DE102012104599A1 - Verfahren und System zur Rekonstruktion tomografischer Bilder - Google Patents

Abstract

Es werden Algorithmen offenbart, die erfasste Daten rekombinieren, um einen im Wesentlichen gleichmäßigen und vollständigen Satz von Frequenzdaten zu generieren, wo Frequenzdaten ansonsten unvollständig sein könnten. Dieser Prozess oder sein Äquivalent kann auf rechnerisch effiziente Weise mithilfe von Filterschritten im Rekonstruktionsraum und/oder im Nachverarbeitungsraum realisiert werden.

Description

• ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
• Nichtinvasive bildgebende Technologien ermöglichen es, Bilder der inneren Strukturen eines Patienten oder Objekts zu erhalten, ohne an dem Patienten oder Objekt ein invasives Verfahren durchzuführen. Speziell nutzen Technologien wie Computertomografie (CT) verschiedene physikalische Prinzipien, wie z. B. die unterschiedliche Röntgenstrahlendurchlässigkeit durch das, Zielvolumen, um Bilddaten zu erfassen und tomografische Bilder (z. B. dreidimensionale Darstellungen des Inneren des menschlichen Körpers oder anderer abzubildender Strukturen) zu konstruieren. Verschiedene physikalische Begrenzungen oder Beschränkungen bei der Erfassung können aber zu Artefakten oder anderen Fehlern im rekonstruierten Bild führen.
• Zum Beispiel kann die Kegelstrahl-CT der dritten Generation an Kegelstrahl-Artefakten leiden, speziell im Fall axialer (kreisförmiger) Abtasttrajektorien. Diese Artefakte können sich aus verschiedenen Ursachen ergeben, wie z. B. aus einer Trunkierung von Daten in der z-Richtung (d. h. in der Richtung, die der Achse entspricht, um die sich die Röntgenstrahlenquelle um den Patienten dreht), falsch bearbeiteten Daten und/oder fehlenden Frequenzen.
• KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
• In einer Ausführungsform ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Bilddaten vorgesehen. Diesem Verfahren gemäß wird ein anfänglicher Teilsatz eines Datensatzes einer axialen Vollabtastungsprojektion rekonstruiert, um ein vorläufiges Bild zu generieren. Das vorläufige Bild wird gefiltert, um einen Teilsatz der Frequenzen zu bewahren, der am gleichmäßigsten gewichtet ist, um eine teilweise Rekonstruktion zu erzeugen. Die Vorgänge der Rekonstruktion und des Generierens werden eine vorgegebene Anzahl von Malen an verschobenen Sichtbereichen wiederholt, um einen Satz teilweiser Rekonstruktionen zu generieren. Die teilweisen Rekonstruktionen des Satzes werden kombiniert, um ein Zwischenvolumen mit im Wesentlichen vollständigen Frequenzdaten zu generieren. Ausführungsformen entsprechender computerlesbarer Medien und Systeme sind ebenfalls vorgesehen.
• In einer weiteren Ausführungsform ist ein Verfahren zum Verarbeiten von Bildaten vorgesehen. Gemäß diesem Verfahren wird eine Vielzahl von Rekonstruktionen mit begrenztem Blickwinkel rekonstruiert. Die Vielzahl von Rekonstruktionen mit begrenztem Blickwinkel wird summiert, um eine Vollabtastungsrekonstruktion zu generieren. Die Hälfte der Rekonstruktionen mit begrenztem Blickwinkel werden von ihren Konjugierten subtrahiert, bevor einer von einer Vielzahl von ersten Filtern angewendet wird, um gefilterte Volumen zu generieren. Die gefilterten Volumen werden kombiniert, um ein Zwischenvolumen zu generieren. Dann wird anhand des Zwischenvolumens ein Volumen zeitlicher Fensterung erzeugt. Die Vollabtastungsrekonstruktion wird mit dem Volumen zeitlicher Fensterung kombiniert. Ausführungsformen entsprechender computerlesbarer Medien und Systeme sind ebenfalls vorgesehen.
• In einer weiteren Ausführungsform ist ein Verfahren zum Verarbeiten von Bilddaten vorgesehen. Gemäß diesem Verfahren wird ein Datensatz einer axialen Vollabtastungsprojektion aufgerufen, der für jedes zu rekonstruierende Voxel ein Ansichtenpaar für jede Frequenzrichtung aufweist. Für jedes mit jedem Voxel und jeder Frequenzrichtung assoziierte Ansichtenpaar wird eine jeweilige Ansicht gewählt, die näher an einer bestimmten Ansicht liegt, und jedes jeweilige Ansichtenpaar wird verarbeitet, so dass die jeweilige Ansicht, die gewählt wurde, einen größeren Beitrag an einem entsprechenden rekonstruierten Voxel hat. Ausführungsformen entsprechender computerlesbarer Medien und Systeme sind ebenfalls vorgesehen.
• KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Diese und andere Merkmale und Aspekte von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, wenn die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die Begleitzeichungen gelesen wird, in denen gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen durchgehend gleiche Teile bezeichnen, wobei.
• 1 eine diagrammatische Ansicht eines CT-Bildgebungssystems zur Verwendung bei der Erzeugung von Bildern gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung ist,
• 2 das Bestreichen eines Kreises in Frequenzraum zum Definieren einer kugelförmigen Schale zeigt,
• 3 eine Region zeigt, die von einem Kreis im Frequenzraum über einen 180-Grad-Bereich für einen Punkt außerhalb der Abtastebene bestrichen wird, so dass Frequenzen fehlen,
• 4 eine alternative Ansicht einer Region zeigt, die von einem Kreis im Frequenzraum über einen 180-Grad-Bereich für einen Punkt außerhalb der Abtastebene bestrichen wird, so dass Frequenzen fehlen,
• 5 eine Region zeigt, die von einem Kreis im Frequenzraum über einen 360-Grad-Bereich bestrichen wird,
• 6 den Beitrag einer einzelnen Ansicht zum Frequenzraum zeigt,
• 7 ein gesamtes 45-Grad-Segment von Ansichten zeigt, das von dem Kreis von 6 bestrichen wird,
• 8 die Kombination von vier 45-Grad-Segmenten von 7 zum Ergeben von 180 Grad entsprechenden Daten zeigt,
• 9 einen gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zurückbehaltenen Datensektor zeigt,
• 10 einen weiteren Datensektor zeigt, der gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung um 45 Grad von dem in 9 zurückbehaltenen Sektor gedreht wurde,
• 11 eine Kombination von generierten Datensektoren mit relativ vollständigen Frequenzinformationen gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 12 eine Großdarstellung der Region von 11 zeigt, für die Frequenzinformationen fehlen,
• 13 ein Flussdiagramm zeigt, das einen Algorithmus zum Implementieren eines Bildrekonstruktionsverfahrens gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung beschreibt,
• 14 zwei in einer Implementierung eines Algorithmus gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung generierte Zwischenvolumen zeigt,
• 15 die Kombination von zwei Zwischenvolumen mit Filtern im Frequenzraum zum Generieren einer zusammengesetzten Rekonstruktion gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 16 eine alternative Kombination von zwei Zwischenvolumen mit Filtern im Frequenzraum zum Generieren einer zusammengesetzten Rekonstruktion gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 17 eine weitere Kombination von zwei Zwischenvolumen mit Filtern im Frequenzraum zum Generieren einer zusammengesetzten Rekonstruktion gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 18 eine Rekonstruktion in Verbindung mit jeweiligen Sichtbereichen zeigt, die eine Datenerfassungsfolge und über gestrichelte Segmente den Teil des Fourier-Raums zeigt, in dem es Diskontinuitäten bezüglich der Zeit oder Ansicht gibt, zu bzw. an der Daten erfasst werden;
• 19 Beispiele von Sektormasken gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 20 eine alternative Konzeptualisierung des vorliegenden Algorithmus gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 21 eine weitere Konzeptualisierung der vorliegenden Erfindung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 22 ein Flussdiagramm eines Algorithmus zur Verarbeitung von Bilddaten gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 23 eine Kombination und Vereinfachung von Filterfunktionen gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 24 die Kombination von Zwischenrekonstruktionen zum Generieren einer Vollabtastungsrekonstruktion und eines Differenzvolumens gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 25 eine multiaxiale Rekonstruktion gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt,
• 26 eine Multisektor-Rekonstruktion gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt und
