DE102011084683B4 - Method and device for correcting a faulty projection geometry - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Korrektur von zumindest einem Fehler in der Projektionsgeometrie bei einer bildgebenden Vorrichtung, die aus Projektionsdaten Volumendaten (10) eines Untersuchungsvolumens (12) erstellt, wobei für die Erstellung der Projektionsdaten Strahlen aus einer Strahlungsquelle (11) das Untersuchungsvolumen bei verschiedenen Projektionswinkeln durchlaufen und nach Durchgang durch das Untersuchungsvolumen (12) auf einem Detektor (13) der bildgebenden Vorrichtung auftreffen, und wobei der zumindest eine Fehler in der Projektionsgeometrie zu einem geometrisch verursachten Rekonstruktionsfehler in den Volumendaten (10) führt, mit den folgenden Schritten: – Detektieren von Projektionsdaten durch Detektieren der Strahlen, die das Untersuchungsvolumen (12) bei verschiedenen Projektionswinkeln durchlaufen haben, auf dem Detektor (13), wobei die bei einem Projektionswinkel aufgenommenen Projektionsdaten jeweils einen Projektionsdatensatz bilden, – Bilden eines dreidimensionalen Projektionsdatenblocks (20), bei dem ein Stapel der einzelnen Projektionsdatensätze gebildet wird, in dem die einzelnen Projektionsdatensätze derart in eine erste Raumrichtung gestapelt sind, dass die bei benachbarten Projektionswinkeln aufgenommenen Projektionsdatensätze im Stapel benachbart angeordnet sind, – Identifizieren vorbestimmter Objekte (A, B) in den einzelnen Projektionsdatensätzen und Bestimmen einer Lage der vorbestimmten Objekte in den einzelnen Projektionsdatensätzen, wobei aus der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) in den einzelnen Projektionsdatensätzen ein aktueller Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte in dem Stapel in der ersten Raumrichtung bestimmt wird, – Ermittlung einer idealen Funktion, die einen idealen Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) beschreibt, – Bestimmen einer Abweichung des aktuellen Verlaufs der Lage, der vorbestimmten Objekte (A, B) von der idealen Funktion, wobei aus der bestimmten Abweichung der geometrisch verursachte Rekonstruktionsfehler bestimmt wird, und – Korrigieren des zumindest einen Fehlers in der Projektionsgeometrie bei der Rekonstruktion der Volumendaten (10) durch Reduktion des geometrisch verursachten Rekonstruktionsfehlers.Method for correcting at least one error in the projection geometry in an imaging device that produces volume data (10) of an examination volume (12) from projection data, wherein beams from a radiation source (11) pass through the examination volume at different projection angles for the generation of the projection data Passage through the examination volume (12) on a detector (13) of the imaging device, and wherein the at least one error in the projection geometry results in a geometrically caused reconstruction error in the volume data (10), comprising the steps of: - detecting projection data Detecting on the detector (13) the beams which have passed through the examination volume (12) at different projection angles, wherein the projection data taken at a projection angle each form a projection data set, - forming a three-dimensional project in which a stack of the individual projection data sets is formed in which the individual projection data sets are stacked in a first spatial direction such that the projection data records recorded at adjacent projection angles are arranged adjacent to the stack, identifying predetermined objects (A, B) in the individual projection data sets and determining a position of the predetermined objects in the individual projection data sets, wherein an actual course of the position of the predetermined objects in the stack in the first spatial direction is determined from the position of the predetermined objects (A, B) in the individual projection data sets, Determining an ideal function describing an ideal course of the position of the predetermined objects (A, B), determining a deviation of the current course of the position, the predetermined objects (A, B) from the ideal function, wherein from the determined deviation which causes geometric e reconstruction error is determined, and - correcting the at least one error in the projection geometry in the reconstruction of the volume data (10) by reducing the geometrically caused reconstruction error.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer fehlerbehafteten Projektionsgeometrie bei einer bildgebenden Vorrichtung, die aus Projektionsdaten Volumendaten eines Untersuchungsvolumens erstellt. Die Erfindung betrifft ebenso die bildgebende Vorrichtung selbst.The present invention relates to a method for correcting an error-prone projection geometry in an imaging device that creates volume data of an examination volume from projection data. The invention also relates to the imaging device itself.

Die Rekonstruktion von Volumendaten auf der Basis von Projektionsdaten hat beispielsweise in der Medizin oder in der Materialprüfung eine große Bedeutung, um nichtinvasiv detailgenaue räumliche Einblicke zu gewinnen oder um eine zerstörungsfreie Prüfung durchführen zu können. Die Projektionsdaten können beispielsweise mit Röntgenstrahlen oder optisch erzeugt werden.The reconstruction of volume data on the basis of projection data, for example, in medicine or in the material testing is of great importance in order to gain non-invasive detailed spatial insights or to perform a nondestructive testing. The projection data can be generated, for example, with X-rays or optically.

Für die Rekonstruktion eines Volumendatensatzes aus den aufgenommenen Projektionsdaten können unter anderem iterative algebraische Verfahren zum Einsatz kommen (ART, Algebraic Reconstruction Technique) oder eine gefilterte Rückprojektion (FBP, Filtered Back Projection). Hierbei werden die Daten gefiltert und anschließend auf einen Volumendatensatz zurückprojiziert.For the reconstruction of a volume data set from the recorded projection data, iterative algebraic methods can be used (ART, Algebraic Reconstruction Technique) or a filtered back projection (FBP, Filtered Back Projection). Here, the data is filtered and then projected back to a volume data set.

Die bildgebende Vorrichtung für diese beschriebene nichtinvasive Technik der 3D-Datengewinnung besteht aus einer rotierenden Anordnung einer Strahlungsquelle und eines Detektors, der die durch ein Untersuchungsvolumen durchgehende Strahlung detektiert. Das können beispielsweise eine Röntgenquelle auf der einen Seite des Untersuchungsvolumens, beispielsweise eines Patienten, sein und ein flächiger Detektor auf der gegenüberliegenden Seite. Der Detektor nimmt die durch das durchstrahlte Objekt modulierten Röntgenstrahlen als Eingangssignale auf, die dann zu einem dreidimensionalen Volumendatensatz rekonstruiert werden.The imaging device for this described non-invasive technique of 3D data acquisition consists of a rotating arrangement of a radiation source and a detector which detects the radiation passing through an examination volume. This can be, for example, an X-ray source on one side of the examination volume, for example of a patient, and a planar detector on the opposite side. The detector picks up the x-rays modulated by the irradiated object as input signals, which are then reconstructed into a three-dimensional volume data set.

Sowohl bei den iterativen Verfahren als auch bei der gefilterten Rückprojektion wird der Volumendatensatz mithilfe mathematischer Projektionen zwischen den Volumenkoordinaten (Voxelkoordinaten) und der Abbildungsfläche des Detektors (Pixelkoordinaten) berechnet. Für die Erstellung der Volumendaten ist die Genauigkeit der Projektionsgeometrie, d. h. die Lage der Strahlungsquelle und des Detektors und des Untersuchungsvolumens, bei den Aufnahmen der einzelnen Projektionsdatensätze bei den verschiedenen Projektionswinkeln von Bedeutung für die dreidimensionale Bildqualität. Hierbei ist auch die Genauigkeit dieser bestimmten Lage mit verantwortlich für die Bildqualität. Die Genauigkeit wird maßgeblich bestimmt durch die Formstabilität der bildgebenden Vorrichtung, insbesondere dann, wenn nicht alle intrinsischen und extrinsischen Parameter während der Aufnahme laufend gemessen werden, sondern wenn sie beispielsweise in einem vorhergehenden Kalibrierlauf ermittelt werden. Die intrinsischen Parameter bestimmen hierbei das Aufnahmegerät in sich, d. h. die Lage der Strahlungsquelle bezogen auf den Detektor, die extrinsischen die Lage des Aufnahmegeräts bezogen auf das Untersuchungsvolumen. Deshalb muss große Sorgfalt darauf verwendet werden, die gesamte Geometrie exakt zu beschreiben, diese Geometrie konstant zu halten oder genaue Daten, beispielsweise Abstände und Winkelpositionen, während der Bildaufnahme zu bestimmen. Es bleiben jedoch meist nicht-reproduzierbare Fehler, die die Bildqualität der erstellten Volumendaten verschlechtern. Während der Aufnahme mit der bildgebenden Vorrichtung, beispielsweise eines C-Bogen-Geräts, werden sich immer nicht-reproduzierbare Schwingungen und Durchhängeeffekte ergeben, die von 3D-Aufnahme zu 3D-Aufnahme unterschiedlich sind und damit zu geometrisch verursachten Rekonstruktionsfehlern in den Bilddaten führen. Diese Fehler in der Projektionsgeometrie, die zu Rekonstruktionsfehlern in den Volumendaten führen, beeinträchtigen die Qualität der erzeugten Volumendaten.For both iterative and filtered backprojection, the volume data set is calculated using mathematical projections between the volume coordinates (voxel coordinates) and the detector's image area (pixel coordinates). For the creation of the volume data, the accuracy of the projection geometry, i. H. the location of the radiation source and the detector and the examination volume, in the recordings of the individual projection data sets at the different projection angles of importance for the three-dimensional image quality. This is also the accuracy of this particular situation responsible for the image quality. The accuracy is significantly determined by the dimensional stability of the imaging device, especially if not all intrinsic and extrinsic parameters are continuously measured during recording, but if they are determined, for example, in a previous calibration run. The intrinsic parameters in this case determine the recording device in itself, d. H. the position of the radiation source relative to the detector, the extrinsic the position of the recording device relative to the examination volume. Therefore, great care must be taken to accurately describe the entire geometry, to keep this geometry constant, or to determine exact data, such as distances and angular positions, during image acquisition. However, there are usually non-reproducible errors that degrade the image quality of the created volume data. During the recording with the imaging device, such as a C-arm device, non-reproducible oscillations and sag effects will always result, which are different from 3D recording to 3D recording and thus lead to geometrically caused reconstruction errors in the image data. These errors in the projection geometry, which lead to reconstruction errors in the volume data, affect the quality of the volume data generated.

