DE102011006579A1

DE102011006579A1 - Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten eines Untersuchungsobjekts, Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung, Röntgensystem und Computerprogramm

Info

Publication number: DE102011006579A1
Application number: DE102011006579A
Authority: DE
Inventors: Dr. Petersilka Martin; Dr. Kappler Steffen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-10-04
Also published as: BR102012007319A2; US8644577B2; CN102727234B; US20120250968A1; CN102727234A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten (BD) eines Untersuchungsobjekts (O) aus Röntgen-Projektionsdaten (P) des Untersuchungsobjekts (O), wobei die Rontgen-Projektionsdaten (P) vor einer Rekonstruktion der Bilddaten (BD) auf Basis von Streustrahlungsmesswerten einer Streustrahlungskorrektur unterzogen werden. Dabei werden die Streustrahlungsmesswerte zunachst einer Extrafokalstrahlungskorrektur unterzogen, bevor sie für die Streustrahlungskorrektur genutzt werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung (C20) zur Durchführung eines solchen Verfahrens und ein Rontgensystem (C1), insbesondere Computertomographiesystem (C1), mit einer solchen Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung (C20).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten eines Untersuchungsobjekts aus Röntgen-Projektionsdaten des Untersuchungsobjekts, wobei die Projektionsdaten vor einer Rekonstruktion der Bilddaten auf Basis von Streustrahlungsmesswerten einer Streustrahlungskorrektur unterzogen werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens und ein Röntgensystem, insbesondere Computertomographiesystem, mit einer solchen Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung.
Verfahren zur Abtastung eines Untersuchungsobjektes mit einem Computertomographiesystem (CT-System) sind allgemein bekannt. Hierbei werden beispielsweise Kreisabtastungen, sequentielle Kreisabtastungen mit Vorschub oder helixfömige Abtastungen (sogenannte „Spiralabtastungen”) verwendet. Bei diesen Abtastungen werden mit Hilfe mindestens einer Rontgenquelle und mindestens eines gegenüberliegenden Detektors Absorptionsdaten des Untersuchungsobjektes aus unterschiedlichen Aufnahmewinkeln aufgenommen und diese so gesammelten Absorptionsdaten bzw. Projektionsdaten mittels entsprechender Rekonstruktionsverfahren zu Schnittbildern oder dreidimensionalen Volumenbilddaten durch das Untersuchungsobjekt verrechnet. In Computertomographiesystemen werden üblicherweise Detektorsysteme genutzt, die als Detektorarray aus einer Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Röntgendetektorelementen aufgebaut sind. Dabei ist das Detektorsystem meist als teilkreisförmiger Detektor aufgebaut, der der Röntgenquelle gegenüberliegend an einer sogenannten Gantry angeordnet ist und mit der Gantry bzw. Rontgenquelle umläuft. Weiterhin gibt es Computertomographiesysteme mit einem vollständigen Detektorkreis, wobei passend zur Stellung der Röntgenquelle die einzelnen Röntgendetektorelemente ausgelesen werden.
Zur Rekonstruktion von computertomographischen Bildern aus Röntgen-CT-Datensätzen eines Computertomographiegeräts (CT-Gerats), d. h. aus den erfassten Projektionsdaten, wird heutzutage als Standardverfahren ein so genanntes gefiltertes Rückprojektionsverfahren (Filtered Back Projection; FBP) eingesetzt.
In heutigen Dual-Source CT-Systemen (d. h. CT-Systeme mit zwei oder mehreren Fokus/Detektor-Systemen), aber auch in den Single-Source CT-Systemen, kommt der Streustrahlung mit zunehmender Breite des Detektors in Vorschubrichtung, d. h. parallel zur Rotationsachse des Röntgensystems, (die meistens als „z-Richtung” bezeichnet wird, in der auch die Detektorspalten – auch Detektorkanäle genannt – verlaufen) eine wachsende Bedeutung zu. In bisher auf dem Markt befindlichen Dual-Source CT-Geräten wird versucht, den negativen Einfluss der Streustrahlung, insbesondere der Querstreuung, auf die Bildqualität eines Bildes, mittels einer Streustrahlungskorrektur zu kompensieren. Grundsatzlich unterscheidet man bei der Streustrahlung zwischen der Vorwärtsstreuung und der Querstreuung.
Für Detektorbreiten ab 4 cm bzw. für quantitative Verfahren, wie sie insbesondere bei z. B. Dual-Energy CT-Messungen genutzt werden, basiert die Streustrahlungskorrektur auf einer Messung der Querstreuung durch Sensoren, die in z-Richtung außerhalb des Halbschattens des Kegelstrahles der Röntgenröhre angebracht sind. Typischerweise befindet sich entlang beider Seiten des Detektors je eine Reihe von Streustrahlungssensoren. Diese Streustrahlungssensoren können zum einen übliche Detektorelemente sein, die außerhalb des Nutzfächers des Röntgenstrahls (also außerhalb des zur Detektion der Primärstrahlung genutzten Detektor-Arrays) platziert werden. In einigen CT-Systemen werden hingegen außerhalb des Hauptdetektors dedizierte Streustrahlungssensoren verwendet. Das heißt, dass entlang des Detektors auf jeder Seite Streustrahlungssensoren vorhanden sind, meist pro Detektormodul jeweils ein Streustrahlungssensor in z-Richtung vor dem Hauptdetektor und jeweils ein Streustrahlungssensor in z-Richtung nach dem Hauptdetektor, wobei ein Detektormodul jeweils mehrere nebeneinander angeordnete, in z-Richtung verlaufende Detektorspalten umfasst.
Fur einen idealen Brennfleck (z. B. mit rechteckigem Intensitätsprofil) kann die röhrenseitige Blende so ausgelegt werden, dass nur Streustrahlung, die in den zu messenden Objekten entsteht, auf die Streustrahlungssensoren auftrifft und gemessen werden kann. In der Realität jedoch ist der Brennfleck von einem Hof niedriger Intensitat, einem sogenannten räumlich ausgedehnten Halo, umgeben. Dieser Halo ist prinzipbedingt bei allen Röntgenstrahlern vorhanden, bei denen Elektronen auf der Anode abgebremst werden. Anders als beim Nutzfokus kann die rohrennahe Blende die Strahlung, die von diesem ausgedehnten Halo ausgeht, die sogenannte Extrafokalstrahlung, nicht komplett von den Streustrahlungssensoren fernhalten.
Da diese, der Streustrahlung uberlagerte Extrafokalstrahlung auch das zu messende Objekt durchquert und schließlich in den Streustrahlungssensoren gemessen wird, kommt es zu einer ungewollten Tomografie der Regionen, die dem Nutzfächer benachbart sind. Das heißt, dass die Streustrahlungsmesswerte noch zusätzliche Intensitäten durch die zusätzlichen tomographischen Daten enthalten. Da die Streustrahlungskorrektur im Wesentlichen aus einer Subtraktion von gemessener oder berechneter Streustrahlung außerhalb des Nutzfächers besteht, kommt es in den rekonstruierten Bilddaten zur Kontrastumkehr dieser fälschlicherweise mitgemessenen Strukturen, so dass eine Art „Geisterbild” entsteht. Mit zunehmenden Detektorbreiten in z-Richtung stellen diese Phänomene der „Geisterbilder” ein wachsendes Problem insbesondere für Dual-Source CT-Systeme dar, da Information aus immer weiter entfernt liegenden Körperregionen an die falsche Stelle projiziert werden.