• 27 eine weitere Multisektor-Rekonstrukton gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Hier beschriebene Ausführungsformen sehen Algorithmen für die Rekonstruktion von Bildern aus mithilfe von Kegelstrahl-Computertomografie (CT) erfassten Daten vor. Die Algorithmen behandeln Artefakte, die einem oder mehreren der Folgenden zuzuschreiben sind: Trunkierung von Daten in der z-Richtung, falsch bearbeitete Daten aufgrund falscher Wichtung von Datenredundanz und/oder fehlende Frequenzdaten. In einem Beispiel eines derartigen Ansatzes führt der Algorithmus das Äquivalent des Rekonstruierens eines Bilds aus einem anfänglichen Datensatz aus einem Sichtbereich von 180 Grad durch. Das Bild kann gefiltert werden, um Frequenzen aus einem 45-Grad-Bereich auszuwählen. Der Sichtbereich kann um 45 Grad verschoben werden und diese Schritte wiederholt werden, bis vier teilweise Rekonstruktionen erfasst worden sind. Dieser Prozess kann dann wiederholt werden, um vier zusätzliche Rekonstruktionen zu generieren, die mit den ersten vier komplementär sind, so dass die Vereinigung der zwei Sichtbereiche der gesamte 360-Grad-Sichtbereich ist. In der Praxis kann dieser Prozess oder sein Äquivalent auf rechentechnisch effiziente Weise mithilfe von Filterschritten im Rekonstruktionsraum und/oder im Nachverarbeitungsraum realisiert werden. Außerdem kann dieser Prozess oder sein Äquivalent rechentechnisch unter Verwendung logischer Konstruktionen realisiert werden, die die gleichen Ergebnisse liefern wie teilweise Zwischenrekonstruktionen wie z. B. eine Vollabtastungsrekonstruktion und eine konjugiertes Diskrepanz- oder Differenzvolumen.
• Die hierin beschriebenen Ansätze können zur Verwendung mit einer Reihe von tomografischen Rekonstruktionssystemen geeignet sein. Zum Erleichtern der Erläuterung wird die vorliegende Offenbarung in erster Linie die vorliegenden Rekonstruktionsansätze im Kontext eines CT-Systems besprechen. Es ist aber zu beachten, dass die folgende Besprechung auch auf andere tomografische Rekonstruktionssysteme zutreffen kann.
• In Anbetracht dessen wird in 1 ein Beispiel für ein Computertomografie-(CT)-Bildgebungssystem 10 bereitgestellt, das für das Erfassen von Röntgenstrahlendämpfungsdaten an verschiedenen Ansichten um einen Patienten (oder einen anderen Gegenstand oder ein anderes Objekt von Interesse) ausgelegt und für die tomografische Rekonstruktion geeignet ist. In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet das Bildgebungssystem 10 eine Röntgenstrahlungsquelle 12, die neben einem Kollimator 14 positioniert ist. Die Röntgenstrahlenquelle 12 kann eine Röntgenröhre, eine verteilte Röntgenstrahlenquelle (wie z. B. eine Halbleiter- oder thermionische Röntgenstrahlenquelle) oder eine beliebige andere Röntgenstrahlungsquelle sein, die für die Erfassung medizinischer oder anderer Bilder geeignet ist.
• Der Kollimator 14 lässt Röntgenstrahlen 16 in eine Region durch,. in der sich ein Patient 8 befindet. In dem abgebildeten Beispiel werden die Röntgenstrahlen 16 zu einem kegelförmigen Strahl kollimiert, z. B. einem Kegelstrahl, der durch das abgebildete Volumen hindurchgeht. Ein Teil der Röntgenstrahlung 20 verläuft durch oder um den Patienten 18 (oder anderen Gegenstand von Interesse) und prallt auf eine Detektoranordnung auf, die allgemein an Bezugszeichen 22 dargestellt wird. Detektorelemente der Anordnung erzeugen elelektrische Signale, die die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlen 20 repräsentieren. Diese Signale werden erfasst und verarbeitet, um Bilder der Merkmale innerhalb des Patienten 18 zu rekonstruieren.
• Die Quelle 12 wird von einer Systemsteuerung 24 gesteuert, die sowohl Leistung als auch Steuersignale für CT-Untersuchungsfolgen liefert. In der abgebildeten Ausführungsform steuert die Systemsteuerung 24 die Quelle 12 über eine Röntgensteuerung 26, die eine Komponente der Systemsteuerung 24 sein kann. In einer solchen Ausführungsform kann die Röntgensteuerung 26 zum Anlegen von Leistung und Zeitsteuerungssignalen an die Röntgenstrahlenquelle 12 konfiguriert sein.
• Darüber hinaus ist der Detektor 22 mit der Systemsteuerung 24 gekoppelt, die die Erfassung der im Detektor 22 erzeugten Signale steuert. In der abgebildeten Ausführungsform erfasst die Systemsteuerung 24 die vom Detektor generierten. Signale mithilfe eines Datenerfassungssystems 28. Das Datenerfassungssystem 28 empfängt von Ausleseelektronik des Detektors 22 gesammelte Daten. Das Datenerfassungssystem 28 kann abgetastete analoge Signale vom Detektor 22 empfangen und die Daten in digitale Signale zur anschließenden Verarbeitung durch einen unten besprochenen Prozessor 30 umsetzen. Alternativ kann die Digital-Analog-Umsetzung in anderen Ausführungsformen von einer Schaltungsanordnung durchgeführt werden, die am Detektor 22 selbst bereitgestellt ist. Die Systemsteuerung 24 kann auch verschiedene Signalverarbeitungs- und Filterfunktionen in Bezug auf die erfassten Bildsignale ausführen, wie z. B. für die anfängliche Einstellung von dynamischen Bereichen, Interleaving digitaler Bilddaten und so weiter.
• In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform ist die Systemsteuerung 24 mit einem Rotationsuntersystem 32 und einem linearen Positionierungsuntersystem 34 gekoppelt. Das Rotationsuntersystem 32 aktiviert die Röntgenstrahlenquelle 12, den Kollimator 14 und den Detektor 22, so dass sie eine oder mehrere Drehungen um den Patienten 18 gedreht werden, wie z. B. hauptsächlich in einer x-, y-Ebene um den Patienten gedreht werden. Es ist zu beachten, dass das Rotationsuntersystem 32 eine Gantry beinhalten kann, an der die jeweiligen Komponenten zum Abstrahlen und zur Detektion der Röntgenstrahlen angeordnet sind. In einer solchen Ausführungsform kann die Systemsteuerung 24 so zum Betreiben der Gantry benutzt werden.
• Das lineare Positionierungsuntersystem 34 ermöglicht das Verlagern des Patienten 18 oder speziell eines den Patienten tragenden Tisches innerhalb der Röhre, z. B. in der z-Richtung im Verhältnis zur Drehung der Gantry. Der Tisch kann somit in der Gantry linear (kontinuierlich oder schrittweise) bewegt werden, um Bilder bestimmter Bereiche des Patienten 18 zu generieren. In der abgebildeten Ausführungsform steuert die Systemsteuerung 24 die Bewegung des Rotationsuntersystems 32 und/oder des linearen Positionierungsuntersystems 34 durch eine Motorsteuerung 36.
• Im Allgemeinen steuert die Systemsteuerung 24 den Betrieb des Bildgebungssystems 10 (wie z. B. durch den Betrieb der Quelle 12, des Detektors 22 und der oben beschriebenen Positionierungssysteme) zur Ausführung von Untersuchungsprotokollen und zur Verarbeitung erfasster Daten. Zum Beispiel kann die Systemsteuerung 24 über die oben genannten Systeme und Steuerungen eine die Quelle 12 und den Detektor 22 tragende Gantry um einen Gegenstand von Interesse drehen, so dass Röntgenstrahlendämpfungsdaten an verschiedenen Ansichten relativ zu dem Gegenstand erhalten werden können. Im vorliegenden Kontext kann die Systemsteuerung 24 auch Signalverarbeitungsschaltungen, assoziierte Speicherschaltungen zum Speichern von Programmen und Routinen, die von dem Computer ausgeführt werden (wie z. B. Routinen zum Ausführen von hierin beschriebenen Bildverarbeitungstechniken), sowie Konfigurationsparameter, Bildaten und so weiter beinhalten.
• In der abgebildeten Ausführungsform werden die von der Systemsteuerung 24 erfassten und verarbeiteten Bildsignale zur Rekonstruktion von Bildern an eine Verarbeitungskomponente 30 angelegt. Die Verarbeitungskomponente 30 kann ein oder mehrere konventionelle Mikroprozessoren sein. Die vom Datenerfassungssystem 28 erfassten Daten können direkt oder nach Speicherung in einem Speicher 38 zur Verarbeitungskomponente 30 übertragen werden. Von einem derartigen beispielhaften System 10 kann jeder beliebige zum Speichern von Daten geeignete Speichertyp verwendet werden. Zum Beispiel kann der Speicher 38 eine oder mehrere optische, magnetische und/oder Halbleiterspeicher-Speicherstrukturen beinhalten. Darüber hinaus kann der Speicher 38 sich am Ort des Erfassungssystems befinden und/oder Fernspeichereinrichtungen zum Speichern von Daten, Verarbeitungsparametern und/oder Routinen für die Bildrekonstruktion beinhalten, wie unten beschrieben.
• Die Verarbeitungskomponente 30 kann zum Empfangen von Befehlen und Abtastparametern von einem Bediener über eine Bedienerarbeitsstation 40, die im typischen Fall mit einer Tastatur und/oder anderen Eingabevorrichtungen ausgestattet ist, konfiguriert sein. Ein Bediener kann das System 10 über die Bedienerarbeitsstation 40 steuern. Der Bediener kann so die rekonstruierten Bilder betrachten und/oder das System 10 mit der Bedienerarbeitsstation 40 anderweitig bedienen. Zum Beispiel kann ein mit der Bedienerarbeitsstation 40 gekoppeltes Display 42 zum Betrachten der rekonstruierten Bilder und zum Steuern der Bildverarbeitung benutzt werden. Außerdem können die Bilder auch von einem Drucker 44 gedruckt werden, der mit der Bedienerarbeitsstation 40 gekoppelt sein kann.
• Weiters können die Verarbeitungskomponente 30 und die Bedienerarbeitsstation 40 mit anderen Ausgabevorrichtungen gekoppelt sein, zu denen Standard- oder Spezialcomputermonitore und assoziierte Verarbeitungsschaltungsanordnungen zählen können. Eine oder mehrere Bedienerarbeitsstationen 40 können ferner in dem System zum Ausgeben von Systemparametern, Anfordern von Untersuchungen, Anzeigen von Bildern und so weiter verbunden sein. Im Allgemeinen können Displays, Drucker, Arbeitsstationen und ähnliche in dem System bereitgestellte Vorrichtungen sich am Ort der Datenerfassungskomponenten befinden oder von diesen Komponenten abgesetzt sein, wie z. B. an anderer Stelle in einer Einrichtung oder einem Krankenhaus oder an einem ganz anderen Ort, über ein oder mehrere konfigurierbare Netzwerke, wie z. B. das Internet, virtuelle Privatnetzwerke und so weiter, mit dem Bilderfassungssystem verbunden.
