher und Prozessoren mitbenutzt werden, die ansonsten von der Steuereinrichtung 7 für andere Aufgaben, z. B. die Ansteuerung, verwendet werden.
• Die Bildrekonstruktionseinrichtung 10 weist eine Projektionsdaten-Schnittstelle 25 auf, mit der Projektionsdaten, z. B. in Form von Sinogrammen, der Bildrekonstruktionseinrichtung 10 zugeführt werden können. Zur Durchführung des Verfahrens zur Artefaktreduktion weist die Bildrekonstruktionseinrichtung 10 eine Rekonstruktionseinheit 24 auf, die aus den Projektionsdaten Bilddatensätze erzeugt. Die Bilddatensätze können dreidimensionale Volumendaten enthalten und/oder Daten zweidimensionaler Schichtbilder. Zur Erzeugung eines Korrekturbilddatensatzes aus zwei Bilddatensätzen weist die Bildrekonstruktionseinrichtung 10 eine Bilddatenkombinationseinheit 26 auf. Ferner weist die Bildrekonstruktionseinrichtung 10 eine Segmentiereinrichtung 28 auf, mit der in Bilddatensätzen eine Segmentierung von Artefakte verursachenden Strukturen durchgeführt werden kann. Um eine simulierte Projektion (d. h. eine inverse Rekonstruktion) von mit der Segmentiereinrichtung 28 segmentierten Bilddatensätzen durchführen zu können, weist die Bildrekonstruktionseinrichtung 10 eine Projektionsdatengenerierungseinheit 30 auf. Schließlich weist die Bildrekonstruktionseinrichtung 10 eine Korrektureinheit 32 zum Erzeugen korrigierter Projektionsdatensätze auf. Die Funktion und Arbeitsweise der genannten Einrichtungen bzw. Einheiten wird später genauer erläutert.
• 2 zeigt das Röntgen-Computertomographiesystem 1 im Schnitt senkrecht zur Systemachse 9. Dargestellt ist das erste Strahler-/Detektorsystem A mit der Röntgenröhre 4, mit dem darin enthaltenen Fokus F_A und mit der gegenüberliegenden Detektorebene DA aus dem Detektorsystem 5. Der Strahlkegel 11 dieses Strahler-/Detektorsystems A weist einen Fächerwinkel φA auf, der relativ zu dem um 90° winkelversetzten Strahlkegel 13 des ebenfalls dargestellten zweiten Strahler-/Detektorsystems B die Bedingung φa > φb erfüllt. Das zweite Strahler-/Detektorsystem B besteht aus der Röntgenröhre 2 mit dem Fokus F_B und der gegenüberliegenden Detektorebene D_B.
• Unterhalb der Strahler-/Detektorsysteme A, B sind schematisch die Strukturen zweier Projektionsdatensätze S₁, S₂ dargestellt, von denen der erste Projektionsdatensatz S₁ während einer Messung mit dem ersten Strahler-/Detektorsystem A und der zweite Projektionsdatensatz S₂ gleichzeitig mit dem zweiten Strahler-/Detektorsystem B gewonnnen wurde.
• Bei dem dargestellten Aufbau der Projektionsdatensätze S₁, S₂ verläuft ein Kanalindex M von links nach rechts, während ein Zeilenindex Z von unten nach oben verläuft. Dabei gibt also der Zeilenindex Z den Fortschritt der Untersuchung durch Bewegung des Untersuchungsobjekts E entlang der Systemachse 9 an, während der Kanalindex K zu den jeweiligen Winkeln φ_A, φ_B korrespondiert.
• Bei einer Akquisition der Projektionsdaten werden die Röntgenröhren 2, 4 der Strahler-/Detektorsysteme A, B mit unterschiedlichen Röntgenspannungen betrieben, z. B. die Röntgenröhre 2 des ersten Systems A mit 80 kV und die Röntgenröhre des zweiten Systems B mit 140 kV. D. h. die beiden Strahler-/Detektorsysteme A, B messen mit unterschiedlichen Röntgenenergien E₁, E₂. Somit werden bei einer Messung gleichzeitig ein Niedrigenergie-Projektionsdatensatz und ein Hochenergie-Projektionsdatensatz erzeugt.