Ein Grund ist, dass mit zunehmender Detektorbreite in z-Richtung des Detektors die röhrennahe Blende auch eine weitere Öffnung in z-Richtung aufweisen muss. Dadurch gelangt auch entsprechend mehr Extrafokalstrahlung auf die Sensoren außerhalb des eigentlichen Nutzfachers.
Ein weiterer Parameter, der die Amplitude der überlagerten Extrafokalstrahlung in Messungen der Streustrahlung mit Streustrahlungssensoren beeinflusst, ist der Abstand des Sensors zum Halbschatten des Fokus. So gilt, dass je geringer der Abstand des Sensors zum Halbschatten ist, desto mehr Extrafokalstrahlung auf den Sensor fällt. Daher sind die Sensoren für die Streustrahlungsmessung in der Regel vom Halbschatten ausreichend beabstandet angebracht. Mit zunehmender Detektorbreite in z-Richtung spielt in der klinischen CT jedoch häufig der dem Detektor samt Streustrahlungssensoren zur Verfügung stehende Bauraum eine Rolle, so dass aus diesem Grund eine weitere Beabstandung der Sensoren von den Detektoren nicht günstig wäre.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung zur Erzeugung von Bilddaten aus Röntgen-Projektionsdaten zur Verfügung zu stellen, welche auf einer verbesserten Streustrahlungskorrektur basiert.
Diese Aufgabe wird durch ein Korrekturverfahren nach Anspruch 1 und durch eine Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 13 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Bilddaten eines Untersuchungsobjekts aus Röntgen-Projektionsdaten des Untersuchungsobjekts erzeugt, wobei die Röntgen-Projektionsdaten vor einer Rekonstruktion der Bilddaten auf Basis von Streustrahlungsmesswerten einer Streustrahlungskorrektur unterzogen werden. Erfindungsgemäß werden die Streustrahlungsmesswerte zunächst einer Extrafokalstrahlungskorrektur unterzogen, bevor sie fur die Streustrahlungskorrektur genutzt werden.
Bei diesem Extrafokalstrahlungskorrekturschritt werden z. B. die in den gemessenen Streustrahlungsmesswerten enthaltenen störenden Extrafokalstrahlungsanteile abgeschätzt, um sie vor der Streustrahlungskorrektur von den dabei genutzten Streustrahlungsmesswerten abziehen zu können. Durch dieses verbesserte Verfahren konnen insbesondere die durch die Extrafokalstrahlung verursachten tomographischen Daten des Untersuchungsobjektes, die auf den Streustrahlungssensoren auftreffen und haufig, wie vorstehend erläutert, bei der Rekonstruktion zu sogenannten „Geisterbildern” führen, aus den gemessenen Streustrahlungsmesswerten weitgehend eliminiert werden. Nach der Extrafokalstrahlungskorrektur und der nachfolgenden Streustrahlungskorrektur der Projektionsdaten kann sich eine Rekonstruktion der Bilddaten, zum Beispiel nach den herkömmlichen Verfahren, anschließen.
Besonders bevorzugt werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die gemessenen Streustrahlungsmesswerte noch auf Basis der Ebene der Intensitäten korrigiert, d. h. ohne zum Beispiel eine Konvertierung in die in der CT häufig verwendeten logarithmischen Skala (also dem negativen Logarithmus der Intensität) durchzuführen, die dann später auf Basis vorab korrigierten Röntgen-Projektionsdaten zur Rekonstruktion der Bilddaten erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren zielt somit auf die Trennung von Streustrahlung und Extrafokalstrahlung und nicht wie üblich auf die Trennung von Extrafokalstrahlung und Primärstrahlung ab.
Eine entsprechende Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung von Röntgen-Projektionsdaten eines Untersuchungsobjekts benötigt zunächst eine Schnittstellenanordnung zur Ubernahme der Röntgen-Projektionsdaten sowie von Streustrahlungsmesswerten aus einem Scanner des Computertomographiesystems. Hierbei kann es sich um separate Schnittstellen aber auch um eine kombinierte Schnittstelle handeln. Außerdem muss die Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung eine Extrafokalstrahlungskorrektureinheit, um die gemessenen Streustrahlungsmesswerte im Rahmen einer Extrafokalstrahlungskorrektur zu korrigieren, und eine Streustrahlungskorrektureinheit aufweisen, um die Röntgen-Projektionsdaten auf Basis von korrigierten Streustrahlungsmesswerten im Rahmen einer Streustrahlungskorrektur zu korrigieren. Schließlich benotigt die Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung eine Rekonstruktionseinheit zur Rekonstruktion von Bilddaten des Untersuchungsobjektes auf Basis der korrigierten Röntgen-Projektionsdaten. Hierbei kann es sich um eine übliche Rekonstruktionseinheit handeln.
Eine erfindungsgemaße Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung kann auch Teil eines Röntgensystems mit wenigstens einer Röntgenquelle und wenigstens einem Detektorsystem zur Akquisition von Projektionsdatensätzen eines Untersuchungsobjekts sein. Das heißt, die Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise auf einem Steuer- und Auswerterechner des Röntgensystems installiert sein. Grundsätzlich kann eine solche Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung aber auch in anderen Rechnereinheiten realisiert sein, die z. B. mit einem solchen Röntgensystem uber ein Netzwerk zur Datenübernahme verbunden sind oder in sonstiger Weise mit entsprechenden Röntgen-Projektionsdaten versorgt werden können. Bei dem Röntgensystem handelt es sich vorzugsweise um ein Computertomographiesystem, da bei diesem System, wie Eingangs erläutert, das Problem der Streustrahlungskorrektur und das damit verbundene Auftreten von Geisterbildern durch Extrafokalstrahlung besonders hervortritt. Es kann sich aber auch um eine andere Art von Röntgensystem, insbesondere C-Arm-Geräte mit einer relativ langsam um den Patienten verfahrbaren Röntgenquelle und jeweils passend positionierbarem Detektor handeln.
Die Extrafokalstrahlungskorrektureinheit, die Streustrahlungskorrektureinheit und die Rekonstruktionseinheit der Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung können auch als Softwaremodule auf einem geeigneten Rechner realisiert sein. In diesem Fall kann der Rechner einen Programmspeicher zur Speicherung von Programmcodes enthalten, wobei in dem Programmspeicher ein Programmcode vorliegt, der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführt. Die Schnittstellenanordnung kann ebenfalls in Form von reiner Software realisiert sein, sofern nur eine Ubernahme der Datensätze von anderen z. B. an der gleichen Rechnereinheit realisierten Vorverarbeitungseinrichtungen oder Speichern erforderlich ist. Grundsätzlich können diese Schnittstellen aber auch als kombinierte Hardware-/Software-Schnittstellen realisiert sein, um eine externe Ubernahme zu realisieren, beispielsweise mit Hilfe von Softwarekomponenten speziell konfigurierten Hardware-Schnittstellen.