• Es ist ferner zu beachten, dass die Bedienerarbeitsstation 40 auch mit einem Bildarchivierungs- und Kommunikationssystem (PACS) 46 gekoppelt sein kann. PACS 46 kann wiederum an einen Remote-Client 48, ein Radiologieinformationssystem (RIS), ein Krankenhaus-Informationssystem (HIS) oder ein internes oder externes Netzwerk gekoppelt sein, so dass andere an verschiedenen Standorten Zugriff auf die Roh- oder verarbeiteten Bilddaten erhalten können.
• Die vorhergehende Besprechung hat zwar die verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen des Bildgebungssystem 10 separat behandelt, diese verschiedenen Komponenten können aber innerhalb einer gemeinsamen Plattform oder in miteinander verbundenen Plattformen bereitgestellt sein. Zum Beispiel können die Verarbeitungskomponente 30, der Speicher 38 und die Bedienerarbeitsstation 40 zusammen als ein(e) Universal- oder Spezialrechner oder -arbeitsstation bereitgestellt werden, der/die für den Betrieb gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist. In derartigen Ausführungsformen kann der Universal- oder Spezialrechner als eine in Bezug auf die Datenerfassungskomponenten des Systems 10 separate Komponente bereitgestellt sein oder in einer gemeinsamen Plattform mit derartigen Komponenten bereitgestellt sein. Desgleichen kann die Systemsteuerung 24 als Teil eines/einer derartigen Computers oder Arbeitsstation oder als Teil eines separaten für die Bilderfassung dedizierten Systems bereitgestellt sein.
• Wie oben erwähnt, kann die Rekonstruktion von Bildern aus von einem Bildgebungssystem, wie z. B. dem abgebildete CT-Bildgebungssystem 10, erfassten Daten verschiedenen Beschränkungen unterliegen, die zu Artefakten oder anderen Fehlern in den generierten Bildern führen. Zum Beispiel können die erfassten Daten in gewissen Erfassungsszenarien in der z-Richtung trunkiert sein. Speziell sind bei einer axialen (d. h. kreisförmigen) Kegelstrahlerfassung gewisse Voxel im Bildvolumen während des axialen Spins immer im Röntgenstrahl (wie z. B. die Voxel nahe der mittleren Ebene, d. h. der Ebene, in der sich der Röntgenstrahlbrennpunkt bewegt), während andere Voxel in gewissen der Ansichten während des axialen Spins belichtet werden, aber in anderen wieder um nicht. Zum Beispiel kann aufgrund dessen, dass der schmalere Teil des Röntgenstrahlenkegels näher an der Röntgenstrahlenquelle 12 ist (d. h. der Kegel dehnt oder weitet sich mit zunehmender Entfernung von der Quelle aus), ein schmales Segment von Voxeln in der Nähe der Röntgenstrahlenquelle 12 belichtet werden, während die von der Quelle am weitesten entfernten Voxel ganz oder meistens belichtet werden, weil sie nahe an der breiten Basis des Kegels sind. Während die Röntgenstrahlenquelle axial um das Volumen gedreht wird, drehen sich auch die Teile des Volumens, die nahe an und fern von der Röntgenstrahlenquelle sind, was zur Folge hat, dass das Ausmaß der Röntgenstrahlenbelichtung, das ein Voxel erhält, im Verhältnis zur Entfernung des Voxels von der Drehung in der mittleren Ebene des Brennpunkts monoton abklingt. Infolgedessen sind in Bezug auf die Kanten des Röntgenstrahlkegels in der z-Richtung in einer axialen Abtastung weniger Daten verfügbar als für diejenigen Voxel, die sich näher an der mittleren Ebene des Kegels in der z-Richtung befinden. Diese Datentrunkierung in der z-Richtung kann die Rekonstruktion hochwertiger Bilder außerhalb des Teils des Volumens verhindern, der während einer axialen Abtastung immer auf den Detektor projiziert wird.
• Im Fall von falsch verarbeiteten Daten wird für einen gewissen winkligen Sichtbereich in einer bestimmten axialen Kegelstrahlabtastung jedes bestimmte Voxel von der Quelle und dem Detektor gesehen. Bei einer solchen Abtastung werden aber einige Radonrichtungen oder -frequenzen zweimal gemessen. Die Rekonstruktion sollte diese Redundanz richtig berücksichtigen, da es sonst zu Artefakten kommen kann. Einfache Sinogrammdomänenwichtung erfüllt dieses Ziel möglicherweise nicht immer genau und daher könnten fortschrittlichere Filtertechniken nützlich sein. In gewissen Fällen können falsch verarbeitete Daten, wie hierin beschrieben, zu Kegelstrahlartefakten im rekonstruierten Bild führen.
• Außerdem können in einigen Fällen, in denen ein axialer Kegelstrahlscan eingesetzt wird, gewisse Frequenzinformationen für ein bestimmtes Voxel fehlen. Zum Beispiel kann es sogar innerhalb der von einer kreisförmigen (d. h. axialen) Abtastung generierten 360-Grad-Region fehlende Frequenzen geben, insbesondere entlang der z-Richtung. Die Menge der fehlenden Frequenzen nimmt mit zunehmender Entfernung von der mittleren Ebene (der Ebene, in der sich der Röntgenstrahlbrennpunkt bewegt) zu.
• Mittels der Einführung gewisser Aspekte der unten besprochenen Ansätze wird eine kurze Besprechung der Frequenzanalyse bereitgestellt. Zum Beispiel werden unter Bezugnahme auf 2 bis 5 Aspekte der Frequenzanalyse besprochen, die sich als für das Verständnis des vorliegenden Ansatzes nützlich erweisen könnten. Speziell trägt in der Kegelstrahltomografie jeder gemessene (und gefilterte) Strahl 3D-Radon-(oder -Fourier-)Informationen (im Folgenden Frequenzinformationen genannt) in einem großen Kreis (oder im Fourier-Fall einer großen Scheibe), der zum Strahl orthogonal ist, bei. Um an einem speziellen Voxel eine genaue Rekonstruktion zu erhalten, werden gefilterte Strahlen angesammelt, deren Frequenzbeiträge den Frequenzraum gleichmäßig bedecken. Wenn ein Strahl einen Kegelwinkel von null hat, ist sein entsprechender großer Kreis im Frequenzraum parallel zur z-(Frequenz-)Richtung. Das ist der Fall bei Punkten, die in der Ebene der Quellentrajektorie liegen (der Abtastebene). Um an einem speziellen Voxel in der Abtastebene eine genaue Rekonstruktion zu erhalten, müssen daher gefilterte Strahlen angesammelt werden, die über einen 180-Grad-Bereich im Verhältnis zu dem Voxel oder wie von ihm gesehen durch dieses Voxel verlaufen. Das ist erkennbar, wenn zur Kenntnis genommen wird, dass der abgebildete vertikale Kreis 80 (parallel zu z), während er um 180 Grad gedreht wird, eine komplette kugelförmige Schale 82 bestreicht, wie in 2 gezeigt.
• Für Punkte, die außerhalb der Abtastebene liegen, wird der große Kreis 80 um den Kegelwinkel aus der z-Achse geneigt. Wenn derartige Daten über einen 180-Grad-Bereich verwendet werden, erscheint das Ergebnis wie in 3 und 4 abgebildet. In 4 ist die von den zwei Hälften jedes großen Kreises bestrichene Region zur Erleichterung der Visualisierung mit unterschiedlicher Schraffierung (erste Schraffierung 88 und zweite Schraffierung 90) abgebildet. Es gibt eine Region der Kugel, die doppelt abgedeckt ist (kombinierte Schraffierung 92), und eine weitere Region, die überhaupt nicht abgedeckt ist (fehlende Frequenzinformationen 94).
• Wenn dies für 360 Grad anstelle von nur 180 Grad fortgesetzt wird, erscheint das Ergebnis wie in 5 abgebildet. Wie in 5 abgebildet, werden alle Frequenzen zweimal gemessen (mit kombinierter Schraffierung 92 bezeichnet) außer denen, die überhaupt nicht gemessen werden (fehlende Frequenzinformationen 94), wie von der Lücke oben an der Einheitskugel gezeigt. Möglicherweise ist es erwünscht, die gleichmäßige Frequendatenabdeckung zu haben, die eine Vollabtastung ergibt (wie in 5 abgebildet), ohne die mit der Verwendung einer axialen Vollabtastung assoziierten Probleme der zeitlichen Auflösung (d. h. aufgrund der im Vergleich zu dem Zeitabschnitt, der zum Erhalten einer axialen Halbabtastung benötigt wird, längeren Zeit, die zum Erhalten einer axialen Vollabtastung benötigt wird) aufzuweisen.
• Angesichts des Vorangehenden zeigt 6 den Beitrag einer einzelnen Ansicht zum Frequenzraum. Dieser Beitrag ist als Kreis 80 abgebildet. 7 zeigt ein vollständiges 45-Grad-Segment 100 von Ansichten (hier als erstes Segment V1 dargestellt), wobei Segment V1 einem ersten Sichtbereich 102 entspricht. So, wie der Kreis 80 von 6 die Fourier-Daten entsprechend einer Ansicht repräsentiert, repräsentiert das 45-Grad-Segment 100 von 7 die 45 Grad entsprechenden Fourier-Daten. Die Kombination von vier dieser Segmente 100 (V1, V2, V3, V4), wie in 8 abgebildet, ergibt 180 Grad gleichkommenden Daten, wobei ein entsprechender zweiter, dritter und vierter Sichtbereich 104, 106, 108 den jeweiligen 45-Grad-Segmenten 100 V2, V3 bzw. V4 entsprechen.
• Im abgebildeten Beispiel liegt der Punkt von Interesse außerhalb der Abtastebene (z. B. mittlere Ebene), so dass die einzelnen Kreise um den Kegelwinkel aus der z-Achse geneigt sind, was zu einer Überlappungsregion 92 (d. h. einer Region, die zweimal abgedeckt wird) und einer Region 94, in welcher Frequenzinformationen fehlen, führt. Zur besseren Veranschaulichung sind in 8 verschiedene Sektoren 112, 114, 116, 118, 120, 124, 126, 128 abgebildet. Die Sektoren 118 und 128 sind, verglichen mit den anderen Sektoren, durch die Überlappungsregion 92 bzw. die fehlenden Frequenzdaten (Region 94) unverhältnismäßig beschädigt. Vier weitere Sektoren, 112, 116, 120 und 126, sind, verglichen mit den Sektoren 118 und 128, durch die Überlappungsregion 92 und die fehlenden Frequenzdaten (Region 94) mäßig beschädigt. Die zwei übrigen Sektoren 114 und 124 sind bezüglich der Frequenz relativ gleichmäßig abgedeckt, ihnen fehlen nur Frequenzdaten, die auch generell fehlen würden, selbst im Kontext einer axialen Vollabtastung.