Die DE 10 2005 005 087 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erstellung eines 2D-Sinogramms aus der zeitlichen Sequenz einer Detektorlinie. Anhand von mehreren Detektorlinien kann ein 3D-Sinogramm erzeugt werden.The DE 10 2005 005 087 A1 describes a method for creating a 2D sinogram from the time sequence of a detector line. Using several detector lines, a 3D sinogram can be generated.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen diese Fehler in der Projektionsgeometrie berücksichtigt bzw. vermindert werden können. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a device with which these errors in the projection geometry can be considered or reduced. This object is solved by the features of the independent claims. In the dependent claims preferred embodiments of the invention are described.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Korrektur von zumindest einem Fehler in der Projektionsgeometrie bei einer bildgebenden Vorrichtung bereitgestellt, die aus Projektionsdaten Volumendaten eines Untersuchungsvolumens erstellt, wobei für die Erstellung der Projektionsdaten Strahlen aus einer Strahlungsquelle in verschiedenen Projektionswinkeln nach Durchdringung des Untersuchungsvolumens auf einem Detektor der bildgebenden Vorrichtung auftreffen und wobei der zumindest eine Fehler in der Projektionsgeometrie zu einem geometrisch verursachten Rekonstruktionsfehler in den rekonstruierten Bilddaten führt. Gemäß einem Schritt des Verfahrens werden Projektionsdaten aufgenommen durch Detektieren der Strahlen, die das Untersuchungsvolumen bei verschiedenen Projektionswinkeln durchlaufen haben, wobei die bei einem Projektionswinkel aufgenommenen Projektionsdaten jeweils einen Projektionsdatensatz bilden. Weiterhin wird ein dreidimensionaler Projektionsdatenblock gebildet, bei dem ein Stapel der einzelnen Projektionsdatensätze gebildet wird, in dem die einzelnen Projektionsdatensätze derart in einer ersten Raumrichtung C gestapelt sind, dass die bei benachbarten Projektionswinkeln aufgenommenen Projektionsdatensätze im Stapel ebenfalls benachbart angeordnet sind. Anschließend werden vorbestimmte Objekte in den einzelnen Projektionsdatensätzen bestimmt und eine Lage der vorbestimmten Objekte in einzelnen Projektionsdatensätzen, wobei aus der Lage der bestimmten Objekte in den einzelnen Projektionsdatensätzen ein aktueller Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte in dem Stapel in der ersten Raumrichtung bestimmt wird. Weiterhin wird eine ideale Funktion ermittelt, die den idealen Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte beschreibt, und es wird eine Abweichung des aktuellen Verlaufs der Lage von der idealen Funktion bestimmt, wobei aus der bestimmten Abweichung der geometrische verursachte Funktionsfehler bestimmt wird. Anschließend kann der zumindest eine Fehler in der Projektionsgeometrie bei der Rekonstruktion der Volumendaten durch Reduktion des geometrisch verursachten Rekonstruktionsfehlers korrigiert werden.According to a first aspect of the invention, a method is provided for correcting at least one error in the projection geometry in an imaging device that generates volume data of an examination volume from projection data, with beams from a radiation source at different projection angles after penetration of the examination volume for the generation of the projection data a detector of the imaging device and wherein the at least one error in the projection geometry leads to a geometrically caused reconstruction error in the reconstructed image data. According to a step of the method, projection data is acquired by detecting the rays that have passed through the examination volume at different projection angles, wherein the projection data taken at a projection angle each form a projection data set. Furthermore, a three-dimensional projection data block is formed in which a stack of the individual Projection data sets is formed in which the individual projection data sets are stacked in a first spatial direction C, that the recorded at adjacent projection angles projection data sets are also arranged adjacent in the stack. Subsequently, predetermined objects in the individual projection data sets are determined and a position of the predetermined objects in individual projection data sets, wherein a current profile of the position of the predetermined objects in the stack in the first spatial direction is determined from the position of the specific objects in the individual projection data sets. Furthermore, an ideal function is determined, which describes the ideal course of the position of the predetermined objects, and a deviation of the actual course of the position from the ideal function is determined, whereby the geometrically caused functional error is determined from the determined deviation. Subsequently, the at least one error in the projection geometry in the reconstruction of the volume data can be corrected by reducing the geometrically caused reconstruction error.

Durch Stapeln der einzelnen Projektionsdatensätze von links nach rechts in einem Stapel und durch Bestimmen des Verlaufs der Lage der vorbestimmten Objekte kann die angepasste Funktion (Fit-Funktion) bestimmt werden, die den idealen Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte beschreibt. Falls die aktuelle Lage der vorbestimmten Objekte von der angepassten Funktion abweicht, ist dies ein Anzeichen dafür, dass ein Fehler in der Projektionsgeometrie vorliegt, d. h. die Strahlungsquelle und/oder der Detektor haben sich nicht auf den vorgegebenen idealen Bahnen bewegt. Mit den bestimmten Abweichungen von der Funktion, d. h. mit der Abweichung von der idealen Lage kann der geometrisch bedingte Rekonstruktionsfehler bestimmt werden, der bei einer bestimmten Projektion, d. h. bei Aufnahme eines bestimmten Projektionsdatensatzes vorliegt. Aus der Abweichung des aktuellen Verlaufs vom idealen Verlauf, d. h. von der angepassten Funktion, können Korrekturmaßnahmen bestimmt werden, die auf die einzelnen Projektionsdatensätze angewandt werden können.By stacking the individual projection data sets from left to right in a stack and determining the course of the position of the predetermined objects, the fitted function (fit function) describing the ideal course of the position of the predetermined objects can be determined. If the current location of the predetermined objects deviates from the fitted function, this is an indication that there is an error in the projection geometry, i. H. the radiation source and / or the detector did not move on the given ideal paths. With the specific deviations from the function, i. H. with the deviation from the ideal position, the geometrically caused reconstruction error can be determined which, for a given projection, ie. H. when recording a particular projection data set is present. From the deviation of the current course from the ideal course, d. H. from the custom function, corrective actions can be determined that can be applied to each projection data set.

Bei diesem Vorgehen kann man auch die reproduzierbaren Fehler vorab berücksichtigen, z. B. indem man die einzelnen Projektionsdaten gemäß den Projektionsmatrizen in Richtung der Koordinatenachsen der Projektionsdatensätze verschiebt und danach das beschriebene Verfahren anwendet.In this approach, you can also consider the reproducible errors in advance, z. B. by shifting the individual projection data according to the projection matrices in the direction of the coordinate axes of the projection data sets and then applying the method described.

Vorzugsweise werden Unterschiede in dem Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte zum idealen Verlauf bestimmt, wobei aus der Lage der Unterschiede bestimmt wird, wie die Daten aus der Projektion korrekt rückzuprojizieren wären und damit der diesbezügliche Fehler in der Rekonstruktion vermieden werden kann.Preferably, differences in the course of the location of the predetermined objects are determined for the ideal course, it being determined from the location of the differences how the data from the projection would be correctly back-projected and thus the error in the reconstruction can be avoided.

Die ideale Funktion kann aus dem aktuellen Verlauf der Lage eines vorbestimmten Objekts oder aus vorher bei der bildgebenden Vorrichtung durchgeführten Kalibrierungsmessungen bestimmt werden.The ideal function may be determined from the current history of the location of a predetermined object or from calibration measurements previously performed on the imaging device.

Durch das Stapeln der einzelnen Projektionsdatensätze nacheinander im Stapel und durch Bilden des Verlaufs der Lage wird eine neue Sicht auf die Projektionsdatensätze eröffnet, die vor allem auf die zugrundeliegenden Trajektorien schließen lässt.By stacking the individual projection data sets one after the other in the stack and by forming the course of the position, a new view of the projection data sets is opened up, which primarily suggests the underlying trajectories.

Vorzugsweise wird der Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte in einer Richtung überwiegend senkrecht zur ersten Raumrichtung betrachtet, d. h. überwiegend senkrecht zur Stapelrichtung C, wobei die überwiegend senkrecht zu dieser ersten Raumrichtung auftretenden Abweichungen des Verlaufs von einer idealen Funktion bestimmt werden, wobei anhand der überwiegend senkrecht zur ersten Raumrichtung auftretenden Abweichung der Lagefehler bestimmt wird, der die Rekonstruktion beeinträchtigt. Die Abweichung ist vektoriell, also nicht nur eindimensional zu sehen. Durch eine Betrachtungsrichtung überwiegend senkrecht zur ersten Raumrichtung, der Stapelrichtung, können die Abweichungen der angepassten Funktion, deren Abszisse in Richtung der Stapelrichtung verläuft, gut identifiziert werden.Preferably, the course of the position of the predetermined objects in a direction predominantly perpendicular to the first spatial direction is considered, i. H. predominantly perpendicular to the stacking direction C, wherein the deviations of the course, which occur predominantly perpendicular to this first spatial direction, are determined by an ideal function, whereby the positional error, which impairs the reconstruction, is determined on the basis of the predominantly perpendicular to the first spatial direction. The deviation is vectorial, not just one-dimensional. By a viewing direction predominantly perpendicular to the first spatial direction, the stacking direction, the deviations of the adapted function whose abscissa runs in the direction of the stacking direction can be well identified.

Vorzugsweise ist die ideale Funktion eine lagenabhängige Funktion, die von der Lage des vorbestimmten Objekts in dem Projektionsdatensatz abhängt. Aus der Abweichung der Lage von der idealen lagenabhängigen Funktion werden die Projektionsdatensätze bestimmt, bei denen geometrische Fehler auftreten.Preferably, the ideal function is a position dependent function that depends on the location of the predetermined object in the projection data set. From the deviation of the position from the ideal position-dependent function, the projection data sets are determined in which geometric errors occur.

Die Größe des geometrischen Fehlers ergibt sich aus der Größe der Abweichung aktuellen von der idealen Funktion. Befindet sich beispielsweise das vorbestimmte Objekt im Rotationsmittelpunkt zwischen Detektor und Strahlungsquelle, so sollte dieses Objekt in allen Projektionsdatensätzen in der Mitte dargestellt sein. Dies bedeutet, dass durch die Stapelbildung der Verlauf dieser Lage in den einzelnen Projektionsdatensätzen eine Gerade ergeben müsste. Objekte abseits des Rotationszentrums werden bei der Betrachtung in der einen Richtung überwiegend senkrecht zur Stapelrichtung als Sinuskurven dargestellt, wobei die Phase angibt, unter welchen Winkel sich die Objektstruktur bezüglich eines bestimmten Zentralstrahls, z. B. dem Zentralstrahl der ersten Aufnahme befindet. Die Amplitude spiegelt die radiale Entfernung vom Rotationsmittelpunkt wieder.The size of the geometric error results from the magnitude of the deviation current from the ideal function. For example, if the predetermined object is located in the center of rotation between the detector and the radiation source, then this object should be shown in the middle in all the projection data sets. This means that the course of this layer in the individual projection data records would have to result in a straight line due to the stacking. Objects off the center of rotation are represented as sinusoids when viewed in one direction predominantly perpendicular to the stacking direction, wherein the phase indicates the angle at which the object structure with respect to a certain central beam, z. B. is the central beam of the first shot. The amplitude reflects the radial distance from the center of rotation.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Verlauf der Lage in einer ersten Betrachtungsrichtung überwiegend senkrecht zur ersten Raumrichtung durch eine Sinus- oder Cosinusfunktion angepasst, wobei aus der Abweichung der Lage von der angepassten Sinus- oder Cosinusfunktion der geometrische Fehler bei der Rekonstruktion bestimmt wird. Wenn man den Verlauf der Lage in einer zweiten Betrachtungsrichtung überwiegend senkrecht zur ersten Raumrichtung und senkrecht zur ersten Betrachtungsrichtung betrachtet, so entspricht der Verlauf in einem mittleren Bereich des Stapels einer Geraden, wobei in dem äußeren Bereich des Stapels außerhalb des mittleren Bereichs die Funktion wieder eine Sinus- oder Cosinusform aufweist. Wiederum können aus der Abweichung der Lage des geometrischen Objekts von der angepassten Geraden bzw. Sinus- oder Cosinusfunktion die geometrischen Fehler bei der Datenerfassung bestimmt werden. In diesem mittleren Bereich des Stapels ergeben sich aus dem Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte Linienstrukturen, wobei weiter oben und unten im Stapel außerhalb des mittleren Bereichs wiederum der Verlauf sinusförmig verläuft. Störungen in diesen Linienstrukturen bzw. Sinuskurven können quantifiziert werden, und der Fehler in der Projektionsgeometrie kann korrigiert werden. In one embodiment of the invention, the course of the position in a first viewing direction is adjusted predominantly perpendicular to the first spatial direction by a sine or cosine function, wherein the geometrical error in the reconstruction is determined from the deviation of the position from the adapted sine or cosine function. If the course of the position in a second viewing direction is considered to be predominantly perpendicular to the first spatial direction and perpendicular to the first viewing direction, then the course in a middle region of the stack corresponds to a straight line, wherein the function is again in the outer region of the stack outside the middle region Sine or cosine shape. Again, the geometric errors in the data acquisition can be determined from the deviation of the position of the geometric object from the adjusted straight line or sine or cosine function. In this middle region of the stack, the course of the position of the predetermined objects results in line structures, with the course extending sinusoidally further up and down in the stack outside the middle region. Disturbances in these line structures or sinusoids can be quantified, and the error in the projection geometry can be corrected.