• In dem in 2 dargestellten CT-System weisen die beiden Strahler-/Detektorsysteme A, B unterschiedliche Geometrien auf, so dass die durch die konzentrische Kreise dargestellten abgetasteten Messbereiche 12, 14 unterschiedlich groß sind. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aber der Niedrigenergie-Projektionsdatensatz und der Hochenergie-Projektionsdatensatz separat korrigiert werden und nur die daraus erzeugten Bilddatensätze einmal kombiniert werden müssen, um einen Projektionskorrekturdatensatz zu gewinnen, ist dies nur insoweit relevant, dass das Verfahren nur für die Bilddaten angewandt wird, in denen sich die Messbereiche überdecken und somit ein Hochenergiebilddatensatz und ein Niedrigenergiebilddatensatz rekonstruierbar sind. Die Projektionsdatensätze können dementsprechend auch mit einem beliebig anders aufgebauten System, insbesondere einem CT-System mit Strahler-/Detektorsystemen A, B mit gleichen Geometrien akquiriert werden. Ebenso ist es möglich, mit einem CT-System mit nur einem Strahler/Detektorsystem zeitlich nacheinander einen Niedrigenergie-Projektionsdatensatz und einen Hochenergie-Projektionsdatensatz zu messen. Dies hätte jedoch den Nachteil, dass die Daten meist aufwendiger aufeinander registriert werden müssen, um Bewegungsartefakte zu reduzieren.
• Es wird nun zusätzlich auf 3 Bezug genommen.
• Durch den Umlauf der beiden Strahler-/Detektorsysteme A, B um das Untersuchungsobjekt O werden, wie in 3 auf der linken Seite dargestellt, Projektionsdatensätze S₁, S₂ in Form von Sinogrammen erzeugt, wobei der Projektionsindex P die Winkelposition des rotierenden Strahler-/Detektorsystems A, B bezeichnet. Durch eine übliche, und daher hier nicht näher erläuterte, gefilterte Rückprojektion bzw. Rekonstruktion können aus einem solchen Projektionsdatensatz bzw. Sinogramm jeweils dreidimensionale Bilddaten vom Inneren des Untersuchungsobjekts O erzeugt werden. In 3 ist auf der rechten Seite als Beispiel lediglich ein Schnittbild dargestellt.
• In 4 sind als weitere Beispiele axiale Schnittbilder 34 eines erzeugten Hochenergiebilddatensatzes I₁ und eines Niedrigenergiebilddatensatzes I₂ gezeigt. Der Hochenergiebilddatensatz I₁ beruht auf einem Hochenergie-Projektionsdatensatz S₁, der mit der Energie E₁ erzeugt wurde. Der Niedrigenergiebilddatensatz I₂ beruht auf einem Niedrigenergie-Projektionsdatensatz, der mit der niedrigeren, zweiten Energie E₂ akquiriert wurde. Aus diesen beiden Bilddatensätzen I₁, I₂ kann durch gewichteter Subtraktion ein Korrekturbilddatensatz μE gewonnen werden. D. h. es erfolgt eine Multiplikation mit gewählten Gewichtsfaktoren λ₁ und λ₂ und eine anschließende Addition, wobei für einen der beiden Faktoren λ₁ oder λ₂ ein Wert zwischen 0 und 1 und für den anderen Faktor λ₂ oder λ₁ ein Wert zwischen 0 und –1 gewählt wird. Dies hat zur Folge, dass aufgrund der unterschiedlich starken Energien schwächungsbedingte Metallartefakte reduziert werden können.