• Gemäß Aspekten der vorliegenden Ausführungsform wird jedes 45-Grad-Segment 100 rekonstruiert, wodurch die Korrektur fehlender Daten oder Redundanzen in den Sektoren ermöglicht wird. In einer Ausführungsform des vorliegenden Algorithmus behält der Algorithmus Informationen von den zwei relativ vollständigen und gleichmäßigen Sektoren (d. h. den Sektoren 114 und 124) und verwirft die übrigen Daten, wie in 9 abgebildet. Wie in 10 abgebildet, kann der Abtastbereich dann gedreht werden, z. B. um 45 Grad, indem ein Teil von Bilddaten entfernt und ein anderer aus einem benachbarten Segment hinzugefügt wird. Zum Beispiel wurden im abgebildeten Beispiel die mit V4 assoziierten Daten durch V8 ersetzt, um neue Sektoren 130 und 132 zu ergeben, die den vorhergehenden Sektoren 112 und 120 entsprechen.
• Beispielsweise werden in diesem Beispiel die mit V1, V2, V3 und V8 assoziierten Daten zurückprojiziert und für diesen Schritt andere Sektoren als 130, 132 herausgefiltert oder anderweitig verworfen. Dieses Verfahren kann dann noch zweimal wiederholt werden, um Beiträge zu allen acht Frequenzfaktoren zu erhalten, d. h. um weitere vier Ersatzsektoren entsprechend den Sektoren 116, 118, 126 und 128 zu generieren. Kombinieren der anfänglichen Sektoren 114 und 124 (die relativ vollständig und gleichmäßig sind) mit den generierten Sektoren 130, 132, 134, 136, 138, 140 ergibt relativ vollständige Frequenzinformationen für den betreffenden Punkt, wie in 11 abgebildet. In 11 ist jedem Ansichtsteil eine andere Schraffierung zugeteilt und die Frequenzen, die jeder Teil beiträgt, werden durch die jeweilige Schraffierung angezeigt. In diesem Beispiel wird der Ansichtsteil 150 komplett verwendet, während die Ansichtsteile 152 und 154 an jedem Ende sehr wenig beitragen. In einer Ausführungsform ist nicht nur die Frequenzabdeckung allgemein gleichmäßig, sondern an jeder Frequenz, die einen Beitrag hat, ist der gewählte Beitrag (von den zwei verfügbaren) derjenige, der aus der Ansicht kommt, die einer jeweiligen Ansicht am nächsten ist, die wir als die Mittelansicht bezeichnen, die bei Herzabtastungen der Ansicht entspricht, die in der Mitte des Zeitintervalls relativ ruhender Objektbewegung, wie sie von einem EKG-Signal erfasst wird, erfasst wird. Umgekehrt ist die mittlere Ebene gewöhnlich die Ebene, die den kreisförmigen Quellenweg enthält. In einer Ausführungsform einer Herzbildgebung wird die Mittelansicht für Teile des Volumens in der Eckregion verschoben, so dass sie die Ansicht mit dem kleinsten Kegelwinkel ist. In diesem Fall wird die Ansicht gewählt, die Strahlen bereitstellt, die näher an der mittleren Ebene sind als ihre konjugierten Strahlen. Das heißt, in der Ecke können die Ansichten verwendet werden, die der mittleren Ebene am nächsten sind, während in der Region, in der Daten vollständig sind, die Ansicht eingesetzt werden kann, die der Mittelansicht am nächsten ist.
• Wie in 11 gezeigt, ergibt der oben beschriebene Ansatz eine fast gleichmäßige Abdeckung des Frequenzraums, wobei die einzigen Ungleichmäßigkeiten nahe dem fehlenden Kegel auftreten, wie in 12 gezeigt, die eine vergrößerte Ansicht der mittleren Region der Frequenzraumdarstellung von 11 zeigt. In diesem Beispiel zeigen die Buchstaben A, B und C die Anzahl von Beiträgen zu jeder Region an. Diese Zahl ist immer eins (mit dem Buchstaben A bezeichnet), außer im fehlenden Datenkegel (wo die Beiträge null sind (mit dem Buchstaben B bezeichnet)) und in sechzehn kleinen Regionen 156, die die Region fehlender Daten 94 umgeben. Diese sechzehn Regionen haben jeweils entweder null oder zwei (mit dem Buchstaben C bezeichnet) Beiträge. Wie erkennbar ist, bestimmt die Zahl der Ansichtsteile (hier acht, wie in 11 abgebildet) die Zahl und Größe der kleinen Regionen 156. Der vorliegende Algorithmus kann aber mit mehr als acht Ansichtsteilen angewendet werden, um diese kleinen Regionen 156, falls gewünscht, weiter zu reduzieren.
• In Anbetracht des Vorangehenden und zusammenfassend werden in einer Ausführungsform acht (oder eine andere Zahl wie z. B. zehn, zwölf, sechzehn, zwanzig Sektoren und so weiter) Sektoren von Daten zurückprojiziert. Die Daten werden nach dem Rebinning geteilt, so dass jedes Segment 45 Grad (oder irgendein anderes Ausmaß, z. B. für zwanzig Sektoren werden pro Segment 18 Grad beigetragen) Fourierinformationen (d. h. Frequenzinformationen) beiträgt, ungeachtet dessen, welches Bildvoxel man betrachtet. Wie erkennbar ist, ändern sich die Kegelwinkel (und somit der Neigungsbetrag zwischen den verschiedenen großen Kreisen und der z-Achse) mit dem Blickwinkel immer dann, wenn das erörterte Voxel von der Mitte des FOV (Sichtfeld) in (x, y) entfernt ist.
• Ein Beispiel für eine derartige Implementierung ist im Flussdiagramm 200 von 13 abgebildet. In einer derartigen Implementierung kann ein Algorithmus eingesetzt werden, in dem ein anfänglicher Satz von Daten 202 einer axialen Halbabtastung (oder von weniger als einer Vollabtastung) anfänglich aus einem 180-Grad-Sichtbereich rekonstruiert wird (Block 204), um ein Bild 206 zu generieren. Das Bild 206 wird gefiltert (Block 210), um nur Frequenzen aus einem 45-Grad-Bereich auszuwählen, wodurch eine teilweise Rekonstruktion 212 generiert wird. In einer Ausführungsform wird dieser Prozess (an verschobenen Sichtbereichen) eine festgelegte Anzahl von Malen wiederholt, wie z. B. viermal an Sichtbereichen, die jeweils um 45 Grad verschoben werden. In einer derartigen Ausführungsform wird, wenn die Schritte so oft wie vorgegeben durchgeführt wurden, eine Ermittlung an Block 214 durchgeführt und die auf diese Weise generierten teilweisen Rekonstruktionen können kombiniert werden (Block 216), um einen Datensatz mit gleichmäßigen und vollständigen Frequenzdaten zu generieren. Wenn die vorgegebene Anzahl von Wiederholungen nicht stattgefunden hat, wird der Sichtbereich verschoben, z. B. um 45 Grad, (Block 218) und das nächste Bild 206 wird rekonstruiert.
• In einer Implementierung kann der Prozess 200 durch einen weiteren Zyklus, z. B. weitere vier Male in diesem Beispiel, wiederholt werden. Wie erkennbar ist, wird in diesem Beispiel, wenn die teilweisen Rekonstruktionen, die den gleichen Filter benutzen, gepaart werden, die erste teilweise Rekonstruktion 224 mit der fünften teilweisen Rekonstruktion 226 gepaart, die zweite teilweise Rekonstruktion 228 mit der sechsten teilweisen Rekonstruktion 230, die dritte teilweise Rekonstruktion 232 mit der siebten teilweisen Rekonstruktion 234 und die vierte teilweise Rekonstruktion 236 mit der achten Rekonstruktion 238. Die 180-Grad-Sichtbereiche für jedes dieser Paare teilweiser Rekonstruktionen sind komplementär (d. h.: diametral entgegengesetzt). Infolgedessen ist die Vereinigung der zwei Sichtbereiche der gesamte 360-Grad-Sichtbereich. Da Rekonstruktion und Filtern lineare Operationen sind, lässt sich dasselbe Ergebnis durch Anwenden des Filters, der einem gewählten Paar teilweiser Rekonstruktionen entspricht, auf eine Vollabtastungsrekonstruktion erreichen, wie man es durch Anwenden dieses Filters auf die zwei 180-Grad-Rekonstruktionen und dann Addieren der zwei miteinander erreichen würde. Des Weiteren ist das Reinergebnis aller acht teilweisen Rekonstruktionen gleich einer Rekonstruktion der Vollabtastung, da die vier Filter bei jeder Frequenz auf eins summiert werden.
• In Anbetracht dessen lässt sich erkennen, dass: (1) es von einer Rekonstruktion einer Vollabtastung oder, äquivalent, von acht der oben beschriebenen teilweisen Rekonstruktionen zwei Beiträge zu jeder Frequenz gibt und (2) vier teilweise Rekonstruktionen ein Ergebnis ergeben, das an fast jeder Frequenz den Beitrag aus der Ansicht auswählt, die näher an einem bestimmten Blickwinkel ist. In Anbetracht dessen, behalten die fünfte bis achte teilweise Rekonstruktion 226, 230, 234, 238 bei fast jeder Frequenz nur den Beitrag aus der Ansicht zurück, der weiter von dem bestimmten Blickwinkel entfernt ist. Auch ist das Auswählen der Ansicht, die weiter von einer ausgewählten Ansicht entfernt ist, gleichwertig mit dem Auswählen der Ansicht, die naher an einer anderen Ansicht ist, speziell der Ansicht, die 180 Grad von der ausgewählten Ansicht entfernt ist.