Es wird zumindest ein vorbestimmtes Objekt in zumindest einem Projektionsdatensatz bestimmt und die Lage jedes vorbestimmten Objekts in Stapelrichtung C durch den Projektionsdatenblock verfolgt. Die sich dabei ergebende Abfolge von Koordinaten des Objektes wird aktueller Pfad genannt. In jedem aktuellen Pfad ist eine Systematik zu erkennen, die durch eine in der Regel kontinuierliche Funktion im Raum beschrieben werden kann und die einen virtuellen idealen Pfad beschreibt. Dieser ideale Pfad kann wie der aktuelle Pfad auch visuell dargestellt werden, vor allem auch in einer Blickrichtung überwiegend senkrecht zu C. „Überwiegend senkrecht zu C” soll heißen, dass die größte Komponente des Betrachtungsvektors nicht in C-Richtung weist, wenn C, D, E das Bezugssystem in kartesischen Koordinaten darstellen. Das bedeutet speziell, dass auch eine schräge Ebene bzw. ein schräges Ebenenpaket angesetzt werden kann, um den aktuellen Pfad komplett darzustellen und den idealen Pfad zu ermitteln. Im nächsten Schritt wird diese kontinuierliche Funktion ermittelt, z. B. durch ein dreidimensionales Kurvenglättungsverfahren oder durch Anfitten einer analytischen Funktion. Die Glättung kann z. B. darin bestehen, dass Ausreißer vom kontinuierlichen Kurvenverlauf nicht berücksichtigt werden und an solchen Stellen interpoliert wird. Solche Ausreißer sind typisch für besagte Störungen der Aufnahmegeometrie.At least one predetermined object in at least one projection data set is determined and the position of each predetermined object in the stacking direction C is tracked through the projection data block. The resulting sequence of coordinates of the object is called current path. In each current path a systematics can be recognized which can be described by a generally continuous function in space and which describes a virtual ideal path. This ideal path, like the current path, can also be visualized, especially in a line of sight predominantly perpendicular to C. "Predominantly perpendicular to C" means that the largest component of the observation vector does not point in the C direction, if C, D , E represent the frame of reference in Cartesian coordinates. This means, in particular, that an oblique plane or an oblique plane packet can be applied to completely represent the current path and to determine the ideal path. In the next step, this continuous function is determined, for. B. by a three-dimensional curve smoothing method or by attaching an analytical function. The smoothing can z. As may consist in that outliers are not taken into account by the continuous curve and interpolated at such points. Such outliers are typical of said perturbation disorders.

Der ideale Pfad/die idealen Pfade kann/können auch aus einer Gerätekalibrierung und der dabei entstehenden Geometriebeschreibung verfügbar sein bzw. abgeleitet werden und kann dabei auch Diskontinuitäten haben. Im Detail kann man einen idealen Pfad z. B. erzeugen, indem man für vorbestimmte Positionen die vorhandenen Projektionsmatrizen anwendet und damit die Abbildungen z. B. von Punkten in den vorbestimmten Positionen künstlich erzeugt.The ideal path (s) may also be available from a device calibration and the resulting geometry description, and may also have discontinuities. In detail, one can find an ideal path z. Example, generate by applying the existing projection matrices for predetermined positions and thus the images z. B. generated by points in the predetermined positions artificially.

In einem weiteren Schritt werden Unterschiede des aktuellen Pfades zum idealen Pfad ermittelt, um damit die Rekonstruktion so zu verändern, dass ein durch einen Bewegungsfehler verursachter Rekonstruktionsfehler vermieden wird. Diese Korrrektur kann entweder dadurch erfolgen, dass durch Berücksichtigung der Unterschiede in den Projektionsdaten anders abgegriffen wird oder dass die Projektionsdaten durch Bildbearbeitung modifiziert werden und der Datenabgriff unverändert bleibt.In a further step, differences of the current path to the ideal path are determined in order to change the reconstruction so that a reconstruction error caused by a motion error is avoided. This correction can be done either by tapping differently by taking into account the differences in the projection data, or by modifying the projection data by image processing and leaving the data tapping unchanged.

Weiterhin ist es möglich, eine erste oder zweite Ableitung des Verlaufs der Lage der vorbestimmten Objekte zu bilden, wobei in dieser ersten bzw. zweiten Ableitung die Diskontinuität im Verlauf identifiziert werden kann und somit der geometrische Fehler bestimmt und für die Rekonstruktion korrigiert werden kann.Furthermore, it is possible to form a first or second derivative of the course of the position of the predetermined objects, wherein in this first or second derivative, the discontinuity in the course can be identified and thus the geometric error can be determined and corrected for the reconstruction.

Die für die Volumenrekonstruktion benötigten Daten können mit Hilfe von Projektionsmatrizen aus den Projektionsdatensätzen abgegriffen werden. Für jeden Projektionsdatensatz, also jeden Projektionswinkel gibt es eine spezifische Projektionsmatrix. Diese Projektionsmatrix kann nun unter Berücksichtigung des bestimmten geometrischen Fehlers abgeändert werden. Mit Hilfe der ursprünglichen und der abgeänderten Projektionsmatrix kann auch der Projektionsdatensatz selbst so abgeändert werden, dass auch unter jeweiliger Verwendung der ursprünglichen Projektionsmatrix der besagte geometrische Fehler bei der Rekonstruktion korrigiert ist.The data required for the volume reconstruction can be tapped from the projection data sets with the aid of projection matrices. For each projection data set, ie every projection angle, there is a specific projection matrix. This projection matrix can now be modified taking into account the specific geometric error. With the aid of the original and the modified projection matrix, the projection data set itself can also be modified in such a way that even with the respective use of the original projection matrix, the said geometric error is corrected during the reconstruction.

Durch die Betrachtung des Verlaufs der vorbestimmten Lage im Stapel werden die Lagen der vorbestimmten Objekte in benachbarten Projektionsdatensätzen miteinander verglichen. Weiterhin ist es möglich, neben der Lage der vorbestimmten Objekte in benachbarten Projektionsdatensätzen auch die Lage der vorbestimmten Objekte an den beiden Stapelenden miteinander zu vergleichen, um geometrische Rekonstruktionsfehler zu bestimmen. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Betrachtung des Verlaufs in der zweiten Betrachtungsrichtung senkrecht zur ersten Raumrichtung.By considering the course of the predetermined position in the stack, the positions of the predetermined objects in adjacent projection data sets are compared with one another. Furthermore, in addition to the position of the predetermined objects in adjacent projection data sets, it is also possible to compare the position of the predetermined objects at the two stack ends with one another in order to determine geometrical reconstruction errors. This is particularly advantageous when viewing the course in the second viewing direction perpendicular to the first spatial direction.

Die vorbestimmten Objekte können markante Strukturen in dem untersuchten Objekt sein. Ist das untersuchte Objekt eine Untersuchungsperson, so können markante anatomische Strukturen in den Projektionsdatensätzen identifiziert werden, beispielsweise durch Segmentierung, und der Verlauf der Lage dieser markanten anatomischen Strukturen kann verfolgt werden zur Bestimmung der Fehler in der Projektionsgeometrie. Weiterhin ist es möglich, noch zusätzliche Hilfsobjekte neben das Untersuchungsobjekt selbst einzuführen, wobei der Verlauf der Lage der zusätzlichen Hilfsobjekte bestimmt wird, und Abweichungen der aktuellen Lage dieser Hilfsobjekte von der idealen Funktion zur Korrektur verwendet werden.The predetermined objects may be prominent structures in the examined object. If the examined object is an examination subject, prominent anatomical structures in the projection data sets can be identified, for example by segmentation, and the course of the Location of these prominent anatomical structures can be tracked to determine the errors in the projection geometry. Furthermore, it is possible to introduce additional auxiliary objects next to the examination object itself, the course of the position of the additional auxiliary objects being determined, and deviations of the current position of these auxiliary objects from the ideal function being used for the correction.

Diese Hilfsobjekte können beispielsweise kleine hochkontrastierende Kugeln sein, die in einer bestimmten dreidimensionalen Verteilung im Bereich des Untersuchungsobjekts angeordnet sind. Der Verlauf dieser Hilfsobjekte in dem Stapel kann dann dazu verwendet werden, die Projektionsmatrizen oder die von dem Untersuchungsobjekt selbst aufgenommenen Projektionsdaten zu korrigieren.These auxiliary objects may, for example, be small high-contrast spheres arranged in a specific three-dimensional distribution in the region of the examination object. The course of these auxiliary objects in the stack can then be used to correct the projection matrices or the projection data recorded by the examination object itself.

Bei der Bestimmung der Lage der vorbestimmten Objekte in dem Volumendatensatz können Techniken wie die Maximum Intensity Projection (MIP-Technik) oder die Multiplanare Reformatierungs-Technik (MPR-Technik) verwendet werden. Bei MPRs ist vor allem auch die Erzeugung schräger MPR-Bilder und die Erzeugung von dicken MPR-Bildern interessant. Ein dickes MPR-Bild beinhaltet Daten mit einem Tiefenbereich äquivalent zu mehreren Schichtdicken. Ebenso ist es möglich, den Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte einer Fourier-Transformation zu unterziehen und anhand der Fouriertransformierten Daten den geometrischen Rekonstruktionsfehler zu bestimmten.In determining the location of the predetermined objects in the volume data set, techniques such as the Maximum Intensity Projection (MIP technique) or the Multiplanar Reformatting (MPR) technique may be used. Especially interesting for MPRs is the generation of oblique MPR images and the generation of thick MPR images. A thick MPR image contains data with a depth range equivalent to several layer thicknesses. It is also possible to subject the course of the position of the predetermined objects to a Fourier transformation and to determine the geometric reconstruction error on the basis of the Fourier-transformed data.