Üblicherweise weist die Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung auch eine Ausgabeschnittstelle zur Ausgabe der korrigierten Bilddaten auf, beispielsweise in einen geeigneten Speicher und/oder direkt an einen Bediener auf einem Bildschirm oder einem Printer. Auch bei dieser Ausgabeschnittstelle kann es sich um eine reine Software- oder um eine kombinierte Hardware-/Software-Schnittstelle handeln.
Eine weitgehende softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass bereits existierende Projektionsdatenverarbeitungseinrichtungen auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, welches z. B. direkt in einen Speicher einer programmierbaren Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung ladbar ist, mit Programmcodes eines Computerprogramms umfassenden Programmcode-Mitteln, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Korrekturverfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm in einem Computer, beispielsweise in der Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung, ausgefuhrt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Dabei können die Anspruche einer Kategorie auch analog zu den abhangigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens wird wie erwähnt bei der Extrafokalstrahlungskorrektur ein einen Extrafokalstrahlungsanteil in den gemessenen Streustrahlungsmesswerten repräsentierender Wert von den gemessenen Streustrahlungsmesswerten subtrahiert. Ein den Extrafokalstrahlungsanteil repräsentierender Wert ist in der Regel ein aus einer Anzahl von Messwerten, mindestens einem, in der Regel mehreren Messwerten, rechnerisch ermittelter bzw. ein abgeschätzter Wert mit einer je nach den herangezogenen Parametern mehr oder weniger großen Abweichung von dem tatsächlichen Extrafokalstrahlungsanteil des Streustrahlungsmesswertes. Je mehr Parameter in die Ermittlung des zur Korrektur heranzuziehenden Extrafokalstrahlungsanteils einfließen, umso genauer kann eine Extrafokalstrahlungskorrektur zur Berechnung von korrigierten Streustrahlungsmesswerten vorgenommen werden.
Vorzugsweise werden die Streustrahlungsmesswerte mittels einer Anzahl von Streustrahlungssensoren, mindestens einem, in der Regel mehreren Sensoren, und die Röntgen-Projektionsdaten mittels Detektorelementen eines Projektionsdaten-Detektorsystems gemessen. In Computertomographiesystemen, aber auch in anderen Röntgensystemen, werden wie eingangs beschrieben üblicherweise Detektorsysteme eingesetzt, die meist aus mehreren Detektormodulen mit jeweils mehreren Detektorelementen aufgebaute, teilkreisförmige, der Röntgenquelle gegenüberliegende und mit dieser umlaufende oder kreisformige Detektoren aufgebaut sind. Die Detektorelemente sind röntgensensitive Elemente, z. B. Szintillationselemente, an denen sich als Messwert üblicherweise eine in Abhängigkeit von einer aufgefangenen Dosis bestimmte Spannung oder ein bestimmter Strom auslesen lasst. Die Detektorelemente eines Detektormoduls sind durch sogenannte Septen voneinander getrennt aber als eine Baugruppe in der Regel fest zusammenhängend z. B. auf einem gemeinsamen Träger angeordnet. Der Aufbau und die Arbeitsweise von solchen Detektorsystemen ist aber dem Fachmann bekannt und muss daher nicht im Detail erläutert werden. Im Rahmen der Erfindung können beliebige Detektorsysteme eingesetzt werden. Unter Streustrahlungssensoren sind im Rahmen der Erfindung beliebige Sensoren oder Detektoren anzusehen, mit denen die Streustrahlung gemessen werden soll, unabhängig davon, ob es sich speziell um als Streustrahlungsensoren aufgebaute Sensorelemente handelt, oder um Detektorelemente des Detektorsystems, beispielsweise am Rand des Detektorsystems, die zur Messung von Streustrahlung herangezogen werden bzw. hierfür reserviert sind.
Bei der Extrafokalstrahlungskorrektur nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der in den gemessenen Streustrahlungsmesswerten enthaltene Extrafokalstrahlungsanteil aus Detektormesswerten von Detektorelementen des Projektionsdaten-Detektorsystems bestimmt werden. Genauer gesagt heißt das, dass auf den Streustrahlungssensor unerwünscht auftreffende Projektionsdaten, insbesondere die durch die Extrafokalstrahlung auftretenden, durch das Untersuchungsobjekt hindurchgetretenen tomographischen Daten, mittels der in den Detektorelementen gemessenen Detektormesswerten abgeschätzt und anschließend von den gemessenen Streustrahlungsmesswerten für deren Korrektur subtrahiert werden.
Vorteilhaft ist es, den Extrafokalstrahlungsanteil in einem mit einem Streustrahlungssensor gemessenen Streustrahlungsmesswert auf Basis einer gewichteten Summe von Detektorwerten zu bilden, die unter Verwendung von Detektormesswerten von zu dem betreffenden Streustrahlungssensor in einer Umgebung benachbarten Detektorelementen unter Zuhilfenahme von definierten Summengewichten κ_q ermittelt werden. „In einer Umgebung benachbarte Detektorelemente” sind dabei Detektorelemente, die sich in einer vorgebbaren, definierten Nachbarschaft des Streustrahlungssensors befinden, unabhängig davon, ob sie direkt benachbart oder indirekt zu diesem benachbart sind, also z. B. ubernachste Nachbarn oder noch weiter entfernte Nachbarn des Streustrahlungssensors sind.
Zum Beispiel können als in einer Umgebung benachbarte Detektorelemente das in z-Richtung an den Streustrahlungssensor direkt benachbarte Detektorelement, die in z-Richtung diesem folgenden Detektorelemente (die dem gleichen Detektorkanal k angehören), aber auch die zu diesen Detektorelementen senkrecht liegenden Detektorelemente aus benachbarten, d. h. aus unmittelbar angrenzenden Detektorkanälen k = k – 1 bzw. k = k + 1 oder aus um ein oder mehrere Kanälen beabstandeten Detektorkanälen (z. B. k = k – 2, k = k – 1, k = k + 1, k = k + 2) sein. Dabei kann jeweils vorgegeben sein, bis zu welcher Tiefe in z-Richtung die Detektorelemente bzw. wie viele Detektorkanäle zur „Umgebung” eines Streustrahlungssensors zählen.
Wie oben erläutert sind die Streustrahlungssensoren üblicherweise entlang oder neben einem Rand des Projektionsdaten-Detektorsystems angeordnet. Zum Beispiel kann dies entweder durch Sensoren in den Randzeilen eines Mehrzeilendetektors oder Flächendetektors, die sich außerhalb des eingestellten Nutzfächers befinden oder durch dedizierte Sensoren mit möglichst anderer räumlicher Abtastung im Vergleich zum Hauptdetektor realisiert werden. Die gewichtete Summe zur Ermittlung des Extrafokalstrahlungsanteils in einem mit diesem Streustrahlungssensor gemessenen Streustrahlungsmesswertes kann dann bevorzugt auf Basis von Detektorwerten gebildet werden, die unter Verwendung von Detektormesswerten einer Anzahl von Detektorelementen gebildet werden, die zu dem betreffenden Streustrahlungssensor in einer entlang einer senkrecht zum Rand des Projektionsdaten-Detektorsystems verlaufenden Richtung, also der sogenannten z-Richtung, angeordnet sind.