• Angesichts des Vorangehenden erzeugt eine Implementierung des vorliegenden Algorithmus zwei separate Zwischenvolumen 250, 252, deren jeweilige Rekonstruktionen im Frequenzraum in 14 abgebildet sind. Das erste Zwischenvolumen 250 ist das Ergebnis der ersten vier teilweisen Rekonstruktionen 224, 228, 232, 236 und das zweite Zwischenvolumen 252 ist das Ergebnis der letzten vier teilweisen Rekonstruktionen 226, 230, 234, 238. Wie an der Schraffierung erkennbar ist, tragen die Sichtbereiche, die am meisten zu einer Rekonstruktion beitragen, sehr wenig, wenn überhaupt etwas, zu der anderen bei. Tatsächlich wird kein Punkt (Frequenz) in den zwei komplementären Rekonstruktionen 250, 252 vom gleichen Sichtbereich gefüllt. Die zwei Rekonstruktionen 250, 252 werden überwiegend aus Daten in zwei einander gegenüberliegenden 180-Grad-Sichtbereichen der Vollabtastung aufgebaut. Die abgebildeten Pfeile 256 zeigen die Mitte des für jede jeweilige Rekonstruktion 250, 252 verwendeten Sichtintervalls an.
• Von besonderem Interesse ist, dass die zwei Zwischenrekonstruktionen 250, 252 über Filtern (wie z. B. über Filter 272 und komplementären Filter 274) im Frequenzraum, wie in 15 gezeigt, miteinander vermischt werden können, um eine zusammengesetzte Rekonstruktion 276 zu produzieren, die vorwiegend aus einem arbiträren (z. B. benutzergewählten) 180-Grad-Sichtbereich aufgebaut ist. In einem derartigen Beispiel können 90-Grad-Sektoren jeder Zwischenrekonstruktion 250, 252 kombiniert werden, um eine zusammengesetzte Rekonstruktion 276 zu erzeugen, die vorwiegend Daten von einem 180-Grad-Bereich mit einer Mittelansicht verwendet, die sich genau in der Mitte der Mittelansichten befindet, die den Zwischenrekonstruktionen 250, 252 entsprechen. Es ist zu beachten, dass das zentrale Segment 280 in der zusammengesetzten Rekonstruktion 276 Frequenzen des Ansichtsteils enspricht, die von den jeweiligen Ansichtsteilen entsprechend den Frequenzen, die den mittigen Ansichten 282, 284 der Zwischenrekonstruktionen 250, 252 entsprechen, um 90 Grad versetzt sind.
• In anderen Beispielen, die in 16 und 17 abgebildet sind, kann die Mittelansicht der zusammengesetzten Rekonstruktion 276 um andere Ausmaße verschoben sein. Zum Beispiel ist in der in 16 abgebildeten Implementierung die Mittelansicht der zusammengesetzten Rekonstruktion 276 im Verhältnis zu der ersten der zwei Zwischenrekonstruktionen 250, 252 um 45 Grad verschoben. Es versteht sich, dass der Versatz kein 45-Grad-Schritt sein muss. Zum Beispiel zeigt 17 eine Implementierung, in der die Mittelansicht der zusammengesetzen Rekonstruktion 276 relativ zur ersten Zwischenrekonstruktion 250 um 22,5 Grad verschoben ist. Das Aussehen des Frequenzraums unterscheidet sich von dem vorhergehenden Beispiel, aber das Ergebnis ist das gleiche: der Frequenzbeitrag, der der gewählten Mittelansicht am nächsten liegt, wird gewählt.
• Wie anhand der obigen Beispiele und Besprechung erkennbar ist, kann man von einem einzelnen Paar von Zwischenrekonstruktionen 250, 252 verschiedene Rekonstruktionen, jeweils mit einer anderen Herzphase, generieren. So kann eine Zeitreihe der Herzbewegung effizient als Nachverarbeitungsschritt generiert werden. Selbst wenn mehr als eine einzelne Drehung von Daten erfasst wird, kann für jeden 180-Grad-Sichtbereich eine Zwischenrekonstruktion generiert werden und ein eine beliebige Herzphase repräsentierendes Bild (das weit genug in dem Erfassungsfenster liegt) generiert werden.
• Die vorangehende Besprechung bezieht sich zwar auf die Frequenzanalyse gemäß Ausführungsformen des vorliegenden Algorithmus, es werden jetzt aber die zeitlichen Eigenschaften eines derartigen Algorithmus besprochen. Zum Beispiel wird in 18, auf die jetzt Bezug genommen wird, eine Rekonstruktion gemäß dem vorliegenden Algorithmus in Verbindung mit einer Folge von Sichtbereichen 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316 gezeigt, die mit der Erfassung der Bilddaten assoziiert sind. Wie erkennbar ist, ist die Zeit, zu der eine Frequenz erfasst wird, außer entlang der gestrichelten Linie 320 als eine Funktion der Frequenz kontinuierlich. Die Größe der Diskonuität ändert sich, während man sich an der gestrichelten Linie 320 entlang bewegt. Am ersten Pfeil 322 ist die Größe der Diskontinuität null. Diese Größe nimmt beim Bewegen entlang der gestrichelten Linie 320 nach unten und nach rechts zu, bis der zweite Pfeil 324 erreicht wird, wobei an diesem Punkt die Diskontinuität gleich der Zeit ist, die die Quelle zum Drehen um 180 Grad benötigt. Die Diskontinuität hat die gleiche Größe am zweiten Pfeil 423 und am dritten Pfeil 326, wird aber beim Wegbewegen vom dritten Pfeil 326 an der gestrichelten Linie 320 entlang noch größer. Die Größe der Diskontinuität erreicht ihren Höchstwert am vierten Pfeil 328, wobei sie an diesem Punkt gleich der Zeit ist, die die Quelle zum Drehen um 360 Grad benötigt. Das heißt, es gibt Frequenzen (obwohl sie einen sehr kleinen Satz bilden) nahe der Spitze des vierten Pfeils 328, die nur ganz am Anfang des Scans erfasst werden, und andere Frequenzen in der Nähe davon, die nur ganz am Ende des Scans erfasst werden.
• Die Diskontinuitäten entlang der gestrichelten Linie 320 können zu Streifenartefakten führen, wenn das Objekt, das abgebildet wird, während des Datenerfassungsprozesses eine Bewegung durchläuft. Um dieses Problem zu behandeln, können mehrere verschiedene Rekonstruktionen gemäß dem vorliegenden Algorithmus durchgeführt werden, jede mit leicht versetzten Phasen (z. B. Herzphasen), und die mehreren Rekonstruktionen können miteinander gemittelt werden. Infolge der Linearität von Fourier-Transformationen und den oben gemachten Beobachtungen, dass jede Phase durch Fourier-Mischen der Zwischenrekonstruktionen 250, 252 generiert werden kann, kann unter Verwendung einer geeignet geglätteten Fourier-Maske eine Rekonstruktion mit einer glatten Übergangsregion so leicht wie eine mit einem scharfen Übergang generiert werden.
• Die vorangehende Besprechung bezieht sich auf die Implementierungen, in denen 360 Grad entsprechende Daten erhältlich sind. Es ist aber zu beachten, dass selbst dann, wenn 360 Grad entsprechende Kegelstrahldaten erfasst werden, einige Teile des Rekonstruktionsvolumens möglicherweise nicht für den ganzen Ansichtensatz gemessen werden (auf den Detektor projizieren). Das heißt, ein Teil des Rekonstruktionsvolumens wird bei allen Ansichten gemessen, während der Rest des Rekonstruktionsvolumens nicht bei allen Ansichten gemessen wird.
• In Bezug auf den Teil des Rekonstruktionsvolumens, der nicht bei allen Ansichten gemessen wird, werden in diesen Regionen extrapolierte Daten verwendet, um einige Regionen des Frequenzraums auszufüllen. Das Ergebnis ist, dass die Zwischenrekonstruktionen 250, 252 Artefakte beinhalten können. Da für verschiedene Sichtbereiche verschiedene Teile des Volumens auf den Detektor projizieren, ist der Frequenzinhalt der Artefakte räumlich verschieden. Tatsächlich gibt es einen gewissen Sektor (gegenüber der Mittelansicht) jedes axialen Bilds in der Eckregion, der von den Trunkierungsartefakten in jeder der zwei Zwischenkonstruktionen am wenigstens beeinflusst wird. Durch Anwenden des oben beschriebenen Fourier-Mischens kann dieser Polarwinkel auf jede beliebige Richtung geändert werden.
• Diese Beobachtung kann als Teil des vorliegenden Algorithmus eingesetzt werden, um Trunkierungsartefakte abzuschwächen. Zum Beispiel wird in einer derartigen Ausführungsform der Teil des Rekonstruktionsvolumens, der nicht bei allen Ansichten gemessen wird, in mehrere Sektoren segmentiert. Für jeden Sektor kann Fourier-Mischen, wie oben besprochen, angewendet werden, um ein Bild zu erzeugen, das weitgehend aus der Halbabtastung besteht, die an der Ansicht gegenüber dem ausgewählten Sektor zentriert ist. Das Ergebnis ist ein Bild, das im Sektor von Interesse minimale Artefakte hat. Die einzelnen Sektoren mit minimalen Artefakten jedes resultierenden Bilds können dann kombiniert werden.
• In der Praxis kann es nützlich sein, dass die Sektoren überlappen, und es können Wichtungsmasken definiert werden, um die überlappenden Sektoren miteinander zu vermischen. Da die Menge der verfügbaren Daten an Bildorten, die am weitesten von der Region entfernt sind, die bei allen Ansichten gemessen wird, am kleinsten ist, können Sektormasken eingesetzt werden, die an den Kanten überhaupt nicht oder nur sehr wenig überlappen, aber nahe der Mitte beträchtlich überlappen. Das ermöglicht die umfassende Verwendung der verfügbaren Daten und schwächt gleichzeitig auch die Auswirkungen von z-Trunkierung auf die Bilder ab. In einer derartigen Ausführungsform können 36 Sektoren mit entsprechenden Sensormasken 340 eingesetzt werden. In 19 sind fünf Muster derartiger Sektormasken 340 (entsprechend den Sektoren 1, 2, 3, 15 und 36 in einer 36-Sektor-Implementierung) abgebildet, um das allgemeine Fehlen einer Überlappung nahe den Kanten, aber die Überlappung nahe der Mitte zu veranschaulichen. In einer Ausführungsform kann eine gerade Zahl von Sektoren eingesetzt werden, was die Verringerung der Rechenzeit um einen Faktor von zwei ermöglicht, indem Paare entgegengesetzter Bildmasken durch Subtrahieren einer Maske in jedem Paar von der anderen kombiniert werden.
• Die Fourier-Maske, die im Fourier-Mischschritt verwendet wird, kann auch einen gewissen Grad an Glättung einsetzen. In Implementierungen, in denen beide Formen von Glättung eingesetzt werden, kann die Kombination der zwei Glättungsoperationen effektiv eine geeignete Ansichtwichtungsfunktion für jedes Voxel in dem Bild bereitstellen.