Da für das Aufnahmegerät bekannt ist, wie es idealerweise z. B. um 360° oder 180° + Fächerwinkel rotieren sollte, ist auch das zugehörige ideale Spektrum im Frequenzraum bekannt. Zu diesem wird das aktuelle Spektrum in Beziehung gebracht und der Unterschied für eine Korrektur im Frequenzraum mit anschließender Rücktransformation verwendet oder der Unterschied wird zurücktransformiert und der entstehende abweichende Verlauf im Ortsbereich zur Korrektur verwendet. Speziell auch periodische Störungen z. B. durch Schwingungen des Gerätes können durch die Frequenzanalyse erkannt werden, z. B. als höherfrequente Anteile, und korrigierend kompensiert werden.Since it is known for the recording device, as it is ideally z. B. should rotate by 360 ° or 180 ° + fan angle, the corresponding ideal spectrum in the frequency space is known. The actual spectrum is related to this and the difference for a correction in the frequency space with subsequent inverse transformation is used or the difference is transformed back and the resulting deviating profile in the local area is used for the correction. Especially periodic disturbances z. B. by vibrations of the device can be detected by the frequency analysis, z. B. as higher-frequency components, and be compensated corrective.

Das Prinzip der Erfindung kann auch verwendet werden, um angepasste Projektionsmatrizen für die Rekonstruktion zu erzeugen. Dazu werden zunächst Projektionsmatrizen für eine ideale, feste Geometrie mit konstantem Winkelinkrement von Projektion zu Projektion angesetzt. Damit werden für vorbestimmte Objekte im Bereich des Untersuchungsobjekts virtuell ideale Funktionen des Lageverlaufs in einem Projektionsdatenstapel erzeugt. Danach wird ein Volumenscan durchgeführt, der aktuelle Lageverläufe ergibt. Die aktuellen Lageverläufe werden insofern korrigiert, dass z. B. durch eine Glättungsoperation nichtsystematische Störungen in Form einzelner Ausreißer eliminiert werden. Die Projektionsmatrizen werden in der Folge iterativ solange fein nachjustiert, bis sie im Projektionsdatenstapel virtuell dieselben Lageverläufe für die vorbestimmten Objekte erzeugen wie die korrigierten aktuellen Lageverläufe. Dies sind die neu erzeugten angepassten Projektionsmatrizen. In einer Variante des Verfahrens können die angepassten Projektionsmatrizen auch sukzessive erstellt werden, indem z. B. zuerst die translatorischen Anteile bestimmt werden z. B. aus den Punkt- bzw. Liniendarstellungen in der Mitte des Datenblocks. Dann erfolgt z. B. aus der globalen Lage der maximalen Amplituden und der Phasen der Kreisfunktionen die Ermittlung der prinzipiellen Lage der vorbestimmten Objekte, dann die Vergrößerung bzw. perspektivische Projektion. Schließlich erfolgt die Feinabstimmung für die verbliebenen intrinsischen Parameter und die gesamte Verfeinerung in einer Iteration über alle genannten Anteile, bis zu einem rechnerisch erreichbaren Optimum für projektionsspezifisch angepasste Projektionsmatrizen.The principle of the invention can also be used to generate adapted projection matrices for reconstruction. For this, projection matrices for an ideal, fixed geometry with constant angle increment from projection to projection are first of all used. In this way, virtually ideal functions of the course of the position in a projection data stack are generated for predetermined objects in the region of the examination subject. Thereafter, a volume scan is performed, which gives current location trends. The current situation changes are corrected insofar that z. B. be eliminated by a smoothing operation non-systematic disorders in the form of individual outliers. As a result, the projection matrices are iteratively fine-adjusted until they produce virtually the same positional curves for the predefined objects in the projection data stack as the corrected current position profiles. These are the newly created fitted projection matrices. In a variant of the method, the adapted projection matrices can also be created successively by z. B. first the translational components are determined z. B. from the dot or line representations in the middle of the data block. Then z. B. from the global position of the maximum amplitudes and the phases of the circular functions, the determination of the basic position of the predetermined objects, then the magnification or perspective projection. Finally, the fine tuning for the remaining intrinsic parameters and the entire refinement takes place in an iteration over all the stated proportions, up to a mathematically achievable optimum for projection-specifically adapted projection matrices.

Die Erfindung betrifft ebenso eine bildgebende Vorrichtung mit einer Strahlungsquelle und einem Detektor sowie einer Auswerteeinheit, die auf der oben beschriebenen Art und Weise geometrische Rekonstruktionsfehler korrigieren kann.The invention also relates to an imaging device with a radiation source and a detector as well as an evaluation unit, which can correct geometrical reconstruction errors in the manner described above.

Die Erfindung wird nachher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Hereby show:

1 schematisch die Erstellung von Projektionsdatensätzen mit verschiedenen Projektionswinkeln und die daraus berechneten 3D-Volumen-Bilddaten, 1 schematically the production of projection data sets with different projection angles and the 3D volume image data calculated therefrom,

2 schematisch, wie die einzelnen Projektionsdatensätze erfindungsgemäß zu einem Stapel zusammengefügt werden, 2 schematically how the individual projection data sets are assembled according to the invention into a stack,

3 schematisch den Zusammenhang, wie verschiedene vorbestimmte Objekte in einem Untersuchungsobjekt zu verschiedenen Verläufen in der Lage im Stapel von 2 führen, 3 schematically the relationship, as different predetermined objects in a study object to different gradients in the situation in the stack of 2 to lead,

4 schematisch Verläufe der angepassten Funktionen bei den verschiedenen Betrachtungsrichtungen, 4 schematic diagrams of the adapted functions in the different viewing directions,

5 schematisch die Aufnahme einer Untersuchungsperson mit zusätzlich eingefügten Hilfsobjekten, die zur Korrektur von Fehlern der Projektionsgeometrie verwendet werden, 5 schematically the recording of an examination subject with additional inserted auxiliary objects that are used to correct errors in the projection geometry,

6 ein Flussdiagramm mit den Schritten zur Korrektur von Fehlern der Projektionsgeometrie, und 6 a flowchart with the steps to correct errors in the projection geometry, and

7 schematisch einen Aufbau der bildgebenden Vorrichtung, bei der Fehler einer Projektionsgeometrie korrigiert werden können. 7 schematically a structure of the imaging device, can be corrected in the error of a projection geometry.

In 7 ist schematisch eine bildgebende Vorrichtung dargestellt, bei der dreidimensionale Volumendaten durch ein Projektionsverfahren erzeugt werden, wie es schematisch in 1 dargestellt ist. Die in 7 gezeigte bildgebende Vorrichtung weist eine Strahlungsquelle 11 auf, die Strahlen, beispielsweise Röntgenstrahlen, abstrahlt, die ein Untersuchungsobjekt 12 durchlaufen und anschließend von einem flächigen Detektor 13 detektiert werden. Der flächige Detektor weist mehrere Detektorelemente auf, die die Strahlen nach dem Durchgang durch das Untersuchungsobjekt aufnehmen. Die Quelle 11 und der Detektor 13 können in verschiedenen Winkeln um das Untersuchungsobjekt 12 angeordnet werden, so dass bei verschiedenen Projektionswinkeln so genannte Projektionsdatensätze erzeugt werden, die von dem Detektor 13 detektiert werden. Der bei einem Projektionswinkel erzeugte Datensatz entspricht einem Projektionsdatensatz.In 7 schematically an imaging device is shown, are generated in the three-dimensional volume data by a projection method, as shown schematically in FIG 1 is shown. In the 7 shown imaging device has a radiation source 11 on, the rays, such as X-rays, radiates, which is an object under investigation 12 go through and then from a flat detector 13 be detected. The planar detector has a plurality of detector elements, which receive the rays after passing through the examination subject. The source 11 and the detector 13 can at different angles around the examination object 12 be arranged so that at different projection angles so-called projection data sets are generated by the detector 13 be detected. The data set generated at a projection angle corresponds to a projection data set.

In 1 ist schematisch dargestellt, wie bei verschiedenen Projektionswinkeln insgesamt n verschiedene Projektionsdatensätze erzeugt werden. Diese bei unterschiedlichen Projektionswinkeln aufgenommenen Datensätze zeigen jeweils die modulierte Röntgenstrahlung, wie sie das Untersuchungsobjekt 12 bei dem zugehörigen Projektionswinkel durchlaufen haben und von dem Detektor detektiert werden. Mit dreidimensionalen Rekonstruktionsverfahren, wie sie in der Beschreibungseinleitung erwähnt wurden, kann aus den einzelnen Projektionsdatensätzen 1 bis n ein dreidimensionaler Volumendatensatz 10 erzeugt werden, der in 1 dargestellt ist. Wie entweder mit iterativen Verfahren oder bei gefilterten Rückprojektionen aus den einzelnen Projektionsdatensätzen die 3D-Bilddatensätze erzeugt werden, ist im Stand der Technik bekannt und wird hier nicht näher erläutert.In 1 is shown schematically how a total of n different projection data sets are generated at different projection angles. These data records recorded at different projection angles each show the modulated X-ray radiation, such as the examination subject 12 have passed through at the associated projection angle and are detected by the detector. With three-dimensional reconstruction methods, as they were mentioned in the introduction to the description, can from the individual projection data sets 1 to n is a three-dimensional volume dataset 10 be generated in 1 is shown. How the 3D image data sets are generated from the individual projection data sets by means of iterative methods or with filtered backprojections is known in the prior art and will not be explained in more detail here.

Bezug nehmend wieder auf 7 weist die bildgebende Vorrichtung eine Auswerteeinheit 14 auf, die aus den einzelnen Projektionsdatensätzen den 3D-Volumendatensatz errechnet. Die Projektionsdaten wie auch die Volumendaten können auf einer Anzeigeeinheit 15 angezeigt werden und über eine Eingabeeinheit 16 kann eine Bedienperson den Ablauf einer Messung, einer Visualisierung oder einer Bearbeitung steuern.Referring again 7 the imaging device has an evaluation unit 14 which calculates the 3D volume data set from the individual projection data records. The projection data as well as the volume data can be displayed on a display unit 15 be displayed and via an input unit 16 For example, an operator can control the flow of a measurement, a visualization or a processing.

Bei der Verschwenkung der Strahlungsquelle 11 und des Detektors 13 um das Untersuchungsobjekt 12 auf einer vorbestimmten Bahn ergeben sich jedoch Schwingungen oder Durchhängeffekte, so dass die wirkliche Position der Quelle 11 bzw. des Detektors 13 von der theoretischen idealen Position verschieden ist. Diese Fehler in der Projektionsgeometrie führen bei der Bildrekonstruktion zu geometrisch verursachten Rekonstruktionsfehlern in den Bilddaten. Nachfolgend wird nun erläutert, wie diese Fehler in der Projektionsgeometrie korrigiert werden können.When pivoting the radiation source 11 and the detector 13 around the examination object 12 however, on a predetermined path, there are vibrations or sagging effects such that the actual position of the source 11 or the detector 13 is different from the theoretical ideal position. These errors in the projection geometry lead to geometrically caused reconstruction errors in the image data during the image reconstruction. The following explains how these errors can be corrected in the projection geometry.