Genauer gesagt, werden bevorzugt die storenden Extrafokalstrahlungskomponenten in den gemessenen Streustrahlungsmesswerten m(ζ, l, r) für jeden Sensorkanal l in der Sensorzeile ζ (auch Sensorreihe genannt) und fur jede Fokusposition r durch eine gewichtete Summe aus dem gemessenen Streustrahlungsmesswert m(ζ, l, r), d. h. der auf den Streustrahlungssensor auftreffenden Intensitat, und einer Reihe von Detektormesswerten s ~(l, q, r) der auf den Detektor auftreffenden Intensität für verschiedene Detektorzeilen q = 1 bis q = N_k bestimmt und anschließend vom gemessenen Streustrahlungsmesswert subtrahiert, um die korrigierten Streustrahlungsmesswerte m_corr(ζ, l, r) zu erhalten:
Dabei gilt:

m_corr(ζ, l, r): = korrigierte Streustrahlungsmesswerte
m(ζ, l, r): = gemessene Streustrahlungsmesswerte
s ~(l, q, r): = Detektorwerte
κ₁(ζ, r): = Gewichtungsfaktor für q = 1
κ_q(ζ, r): = Summengewichte
ζ: = Sensorzeile
l: = Sensorkanal
q: = Detektorzeile
r: = Fokusposition auf dem Röntgenstrahler

Die Summengewichte κ_q(ζ, r) hängen dabei von der Fokusposition r und der Sensorzeile ζ ab, wobei die Fokusposition r nur ein logischer Wert für die aktuelle Fokusposition bei Verwendung eines Rontgenstrahlers mit Springfokus ist und die Sensorzeile ζ angeben kann, ob sich der Streustrahlungssensor in z-Richtung vor oder hinter dem Detektor befindet. N_k ist, wie oben erwähnt, die Anzahl der zu berücksichtigenden Detektorelemente in z-Richtung, d. h. dieser Wert begrenzt die oben beschriebene „Nachbarschaft” der zu berücksichtigenden Detektorelemente in z-Richtung. Bei der Festlegung dieser Zahl N_k wird vorzugsweise auf einen geeigneten Kompromiss zwischen Genauigkeit und erforderlicher Rechenzeit geachtet. Um eine zweckmäßige Gute der Extrafokalstrahlungskorrektur zu erreichen, können zum Beispiel für einen Detektor mit insgesamt 64 Zeilen bis zu 32, bevorzugt bis zu 16, zum Beispiel der 1. bis 10. in z-Richtung benachbarte Detektorwert fur die gewichtete Summe verwendet werden, d. h. N_k ist für einen Detektor mit 64 Zeilen vorzugsweise kleiner gleich 32, bevorzugt kleiner gleich 16, mindestens aber 10. Bei den Summengewichten κ_q(ζ, r) handelt es sich um negative Werte und der Gewichtungsfaktor κ_q(ζ, r) ist positiv, damit wie gewünscht die gewichtete Summe von Detektorwerten s ~(l, q, r) vom gemessenen Streustrahlungsmesswert m(ζ, l, r) abgezogen wird.
Vorteilhafterweise wird dabei die hier beschriebene Korrektur in Spaltenrichtung des Detektors (d. h. innerhalb desselben Kanales oder in z-Richtung) mit unsymmetrischen Summengewichten κ_q durchgeführt. Die Detektorwerte s ~(l, q, r) beziehen sich auf Detektorkanäle mit dem Index k, die dem gleichen Wert des Fächerwinkels des Nutzfächers zugehörig sind, wie der Streustrahlungssensor des Kanals mit dem Wert 1.
Die Messwerte m(ζ, l, r) reprasentieren die am Ort des Sensors auftreffende Strahlungsintensität. Da sich der Sensor außerhalb des Nutzfächers (d. h. Detektormoduls) befindet, stellt diese Messgröße eine Näherung an die im Nutzfächer vorhandene Streustrahlungsintensität dar. Der Grund dafür liegt unter anderem darin, dass sich die Streustrahlung in Form von Kugelwellen ausbreitet, und zwar ausgehend von den Streuzentren, die sich im Nutzfächer befinden. Im Gegensatz dazu beinhaltet die auf dem Detektor auftreffende Intensität, d. h. die Detektormesswerte innerhalb des Nutzfächers, zusatzlich zur Streustrahlung auch die direkte Strahlung, die vom Röhrenfokus ausgehend durch das Objekt geschwächt wird. In der Extrafokalstrahlungskorrektur werden die Messwerte bevorzugt auf der Ebene der Intensitaten bearbeitet.
Die oben in Zusammenhang mit Gleichung (1) beschriebenen Detektorwerte s ~(l, q, r) können prinzipiell Detektormesswerte der Detektorelemente eines Kanals (in z-Richtung) sein. Bei einer weiter bevorzugten Variante werden jedoch die Detektorwerte, auf Basis von Detektormesswerten einer Anzahl von parallel zum Rand (d. h. jeweils in einer Zeile des Detektors) liegender Detektorelemente gebildet. Besonders bevorzugt kann durch Bildung eines Mittelwerts aus Detektormesswerten aus mehreren Kanälen eine breite Basis an Messwerten, insbesondere hinsichtlich eines verbesserten Signal-zu-Rauschverhaltnisses, eingesetzt werden, um die Extrafokalstrahlungskorrektur zu verbessern. Die nachfolgende Gleichung (2) gibt beispielhaft eine Moglichkeit zur Bestimmung eines Detektorwerts s ~(l, q, r) durch eine solche Mittelwertbestimmung aus Detektormesswerten s(k, q, r) für immer vier benachbarte Kanale (jeweils k = 6 bis 9) an, wenn z. B. wie hier ein Detektor verwendet wird, dessen Detektormodule jeweils 16 Kanäle umfassen und bei dem pro Detektormodul jeweils rechts und links (in z-Richtung gesehen vorne und hinten) ein Streustrahlungssensor verwendet wird:
Diese Mittelwertbildung wird zum Beispiel fur jeden Projektionswinkel (d. h. für jede Röhrenposition) separat durchgeführt. Die Gleichung (2) kann unmittelbar in Gleichung (1) eingesetzt werden.