• Selbst im Fall einer scharfen Fourier-Mischmaske sind die Datenbeiträge nicht vollständig auf eine Halbabtastung begrenzt. Tatsächlich gibt es einige kleine Beiträge von jeder Ansicht, einschließlich denen, die extrapoliert werden. Ein Ansatz, der in Verbindung mit dem vorliegenden Algorithmus eingesetzt werden kann, wäre es, Daten nicht zu extrapolieren. In Fällen, in denen keine Extrapolation durchgeführt wird, gäbe es keine Beiträge von extrapolierten Daten, es könnte aber eine geringfügig größere Region fehlender Daten geben, wobei die fehlenden Frequenzen niedrige Frequenzen in der Richtung parallel zur Ebene sind. Je nach der Bereitschaft, diesen Kompromiss zu erfahren, kann die Datenextrapolation in Verbindung mit dem vorliegenden Algorithmus durchgeführt werden oder auch nicht. In der Praxis sind, wenn 225 Grad entsprechende parallele Daten verfügbar sind (z. B. fünf von acht 45-Grad-Segmenten), die der Datenextrapolation zuzuschreibenden Artefakte möglicherweise akzeptabel und die Extrapolation kann mit dem vorliegenden Algorithmus durchgeführt werden. Umgekehrt können die Artefakte, wenn die nicht extrapolierten Daten weniger als 190 Grad werden, ernst genug sein, um die Nichtdurchführung der Datenextrapolation (wenigstens für einige Ansichten) zu rechtfertigen.
• Im Vorangehenden wurde die Bildung der zwei Zwischenrekonstruktionen 250, 252 der Durchführung von zwei Sätzen von vier separaten 180-Grad-Rekonstruktionen (oder einer anderen Zahl und einem anderen Ausmaß von Rekonstruktionen), gefolgt vom Anwenden von Fourier-Masken auf jede der acht Rekonstruktionen, bevor jeder Vierersatz zu einem einzelnen Bild kombiniert wird, zugeschrieben. Eine derartige Implementierung ist zwar als Mittel zum Erläutern des vorliegenden Algorithmus und zum Ableiten des Algorithmus nützlich, in anderen Ausführungsformen kann der vorliegende Rekonstruktionsalgorithmus aber anders implementiert sein, um ein effizienteres Ergebnis zu erhalten.
• Zum Beispiel, wobei jetzt auf 20 Bezug genommen wird, wird eine alternative Methode der Konzeptionalisierung und Implementierung des vorliegenden Rekonstruktionsalgorithmus beschrieben. In diesem Beispiel grenzt jedes gerasterte Feld 360 die Rekonstruktionssegmente ab, die mit einem anderen Filter gefiltert werden. Zum Beispiel würde das A/E-Filter auf die Rekonstruktion angewendet, die durch Rückprojizieren von Ansichtsteilen V8, V1, V2 und V3 erhalten wurde. Die Ansichtsteile V1 bis V4 können dann rückprojiziert und das B/F-Filter auf die resultierende Rekonstruktion angewendet werden und so weiter. Die Gesamtzahl von Ansichtsteilrückprojektionen 362 beträgt sechzehn und weitere sechzehn werden benötigt, um die andere Zwischenrekonstruktion zu bilden. Dies kann dadurch vereinfacht werden, dass jeder Ansichtsteil nur einmal rückprojiziert wird. Da die Rückprojektion linear ist, können die acht resultierenden Volumen in der Bilddomäne vor dem Filtern kombiniert werden, um das gleiche Ergebnis zu erhalten. Dadurch wird die Rückprojektionslast um vier verringert.
• Eine alternative Optimierung basiert auch auf Linearität, aber in diesem Fall ist es die Linearität des Filterns. Die Kombinationen von 20 können neu geordnet werden (von gerasterten Feldern 368 bezeichnet), wie in 21 gezeigt, um die Notwendigkeit, die Ansichtsteilrekonstruktionen zu kombinieren, zu vermeiden. Stattdessen wird jede Ansichtsteilrekonstruktion mit einem einzelnen Filter gefiltert. Zum Beispiel kann das V1-Volumen mit einem Filter gefiltert werden, das die Summe des A/E-Filters und des B/F-Filters, ist. Wenn der komplementäre Filter auf jede Ansichtsteilrekonstruktion angewendet wird, wird die andere Zwischenrekonstruktion erzeugt. Darüber hinaus ist der auf einen Ansichtsteil angewendete Filter stets komplementär zu dem Filter, der auf den entgegengesetzten Ansichtsteil (den 180 Grad entfernten) angewendet wird. Wie erkennbar ist, ist der komplementäre Filter der Filter, der, wenn mit dem ursprünglichen Filter summiert, für alle Frequenzen auf einen Wert von eins addiert. Wenn der Filter 1 ist, wäre der komplementäre 0 und so weiter. Dies schlägt eine zusätzliche Optimierung vor: Ansichtsteile können in entgegengesetzten Paaren subtrahiert werden, um das Filtern zu reduzieren. Auch können wir, anstatt die Zwischenrekonstruktionen 250 und 252 zu speichern, die für zwei verschiedene Hälften der Vollabtastung repräsentativ sind, eine Rekonstruktion speichern, die die Vollabtastung repräsentiert, und eine, die die Differenz der zwei Hälften der Vollabtastung repräsentiert, d. h. das Differential.
• In Anbetracht dieser Beispiele wird in 22 eine geeignete Implementierung des vorliegenden Algorithmus abgebildet. In diesem Beispiel werden acht anfängliche Volumen 380 rekonstruiert, die jeweils auf der Rückprojektion eines 45-Grad-Ansichtsteils basieren. Die Summe (Block 382) aller acht anfänglichen Volumen wird als eine Zwischenrekonstruktion 384 (d. h. eine Vollabtastungs-Rekonstruktion) gespeichert. Jeder Ansichtsteil wird vor dem Filtern von seiner Konjugierten subtrahiert (Block 386). Das Filtern erfolgt durch eine Multiplikation (Blöcke 388) nach einer zweidimensionalen schnellen Fourier-Transformation (FFT) jedes Schnittbilds. Eines der Paare braucht nicht gefiltert zu werden, aber die FFT kann trotzdem noch durchgeführt werden. Diese vier 2D-Fourier-Domänenvolumen werden addiert (Block 390) und als das zweite Zwischenvolumen 392 gespeichert. Das ist das Ende des Rekonstruktionsteils.
• Das Filtern der acht Ansichtsteilrekonstruktionen 380 basiert auf binären Masken 288, die mit K_AB, K_ABC und K_BCD bezeichnet sind. Diese Masken 388 basieren auf den Frequenzsektoren, die aufrechterhalten werden. Zum Beispiel ist K_AB eine Maske, die im A- und B-Sektor 1 ist (einschließlich der konjugierten Sektoren E und F) und in allen anderen Sektoren (C, D, G und H) null ist. In einer Ausführungsform sind die Filter, die angewendet werden, (2·K – 1), so dass die Region, die 0 ist, durch –1 ersetzt wird. Dies ist ein Ergebnis des Wechsels von den Zwischenrekonstruktionen 250, 252, die zwei Hälften der Vollabtastung sind, zu den Zwischenrekonstruktionen 250, 252, die die Vollabtastung und die Differenz zwischen den zwei Hälften sind.
• Bei der Nachbearbeitung wird die Rekonstruktion der Vollabtastung zu einem Volumen zeitlicher Fensterung 396 addiert (Block 394), das durch Filtern des zweiten Volumens 392 erzeugt wird. Da die Mittelansicht in dem Teil des Rekonstruktionsvolumens verschoben ist, der nicht bei allen Ansichten gemessen wird, kann dieses Volumen zeitlicher Fensterung 396 durch Mischen von N gefilterten Versionen des zweiten Volumens 392 in der Bilddomäne unter Verwendung der oben mit Bezug auf 19 besprochenen jeweiligen Sektormasken erstellt werden.
• In der Funktion der zeitlichen Fensterung der im Vorliegenden besprochenen Ausführungsform gibt es eine weitere Fourier-Maske, die angewendet wird (Block 400). Diese Maske ist mit m_k bezeichnet und wird in polaren räumlichen Frequenzkoordinaten definiert (wobei der Polarwinkel im Bereich von (0, Pi) liegt und der Radius eine mit Vorzeichen versehene Entfernung ist). Zum Beispiel ist m_k(t, R) der Wert der k-ten zeitlichen Fensterungsmaske bei einem Polarwinkel t und einem Radius R. In einigen Fällen ist die Maske in der zweiten Variablen (R) invariant, aber es ist Flexibilität verfügbar, um einen Mechanismus zum Ausgleichen von Rauschen und Auflösung in der Eckregion zu ermöglichen. Die Funktion m kann allgemein wie folgt definiert werden:
• (1) m_k = f(t – t_k, R) wobei f eine positive Funktion ist und:
• (2) f(t, R) + f(t + π, R) = 1
• (3) f(t, R) = f(t + 2π, R)
• (4) f(0, R) ≥ f(t, R) und wobei f nie zunimmt, wenn t von 0 zu π geht. Zum Beispiel könnte f(t, R) eine trapezförmige Funktion sein:
• (5) f(t, R) = f (t) = Trapezoid (π, s).
• In einer Implementierung beruht die verwendete Funktion (0,5 – m_k) ebenfalls auf der Implementierung der Zwischenrekonstruktionen als Rekonstruktion der Vollabtastung und der Konjugiertendiskrepanz. In einer Implementierung der Schritte des Flussdiagramms von 22 kann die Anzahl der Berechnungen der zeitlichen Fensterung auf eine reduziert werden, wenn nur der Teil des Rekonstruktionsvolumen, der bei allen Ansichten gemessen wird, rekonstruiert wird. Auch kann, wenn die zeitliche Auflösung kein Problem darstellt (z. B. in einer das Herz nicht betreffenden Abtastung), die zeitliche Fensterung für den Teil des Rekonstruktionsvolumens, der bei allen Ansichten gemessen wird, übersprungen werden. Aber selbst in diesem Fall kann die zeitliche Fensterung noch auf die Teile des Rekonstruktionsvolumens angewendet werden, die nicht bei allen Ansichten gemessen werden, um einen geeigneten Sichtbereich für die Abschwächung von Trunkierungsartefakten auszuwählen.