• Vereinfacht dargestellt, erfolgt dann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Artefaktreduktion ein bereichsweiser Austausch von Projektionsdaten in den ursprünglichen Projektionsdatensätzen S₁, S₂ durch Abschnitte 22 eines Projektionskorrekturdatensatzes Sμ, der durch eine inverse Rekonstruktion dieses Korrekturbilddatensatzes μE erzeugt wird. Die Auswahl der auszutauschenden Bereiche 16 erfolgt dabei anhand von Projektionsdatenmasken, die durch eine inverse Rekonstruktion iR von Bilddatensätzen erhalten wurden, in denen die störenden Metallstrukturen segmentiert wurden. Somit findet im Projektionsdatenraum PDR ein teilweiser Austausch von Bilddaten statt. Die Festlegung, welche Bereiche ausgetauscht werden, findet hingegen im Bilddatenraum BDR statt.
• Es wird nun anhand der 4 und 5 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens detailliert erläutert.
• In einem ersten Schritt V1 werden zwei Projektionsdatensätze S₁ und S₂ aufgenommen. Dabei wird zur Aufnahme des ersten Projektionsdatensatzes S₁ eine Messung mit einer höheren Energie E₁ durchgeführt, während zur Aufnahme des zweiten Projektionsdatensatzes S₂ eine Messung mit einer niedrigeren Energie E₂ durchgeführt wird.
• In einem zweiten Schritt V2 erfolgt eine Rekonstruktion R, d. h. eine gefilterte Rückprojektion der Projektionsdatensätze S₁ und S₂. Es erfolgt also eine Transformation aus dem Projektionsdatenraum PDR in den Bilddatenraum BDR.
• Als Ergebnis dieser Transformation bzw. Rekonstruktion der Bilddaten liegen im dritten Schritt V3 als Bilddatensätze ein Hochenergiebilddatensatz I₁ und ein Niedrigenergiebilddatensatz I₂ vor. In diesen Bilddatensätzen I₁, I₂ sind auf Metallstrukturen beruhenden Artefakte vorhanden, die unterdrückt werden sollen.
• Hierzu werden zuerst in einem vierten Schritt V4 in dem Hochenergiebilddatensatz I₁ und in dem Niedrigenergiebilddatensatz I₂ die Artefakte verursachenden Metallstrukturen segmentiert SEG. Dies kann händisch durch eine Bedienperson oder automatisch unter Verwendung entsprechender Bildverarbeitungssysteme erfolgen. Beim Segmentieren SEG der Artefakte verursachenden Strukturen im Hochenergiebilddatensatz I₁ und im Niedrigenergiebilddatensatz I₂ werden Bildwerte auf einen Luftmesswert gesetzt, die nicht zu diesen Strukturen gehören. Der Luftmesswert entspricht im Wesentlichen einem Detektormesswert bei einer ungeschwächt empfangenen Röntgenstrahlung, die nur Luft durchdringen muss. Somit sind im segmentierten Hochenergiebilddatensatz I₁ und im segmentierten Niedrigenergiebilddatensatz I₂ nur Informationen über die Artefakte verursachenden Strukturen enthalten.
• Zugleich wird im vierten Schritt V4 ein Korrekturbilddatensatz μE aus dem Hochenergiebilddatensatz I₁ und dem Niedrigenergiebild I₂ gemäß μE = λ₁I₁ + λ₂I₂ (1) erzeugt. Es werden also die einzelnen Werte (Intensitätswerte, z. B. Hounsfieldwerte der Voxel) des Hochenergiebilddatensatzs I₁ mit einem Faktor λ1 und die Werte des Niedrigenergiebilddatensatzes I₂ mit einem Faktor λ₂ multipliziert und dann addiert, um die Werte für die einzelnen Voxel des Korrekturbilddatensatzes μE zu erhalten. Dabei kann der Wert von λ₁ zwischen 0 und 1 und der Wert von λ₂ zwischen 0 und –1 oder umgekehrt liegen. Um keine ungewünschte Verstärkung der Bildsignale bzw. der Bildintensität zu erhalten, können dabei vorzugsweise λ₁ und λ₂ so gewählt sein, dass λ₁ + λ₂ = 1 gilt.
• Als Ergebnis liegen in einem fünften Schritt V5 die beiden Bilddatenmasken M₁ und M₂, die der Messung mit der höheren Energie und der Messung mit der niedrigeren Energie zugeordnet sind, sowie der Korrekturbilddatensatz μE, vor.