Wenn der Streustrahlungssensor beabstandet vom Rand des Projektionsdaten-Detektorsystems angeordnet ist, zum Beispiel um außerhalb des Halbschattens des Fokus zu liegen, besteht eine weitere Schwierigkeit in dem Fehlen von Messdaten im Bereich der Lücke zwischen Detektorrand und Sensorzeile. Typischerweise liegen diese Sensorzeilen bis zu etwa 2 cm, vorzugsweise bis zu etwa 1 cm, außerhalb des Nutzfächers und somit von den nächsten Detektorelementen entfernt. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass diese fehlenden Daten in guter Näherung linear zwischen dem Streustrahlungsmesswert und dem äußersten, d. h. am Rand zum Streustrahlungssensor hin gerichteten, Detektorelement der ersten Detektorzeile interpoliert werden können. Das heißt, dass die Detektorarraymatrix um eine Anzahl von Reihen N_virt., d. h. mindestens eine, in der Regel aber mehrere Reihen, an „virtuellen Detektorelementen” erganzt werden kann, um die Lücke zwischen dem Rand des Nutzfachers mit Detektorelementen und dem Sensorelement entsprechend mit diesen virtuellen Detektorelementen zu füllen. Bei der Extrafokalstrahlungskorrektur können dann in der gewichteten Summe interpolierte und/oder extrapolierte Detektorwerte berücksichtigt werden, welche Detektormesswerte einer Anzahl von zwischen dem Streustrahlungssensor und dem Rand des Projektionsdaten-Detektorsystems angeordneten virtuellen Detektorelementen repräsentieren. Gleichung (1) ändert sich dann wie folgt:
Die Detektorwerte s^virt(l, q, r) dieser „virtuellen Detektorelemente” konnen durch Interpolation oder durch Extrapolation aus den „echten” Detektormesswerten (z. B. den Detektorwerten s ~(l, q, r) der entsprechenden Spalte in z-Richtung) ermittelt werden.
Um dafür zu sorgen, dass niemals ein negativer korrigierter Streustrahlungsmesswert in der Streustrahlungskorrektur berücksichtigt wird, wird bevorzugt bei der Streustrahlungskorrektur ein korrigierter Streustrahlungsmesswert mit einem Wert 0 angenommen, wenn der betreffende Streustrahlungsmesswert nach einer Extrafokalstrahlungskorrektur einen negativen Wert aufweist. Hierzu kann Gleichung (3) wie folgt modifiziert werden:
In entsprechender Weise kann auch Gleichung (1) modifiziert werden, wenn keine virtuellen Detektorzeilen zu berücksichtigen sind.
Bevorzugt werden die gemessenen Streustrahlungsmesswerte m(ζ, l, r) vor der Subtraktion zur Extrafokalstrahlungskorrektur derart mit einem positiven Gewichtungsfaktor κ₁(ζ, r) multipliziert, um die Randbedingung zu erfullen, dass die Summe aller Gewichtungsfaktoren gleich 1 ist, d. h. dass folgende Randbedingung erfüllt ist:
Dies stellt die richtige Normierung der Korrektur sicher, z. B. muss in dem (hypothetischen) Fall eines in z-Richtung exakt homogenen Strahlungsfeldes nach Ausführung der gewichteten Summe der ursprüngliche Sensormesswert reproduziert werden.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für ein Computertomographiesystem vorab eine Anzahl, mindestens einer, in der Regel aber auch mehrere, verschiedener Sätze von Summengewichten κ_q für die Extrafokalstrahlungskorrektur bereitgestellt. Dabei ergeben sich je nach Parameterkombination jeweils unterschiedliche Sätze von Summengewichten. Diese Summengewichte können mit Hilfe von Testmessungen an dem betreffenden Computertomographiesystem oder einem Computertomographiesystem eines passenden Typs ermittelt werden.
Zur Bestimmung der Summengewichte κ_q können diese zum Beispiel zunächst empirisch bestimmt werden. Ein Beispiel eines Satzes an Summengewichten ist in 5 gezeigt. Eine solche empirische Bestimmung kann vorteilhafterweise über die Messung der Impulsantwort der Extrafokalstrahlung in z-Richtung, z. B. über einen unabhängigen, zweiten Detektor, und Inversion der Impulsantwort (z. B. durch Fouriertransformation, Inversion und anschließender inverser Fouriertransformation) abgeschätzt werden. Daraus ergeben sich als Funktion von q symmetrische Summengewichte bezüglich q = 1.
Anschließend können die derart gewonnenen ersten Werte fur die Summengewichte κ_q so lange variiert werden, bis rekonstruierte Bilder von Messphantomen und Bilder von Patientenscans nach Streustrahlenkorrektur und Rekonstruktion der Bilddaten aus den korrigierten Streustrahlungsmesswerten keine sichtbaren „Geisterbilder” mehr aufweisen. Dabei werden die Summengewichte für q < 1 konstant auf null gesetzt und die Summierung erstreckt sich nur über die positiven Indizes (einschließlich 1), d. h. nur die Gewichte fur q > 1 werden variiert. Das Summengewicht fur q = 1 ergibt sich aus der in Gleichung (4) angegebenen Randbedingung, dass die Summe aller Summengewichte gleich 1 ergibt.
Dabei hängen die Werte der Summengewichte zusätzlich noch von der betrachteten Sensorzeile ζ ab, weil die Extrafokalstrahlung in z-Richtung nicht symmetrisch sein muss, sondern vorteilhafter Weise unsymmetrisch ist. Außerdem können die Summengewichte von der Fokusposition r und/oder der Röhrenspannung und/oder der Öffnungsweite eines röhrenseitigen Kollimators der Röntgenquelle abhängen. Je nach Parameterkombination ergeben sich dadurch unterschiedliche Sätze von Summengewichten. Diese Summengewichte können dann für einen Scannertyp fest bestimmt werden und werden dann im Rahmen der Extrafokalstrahlungskorrektur der Streustrahlungsmesswerte nicht mehr verändert.
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 erfindungsgemäßen Computertomographiesystems mit einer erfindungsgemäßen Projektionsdatenverarbeitungseinheit und einer Bildrekonstruktionseinheit,
2 eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Röntgenröhre mit Extrafokalstrahlung,
3 einen schematischen Aufbau eines aus Detektormodulen aufgebauten Detektorsystems mit Streustrahlungssensoren,
4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Rekonstruktion von Bilddaten aus Röntgen-Projektionsdaten unter Verwendung des erfindungsgemaßen Extrafokalstrahlungskorrekturverfahrens und,
5 ein Diagramm für ein Beispiel von Koeffizienten κ_q der gewichteten Summe.
In 1 ist schematisch ein Computertomographiesystem C1 mit einer Bildrekonstruktionseinrichtung C21c dargestellt. In einem Gantrygehäuse C6 befindet sich eine hier nicht gezeichnete Gantry, auf der eine erste Röntgenröhre C2 und ein gegenüberliegender Detektor C3 angeordnet sind. Optional ist in dem hier gezeigten CT-System eine zweite Röntgenröhre C4 mit einem gegenüberliegenden zweiten Detektor C5 angeordnet, so dass durch die zusätzlich zur Verfügung stehende Strahler-/Detektorkombination eine höhere Zeitauflösung erreicht werden kann, oder bei der Verwendung unterschiedlicher Röntgenenergiespektren in den Strahler-/Detektorsystemen auch „Dual-Energy”-Untersuchungen durchgeführt werden können.
