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Technisches Gebiet:
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Die Ortsauflösung von bildgebenden Verfahren wird bis jetzt im Wesentlichen durch die verwendeten Komponenten vorgeben. Durch den Einsatz genauerer Detektoren und Strahlenquellen kann die Auflösung soweit gesteigert werden, dass die Grenzen des mit konstruktiven Mitteln Machbaren erreicht werden.
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Bei Tomographie-Aufnahmen ist es entscheidend die genaue geometrische Lage der für die Aufnahme benötigten Komponenten zu kennen. In der medizinischen Computertomographie mit einer Auflösung von 500–400 μm ist es ausreichend nur statische Einflüsse, wie Lagertoleranzen, bei der Entwicklung zu beachten. Sollen jedoch kleinere Auflösungen von 100 μm und weniger, wie sie in der Brust-CT, μ-CT oder Nano-CT vorkommen, erreicht werden, müssen auch dynamische Einflüsse berücksichtigt werden, welche während einer Aufnahme auftreten können.
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Zu den dynamischen Einflüssen zählen vor allem die Auswirkungen physikalischer Effekte, die entweder nur langsam geregelt werden können, wie die Temperatur, oder unkontrolliert auftreten, wie Schwingungen. Sie müssen mit geeigneten Sensoren erfasst und die aufgezeichneten Daten während der Aufnahme oder Nachträglich bei der Rekonstruktion als Korrekturwert verwendet werden.
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Stand der Technik
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Der Stand der Technik zu Kompensation von physikalischen Effekten bei bildgebenden Verfahren, am Beispiel der Computertomographie, und Verfahren zur Kompensation bei Geräten allgemeiner Art wird nachfolgend beschrieben.
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In Schmidgunst (
Schmidgunst, C. (2008). Modell zur Konditionierung von Festkörperdetektoren für die 2D/3D-Röntgenbildgebung mit mobilen C-Bogensystemen. Dissertation, Universität, Naturwissenschaftliche Fakultät II, Regensburg) wird ein Korrekturverfahren zur Flachdetektor-Bildaufbereitung bei C-Bogen-Computertomographie-Systemen dargestellt. Durch ihre Mobilität, sind diese anfälliger für Einflüsse von außen. Bei stationären CT-Geräten erfolgt eine Kalibrierung welche die Rahmenbedingungen berücksichtigt. Bei C-Bogen-Geräten variieren die Randbedingungen von Aufnahme zu Aufnahme. Er zeigt, dass es mit längerer Betriebszeit zu einer Erwärmung des Detektors und dadurch zu einer Veränderung der Empfindlichkeit kommt. Auch variiert die Strahlengeometrie, da es beim Umfahren des C-Bogens zu Verwindungen kommen kann. Er entwirft ein Kalibrierungsmodell bei dem für jeden möglichen Betriebsmodus Kalibrierungskarten erstellt werden. So wird zum Beispiel schrittweise die Temperatur am Detektor gemessen und Korrekturfaktoren für das Detektorbild gespeichert. Im Betrieb wird dann ausgehend von den vorherrschenden Randbedingungen die entsprechende Karte ausgewählt und das Bild korrigiert. Ein ähnliches Verfahren enthält die Schutzschrift
US 6,713,769 B2 [Vaf04]. Dies hat jedoch den Nachteil, dass lediglich eine Intensitäts-Kalibrierung am Detektor stattfindet und keine Geometriekorrektur.
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In der Schutzschrift
US 2006/0109956 A1 wird ein Klimasystem für ein CT-Gerät beschrieben, welches die Temperatur im Gerät regelt. Es sind mehrere Sensoren, Heizkörper und Ventilatoren vorgesehen, welche von einer Regeleinheit aus gesteuert werden. Es wird versucht im Gehäuse und an den entscheidenden Komponenten, wie Röntgenröhre und Detektor, eine gleichbleibende Temperatur zu halten. Dieses System reagiert jedoch zu träge auf Einflüsse und es ist nur eine Temperaturregelung möglich.
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In der Schutzschrift
DE 196 47 626 A1 wird eine Primärstrahlenblende aufgeführt, welche direkt im Gehäuse der Röntgenröhre integriert ist und die dort auftretenden Verformungen aufgrund von Temperaturänderungen mitmacht und somit eine gleichbleibende Strahlgeometrie ermöglicht. Zusätzlich können Kompensationsmittel angebracht werden, wie Bimetalle, um einer Verformung entgegen zu wirken. Es erfolgt nur eine Korrektur des Strahls, nicht der gesamten Abbildungsgeometrie.
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Die Schutzschrift
DE 199 49 792 A1 beschreibt ein Computertomographie-Gerät, bei dem am Detektor mehrere Temperatursensoren angebracht werden, welche die Detektortemperatur messen und ausgehend davon eine Korrektur des Detektorbilds ermöglichen. Die Korrektur beschränkt sich auf die Empfindlichkeit des Detektors, nicht auf geometrische Fehler.