Wie in 2 gezeigt, werden die bei unterschiedlichen Projektionswinkeln erzeugten Projektionsdatensätze 1 bis n zu einem Stapel von Projektionsdatensätzen zusammengesetzt, wobei Projektionsdatensätze von benachbarten Projektionswinkeln jeweils nebeneinander liegen, so dass sich der Stapel der Projektionsdatensätze ergibt, bei dem der Projektionsdatensatz m, mit 1 < m < n jeweils zwischen dem Projektionsdatensatz m – 1 und m + 1 liegt. In dem dargestellten Beispiel von 2 werden z. B. 100 Projektionsdatensätze bei verschiedenen Projektionswinkeln erzeugt, und diese Projektionsdatensätze werden nebeneinander gestapelt zur Erzeugung des Stapels 20. Wie in 2 schematisch dargestellt, wird mit Hilfe des Projektionsstapels 20 die bei der Messung wirklich auftretende Projektionsgeometrie verbessert ermittelt wie später noch im Detail erläutert wird. Für jeden Projektionswinkel sind üblicherweise zur Erstellung der Volumendaten aus den Projektionsdatensätzen eine Projektionsmatrix vorgesehen. Durch Anwenden der Projektionsmatrix auf den zugehörigen Projektionsdatensatz kann eine 3D-Rekonstruktion durchgeführt werden, bei der ein 3D-Volumendatensatz 10 errechnet wird. Visualisiert man nun den Stapel 20 der Projektionsdatensätze und taucht man durch den Stapel 20 hindurch, beispielsweise wie in 2 von links nach rechts, und zeigt jede Schicht an, so wird, wie in einem Film, die soeben aufgenommene Rotationsszene wiedergegeben. Betrachtet man nun in jedem Projektionsdatensatz das aufgenommene Objekt, so sollte idealerweise bei jedem Projektionsdatensatz irgendeine Bildstruktur immer an derselben Position bleiben, nämlich diejenige Struktur, die im Rotationszentrum liegt. Andere Strukturen bewegen sich auf Geraden oder näherungsweise auf Geraden, die von einer Sinus- bzw. Cosinusfunktion relativ geringer Amplitude moduliert sein können. Es gibt aber auch Abweichungen von dieser idealen Bewegung, die sich als Zittern oder Oszillieren bemerkbar machen und Rückschlüsse auf Störungen zulassen.As in 2 are shown, the projection data sets generated at different projection angles 1 to n are combined to form a stack of projection data sets, wherein projection data sets of adjacent projection angles lie next to one another, resulting in the stack of projection data records, in which the projection data set m, with 1 <m <n, respectively between the projection data set m-1 and m + 1 lies. In the illustrated example of 2 be z. For example, generate 100 projection data sets at different projection angles, and these projection data sets are stacked side-by-side to create the stack 20 , As in 2 shown schematically, with the help of the projection stack 20 the projection geometry that actually occurs during the measurement is improved as will be explained in detail later. For each projection angle, a projection matrix is usually provided for generating the volume data from the projection data sets. By applying the projection matrix to the associated projection data set, a 3D reconstruction can be performed using a 3D volume data set 10 is calculated. Now visualize the stack 20 the projection data sets and you dive through the stack 20 through, for example as in 2 from left to right, and displays each layer, as in a movie, the rotation scene just recorded is played back. If one now considers the recorded object in each projection data set, then ideally every image data record should always have some image structure remaining in the same position, namely the structure which lies in the center of rotation. Other structures move on straight lines or approximately on straight lines which may be modulated by a sine or cosine function of relatively low amplitude. But there are also deviations from this ideal movement, which can be felt as trembling or oscillating and allow conclusions about disturbances.

Dies ist näher in 3 erläutert. Betrachtet man beispielsweise die Situation, bei der die Strahlung der Strahlungsquelle, die, wie im Bild dargestellt, auf der linken Seite angeordnet ist, das Untersuchungsobjekt 12 durchstrahlt, wobei sich auf dem Detektor ein Datensatz 30 ergibt, wie es in 3 rechts dargestellt ist. Zur besseren Verständlichkeit sind nur die Positionen der Punkte A und B im Untersuchungsobjekt 12 rechts im Projektionsdatensatz dargestellt. Wird nun die Strahlungsquelle und der Detektor um 90° gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so erkennt man, dass der Punkt A, der im Rotationszentrum liegen soll, weiterhin am gleichen Ort im Projektionsdatensatz 31 liegt, der Punkt B ist jedoch von der Position im Datensatz 30 zu der im Datensatz 31 dargestellten Position gewandert.This is closer in 3 explained. Consider, for example, the situation in which the radiation of the radiation source, which, as shown in the image, is arranged on the left side, the examination object 12 radiates, with a record on the detector 30 results in how it is in 3 is shown on the right. For clarity, only the positions of points A and B are in the examination subject 12 shown on the right in the projection data record. If now the radiation source and the detector are rotated by 90 ° counterclockwise, one recognizes that the point A, which in the Center of rotation, still at the same location in the projection data set 31 however, point B is from the position in the record 30 to the one in the record 31 hiked position shown.

Wird nun für die verschiedenen Projektionswinkel jeweils ein Projektionsdatensatz aufgenommen und werden vorbestimmte Objekte, beispielsweise die Punkte A und B, in jedem Projektionsdatensatz identifiziert, so ergibt sich bei Betrachtung der Lage der Punkte A und B im Stapel 20 ein Verlauf der Lage, wie er unten in 3 dargestellt ist. Die Gerade 32 gibt den Verlauf der Lage der Punkte A über die einzelnen Projektionsdatensätze an, während der sinusförmige Verlauf 33 den Verlauf des Punkts B in den einzelnen Projektionsdatensätzen angibt. Wie aus 3 zu erkennen ist, werden Punkte abseits des Rotationszentrums als Sinuskurven dargestellt, wobei die Phase angibt, unter welchem Winkel sich ein Objekt durch eine Objektstruktur bezüglich des Zentralstrahls der ersten Projektion befindet. Die Amplitude spiegelt die radiale Entfernung vom Rotationsmittelpunkt wieder. Wie aus 3 zu erkennen ist, falls Punkt B weiter außerhalb des Zentrums liegen würde, würde sich die Amplitude des sinusförmigen Verlaufs 33 erhöhen.If a projection data record is recorded for each of the different projection angles, and if predetermined objects, for example points A and B, are identified in each projection data set, the position of points A and B in the stack is obtained 20 a course of the situation, as he below in 3 is shown. Straight 32 indicates the course of the position of the points A over the individual projection data sets, while the sinusoidal profile 33 indicates the course of point B in the individual projection data records. How out 3 can be seen, points are shown off the rotation center as sinusoids, the phase indicates the angle at which an object is through an object structure with respect to the central beam of the first projection. The amplitude reflects the radial distance from the center of rotation. How out 3 It can be seen that if point B were further out of the center, the amplitude of the sinusoidal waveform would change 33 increase.

Es ist nun möglich, anhand des Verlaufs der Lage der vorbestimmten Objekte in dem Stapel zu erkennen, bei welchem Projektionswinkel die Projektionsdatensätze Fehler aufweisen, die aus einem Fehler der Projektionsgeometrie resultieren. Diese Fehler führen in den zu erstellenden Volumendaten zu geometrisch bedingten Rekonstruktionsfehlern, die die Betrachtung der erstellten Bilddaten erschweren, da nicht alle verfügbaren Projektionsdaten korrekt in die Volumendaten eingerechnet wurden. Aus dem Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte, wie in 3 unten gezeigt, lässt sich nun eine Funktion finden, die den idealen Verlauf bzw. die ideale Projektionsgeometrie darstellt. Betrachtet man die Lage der Punkte B in 3, so ergeben sich die Punkte, wie sie unter anderem beispielhaft durch die Punkte B1–B5 gezeigt sind. Durch einen Fit lässt sich der ideale sinusförmige Verlauf 33 der Funktion bestimmen. Alternativ kann die ideale Funktion des Lageverlaufs auch aus einer Vorab-Kalibrierung des Aufnahmegeräts bekannt sein. Im Falle des Punkts A ist dies eine Gerade, im Falle des Punkts B eine Sinus- bzw. Cosinusfunktion. Die Punkte bzw. Kurvenabschnitte, die von dieser idealen Funktion abweichen, beschreiben den Fehler der Projektionsgeometrie. In dem Beispiel von 3 sind dies die Punkte B4 und B5. Da über die Abszisse die einzelnen Projektionsdatensätze aufgetragen sind, ist bekannt, zu welchem Projektionsdatensatz die Punkte B4 bzw. B5 jeweils gehören. Damit ist der zugehörige Projektionswinkel bekannt, bei dem der zugehörige Projektionsdatensatz aufgenommen wurde. Unter der Annahme, dass die dreidimensionalen Bilddaten aus den Rekonstruktionsdatensätzen mit Projektionsmatrizen berechnet werden, ist es möglich, die Projektionsmatrix zu bestimmen, die bei dem zugehörigen Projektionsdatensatz verwendet wird.It is now possible, on the basis of the course of the position of the predetermined objects in the stack, to recognize at which projection angle the projection data records have errors which result from an error of the projection geometry. These errors lead to geometrically caused reconstruction errors in the volume data to be created, which make the viewing of the created image data more difficult, since not all available projection data were correctly included in the volume data. From the course of the location of the predetermined objects, as in 3 shown below, a function can now be found which represents the ideal course or the ideal projection geometry. Considering the location of points B in 3 , the points result, as they are shown by way of example by the points B1-B5. A fit can be the ideal sinusoidal course 33 determine the function. Alternatively, the ideal function of the course of the situation may also be known from a pre-calibration of the recording device. In the case of point A, this is a straight line, in the case of point B a sine or cosine function. The points or curve sections which deviate from this ideal function describe the error of the projection geometry. In the example of 3 these are points B4 and B5. Since the individual projection data records are plotted over the abscissa, it is known to which projection data record the items B4 and B5 respectively belong. Thus, the associated projection angle is known in which the associated projection data set was recorded. Assuming that the three-dimensional image data is calculated from the reconstruction data sets with projection matrices, it is possible to determine the projection matrix used in the associated projection data set.

Aus der Abweichung der Punkte B4 und B5 und der angefitteten Funktion kann die ideale Position der Punkte B4 und B5 im Projektionsdatensatz bzw. die ideale Position des Projektionsdatensatzes bezüglich des Objekts bestimmt werden. Die Korrektur kann aus Translation, Rotation oder dem so genannten Warping bestehen, wobei der Projektionsdatensatz über seine gesamte Fläche angepasst wird. Letzteres korrigiert vor allem auch die Rotation des Detektors um Achsen senkrecht zum Zentralstrahl. Aus der Abweichung der Lage der Punkte B4 und B5 kann dann die zugehörige Projektionsmatrix korrigiert oder ersetzt werden.From the deviation of the points B4 and B5 and the fitted function, the ideal position of the points B4 and B5 in the projection data set or the ideal position of the projection data set with respect to the object can be determined. The correction may consist of translation, rotation or so-called warping, the projection data set being adapted over its entire area. The latter corrects above all the rotation of the detector about axes perpendicular to the central beam. From the deviation of the position of the points B4 and B5, the associated projection matrix can then be corrected or replaced.

Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, dass eine Rotationssymmetrie um den Punkt A vorliegt. Die Erfindung kann jedoch auf beliebige Trajektorien der Strahlungsquelle und des Detektors angewendet werden, da die gewählte Trajektorie in der Anlagensteuerung, beispielsweise in der Auswerteeinheit 14, hinterlegt ist.At the in 3 illustrated embodiment, it was assumed that a rotational symmetry is present around the point A. However, the invention can be applied to any trajectories of the radiation source and the detector, since the selected trajectory in the plant control, for example in the evaluation unit 14 , is deposited.

Die Punkte A1–A3 sollten alle auf einer Linie liegen, falls der Punkt A im Rotationsmittelpunkt liegt. Auswanderungen der senkrechten Linie zeigen eine Verwindung der bildgebenden Vorrichtung über die verschiedenen Projektionsdatensätze an.Points A1-A3 should all be in line if point A is in the center of rotation. Vertical line emigration indicates distortion of the imaging device over the various projection data sets.

Wie näher in 4 dargestellt, werden insbesondere die Ansichten überwiegend senkrecht zu einer ersten Raumrichtung oder Stapelrichtung betrachtet, wobei die erste Raumrichtung die Richtung ist, in der der Stapel errichtet wurde. Die erste Raumrichtung verläuft daher in Richtung C oder –C, da der Stapel gegenüber der Ausführungsform von 2 unverändert dargestellt ist, mit den einzelnen Projektionsdatensätzen n = 1 – 100 in ansteigender C-Richtung. Mit C ist damit die Blickrichtung dargestellt, wie sie von dem Detektor jeweils detektiert wird. Die Rotationsachse verläuft in Richtung z, wobei die Blickrichtung D den Blick auf den Stapel parallel zur Rotationsachse zeigt. Die Blickrichtung E zeigt die dritte orthogonale Richtung. Wie in 4 dargestellt, ergeben sich bei der Blickrichtung D, d. h. bei einer ersten Blickrichtung senkrecht zur Stapelrichtung bzw. ersten Raumrichtung, Sinus- bzw. Cosinus-Funktionen, wie es durch die Kurven 41 und 42 angedeutet ist. Erfindungsgemäß wird der Projektionsstapel vorzugsweise jeweils senkrecht zur Stapelrichtung betrachtet, entweder in Blickrichtung D oder in Blickrichtung E. Da die Richtung D parallel zur Rotationsachse z verläuft (siehe 1 und 2), kann aus den Verläufen der Lage der vorbestimmten Objekte in der x-y-Ebene eine Überprüfung der Kreis- bzw. Bahnfunktionen am deutlichsten erfolgen, auf der der Detektor und die Strahlungsquelle um das Untersuchungsobjekt umlaufen. Da die bildgebende Geometrie wie gesagt gestört sein kann, genügt es z. B. bei der Betrachtung in Richtung E oft nicht, nur eine einzelne der künstlichen Ebenen x-y zu betrachten, da die vorbestimmten Strukturen regelmäßig aus dieser einen Ebene auswandern werden. Stattdessen empfiehlt es sich, simultan jeweils eine Überlagerung mehrerer paralleler x-y Ebenen zu betrachten. Auch werden die Achsen C, D und E und die jeweils senkrecht darauf stehenden, teils virtuellen Datenebenen oft nicht genau orthogonal zueinander sein, so dass es vorteilhaft ist, auch schräge Ebenen zu behandeln und ideale Verläufe von Strukturlagen in diesen schrägen Ebenen bzw. schrägen Ebenenpaketen zu ermitteln und eine Geometrie korrigierend anzunähern.How closer in 4 In particular, the views are viewed predominantly perpendicular to a first spatial direction or stacking direction, wherein the first spatial direction is the direction in which the stack was erected. The first spatial direction therefore runs in the direction of C or -C, since the stack compared to the embodiment of 2 is shown unchanged, with the individual projection data sets n = 1 - 100 in the ascending C direction. C thus shows the viewing direction as detected by the detector in each case. The axis of rotation runs in the direction z, wherein the viewing direction D shows the view of the stack parallel to the axis of rotation. The viewing direction E shows the third orthogonal direction. As in 4 shown, resulting in the line of sight D, ie in a first viewing direction perpendicular to the stacking direction or first spatial direction, sine or cosine functions, as it is through the curves 41 and 42 is indicated. According to the invention, the projection stack is preferably viewed in each case perpendicular to the stacking direction, either in the viewing direction D or in the viewing direction E. Since the direction D runs parallel to the axis of rotation z (see FIG 1 and 2 ), the progressions of the position of the predetermined objects in the xy plane can be used to check the circular or Path functions occur most clearly, on which the detector and the radiation source rotate around the examination subject. Since the imaging geometry can be disturbed as I said, it is sufficient z. For example, when viewing in direction E, it is often not possible to consider only a single one of the artificial planes xy, since the predetermined structures will regularly migrate out of that one plane. Instead, it is advisable to simultaneously look at an overlay of several parallel xy planes. Also, the axes C, D and E and the respectively perpendicular thereto, partly virtual data planes often will not be exactly orthogonal to each other, so that it is advantageous to treat oblique planes and ideal gradients of structural layers in these oblique planes or oblique plane packets to determine and to approximate a geometry corrective.

Die Ausreißer der Lage von der idealen Funktion können beispielsweise auch durch Bildung der Ableitung des Verlaufs detektiert werden. Es kann eine erste Ableitung bzw. eine zweite Ableitung des Verlaufs der Lage berechnet werden. In dieser ersten oder zweiten Ableitung sind dann die Diskontinuitäten im Verlauf zu erkennen. Der ideale Verlauf kann weiterhin bestimmt werden durch Glättung eines Verlaufs durch die einzelnen Punkte B und A, wie sie in 3 gezeigt sind.The outliers of the position from the ideal function can also be detected, for example, by forming the derivative of the profile. It can be calculated a first derivative or a second derivative of the course of the situation. In this first or second derivative, the discontinuities can be seen in the course. The ideal course can be further determined by smoothing a course through the individual points B and A, as in 3 are shown.

Betrachtet man den Stapel aus Blickrichtung E, d. h. senkrecht zur ersten Raumrichtung und senkrecht zur Rotationsachse, d. h. Daten in der x-z-Ebene in 4, so zeigen sich in dieser Betrachtungsrichtung in halbhoher Bildmitte gerade Linienstrukturen 43, 44 mit eventuellen Störungen darin. Weiter nach oben und unten, d. h. weiter in z-Richtung, sind auch Sinus-/Cosinuskurven im Verlauf der Lage zu erkennen. Diese Kurven sind auf die perspektivische Projektionsgeometrie zurückzuführen. In Datenebenen, die zur x-z-Ebene parallel sind, die aber näher oder weiter entfernt auf der Betrachtungsrichtung E liegen, sind die Amplituden der Sinus-/Cosinuskurven verstärkt. Bei der Betrachtungsrichtung E sollten nicht nur benachbarte Projektionsschichten in Beziehung gesetzt werden, sondern auch die ersten und die letzten Schichten beim Durchtauchen durch die Schichtung in y-Richtung.If one considers the stack from the viewing direction E, ie perpendicular to the first spatial direction and perpendicular to the axis of rotation, ie data in the xz plane in FIG 4 , straight line structures appear in this viewing direction in half-height center 43 . 44 with possible disturbances in it. Further up and down, ie further in the z direction, sinusoidal / cosine curves can also be seen in the course of the position. These curves are due to the perspective projection geometry. In data planes which are parallel to the xz plane but which are closer or farther away in the viewing direction E, the amplitudes of the sine / cosine curves are amplified. In the viewing direction E, not only adjacent projection layers should be related, but also the first and last layers as they pass through the y-directional layering.

Zur Visualisierung und Berechnung der verschiedenen 3D-Datenebenen in Beziehung zueinander können auch Techniken verwendet werden wie beispielsweise die Maximum Intensity Projection (MIP) oder die multiplanare Reformatierung (MPR), auch mit schräger Reformatierung oder mit einer Schichtdicke von mehreren Pixeln in MPR-Betrachtungsrichtung.Techniques such as Maximum Intensity Projection (MIP) or Multiplanar Reformat (MPR), even with oblique reforming or with a layer thickness of several pixels in the MPR viewing direction, can also be used to visualize and compute the various 3D data planes in relation to each other.

Die in den einzelnen Projektionsdatensätzen bestimmten vorbestimmten Objekte können in dem Untersuchungsobjekt selbst liegen, d. h. stark kontrastierende anatomische Strukturen wie beispielsweise kontrastmittelgefüllte Gefäße, Gefäßverzweigungen oder sonstige morphologische Markierungen. Wie in 5 schematisch dargestellt ist, können auch zusätzlich Hilfsobjekte 51 in das durchstrahlte Volumen aufgenommen werden. Dies können beispielsweise punktförmig abgebildete kontrastreiche Kügelchen sein. Betrachtet man nun die Lage dieser Hilfsobjekte im Verlauf durch den Stapel in der Richtung senkrecht zur Stapelrichtung, so können wiederum Funktionen bestimmt werden, die den idealen Verlauf der Lage dieser Hilfsobjekte bedeuten. Abweichungen von diesem idealen Verlauf können dann dazu verwendet werden, um die eigentlich von dem Untersuchungsobjekt 12 aufgenommenen Projektionsdatensätze zu korrigieren. Die mit Hilfe des Verlaufs der Lage bestimmten Abweichungen von der idealen Funktion können dazu verwendet werden, die Projektionsmatrizen zu korrigieren, die für die Rekonstruktion verwendet werden oder die Projektionsdatensätze zu korrigieren, die den Stapel bilden, mit dem die ideale Funktion bestimmt wurde. Es ist jedoch auch möglich, die aus den Abweichungen bestimmten geometrischen Rekonstruktionsfehler in der bildgebenden Vorrichtung zu speichern und für nachfolgende Datensätze, d. h. für nachfolgend aufgenommene Projektionsdatensätze, zu verwenden.The predetermined objects determined in the individual projection data records can lie in the examination subject itself, ie, strongly contrasting anatomical structures, such as, for example, contrast medium-filled vessels, vessel branches or other morphological markings. As in 5 is shown schematically, can also auxiliary objects 51 be absorbed in the irradiated volume. These can be, for example, punctiform contrast-rich beads. If one now considers the position of these auxiliary objects in the course through the stack in the direction perpendicular to the stacking direction, in turn functions can be determined which mean the ideal course of the position of these auxiliary objects. Deviations from this ideal course can then be used to actually get from the examination subject 12 to correct recorded projection data records. The deviations from the ideal function determined by the course of the position can be used to correct the projection matrices used for the reconstruction or to correct the projection data sets that form the stack with which the ideal function was determined. However, it is also possible to store the geometrical reconstruction errors determined from the deviations in the imaging device and to use them for subsequent data sets, ie for subsequently recorded projection data sets.