Das CT-System C1 verfügt weiterhin über eine Patientenliege C8, auf der ein Patient bzw. ein Untersuchungsobjekt O bei der Untersuchung entlang einer Systemachse C9, auch als z-Achse bezeichnet, in das Messfeld geschoben werden kann, wobei die Abtastung selbst sowohl als reiner sequentieller Kreisscan ohne Vorschub des Patienten ausschließlich im interessierten Untersuchungsbereich stattfinden kann. Hierbei rotiert jeweils die Röntgenquelle C2 bzw. C4 um den Patienten. Parallel läuft dabei gegenüber der Rontgenquelle C2 bzw. C4 der Detektor C3 bzw. C5 mit, um Rontgen-Projektionsdaten P zu erfassen, die dann zur Rekonstruktion von Schnittbildern genutzt werden. Alternativ zu einem solchen sequentiellen Scan, bei dem der Patient schrittweise zwischen den einzelnen Scans durch das Untersuchungsfeld geschoben wird, ist selbstverständlich auch die Moglichkeit eines Helixscans (häufig „Spiralscan” genannt) gegeben, bei dem der Patient während der umlaufenden Abtastung mit der Röntgenstrahlung kontinuierlich entlang der Systemachse C9 durch das Untersuchungsfeld zwischen Röntgenröhre C2 bzw. C4 und Detektor C3 bzw. C5 geschoben wird. Durch die Bewegung des Patienten entlang der Achse C9 und den gleichzeitigen Umlauf der Rontgenquelle C2 bzw. C4 ergibt sich bei einem Spiralscan fur die Röntgenquelle C2 bzw. C4 relativ zum Patienten während der Messung eine Helixbahn. Diese Bahn kann auch dadurch erreicht werden, indem die Gantry bei unbewegtem Patienten entlang der Achse C9 verschoben wird.
Gesteuert wird das CT-System C1 durch eine Steuer- und Recheneinheit C10, mit in einem Speicher vorliegendem Computerprogrammcode Prg₁ bis Prg_n. Von der Steuer- und Recheneinheit C10 aus konnen über eine Steuerschnittstelle C24 Akquisitionssteuersignale AS übertragen werden, um das CT-System C1 gemäß bestimmter Messprotokolle anzusteuern.
Die Steuer- und Recheneinheit C10 weist unter anderem hier eine erfindungsgemäße Projektionsdatenverarbeitungseinheit C20 auf. Die vom Detektor C3 bzw. C5 akquirierten Projektionsdaten P werden über eine Schnittstellenanordnung C23 zur Übernahme der Projektionsdaten P sowie von Streustrahlungsmesswerten, die als eine oder zwei separate Schnittstellen ausgeführt sein kann, an die Projektionsdatenverarbeitungseinheit C20 übergeben. Die Streustrahlungsmesswerte werden unter Verwendung von Detektormesswerten, d. h. einzelnen Werten der Projektionsdaten, in einer Extrafokalstrahlungskorrektureinheit C21a, im Rahmen einer Extrafokalstrahlungskorrektur, wie oben und nachfolgend beschrieben, korrigiert. Die Röntgen-Projektionsdaten P werden dann, gegebenenfalls nach einer geeigneten Vorverarbeitung, in einer Streustrahlungskorrektureinheit C21b der Projektionsdatenverarbeitungseinheit C20 im Rahmen einer Streustrahlungskorrektur unter Verwendung der korrigierten Streustrahlungsmesswerte korrigiert und in einer Bildrekonstruktionseinheit C21c weiterverarbeitet, d. h. es werden daraus Bilddaten BD rekonstruiert. Die Korrektur- und Bildrekonstruktionseinheiten C21a, 21b, 21c sind bei diesem Ausführungsbeispiel als Teile der Projektionsdatenverarbeitungseinheit C20 in Form von Software auf einem Prozessor der Steuer- und Recheneinheit C10 realisiert, z. B. in Form einer oder mehrerer der Computerprogrammcodes Prg₁ bis Prg_n. Die von der Bildrekonstruktionseinheit C21c rekonstruierten Bilddaten BD werden dann in einem Speicher C22 der Steuer- und Recheneinheit C10 hinterlegt und/oder in üblicher Weise auf dem Bildschirm der Steuer- und Recheneinheit C10 ausgegeben. Sie konnen auch über eine in 1 nicht dargestellte Schnittstelle in ein an das Computertomographiesystem C1 angeschlossenes Netz, beispielsweise ein radiologisches Informationssystem (RIS), eingespeist und in einem dort zuganglichen Massenspeicher hinterlegt oder als Bilder ausgegeben werden.
Die Steuer- und Recheneinheit C10 kann zusätzlich auch die Funktion eines EKGs ausführen, wobei eine Leitung C12 zur Ableitung der EKG-Potenziale zwischen Patient und Projektionsdatenverarbeitungseinheit C20 verwendet wird. Zusätzlich verfügt das in der 1 gezeigte CT-System C1 auch über einen Kontrastmittelinjektor C11, über den zusätzlich ein Kontrastmittel in den Blutkreislauf des Patienten injiziert werden kann, so dass die Gefäße des Patienten, insbesondere die Herzkammern des schlagenden Herzens, besser dargestellt werden können.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Röntgenröhre mit Extrafokalstrahlung, wie sie in dem CT-System der 1 eingesetzt werden kann. Die von der Röntgenröhre emittierte Röntgenstrahlung wird erzeugt, indem aus einer Glühkathode K austretende Elektronen e^– mit einer hohen zwischen Kathode K und Anode A anliegenden Spannung beschleunigt werden. Beim Eintritt der schnellen Elektronen e^– in das Anodenmaterial, z. B. Wolfram, entsteht Röntgenstrahlung. Diese entspricht hauptsächlich der Bremsstrahlung der Elektronen e^–.
Die Schärfe der rekonstruierten Bilder hängt wesentlich von der Größe des Brennflecks auf der Anode A der Rontgenröhre ab. Der Nutz-Brennfleck Fok, also der Bereich der Anode A, welcher den Großteil der Röntgenstrahlung emittiert, wird als Nutz-Fokus bezeichnet. Üblich sind bei diagnostischen Röntgenröhren Brennfleckabmessungen von zwischen 0,3 mm und 2 mm. Je nach Bauart der Röntgenröhre kann außerhalb des eigentlichen Nutz-Fokus Fok über einen Bereich von mehreren Zentimetern Röntgenstrahlung austreten, welche somit zur Verschlechterung der Kontrastdarstellung des Bildes beiträgt.