• Es gibt eine zusätzliche Vereinfachung, die am vorliegenden Algorithmus vorgenommen werden kann. In den vorangehenden Beispielen wurde das besprochene Filtern (nach der Rückprojektion) in zwei Schritten durchgeführt. Der erste dieser Schritte wird durchgeführt, um unsere acht anfänglichen Ansichtsteil-Rekonstruktionsvolumen in zwei Volumen (d. h. Zwischenrekonstruktionen 250, 252) umzusetzen. Der zweite Filterschritt wird durchgeführt, um die zwei Rekonstruktionen zu einem einzelnen Volumen zu kombinieren. Jeder dieser Filter kann in das Produkt von zwei einfacheren Funktionen zerlegt werden. Eine dieser Funktionen ist in beiden Funktionen die gleiche und ihre eigene Umkehrung, da alle ihre Werte entweder 1 oder –1 sind. Folglich kann jede der zwei Filterfunktionen durch diese gemeinsame selbstinvertierende Funktion geteilt werden.
• Grafisch wird dies in 23 gezeigt, wo im ersten Rechteck 420 die Filterfunktion A 418 (vom ersten Filterschritt 388) das Produkt von zwei Signumfunktionen 428 ist (wobei eine Signumfunktion eine Funktion ist, die 1 ist, wenn das Punktprodukt mit einem bestimmten Vektor positiv ist, und –1 ist, wenn das Punktprodukt mit dem Vektor negativ ist). Die Filterfunktion B 426 ist das Produkt einer Signumfunktion 428 und einer glätteren Funktion 424, die einem Signum ähnlich ist (grafisch im zweiten Rechteck 422 abgebildet). Das dritte Rechteck 430 zeigt das Produkt 432 der zwei Filterfunktionen 418, 426. Da S₁ und S₂ die gleiche Signumfunktion 428 sind, können sie aus beiden Filterfunktionen A und B entfernt werden. Das ergibt A' 434 und B' 436, die einfachere Funktionen als A 418 und B 426 sind. Wenn diese neuen Funktionen (A' 434 und B' 436) multipliziert werden (wie im vierten Rechteck 438 abgebildet), erhält man das gleiche Ergebnis 432, wie wenn man A 418 und B 426 multipliziert.
• Dieses Beispiel deckt nur den Fall von einem der acht Ansichtsteile für einen der Bildsektoren ab. Es werden aber alle Ansichtsteile mit einem Filter gefiltert, der in das Produkt von zwei Signumfunktionen zerlegt werden kann. Außerdem ist die Signumfunktion von Interesse in jedem Fall die gleiche (es ist die andere Signumfunktion, die sich mit der Ansichtsteilnummer ändert). Außerdem kann der Filter für alle Sektoren ebenfalls wie oben zerlegt werden. Darüber hinaus ist die Signumfunktion immer die gleiche (es ist die andere Funktion, die sich mit dem Sektor ändert). Infolgedessen gilt das obige Ergebnis für alle Ansichtsteile in allen Bildsektoren.
• Obiges kann auch auf andere Weise konzeptualisiert und/oder implementiert werden. Zum Beispiel, wie oben bemerkt, repräsentieren die zwei Volumen in dem obigen Ansatz die Frequenzen, die von 1) beiden Beiträgen zur Vollabtastung und 2) der Differenz zwischen den zwei Beiträgen zur Vollabtastung beigetragen werden. Diese Beobachtung bleibt nach den obigen Modifikationen wahr. Was sich ändert, sind jedoch die Auswahlkriterien zum Ermitteln, welcher der zwei Beiträge vom anderen subtrahiert wird, um das zweite Volumen zu erzeugen. In den vorangehenden Beispielen wurde der Beitrag, der von dem Quellenwinkel kam, der näher an einem bestimmten „zentralen” Quellenwinkel lag, von dem Beitrag von der anderen Quelle (der weiter von dem „zentralen” Quellenwinkel entfernten) subtrahiert. Im vorliegenden Fall wird der Beitrag, der von der rechten (oder linken) Seite des Rampenfilters im Frequenzraum kommt, von dem Beitrag subtrahiert, der von der linken (oder rechten) Seite kommt.
• Ein Beispiel hierfür ist in 24 abgebildet, in der links die zwei Beiträge 450, 452 sind, die auf der Basis der Nähe zu einem mittleren Blickwinkel 454 geteilt sind. Vertauschen einer Hälfte des ersten Beitrags 450 mit einer Hälfte des zweiten Beitrags 452 führt zu den Rekonstruktionen 456, 458. Dieses Beispiel zeigt die auf der Basis der Seite des Rampenfilters (links oder rechts) geteilten Beiträge. Die Summe 460 dieser zwei Beiträge 456, 458 ist die Vollabtastung 462. Die Differenz 464 der zwei Beiträge 456, 458 ist das Deltavolumen 466, das in enger Beziehung zu dem Ableitungs-Rückprojektions-(DBP-)Volumen steht, wobei die Rückprojektion über die gesamte Vollabtastung erfolgt. Wenn die zwei Beiträge 456, 458 die gleichen sind (d. h. es keine Bewegung oder z-Trunkierung gibt), dann ist das Deltavolumen null, außer in dem Ausmaß, in dem Rauschen vorliegen kann.
• Ein erwünschter Aspekt der vorhergehenden Implementierungen ist, dass die Filter einfach sind und kein Risiko einer Nichtübereinstimmung zwischen den zwei Signumfunktionen besteht, die einander aufheben. Es gibt auch keine Bedenken, den Symmetriewinkel zum Zusammenpassen mit einer beliebigen jeweiligen Ausrichtung (wie eine Ansichtsteilgrenze oder eine Linie in einem Inkrement von 45 Grad aus der y-Achse) zu bringen, da der Symmetriewinkel nicht mehr besteht. Die Ansichtsteilgrenzen können ungeachtet der Herzphase frei gewählt werden.
• Die vorliegenden Ansätze können auch in Multisektor-Rekonstruktionen eingesetzt werden. Zum Beispiel können, wenn mehr als eine Vollabtastung erfasst wird, die vorliegenden algorithmischen Ansätze zum Rekonstruieren zusätzlicher Zwischenvolumen verwendet werden. In derartigen Fällen kann für jeweils 180 Grad entsprechenden Daten je eine Zwischenrekonstruktion generiert werden. Zum Beispiel werden in einer Ausführungsform die Daten am Anfang und Ende der Abtastung um genau 90 Grad durch Padding ausgefüllt. Jede ausgefüllte Ansicht am Anfang (Ende) wird von einer tatsächlichen Ansicht kopiert, die eine Drehung nach (oder vor) der ausgefüllten Ansicht erfasst wurde. Zusätzliche Ansichten werden dann im Anschluss an dieses gleiche Verfahren ausgefüllt, bis der gesamte Sichtbereich ein Vielfaches von 180 Grad ist. Wenn zum Beispiel 3,25 Drehungen entsprechende Daten erfasst wurden, würden 90 Grad vorn und 180 Grad am hinteren Ende kopiert werden. Der gesamte Sichtbereich wäre dann vier Drehungen. Die Anzahl von Zwischenrekonstruktionen wäre in diesem Fall sieben. Dies ist der ursprüngliche Sichtbereich in Drehungen mal zwei (da es pro Drehung zwei 180-Grad-Segmente gibt) und dann aufgerundet (ceil(3,25·2) = 7).
• Nach diesem Padding-Schritt würde ein Referenzwinkel gewählt und für die 2 bis 3 Zwischenrekonstruktionen, die dem Referenzwinkel am nächsten sind, würden Maskenfunktionen (m) aufgebaut. Zum Beispiel werden in dem in 25 abgebildeten Beispiel zwei mögliche Referenzwinkel 480 angezeigt. In einem Fall erstreckt sich die Trapezoidfunktion, die m definiert, auf drei in der Nähe befindliche Rekonstruktionen, im anderen Fall werden nur zwei erreicht.
• Für die Multisektor-Rekonstruktion können zwei mögliche Implementierungen eingesetzt werden. In einer, die in 26 abgebildet wird, kann der Prozess wie mit dem oben besprochenen multiaxialen Ansatz beginnen. Die Halbabtastung kann aber ganz in einen Herzphasen-/Blickwinkelraum 484 abgebildet werden. Folglich können die verschiedenen Rekonstruktionen für jeden Blickwinkel auf der Basis dessen gewichtet werden, wie nahe sie an der richtigen Phase sind.
• In der zweiten Multisektor-Implementierung, die in 27 abgebildet ist, kann ein einzelner Vollabtastungsdatensatz anfänglich aus allen verfügbaren Daten aufgebaut werden, indem jeder Beitrag seinem Phasenversatz gemäß gewichtet wird. Die Dosis kann auch berücksichtigt werden, was aber eventuell nicht notwendig ist, da die Dosis oft mit dem Phasenversatz korreliert sein wird. Als nächstes kann die Vollabtastungsrekonstruktion verarbeitet werden, wie oben besprochen, um das gewünschte Bildgebungsvolumen zu generieren.
• Technische Wirkungen der Erfindung beinhalten das Behandeln von Artefakten, die einem oder mehreren der Folgenden zugeschrieben werden können: Datentrunkierung in der z-Richtung, falsch verarbeitete Daten aufgrund von Datenredundanz und/oder fehlende Frequenzdaten. Eine technische Wirkung beinhaltet das Generieren von Rekonstruktionen, die im Wesentlichen im Frequenzraum gleichmäßig und im Wesentlichen vollständig sind, aus Daten, denen einige Frequenzinformationen fehlen.
• Diese Beschreibung verwendet Beispiele zur Offenbarung der Erfindung, einschließlich der besten Art der Ausführung, und auch, um einer Fachperson die Ausübung der Erfindung zu ermöglichen, einschließlich der Herstellung und Benutzung jedweder Vorrichtungen oder Systeme und der Durchführung eingebundener Verfahren. Der patentfähige Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele beinhalten, die fachkundigen Personen einfallen werden. Es ist vorgesehen, dass derartige weitere Beispiele in den Umfang der Ansprüche fallen, wenn sie strukturelle Elemente haben, die sich nicht von der wörtlichen Sprache der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden von den wörtlichen Sprachen der Ansprüche beinhalten
• Es werden Algorithmen offenbart, die erfasste Daten rekombinieren, um einen im Wesentlichen gleichmäßigen und vollständigen Satz von Frequenzdaten zu generieren, wo Frequenzdaten ansonsten unvollständig sein könnten. Dieser Prozess oder sein Äquivalent kann auf rechnerisch effiziente Weise mithilfe von Filterschritten im Rekonstruktionsraum und/oder im Nachverarbeitungsraum realisiert werden.
• Bezugszeichenliste