Zur Vereinfachung der Analyse kann eine Bildverarbeitung vorgeschaltet sein, die die vorbestimmten Objekte in den Projektionsdatensätzen herausfiltert oder heraussegmentiert, so dass diese in dem Stapel verwendet werden können. Diese Bildverarbeitung kann in der Auswerteeinheit 14 von 7 beinhaltet sein.For ease of analysis, image processing may be preceded by filtering out or segmenting out the predetermined objects in the projection data sets so that they can be used in the stack. This image processing can be done in the evaluation unit 14 from 7 includes his.

Weiterhin können die Verläufe, die sich aus der Lage der vorbestimmten Objekte im Stapel ergeben, einer Fourier-Transformation unterzogen werden. Die Fourier-transformierten Daten können ebenfalls verwendet werden, um Informationen über die Abweichungen von der idealen Projektionsgeometrie zu bestimmen.Furthermore, the traces resulting from the location of the predetermined objects in the stack can be subjected to a Fourier transformation. The Fourier transformed data can also be used to determine information about the deviations from the ideal projection geometry.

In 6 werden die einzelnen Schritte zusammengefasst, mit denen die Fehler einer Projektionsgeometrie bei der bildgebenden Vorrichtung von 7 korrigiert werden können. Das Verfahren startet in Schritt 60. In einem Schritt 61 werden die n Projektionsdatensätze aufgenommen, wie es beispielsweise in 2 dargestellt ist und in Schritt 62 wird der dreidimensionale Projektionsdatenblock 20 gebildet, bei dem die einzelnen Projektionsdatensätze hintereinander gestapelt werden. In diesem Projektionsdatenblock bzw. in den einzelnen Projektionsdatensätzen werden vorbestimmte Objekte identifiziert sowie deren Lage in dem jeweiligen Projektionsdatensatz (Schritt 63). Aus der Lage der vorbestimmten Objekte in den einzelnen Projektionsdatensätzen kann in Schritt 64 der Verlauf der Lage durch den Projektionsdatenblock 20 bestimmt werden. Der Verlauf der Lage ist der Verlauf, wie er durch Verbindung der einzelnen Punkte, wie in 3 gezeigt, entsteht. Bezug nehmend auf die Punkte B1–B5 bedeutet dies, dass der Verlauf der Lage dem dargestellten Verlauf 33 entspricht bis auf den gestrichelten Verlauf 34, wo der ideale Verlauf 33 vom realen Verlauf 34 abweicht. Im Schritt 65 wird der ideale Kurvenverlauf aus dem realen Kurvenverlauf bestimmt, beispielsweise durch Anfitten einer Funktion, oder durch Glättung des real bestimmten Verlaufs. Im Schritt 66 können dann die Abweichungen des realen Verlaufs vom idealen Verlauf bestimmt werden, d. h. beispielsweise die Abweichungen in den Punkten B4 und B5, die nicht auf dem Kurvenverlauf 33 liegen. Da mit dem idealen Verlauf bekannt ist, wo die Punkte liegen müssten, kann der geometrisch verursachte Rekonstruktionsfehler in Schritt 67 bestimmt werden, der sich aus dem Fehler der Projektionsgeometrie ergibt. Beispielsweise kann die jeweilige Projektionsmatrix derart korrigiert werden, dass Punkte (z. B. B4 und B5) nicht an der im Projektionsdatensatz unkorrigiert bestimmten Stelle B4' und B5' abgegriffen werden, sondern an einer Stelle B4 bzw. B5 (Schritt 68). Alternativ dazu können in Schritt 69 jeweils die Projektionsdatensätze korrigiert werden. Beispielsweise kann in Schritt 68 aufgrund der Abweichungen vom idealen Verlauf eine korrigierte Projektionsmatrix berechnet werden, die derart ausgebildet ist, dass die Punkte B4 und B5 derart korrigiert werden, dass sie auf dem idealen Kurvenverlauf liegen. Das kann z. B. dadurch geschehen, dass die vorliegende Projektionsmatrix in intrinsische und extrinsische Parameter zerlegt wird und die variablen intrisischen Parameter so lange iterativ variiert werden, bis sich ein Abweichungsminimum zur aktuellen Abbildung der Punkte ergibt. Eine andere einfache Variante wäre auch die Interpolation der intrinsischen Parameter aus benachbarten Projektionsmatrizen, deren Punktabbildungen sehr gut mit den Ideallagen übereinstimmen.In 6 the individual steps are summarized with which the errors of a projection geometry in the imaging device of 7 can be corrected. The procedure starts in step 60 , In one step 61 The n projection data sets are recorded, as described in, for example, 2 is shown and in step 62 becomes the three-dimensional projection data block 20 formed in which the individual projection data sets are stacked one behind the other. In this projection data block or in the individual projection data records, predetermined objects are identified and their position in the respective projection data record (step 63 ). The location of the predetermined objects in the individual projection data records can be determined in step 64 the course of the situation through the projection data block 20 be determined. The course of the situation is the course, as it by connection of the individual points, as in 3 shown emerges. With reference to points B1-B5, this means that the course of the layer is the course shown 33 corresponds to the dashed course 34 where the ideal course 33 from the real course 34 differs. In step 65 The ideal curve is determined from the real curve, for example, by fitting a function, or by smoothing the real determined course. In step 66 then the deviations of the real course from the ideal course can be determined, ie, for example, the deviations in the points B4 and B5, which are not on the curve 33 lie. Since it is known with the ideal course where the points should lie, the geometrically caused reconstruction error in step 67 be determined, which results from the error of the projection geometry. For example, the respective projection matrix can be corrected in such a way that points (eg B4 and B5) are not tapped at the point B4 'and B5' uncorrected in the projection data record but at a position B4 or B5 (step 68 ). Alternatively, in step 69 in each case the projection data records are corrected. For example, in step 68 due to the deviations from the ideal course, a corrected projection matrix is formed, which is designed such that the points B4 and B5 are corrected so that they lie on the ideal curve. This can z. This can be done, for example, by dividing the present projection matrix into intrinsic and extrinsic parameters and varying the variable intrinsic parameters iteratively until a minimum deviation from the actual mapping of the points results. Another simple variant would be the interpolation of the intrinsic parameters from adjacent projection matrices, whose dot mappings agree very well with the ideal positions.

Als Alternative bietet sich die direkte Korrektur der Bilddaten an (Schritt 69), wobei hier die Projektionsmatrizen beibehalten werden.As an alternative, the direct correction of the image data is recommended (step 69 ), where the projection matrices are retained.

In Schritt 70 erfolgt dann die verbesserte 3D-Rekonstruktion der Volumendaten. Das Verfahren endet in Schritt 71.In step 70 then done the improved 3D reconstruction of the volume data. The procedure ends in step 71 ,

Claims (16)