Diese parasitäre Röntgenstrahlung wird als Extrafokalstrahlung, abgekürzt EFS, bezeichnet (englisch: EFR, extra focal radiation, auch: off-focus radiation). Die Entstehung der EFS erklart sich folgendermaßen: ein Teil der mit hoher Geschwindigkeit auf die Anode A auftreffenden Elektronen e^– wird entweder elastisch von der Anode A zuruckgestreut oder sie lösen in der Anode A Sekundärelektronen aus, welche die Anodenoberfläche wieder verlassen. Die Energie dieser gestreuten primären oder sekundären Elektronen e^– _Streu ist gegenüber der Energie der Primärelektronen e^– um etwa 20% reduziert. Angezogen durch das elektrische Feld der Anode A treffen die Elektronen e^– _Streu ein weiteres Mal auf die Anode A. Die von diesen Elektronen e-streu erzeugte Röntgenstrahlung ist die Extrafokalstrahlung. Aufgrund des vorhergehenden Energieverlustes der Elektronen e^– _Streu ist die EFS im Mittel weicher als die fokale Röntgenstrahlung. Der Auftreffort der gestreuten Elektronen e^– _Streu ist hierbei in der Regel von dem eigentlichen Nutz-Brennfleck Fok entfernt. Die Elektronen e^– _Streu vergrößern die Emissionszone und somit die bildgebende Strahlungsquelle und führen zu einer Aufweitung des Nutz-Brennflecks Fok. Dies ist in 2 durch die Abstandsbereiche Δ neben dem Nutz-Brennfleck Fok angedeutet. Der Anteil der EFS an der gesamten von der Röntgenröhre emittierten Strahlung beträgt je nach Bauart der Rontgenröhre typischerweise bis zu ca. 10%.
In 3 ist der schematische Aufbau eines Projektionsdaten-Detektorsystems D (im Folgenden kurz als Detektor D bezeichnet) mit mehreren Detektormodulen M gezeigt, die jeweils aus mehreren matrixförmig in Zeilen q und Spalten (= Detektorkanäle) k nebeneinander angeordneten Detektorelementen E aufgebaut sind (die Pfeile in der Figur geben hier die Richtung an, in der die Zeilen q bzw. Spalten k nebeneinander angeordnet sind). Der Detektor D ist in einer Gantry (nicht gezeigt) teilkreisförmig gegenüber der Röntgenröhre angeordnet, wobei in dieser Figur nur die Fokusposition F der Röntgenrohre und der Nutzfächer der Röntgenstrahlung schematisch angedeutet sind. Jedes der Detektormodule M umfasst hier mehrere Detektorkanälen in z-Richtung (d. h. in Richtung, in der die Spalten k verlaufen) auf. Entlang des Nutzfachers bzw. des Detektors D ist auf jeder Seite pro Detektormodul M, d. h. in z-Richtung vor und hinter dem Detektormodul M, in einem Abstand vom Rand R des Detektors D jeweils ein Streustrahlungssensor SS vorhanden. Die Streustrahlungssensoren SS können zum einen übliche Detektorelemente sein, die außerhalb des Nutzfächers platziert werden, können aber auch dedizierte Streustrahlungssensoren sein.
Das vergrößerte Diagramm rechts im Bild zeigt den Aufbau eines Detektormoduls M mit Streustrahlungssensoren SS. In der Mitte des Moduls M liegen die Pixel bzw. Detektorelemente E des Detektors D, seitlich davon jeweils die Streustrahlungssensoren SS. In 3 ist z. B. 16 Detektorkanälen eines Detektormoduls M ein Streustrahlungssensor SS in z-Richtung sowohl vor als auch hinter dem Detektormodul M angeordnet. Über den aktiven Detektor- und Sensorflächen ist noch ein Streustrahlenraster G vorgesehen, um die Streustrahlung senkrecht bzw. quer zur z-Richtung, d. h. in Umfangsrichtung oder Zeilenrichtung des Detektors D bzw. der Gantry möglichst schon vor dem Auftreffen auf den Detektorelementen E und Streustrahlungssensoren SS herauszufiltern.
In 4 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahren zur Ermittlung von Bilddaten aus den Röntgen-Projektionsdaten unter Verwendung des erfindungsgemäßen Korrekturverfahrens schematisch dargestellt, das die folgenden Schritte umfasst:

– DI-M: Messen der Signalintensitäten auf dem Detektor im Nutzfächer, d. h. der Detektormesswerte s(k, q, r), welche auch gleichzeitig die Rontgen-Projektionsdaten P sind, und der Signalintensitäten auf den Streustrahlungssensoren SS, d. h. den Streustrahlungsmesswerten m(ζ, l, r), für jeden Projektionswinkel,
– SU-B: Bestimmen der Summengewichte κ_q, in Abhängigkeit von Sensorzeile, Fokusposition, Röhrenspannung und Kollimierung,
– SD-B: Durchführen der Extrafokalstrahlenkorrektur, d. h. Berechnung der korrigierten Streustrahlungsmesswerten m_corr,
– SS-K: Durchfuhren der Streustrahlenkorrektur der Röntgen-Projektionsdaten unter Verwendung der korrigierten Streustrahlungsmesswerte m_corr,
– D-L: Logarithmieren der korrigierten Projektionsdaten P_corr,
– B-R: Rekonstruieren von Bilddaten BD mittels der logarithmierten korrigierten Projektionsdaten P_corr,L.

Im ersten Schritt DI-M werden die Signalintensitäten auf dem Detektor im Nutzfächer, d. h. die Detektormesswerte s(k, q, r) (im folgenden auch Projektionsdaten P genannt), und die Signalintensitaten auf den Streustrahlungssensoren, d. h. den Streustrahlungsmesswerten gemessenen Streustrahlungsmesswert m(ζ, l, r), für jeden Projektionswinkel gemessen. Diese Projektionsdaten P und Streustrahlungsmesswerte m werden dann, gegebenenfalls nach einer geeigneten Vorverarbeitung einer Projektionsdatenverarbeitungseinheit C20 mittels geeigneter Schnittstellen übergeben.
In einem Schritt SU-B werden außerdem die Summengewichte, in Abhängigkeit von Sensorzeile, Fokusposition, Röhrenspannung und Kollimierung, ausgewählt und einer Extrafokalstrahlungskorrektureinheit C21a ubergeben bzw. sind vorab schon darin gespeichert. Die Bestimmung dieser Summengewichte κ_q erfolgt, wie oben im Zusammenhang mit Gleichung (5) beschrieben, vorab für den jeweiligen Computertomographen bzw. Bautyp.
In einem weiteren Schritt SD-B erfolgt auf Ebene der Signalintensitäten eine Korrektur der Streustrahlungsmesswerte m im Rahmen einer Extrafokalstrahlungskorrektur wie sie z. B. oben anhand der Gleichungen (1) bis (4) erläutert wurde, wobei die Berechnung der korrigierten Streustrahlungsmesswerte m_corr bei einem Detektor D gemäß 3 vorzugsweise mittels Gleichung (4) durchgeführt wird, da die Streustrahlungssensoren SS ja vom Rand R des Detektors D beabstandet sind.
Im nächsten Schritt erfolgt dann in der Streustrahlungskorrektureinheit C21b mit Hilfe der vorab korrigierten Streustrahlungsmesswerte m_corr eine Streustrahlungskorrektur (SS-K), bevor nachfolgend die in diesem Schritt erzeugten korrigierten Röntgen-Projektionsdaten P_corr, wie es gewöhnlich ist, in einem Schritt D-L logarithmiert werden. Aus den logarithmierten korrigierten Röntgen-Projektionsdaten P_corr,L werden schließlich (im Schritt B-R) mittels der Bildrekonstruktionseinheit C21c Bilddaten BD rekonstruiert.