10

Computertomografie-(CT-)Bildgebungssystem

12

Röntgenstrahlungsquelle

14

Kollimator

16

Röntgenstrahlen

18

Patient

20

Teil der Röntgenstrahlung

22

Detektor

24

Systemsteuerung

26

Röntgensteuerung

28

Datenerfassungssystem

30

Verarbeitungskomponente

32

Rotationsuntersystem

34

Lineares Positionierungsuntersystem

36

Motorsteuerung

38

Speicher

40

Bedienerarbeitsstation

42

Display

44

Drucker

46

PACS

48

Remote-Client

80

Kreis

82

Kugelförmige Schale

88

Erste Schraffierung

90

Zweite Schraffierung

92

Überlappungsregion/Kombinierte Schraffierung

94

Fehlende Frequenzinformationen

100

Segment von Ansichten

102

Erster Sichtbereich

104

Zweiter Sichtbereich

106

Dritter Sichtbereich

108

Vierter Sichtbereich

112

Erster Sektor

114

Zweiter Sektor – gleichmäßig

116

Dritter Sektor

118

Vierter Sektor – beschädigt

120

Fünfter Sektor

124

Sechster Sektor – gleichmäßig

126

Siebter Sektor

128

Achter Sektor – beschädigt

130

Generierter Sektor

132

Generierter Sektor

134

Generierter Sektor

136

Generierter Sektor

138

Generierter Sektor

140

Generierter Sektor

150

Ansichtsteil

152

Ansichtsteil

154

Ansichtsteil

156

Kleine Regionen 1

200

Flussdiagramm

202

Daten einer axialen Abtastung

204

Daten einer axialen Abtastung rekonstruieren

206

Bild

210

Bild filtern

212

Teilweise Rekonstruktion

214

Ermitteln, dass Rekonstruktionen abgeschlossen sind.

216

Teilweise Rekonstruktionen kombinieren

218

Sichtbereich verschieben

224

Erste teilweise Rekonstruktion

226

Fünfte teilweise Rekonstruktion

228

Zweite teilweise Rekonstruktion

230

Sechste teilweise Rekonstruktion

232

Dritte teilweise Rekonstruktion

234

Siebte teilweise Rekonstruktion

236

Vierte teilweise Rekonstruktion

238

Achte teilweise Rekonstruktion

250

Erstes Zwischenvolumen

252

Zweites Zwischenvolumen

256

Mitte des Ansichtsintervalls

272

Filter

274

Komplementärer Filter

276

Zusammengesetzte Rekonstruktion

280

Mittleres Segment

282

Mittige Ansicht

284

Mittige Ansicht

302

Sichtbereich

304

Sichtbereich

306

Sichtbereich

308

Sichtbereich

310

Sichtbereich

312

Sichtbereich

314

Sichtbereich

316

Sichtbereich

320

Gestrichelte Line

322

Erster Pfeil – null Diskontinuität

324

Zweiter Pfeil

326

Dritter Pfeil

328

Vierter Pfeil – maximale Diskontinuität

340

Sektormasken

360

Gerastertes Feld – mit verschiedenen Filtern gefilterte Rekonstruktionssegmente

362

Ansichtsteilrückprojektionen

368

Gerasterte Felder

380

Anfängliche Volumen

382

Summe der anfänglichen Volumen

384

Zwischenrekonstruktion

386

Ansichtsteil von Konjugierten subtrahieren

388

Multiplikations-/Binare Masken

390

Fourier-Domänen-Volumen addieren

392

Zweites Zwischenvolumen

394

Rekonstruktion der Vollabtastung zu Volumen zeitlicher Fensterung addieren

396

Volumen zeitlicher Fensterung

400

Anwenden der Fourier-Maske

418

Filterfunktion A

420

Erstes Rechteck

422

Zweites Rechteck

424

Glatte Funktion

426

Filterfunktion B

428

Signumfunktionen

430

Drittes Rechteck

432

Produkt der Filterfunktionen A und B

434

A'

436

B'

438

Viertes Rechteck

450

Erster Beitrag

452

Zweiter Beitrag

454

Mittlerer Blickwinkel

456

Erste Rekonstruktion

458

Zweite Rekonstruktion

460

Summe der Rekonstruktionen

462

Vollabtastung

464

Differenz der Rekonstruktionen

466

Delta-Volumen

480

Bezugswinkel

484

Blickwinkelraum

Claims (12)

1. Verfahren zur Verarbeitung von Bilddaten, das Folgendes aufweist: Rekonstruieren (204) eines anfänglichen Teilsatzes (202) eines Datensatzes einer axialen Vollabtastungsprojektion, um ein vorläufiges Bild (206) zu generieren, Filtern (210) des vorläufigen Bilds (206), um einen Teilsatz der Frequenzen zu bewahren, der am gleichmäßigsten gesichtet ist, um eine teilweise Rekonstruktion (224) zu erzeugen, Wiederholen der Vorgänge der Rekonstruktion (202) und des Generierens eine vorgegebene Anzahl von Malen an verschobenen Sichtbereichen (218), um einen Satz teilweiser Rekonstruktionen (224, 226, 228, 230) zu generieren, und Kombinieren (216) des Satzes teilweiser Rekonstruktionen (224, 226, 228, 230), um ein Zwischenvolumen (250) mit im Wesentlichen vollständigen Frequenzdaten zu generieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder anfängliche Teilsatz (202) von Projektionsdaten eine axiale Abtastung von Daten über weniger als eine Vollabtastung aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder anfängliche Teilsatz (202) von Projektionsdaten über einen Sichtbereich von 180 Grad rekonstruiert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Generieren der teilweisen Rekonstruktion (224, 226, 228, 230) das Filtern des Bilds (206) aufweist, um nur Frequenzen aus einem Bereich von 18 bis 45 Grad zu wählen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorgänge der Rekonstruktion (204) und des Generierens mit Winkelversätzen wiederholt werden, um Paare komplementärer teilweiser Rekonstruktionen zu generieren.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Folgendes aufweist: Wiederholen der Vorgänge der Rekonstruktion (204) und des Filterns (210) eine vorgegebene Anzahl von Malen an verschobenen Sichtbereichen, um einen komplementären Satz teilweiser Rekonstruktionen (232, 234, 236, 238) zu generieren.
7. Verfahren nach Anspruch 6, das Folgendes aufweist: Kombinieren des Satzes teilweiser Rekonstruktionen (224, 226, 228, 230) und des Satzes komplementärer teilweiser Rekonstruktionen (232, 234, 236, 238), um einem 360-Grad-Sichtbereich entsprechende Frequenzdaten zu generieren.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, das Folgendes aufweist: Kombinieren des komplementären Satzes teilweiser Rekonstruktionen (232, 234, 236, 238), um ein komplementäres Zwischenvolumen (252) mit im Wesentlichen kompletten Frequenzdaten zu generieren.
9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei das Zwischenvolumen (250) und das komplementäre Zwischenvolumen (252) zusammengenommen mit einer Vollabtastungsrekonstruktion gleichwertig sind.
10. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, das Folgendes aufweist: Kombinieren des Zwischenvolumens (250) und des komplementären Zwischenvolumens (252) durch Filtern, um eine oder mehrere zusammengesetzte Rekonstruktionen (276) zu generieren, die vorwiegend aus einem benutzergewählten 180-Grad-Sichtbereich aufgebaut sind.
11. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner Folgendes aufweist: Mischen mehrerer zusammengesetzter Rekonstruktionen (276) in der Bilddomäne, um ein Volumen zu erzeugen, das im Wesentlichen frei von den Auswirkungen von Datentrunkierung entlang der Scannerachse ist.
12. Bildverarbeitungssystem, das Folgendes aufweist: einen Speicher (38), der eine oder mehrere Routinen speichert, und eine Verarbeitungskomponente (30), die zum Ausführen der einen oder mehreren im Speicher (38) gespeicherten Routinen konfiguriert ist, wobei die eine oder mehreren Routinen bei Ausführung durch die Verarbeitungskomponente (30): einen Datensatz einer Vollabtastungsprojektion aufrufen, der für jedes zu rekonstruierende Voxel ein Ansichtenpaar für jede Frequenzrichtung aufweist, für jedes mit jedem Voxel und jeder Frequenzrichtung assoziierte Ansichtenpaar eine jeweilige Ansicht wählt, die näher an einer bestimmten Ansicht liegt, und jedes jeweilige Ansichtenpaar verarbeitet, so dass die jeweilige Ansicht, die gewählt wurde, einen größeren Beitrag an einem entsprechenden rekonstruierten Voxel mit der entsprechenden Frequenzrichtung hat.

Images