• Im sechsten Schritt V6 werden die Bilddatenmasken M₁, M₂ sowie der Korrekturbilddatensatz μE einer inversen Rekonstruktion iR unterzogen. Es erfolgt nun also eine Rücktransformation aus dem Bilddatenraum BDR in den Projektionsdatenraum PDR (siehe 4).
• Als Ergebnis liegen im siebten Schritt V7 die Projektionsdatenmasken SM₁, SM₂ vor, die auf der Messung mit der ersten Energie E₁ und der Messung mit der zweiten Energie E₂ beruhen. Außerdem liegt als Ergebnis der inversen Rekonstruktion iR des Korrekturbilddatensatzes μE ein Projektionskorrekturdatensatz Sμ im Projektionsdatenraum PDR vor.
• In den Projektionsdatenmasken SM₁, SM₂ sind Informationen über die segmentierten Metallstrukturen enthalten. Dabei handelt es sich bei diesen Informationen letztlich um Positionsangaben, die vorgeben, welche Abschnitte der Projektionsdatenmasken SM₁, SM₂ zu den Artefakten führen können.
• Diese Informationen werden im achten Schritt V8 dazu verwendet, um die ursprünglichen Projektionsdatensätze S₁ und S₂ zu bearbeiten. Dabei werden Bereiche 16 der Projektionsdatensatze S₁, S₂ ausgewählt, wenn die entsprechenden korrespondierenden Werte in den Projektionsdatenmasken SM₁, SM₂ einen bestimmten Grenzwert k überschreiten. Dabei ist der Grenzwert k eine wählbare Konstante, die der Bediener vorgibt. Sie ist derart gewählt, dass die im vierten Schritt segmentierten Metallstrukturen aus dem ursprünglichen Projektionsdatensätzen S₁, S₂ entfernt werden. Die Größe von k hängt von der Materialzusammensetzung des Metalls ab. Ein typischer Wert von k kann beispielsweise um 20 oder auch darüber liegen.
• D. h. es werden korrigierte Projektionsdatensätze kS₁, kS₂ erzeugt, indem Bereiche 16 in den Projektionsdatensätzen S₁, S₂ gemäß der folgenden Regel kS₁(n) = Sμ(n) für SM₁(n) > k (2a) kS₁(n) = S₁(n) sonst kS₂(n) = Sμ(n) für SM₂(n) > k (2b) kS₂(n) = S₂(n) sonst ersetzt werden. Dabei repräsentiert die Variable n den jeweiligen Detektorkanal. In der 5 sind diese Ersetzungsregeln (2a) und (2b) der Einfachheit halber durch verkürzte symbolische Funktionen S₁(SM₁) = Sμ(SM₁ > k) bzw. S₂(SM₂) = Sμ(SM₂ > k) dargestellt. Zur Korrektur werden also die durch die Projektionsdatenmasken SM₁, SM₂ ermittelten Bereiche 22 des Projektionskorrekturdatensatzes Sμ herangezogen und die entsprechenden Werte in die korrigierten Projektionsdatensätze kS₁, kS₂ eingetragen und ansonsten die Werte aus den Original-Projektionsdatensätzen S₁, S₂ übernommen. Die korrigierten Projektionsdatensatze kS₁, kS₂ weisen wenigstens einen Bereich 18 auf, in dem unveränderte, ursprüngliche Projektionsdaten enthalten sind, und zum anderen wenigstens einen Bereich 16, der durch Abschnitte 22 aus dem Projektionskorrekturdatensatz Sμ ersetzt wurde (siehe 4). Anstelle einer sofortigen Ersetzung durch die Werte des Projektionskorrekturdatensatzes Sμ können auch die mittels der Projektionsdatenmasken SM₁, SM₂ identifizierten Bereiche in den Original-Projektionsdatensätze S₁, S₂ zunächst auf Null gesetzt und in einem nachfolgen Schritt wieder aufgefüllt werden.
• Somit liegen im neunten Schritt V9 die korrigierten Projektionsdatensätze kS₁, kS₂ vor.