In 5 ist ein Diagramm für ein Beispiel von Koeffizienten κ_q der gewichteten Summe dargestellt, in dem das Summengewicht κ₁ (mit q = 1), d. h. der Gewichtungsfaktor für den gemessenen Streustrahlungsmesswert bei etwa 1,15 liegt, also einen positiven Wert darstellt. Die Summengewichte κ_q mit q = 2–25, sind kleiner als Null. Sie liegen zwischen etwa 0–0,1.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend detailliert beschriebenen Korrekturverfahren sowie der dargestellten Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung und dem Röntgensystem lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann das CT-System auch ein C-Bogen-System sein, bei dem im Gegensatz zum CT-System der 1 das Gehäuse einen C-förmigen Bogen, d. h. einen sogenannten C-Bogen trägt, an dem einerseits eine Röntgenröhre und andererseits ein gegenüberliegender Detektor befestigt sind. Ferner ist das Korrekturverfahren grundsätzlich auch für andere CT-Systeme einsetzbar, z. B. für CT-Systeme mit einem einen vollständigen Ring bildenden Detektor. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Außerdem konnen „Einheiten” aus einer oder mehreren, auch räumlich verteilt angeordneten Komponenten bestehen. Ebenso kann eine „Einrichtung” aus einer Komponente oder aber auch aus mehreren Komponenten bestehen.

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Bilddaten (BD) eines Untersuchungsobjekts (O) auf Basis von Röntgen-Projektionsdaten (P) des Untersuchungsobjekts (O), wobei die Röntgen-Projektionsdaten (P) vor einer Rekonstruktion der Bilddaten (BD) auf Basis von Streustrahlungsmesswerten einer Streustrahlungskorrektur unterzogen werden, wobei die Streustrahlungsmesswerte zunächst einer Extrafokalstrahlungskorrektur unterzogen werden, bevor sie für die Streustrahlungskorrektur genutzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei der Extrafokalstrahlungskorrektur ein einen Extrafokalstrahlungsanteil in den gemessenen Streustrahlungsmesswerten repräsentierender Wert von den gemessenen Streustrahlungsmesswerten subtrahiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Streustrahlungsmesswerte mittels einer Anzahl von Streustrahlungssensoren (SS) und die Röntgen-Projektionsdaten (P) mittels Detektorelementen eines Projektionsdaten-Detektorsystems (D) gemessen werden und wobei ein in den Streustrahlungsmesswerten enthaltener Extrafokalstrahlungsanteil aus Detektormesswerten von Detektorelementen (E) des Projektionsdaten-Detektorsystems (D) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Extrafokalstrahlungsanteil in einem mit einem Streustrahlungssensor (SS) gemessenen Streustrahlungsmesswert auf Basis einer gewichteten Summe von Detektorwerten gebildet wird, die unter Verwendung von Detektormesswerten von zu dem betreffenden Streustrahlungssensor (SS) in einer Umgebung benachbarten Detektorelementen (E) unter Zuhilfenahme von definierten Summengewichten (κ_q) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Streustrahlungssensor (SS) an oder neben einem Rand (R) des Projektionsdaten-Detektorsystems (D) angeordnet ist und die gewichtete Summe zur Ermittlung des Extrafokalstrahlungsanteils in einem mit diesem Streustrahlungssensor (SS) gemessenen Streustrahlungsmesswert auf Basis von Detektorwerten gebildet wird, die unter Verwendung von Detektormesswerten einer Anzahl von Detektorelementen (E) gebildet werden, die zu dem betreffenden Streustrahlungssensor (SS) in einer entlang einer senkrecht zum Rand (R) des Projektionsdaten-Detektorsystems (D) verlaufenden Richtung (z) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Detektorwerte unter Verwendung von aus Detektormesswerten einer Anzahl von parallel zum Rand (R) liegenden Detektorelementen (E) gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Streustrahlungssensor (SS) vom Rand (R) des Projektionsdaten-Detektorsystems (D) beabstandet angeordnet ist und in der gewichteten Summe interpolierte und/oder extrapolierte Detektorwerte berücksichtigt werden, die Detektormesswerte einer Anzahl von zwischen dem Streustrahlungssensor (SS) und dem Rand (R) des Projektionsdaten-Detektorsystems (D) angeordneten virtuellen Detektorelementen repräsentieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei ein Streustrahlungsmesswert vor einer Subtraktion mit einem positiven Gewichtungsfaktor multipliziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei für die Streustrahlungskorrektur ein korrigierter Streustrahlungsmesswert mit einem Wert 0 angenommen wird, wenn der betreffende Streustrahlungsmesswert nach einer Extrafokalstrahlungskorrektur einen negativen Wert aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei für ein Röntgensystem (C1), insbesondere Computertomographiesystem (C), vorab eine Anzahl von verschiedenen Sätzen von Summengewichten (κ_q) für die Extrafokalstrahlungskorrektur bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Summengewichte (κ_q) mit Hilfe von Testmessungen an dem betreffenden Computertomographiesystem (C1) oder einem Computertomographiesystem (C1) eines passenden Typs ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei die Summengewichte in Abhängigkeit von einer Sensorzeile (ζ) und optional in Abhängigkeit von einer Fokusposition (F) und/oder einer Röhrenspannung und/oder einer Öffnungsweite eines röhrenseitigen Kollimators einer Röntgenquelle (C2, C4) ermittelt werden.
Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung (C20) zur Verarbeitung von Röntgen-Projektionsdaten (P) eines Untersuchungsobjektes (O), mit – einer Schnittstellenanordnung (C23) zur Übernahme der Röntgen-Projektionsdaten (P) sowie von Streustrahlungsmesswerten, – einer Extrafokalstrahlungskorrektureinheit (C21a), um die Streustrahlungsmesswerte im Rahmen einer Extrafokalstrahlungskorrektur zu korrigieren, – einer Streustrahlungskorrektureinheit (C21b), um die Röntgen-Projektionsdaten (P) auf Basis von korrigierten Streustrahlungsmesswerten im Rahmen einer Streustrahlungskorrektur zu korrigieren, und – einer Rekonstruktionseinheit (C21c) zur Rekonstruktion von Bilddaten (BD) des Untersuchungsobjektes (O) auf Basis der korrigierten Röntgen-Projektionsdaten (P_corr).
Röntgensystem (C1) mit wenigstens einer Rontgenquelle (C2, C4) und wenigstens einem Detektorsystem (C3, C5) zur Akquisition von Röntgen-Projektionsdaten (P) eines Untersuchungsobjekts (O), insbesondere Computertomographiesystem (C1), mit einer Projektionsdatenverarbeitungseinrichtung (C20) nach Anspruch 13.
Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, umfassend Programmcodes (Prg₁–Prg_n), um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.