Verfahren zur Korrektur von zumindest einem Fehler in der Projektionsgeometrie bei einer bildgebenden Vorrichtung, die aus Projektionsdaten Volumendaten (10) eines Untersuchungsvolumens (12) erstellt, wobei für die Erstellung der Projektionsdaten Strahlen aus einer Strahlungsquelle (11) das Untersuchungsvolumen bei verschiedenen Projektionswinkeln durchlaufen und nach Durchgang durch das Untersuchungsvolumen (12) auf einem Detektor (13) der bildgebenden Vorrichtung auftreffen, und wobei der zumindest eine Fehler in der Projektionsgeometrie zu einem geometrisch verursachten Rekonstruktionsfehler in den Volumendaten (10) führt, mit den folgenden Schritten: – Detektieren von Projektionsdaten durch Detektieren der Strahlen, die das Untersuchungsvolumen (12) bei verschiedenen Projektionswinkeln durchlaufen haben, auf dem Detektor (13), wobei die bei einem Projektionswinkel aufgenommenen Projektionsdaten jeweils einen Projektionsdatensatz bilden, – Bilden eines dreidimensionalen Projektionsdatenblocks (20), bei dem ein Stapel der einzelnen Projektionsdatensätze gebildet wird, in dem die einzelnen Projektionsdatensätze derart in eine erste Raumrichtung gestapelt sind, dass die bei benachbarten Projektionswinkeln aufgenommenen Projektionsdatensätze im Stapel benachbart angeordnet sind, – Identifizieren vorbestimmter Objekte (A, B) in den einzelnen Projektionsdatensätzen und Bestimmen einer Lage der vorbestimmten Objekte in den einzelnen Projektionsdatensätzen, wobei aus der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) in den einzelnen Projektionsdatensätzen ein aktueller Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte in dem Stapel in der ersten Raumrichtung bestimmt wird, – Ermittlung einer idealen Funktion, die einen idealen Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) beschreibt, – Bestimmen einer Abweichung des aktuellen Verlaufs der Lage, der vorbestimmten Objekte (A, B) von der idealen Funktion, wobei aus der bestimmten Abweichung der geometrisch verursachte Rekonstruktionsfehler bestimmt wird, und – Korrigieren des zumindest einen Fehlers in der Projektionsgeometrie bei der Rekonstruktion der Volumendaten (10) durch Reduktion des geometrisch verursachten Rekonstruktionsfehlers.Method for correcting at least one error in the projection geometry in an imaging device that consists of projection data volume data ( 10 ) of an examination volume ( 12 ), wherein for the preparation of the projection data rays from a radiation source ( 11 ) the examination volume at different projection angles and after passing through the examination volume ( 12 ) on a detector ( 13 ) of the imaging device, and wherein the at least one error in the projection geometry results in a geometrically caused reconstruction error in the volume data ( 10 ), comprising the following steps: - detecting projection data by detecting the beams which comprise the examination volume ( 12 ) at different projection angles, on the detector ( 13 ), wherein the projection data recorded at a projection angle each form a projection data record, - forming a three-dimensional projection data block ( 20 in which a stack of the individual projection data sets is formed, in which the individual projection data sets are stacked in a first spatial direction such that the projection data records recorded at adjacent projection angles are arranged adjacent to the stack, identifying predetermined objects (A, B) in the individual ones Projection data sets and determining a position of the predetermined objects in the individual projection data sets, wherein from the location of the predetermined objects (A, B) in the individual projection data sets a current course of the position of the predetermined objects in the stack in the first spatial direction is determined, - Determining a ideal function describing an ideal course of the position of the predetermined objects (A, B), determining a deviation of the current course of the position, the predetermined objects (A, B) from the ideal function, the geometric deviation being caused by the determined deviation Rekonstruktionsfeh ler is determined, and - Correction of the at least one error in the projection geometry in the reconstruction of the volume data ( 10 ) by reduction of the geometrically caused reconstruction error. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ideale Funktion aus dem aktuellen Verlauf der Lage eines Objekts aus den vorbestimmten Objekten (A, B) bestimmt wird.A method according to claim 1, characterized in that the ideal function from the current course of the position of an object from the predetermined objects (A, B) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ideale Funktion aus Kalibrierungsmessungen bei der bildgebenden Vorrichtung bestimmt wird.A method according to claim 1, characterized in that the ideal function is determined from calibration measurements in the imaging device. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abweichungen in dem aktuellen Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) gegenüber dem idealen Verlauf bestimmt werden, wobei die Projektionsdaten für jeden Projektionswinkel mit Hilfe einer Projektionswinkelspezifischen Projektionsmatrix modifiziert werden, wobei aus der Lage jeder Abweichung eine Korrektur der betreffenden Projektionsmatrix berechnet und angewandt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that deviations in the current course of the position of the predetermined objects (A, B) from the ideal course are determined, wherein the projection data for each projection angle are modified by means of a projection angle-specific projection matrix, wherein the Position of each deviation, a correction of the relevant projection matrix is calculated and applied. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abweichungen in dem Verlauf der aktuellen Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) gegenüber dem Verlauf der idealen Lage bestimmt werden, wobei aus der Lage jeder Abweichung eine Korrektur des betreffenden Projektionsdatensatzes berechnet und angewandt wird, die sich über alle Bildelemente des Projektionsdatensatzes erstreckt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that deviations in the course of the current position of the predetermined objects (A, B) are determined relative to the course of the ideal position, wherein from the position of each deviation, a correction of the relevant projection data set is calculated and applied which extends over all pixels of the projection data set. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) in einer Richtung senkrecht zur ersten Raumrichtung betrachtet wird, wobei die senkrecht zur ersten Raumrichtung auftretenden Abweichungen des Verlaufs von der idealen Funktion bestimmt werden, wobei anhand der senkrecht zur ersten Raumrichtung auftretenden Abweichungen der geometrisch verursachte Rekonstruktionsfehler bestimmt und reduziert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the course of the position of the predetermined objects (A, B) is considered in a direction perpendicular to the first spatial direction, wherein the deviations of the course perpendicular to the first spatial direction are determined by the ideal function, wherein based on the deviations occurring perpendicular to the first spatial direction of the geometrically caused reconstruction error is determined and reduced. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Ableitung des Verlaufs der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) gebildet wird, wobei der geometrisch verursachte Rekonstruktionsfehler aus der zumindest ersten Ableitung bestimmt und reduziert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least a first derivative of the course of the position of the predetermined objects (A, B) is formed, wherein the geometrically caused reconstruction error from the at least first derivative is determined and reduced. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den aktuellen Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) in einer ersten Betrachtungsrichtung (D) überwiegend senkrecht zur ersten Raumrichtung (C) eine Sinus- oder Cosinusfunktion als ideale Funktion angepasst wird, wobei aus der Abweichung des aktuellen Verlaufs der Lage von der angepassten idealen Funktion der geometrisch verursachte Rekonstruktionsfehler bestimmt und reduziert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a sine or cosine function as an ideal function is adapted to the current profile of the position of the predetermined objects (A, B) in a first viewing direction (D) predominantly perpendicular to the first spatial direction (C) in which the geometrically caused reconstruction error is determined and reduced from the deviation of the actual course of the position from the adapted ideal function. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) in einer zweiten Betrachtungsrichtung (E) überwiegend senkrecht zur ersten Raumrichtung und überwiegend senkrecht zur ersten Betrachtungsrichtung (D) in einem mittleren Bereich des Stapels durch Geraden angepasst wird und in einem äußeren Bereich des Stapels außerhalb des mittleren Bereichs durch Sinus- oder Cosinusfunktionen zur Bestimmung der idealen Funktion, wobei aus der Abweichung des aktuellen Verlaufs der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) von der idealen Funktion der geometrisch verursachte Rekonstruktionsfehler bestimmt und reduziert wird.A method according to claim 8, characterized in that the current profile of the position of the predetermined objects (A, B) in a second viewing direction (E) predominantly perpendicular to the first spatial direction and predominantly perpendicular to the first viewing direction (D) in a central region of the stack Is adapted to straight lines and in an outer region of the stack outside the central region by sine or cosine functions for determining the ideal function, wherein the deviation of the current profile of the position of the predetermined objects (A, B) from the ideal function causes the geometrically caused reconstruction errors determined and reduced. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsdaten für jeden Projektionswinkel mit Hilfe einer Projektionswinkel-spezifischen Projektionsmatrix modifiziert werden, wobei die Projektionsmatrix unter Berücksichtigung des bestimmten geometrisch verursachten Rekonstruktionsfehlers abgeändert ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the projection data for each projection angle are modified by means of a projection angle-specific projection matrix, wherein the projection matrix is modified in consideration of the determined geometrically caused reconstruction error. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) in benachbarten Projektionsdatensätzen auch die Lage der vorbestimmten Objekte an den beiden Stapelenden miteinander verglichen wird, um den geometrisch verursachten Rekonstruktionsfehler zu bestimmen und zu reduzieren.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in addition to the position of the predetermined objects (A, B) in adjacent projection data sets, the position of the predetermined objects at the two stack ends is compared with one another in order to determine and reduce the geometrically caused reconstruction error. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Untersuchungsvolumen neben einem Untersuchungsobjekt noch zusätzliche Hilfsobjekte als vorbestimmte Objekte eingeführt sind, wobei der Verlauf der Lage der zusätzlichen Hilfsobjekte im dreidimensionalen Projektionsdatenblock bestimmt wird und aus dem aktuellen Verlauf der Lage der zusätzlichen Hilfsobjekte der geometrisch verursachte Rekonstruktionsfehler bestimmt und reduziert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to an examination object additional auxiliary objects are introduced as predetermined objects in the examination volume, the course of the position of the additional auxiliary objects in the three-dimensional projection data block is determined and from the current course of the position of the additional auxiliary objects of geometrically caused reconstruction error is determined and reduced. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des aktuellen Verlaufs der Lage der vorbestimmten Objekte in dem Projektionsdatenblock mit Hilfe der Maximum Intensity-Projection-Technik oder der Multiplanar-Reformatting-Technik bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the current profile of the position of the predetermined objects in the projection data block is determined by means of the Maximum Intensity Projection technique or the Multiplanar Reformatting technique. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Verlauf der Lage zumindest eines der vorbestimmten Objekte (A, B) einer Fourier-Transformation unterworfen wird, wobei der geometrisch verursachte Rekonstruktionsfehler anhand der fourier-transfomierten Daten bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the current course of the position of at least one of the predetermined objects (A, B) is subjected to a Fourier transformation, wherein the geometrically caused reconstruction error is determined on the basis of the Fourier-transformed data. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem aktuellen Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) angepasste Projektionsmatrizen für die Rekonstruktion erzeugt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that from the current course of the position of the predetermined objects (A, B) adapted projection matrices for the reconstruction are generated. Bildgebende Vorrichtung, die aus Projektionsdaten Volumendaten (10) eines Untersuchungsvolumens (12) erstellt, wobei die bildgebende Vorrichtung aufweist, – eine Strahlungsquelle (11), – einen Detektor (13) zum Empfang der Strahlung aus der Strahlungsquelle (11) nach Durchgang durch das Untersuchungsvolumen (12), wobei für die Erstellung der Projektionsdaten Strahlen aus der Strahlungsquelle (11) das Untersuchungsvolumen (12) bei verschiedenen Projektionswinkeln durchlaufen und nach Durchgang durch das Untersuchungsvolumen (12) auf dem Detektor (13) auftreffen, wobei die bei einem Projektionswinkel aufgenommenen Projektionsdaten jeweils einen Projektionsdatensatz bilden, und wobei zumindest ein Fehler in der Projektionsgeometrie zu einem geometrisch verursachten Rekonstruktionsfehler in den Volumendaten führt, – eine Auswerteeinheit (14), die die von dem Detektor detektierten Projektionsdaten empfängt und in die Volumendaten (10) umrechnet, wobei die Auswerteeinheit (14) ausgebildet ist, einen dreidimensionalen Projektionsdatenblock (20) zu bilden, bei dem ein Stapel der einzelnen Projektionsdatensätze gebildet wird, in dem die einzelnen Projektionsdatensätze derart in eine erste Raumrichtung gestapelt sind, dass die bei benachbarten Projektionswinkeln aufgenommenen Projektionsdatensätze im Stapel benachbart angeordnet sind, wobei die Auswerteeinheit (14) weiterhin ausgebildet ist, vorbestimmte Objekte (A, B) in den einzelnen Projektionsdatensätzen zu identifizieren und eine Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) in den einzelnen Projektionsdatensätzen zu bestimmen, wobei aus der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) in den einzelnen Projektionsdatensätzen ein aktueller Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) in dem Stapel in der ersten Raumrichtung bestimmt wird, wobei die Auswerteeinheit (14) weiterhin ausgebildet ist, eine ideale Funktion zu ermitteln, die einen idealen Verlauf der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) beschreibt, eine Abweichung des aktuellen Verlaufs der Lage der vorbestimmten Objekte (A, B) von der idealen Funktion zu bestimmen, wobei aus der bestimmten Abweichung der geometrisch verursachte Rekonstruktionsfehler berechnet wird, wobei die Auswerteeinheit (14) ausgebildet ist, die fehlerhafte Projektionsgeometrie bei der Rekonstruktion der Volumendaten durch Reduktion des geometrisch verursachten Rekonstruktionsfehlers zu korrigieren.Imaging device consisting of projection data volume data ( 10 ) of an examination volume ( 12 ), wherein the imaging device comprises, - a radiation source ( 11 ), - a detector ( 13 ) for receiving the radiation from the radiation source ( 11 ) after passage through the examination volume ( 12 ), where for the preparation of the projection data rays from the radiation source ( 11 ) the examination volume ( 12 ) at different projection angles and after passing through the examination volume ( 12 ) on the detector ( 13 ), wherein the projection data taken at a projection angle each form a projection data set, and wherein at least one error in the Projection geometry leads to a geometrically caused reconstruction error in the volume data, - an evaluation unit ( 14 ) which receives the projection data detected by the detector and into the volume data ( 10 ), the evaluation unit ( 14 ) is formed, a three-dimensional projection data block ( 20 ), in which a stack of the individual projection data sets is formed, in which the individual projection data sets are stacked in a first spatial direction such that the projection data records recorded at adjacent projection angles are arranged adjacent in the stack, wherein the evaluation unit ( 14 ) is further configured to identify predetermined objects (A, B) in the individual projection data sets and to determine a position of the predetermined objects (A, B) in the individual projection data sets, wherein the position of the predetermined objects (A, B) in the individual projection data sets a current course of the position of the predetermined objects (A, B) is determined in the stack in the first spatial direction, wherein the evaluation unit ( 14 ) is further adapted to determine an ideal function describing an ideal course of the position of the predetermined objects (A, B), to determine a deviation of the current profile of the position of the predetermined objects (A, B) from the ideal function, the geometrically caused reconstruction error is calculated from the determined deviation, wherein the evaluation unit ( 14 ) is adapted to correct the erroneous projection geometry in the reconstruction of the volume data by reducing the geometrically caused reconstruction error.
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