• Im zehnten Schritt V10 erfolgt eine Kantenanpassung KA oder Niveauanpassung der ersetzten Projektionsdatensatzbereiche, da durch den bereichsweisen Austausch in den Projektionsdatensätzen S₁, S₂ an den Grenzen der Bereiche kein angepasstes Werteniveau, sondern Unstetigkeiten bzw. Kanten 20 vorliegen können.
• Es wird nun unter Bezugnahme auf die 6 und 7 das Verfahren zur Kantenanpassung KA anhand eines der korrigierten Projektionsdatensätze kS₁, kS₂ erläutert.
• 6 zeigt einen korrigierten Projektionsdatensatz kS₁. Der Verlauf entspricht dem Messsignal einer Detektorzeile nach der Artefaktkorrektur im Schritt V9 nach 5.
• Der korrigierte Projektionsdatensatz kS₁ in diesem Beispiel weist mit zunehmendem Kanalindex m von links nach rechts einen ersten unveränderten Bereich 18, einen ersetzten Bereich 16 und einen zweiten unveränderten Bereich 18 auf.
• An den beiden Kanten 20 bzw. Grenzen zwischen den beiden unveränderten Bereichen 18 und dem ersetzten Bereich 16 treten starke Intensitätssprünge auf. Dies liegt daran, dass die Daten des Projektionskorrekturdatensatzes Sμ aus einer Subtraktion der beiden Bilddatensätze I₁, I₂ gewonnen wurden. Die Kanten 20 befinden sich an den Positionen m_L und m_R des Kanalindex m. Ein mittlerer Kanalbereich M erstreckt sich von der Kantenposition m_L bis zur Kantenposition m_R.
• Der korrigierten Projektionsdatensatz kS₁ liegt im Ablaufdiagramm in 7 im Schritt V1' vor.
• In einem Schritt V2' des Verfahrens zur Kantenanpassung KA erfolgt eine Mittelwertbildung x jeweils in einer Umgebung bzw. in einem Übergangsbereich mit einer gewählten Breite von 20 Detektorkanälen (nach rechts und links von den beiden Kanten 20 an den Positionen m_L und m_R, D. h. es werden Mittelwerte für Signalniveaus für folgende Bereiche bestimmt: Links von der Position m_L, also für m kleiner m_L, wird der Mittelwert P(m_L) bestimmt. Rechts von der Position m_L, also für m größer m_L, wird der Mittelwert Sμ(m_L) bestimmt. Analog werden links von der Position m_R, also für m kleiner m_R, der Mittelwert Sμ(m_R) und rechts von der Position m_R, also für m größer m_R, der Mittelwert P(m_R) bestimmt.
• Als Ergebnis liegen in einem Schritt V3' die Mittelwerte P(m_L), P(m_R), Sμ(m_L), Sμ(m_R) vor.
• In einem nächsten Schritt V4' wird auf Basis dieser Mittelwerte P(m_L), P(m_R), Sμ(m_L), Sμ(m_R) gemäß w(m) = ρ(m – m_L) + t (3) ein Gewichtsvektor w(m) bestimmt, wobei für

  

  gilt. Somit entspricht der Gewichtsvektor w(m) an der Position m_L dem Quotienten aus den Mittelwerten Sμ(m_L) und P(m_L), während an der Position m_R der Gewichtsvektor W der Differenz aus den Quotienten von Sμ(m_R) und P(m_R) und den Quotienten von Sμ(m_L) und P(m_L) entspricht.
• Mit dem Gewichtvektor w(m) werden anschließend im Schritt V5' die Projektionsdaten kS₁ des ersetzten Bereichs 16 gemäß kS * / 1(m) = kS₁·w(m) (4) skaliert (siehe auch 6 oben). Als Ergebnis liegt nun im Schritt V6' der passend skalierte korrigierte Projektionsdatensatz kS₁* vor.
• Abschließend erfolgt im Schritt V7' noch ein Überblenden UEB des ersetzten Bereichs 16 des Projektionsdatensatzes kS₁*(m) in die unveränderten Bereiche 18 des korrigierten Projektionsdatensatz kS₁ gemäß kS ' / 1 = δ·kS₁ + (1 – δ)·kS * / 1(m) (5) wobei für

  

  gilt.
• Die Zusammensetzung dieses überblendeten Projektionsdatensatzes kS₁' ist schematisch noch einmal in 8 dargestellt. Es können fünf Bereiche I bis V unterschieden werden.
• Dabei sind in dem so erhaltenen überblendeten Projektionsdatensatz kS₁' im Bereich I links von der Position M_L nur Werte aus dem skalierten Projektionsdatensatz kS₁* enthalten. Im Bereich II zwischen der Position m_L und m_LTrans sind Werte aus dem überblendeten Projektionsdatensatz kS₁' und aus dem skalierten Projektionsdatensatz kS₁* überblendet worden. Dabei wird für das Überblenden im Bereich II eine quadrierte Kosinusfunktion verwendet. Im Bereich III zwischen m_LTrans und m_RTrans hingegen sind nur Werte aus dem korrigierten Projektionsdatensatz kS₁ enthalten. In analoger Weise sind im Bereich IV zwischen der Position m_R und m_RTrans Werte aus dem überblendeten Projektionsdatensatz kS₁' und aus dem skalierten Projektionsdatensatz kS₁* mit einer quadrierten Kosinusfunktion überblendet worden. Schließlich sind im Bereich IV rechts von der Position MR nur Werte aus dem skalierten Projektionsdatensatz kS₁* enthalten.
• Das Ergebnis ist in Schritt V8' ein sprungfreier Projektionsdatensatz kS₁'. In analoger Weise kann eine Kantenanpassung KA auch für den zweiten korrigierten Projektionsdatensatz kS₂ durchgeführt werden.
• Somit liegen als Ergebnis artefaktbereinigte Projektionsdatensätze vor, die keine durch die Artefaktreduzierung hervorgerufenen Kanten aufweisen.
• Es wird nun wieder auf 5 Bezug genommen. Danach erfolgt im elften Schritt V11 eine Rekonstruktion R, also eine Transformation aus dem Projektionsdatenraum PDR in den Bilddatenraum BDR, so dass in einem zwölften Schritt V12 als korrigierte Bilddaten ein korrigierter Hochenergiebilddatensatz kI₁' und ein korrigierter Niedrigenergiebilddatensatz kI₂' vorliegen.
• Das Verfahren und die Rekonstruktionseinrichtung werden in erster Linie anhand einer Rekonstruktion von medizinischen Bilddaten erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Anwendung im medizinischen Bereich beschränkt, es können auch grundsätzlich computertomographische Bilder für andere Zwecke, beispielsweise für Materialprüfungen oder dergleichen, erzeugt und bearbeitet werden.
• Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Beispielsweise können bei den oben beschriebenen Verfahrensabläufen Verfahrensschritte, die parallel durchzuführend angegeben sind, vielfach auch in beliebiger Reihenfolge nacheinander durchgeführt werden. So muss insbesondere die Abarbeitung der Verfahrenschritte für die Niedrigenergiedaten und die Hochenergiedaten nicht zwingend parallel erfolgen.
• Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.

Claims (14)

1. Verfahren zur Artefaktkorrektur in Bilddaten eines Untersuchungsobjekts (O), die unter Verwendung eines Röntgen-Systems (1) gewonnen wurden, wobei eine erste Messung mit einer ersten Energie (E₁) durchgeführt wurde, um einen ersten Projektionsdatensatz (S₁) zu erhalten, und eine zweite Messung mit einer zweiten Energie (E₂) durchgeführt wurde, um einen zweiten Projektionsdatensatz (S₂) zu erhalten, wobei sich die erste Energie (E₁) von der zweiten Energie (E₂) unterscheidet und wobei aus dem ersten Projektionsdatensatz (S₁) ein Hochenergiebilddatensatz (I₁) und aus dem zweiten Projektionsdatensatz (S₂) ein Niedrigenergiebilddatensatz (I₂) erzeugt wurden, umfassend die folgenden Schritte: a) Erzeugen eines Korrekturbilddatensatzes (μE) durch Kombinieren des Hochenergiebilddatensatzes (I₁) und des Niedrigenergiebilddatensatzes (I₂), b) Segmentieren (SEG) von Artefakte verursachenden Strukturen im Hochenergiebilddatensatz (I₁) und im Niedrigenergiebilddatensatz (I₂), um Bilddatenmasken (M₁, M₂) zu erhalten, c) Durchführen einer inversen Rekonstruktion (iR) der Bilddatenmasken (M₁, M₂), um Projektionsdatenmasken (SM₁, SM₂) zu erhalten, d) Durchführen einer inversen Rekonstruktion (iR) des Korrekturbilddatensatzes (μE), um einen Projektionskorrekturdatensatz (Sμ) zu erhalten, und e) Erzeugen korrigierter Projektionsdatensätze (kS₁, kS₂) durch Ersetzen von Abschnitten (16) der ursprünglichen Projektionsdatensätze (S₁, S₂) durch ausgewählte Bereiche (22) des Projektionskorrekturdatensatzes (Sμ), wobei zur Bestimmung der zu ersetzenden Abschnitte (16) die Projektionsdatenmasken (SM₁, SM₂) verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Segmentieren (SEG) der Artefakte verursachenden Strukturen im Hochenergiebilddatensatz (I₁) und im Niedrigenergiebilddatensatz (I₂) die nicht zu diesen Strukturen gehörenden Bildwerte jeweils auf einen Wert gesetzt werden, der einer ungeschwächt empfangenen Röntgenstrahlung entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des Korrekturbilddatensatzes (μE) Werte des Hochenergiebilddatensatzes (I₁) mit einem ersten Faktor λ₁ und/oder Werte des Niedrigenergiebilddatensatzes (I₂) mit einem zweiten Faktor λ₂ multipliziert und anschließend addiert werden, wobei vorzugsweise für einen der beiden Faktoren λ₁ oder λ₂ ein Wert zwischen 0 und 1 und für den anderen Faktoren λ₂ oder λ₁ ein Wert zwischen 0 und –1 gewählt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kantenanpassung (KA) von Werten der korrigierten Projektionsdatensätze (kS₁, kS₂) zur relativen Anpassung der Signalniveaus der unveränderten Abschnitte (18) der ursprünglichen Projektionsdatensätze (S₁, S₂) und der ausgewählten Bereiche (22) des Projektionskorrekturdatensatzes (Sμ) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenanpassung (KA) einen Schritt umfasst, in dem in einem Grenzbereich eines unveränderten Abschnitts (18), angrenzend an einen zu ersetzenden Abschnitt (16), und/oder in einem Grenzbereich eines ausgewählten Bereichs (22) angrenzend an einen unveränderten Abschnitt (18) jeweils ein Mittelwert gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für einen ausgewählten Bereich (22) ein Gewichtsvektor (w(m)) bestimmt wird, mit dem Werte des ausgewählten Bereichs (22) zur Kantenanpassung (KA) skaliert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Gewichtsvektors (w(m)) ein erster Skalierungswert an einer ersten Kante (20) eines ausgewählten Bereichs (22) des Projektionskorrekturdatensatzes (Sμ) und ein zweiter Skalierungswert an einer zweiten Kante (20) dieses ausgewählten Bereichs (22) ermittelt wird und dass zwischen der ersten und zweiten Kante (20) dieses ausgewählten Bereichs (22) liegende mittlere Skalierungswerte des Gewichtsvektors (w(m)) jeweils auf dem ersten und zweiten Skalierungswert basieren, wobei eine Gewichtung, mit der der erste und zweite Skalierungswert im jeweiligen mittleren Skalierungswert berücksichtigt werden, in Abhängigkeit von einer Position zwischen den Kanten (20) gewählt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergangsbereich ein ausgewählter ersetzter Abschnitt (16) in einen angrenzenden unveränderten Abschnitt (18) überblendet (UEB) wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Überblenden (UEB) ein kosinusquadrat-förmiger Verlauf verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis zumindest eines der korrigierten Projektionsdatensätze (kS₁, kS₂) ein korrigierter Bilddatensatz (kI₁', kI₂') rekonstruiert wird.
11. Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten, bei dem mittels eines Röntgen-Systems (1) eine erste Messung mit einer ersten Energie (E₁) durchgeführt wird, um einen ersten Projektionsdatensatz (S₁) zu erhalten, und eine zweite Messung mit einer zweiten Energie (E₂) durchgeführt wird, um einen zweiten Projektionsdatensatz (S₂) zu erhalten, wobei sich die erste Energie (E₁) von der zweiten Energie (E₂) unterscheidet, und aus dem ersten Projektionsdatensatz (S₁) ein Hochenergiebilddatensatz (I₁) und aus dem zweiten Projektionsdatensatz (S₂) ein Niedrigenergiebilddatensatz (I₂) erzeugt werden, und bei dem dann eine Artefaktkorrektur mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 durchgeführt wird.
12. Bilddatensatzrekonstruktionseinrichtung (10) zur Artefaktkorrektur, in Projektionsdatensätzen (S₁, S₂) eines Untersuchungsobjekts (O), die mittels eines Röntgen-Systems (1) gewonnen wurden, mit – einer Projektionsdaten-Schnittstelle (25) zur Übernahme eines mittels des Röntgen-Systems (1) gewonnenen ersten Projektionsdatensatzes (S₁) aus einer ersten Messung (M1), welcher mit einer ersten Energie (E₁) gewonnen wurde, und eines zweiten Projektionsdatensatzes (S₂) aus einer zweiten Messung (M2), welcher mit einer zweiten Energie (E₂) gewonnen wurde, wobei sich die erste Energie (E₁) von der zweiten Energie (E₂) unterscheidet, – einer Rekonstruktionseinheit (24), welche ausgebildet ist, um aus dem Projektionsdatensatz (S₁) für die erste Messung einen Hochenergiebilddatensatz (I₁) und aus dem Projektionsdatensatz (S₂) für die zweite Messung (M2) einen Niedrigenergiebilddatensatz (I₂) zu erzeugen, – einer Bilddatenkombinationseinheit (26) zum Kombinieren des Hochenergiebilddatensatzes (I₁) und des Niedrigenergiebilddatensatzes (I₂), um einen Korrekturbilddatensatz (μE) zu erzeugen, – einer Segmentiereinrichtung (28) zum Segmentieren (SEG) von Artefakte verursachenden Strukturen im Hochenergiebilddatensatz (I₁) und im Niedrigenergiebilddatensatz (I₂), um Bilddatenmasken (M₁, M₂) zu erhalten, – einer Projektionsdatengenerierungseinheit (30) zur Durchführung inverser Rekonstruktionen (iR) der Bilddatenmasken (M₁, M₂), um Projektionsdatenmasken (SM₁, SM₂) zu erhalten, und zum Durchführen einer inversen Rekonstruktion (iR) des Korrekturbilddatensatzes (μE), um einen Projektionskorrekturdatensatz (Sμ) zu erhalten, und – einer Korrektureinheit (32) zum Erzeugen korrigierter Projektionsdatensätze (kS₁, kS₂) durch Ersetzen von Abschnitten der ursprünglichen Projektionsdatensätze (S₁, S₂) durch ausgewählte Bereiche (22) des Projektionskorrekturdatensatzes (Sμ), wobei zur Bestimmung der zu ersetzenden Abschnitte (16) die Projektionsdatenmasken (SM₁, SM₂) verwendet werden.
13. Röntgen-System (1) mit wenigstens einer Röntgenquelle (2, 4) und wenigstens einem Detektorsystem (3, 5) zur Akquisition von Projektionsdatensätzen (S₁, S₂) eines Untersuchungsobjekts (O) und mit einer Bilddatensatzrekonstruktionseinrichtung (10) nach Anspruch 12.
14. Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Bilddatensatzrekonstruktionseinrichtung (10) ladbar ist, mit Programmcodeabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen, wenn das Programm in der Bilddatensatzrekonstruktionseinrichtung (10) ausgeführt wird.

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