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Die Schutzschrift
WO 2009/110399 A1 beschreibt eine Möglichkeit, um die Fokusbewegung einer Röntgenröhre aufgrund von Temperaturveränderungen zu kompensieren. Die Bewegung ist abhängig vom Regelzustand, ob die Röhre gekühlt oder geheizt wird. Der Zustand wird erfasst und abhängig davon, wird die Fokusposition korrigiert. Es erfolgt nur eine Fokuskorrektur.
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Schutzschrift
De 36 31 825 A1 enthält ein Koordinatenmessgerät welches durch eine Abdeckung gekapselt ist. Durch ein Belüftungssystem wird die Temperatur eingestellt und gemessen. Zusätzlich wird ein Datensatz angelegt, welcher ausgehend von verschiedenen Umgebungstemperaturen die durch die Temperatur auftretenden Fehler berechnet. Auch hier erfolgt nur eine Temperaturregelung und das System reagiert sehr träge.
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Schutzschrift
DE 33 02 063 A1 erläutert die Kompensation von Fehlern an Werkzeug- und Messmaschinen und Industrie-Robotern. Der gemessene Ist-Wert des Wegmesssystems wird mit Korrekturwerten verrechnet, welche im Voraus bestimmt wurden. Zur Bestimmung werden alle möglichen Positions-, Last- und Temperaturzustände ermittelt und erfasst. Nachteil ist die Notwendigkeit, die Bewegungen sofort zu korrigieren, da es sonst zu einer direkten Fehlerwirkung auf die Mess- oder Fertigungsprodukte. Auch müssen die Korrekturwerte im Voraus bestimmt werden und gelten nur in den vorher definierten Grenzen.
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Die Nachteile der bisherigen Verfahren zur Kontrolle und Kompensation von physikalischen Effekten bei bildgebenden Verfahren und Geräten allgemeiner Art lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Fehler werden entweder bei der Aufnahme sofort korrigiert oder es wird versucht sie durch eine vorherige Kalibrierung zu beseitigen. Das führt dazu, dass sie sich auf einen Effekte wie Temperatur beschränken, nur die Korrektur einzelner Teile der gesamten Messgeometrie wie Achsen, Fokus oder Blenden erlauben, oder eine sofortige Korrektur der auftretenden Fehler benötigen, wie bei Fräsmaschinen. Dadurch kommt es vor, dass nicht alle Fehler im System korrigiert werden, durch die Nachregelung unbestimmte und unvorhersehbare Geometriezustände auftreten und mit der Kompensation eines Effektes Fehler bei anderen Effekten hervorgerufen werden. Zum Beispiel kann die mechanische Nachkalibrierung von Temperatureffekten zu Schwingungen führen, oder die Klimaregelung des Gesamtsystems zu Temperaturveränderungen in anderen Bauteilen. Durch eine Kalibrierung ist der Korrekturumfang auf die Parameter beschränkt, die vorab bestimmt wurden und mit jedem Freiheitsgrad und korrigierten Effekt potenziert sich die Anzahl der Korrekturwerte. Eine nachträglich angepasstere oder verbesserte Korrektur ist nicht möglich, da der Fehler bereits entweder direkt in die Messwerterfassung eingerechnet wird, oder durch mechanische Verfahren die Geometriebedingungen verändert werden.
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Aufgabenstellung:
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Bei bildgebenden Verfahren, im besonderen in der Computertomographie gibt es keinen Ansatz zur Bestimmung und Berechnung von geometrischen Fehlern, welche aufgrund von Einflüssen von außen oder von innen in das System induziert werden. Eine Berücksichtigung zum Beispiel der Temperatur findet nur am Detektor und der Röntgenröhre statt. Beim Detektor wird nur die Veränderung der Empfindlichkeit kompensiert und an der Röntgenröhre nur ein Schwanken in der Fokusposition, was für eine übergreifende Fehlerbestimmung nicht ausreichend ist. Das Gesamt-Gerät wird mit einer Klimatisierung auf einer gleichbleibenden Temperatur gehalten, was zu ungenau und träge ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen neuen Ansatz für bildgebende Verfahren, vor allem in der Computertomographie zur Korrektur von physikalischen Effekten für eine bessere Abbildungsqualität zu finden.
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Beschreibung:
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Bei bildgebende Verfahren wie der Tomographie wird ein Objekt virtuell in mehrere Schichten zu Schnittbildern zerschnitten. Diese werden wieder zusammengesetzt und es ergibt sich eine überlagerungsfreie räumliche Darstellung der inneren Struktur des Objektes. Dies lässt sich nachfolgend beispielhaft anhand der Computertomographie beschreiben, bei der hierzu Röntgenstrahlen verwendet werden.
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Zur Erzeugung eines Schnittbildes befindet sich das Objekt in einem Messfeld in der Mitte einer Gantry auf der auf gegenüberliegenden Seiten eine Röntgenquelle und ein Detektor angebracht sind. Das Objekt wird wie bei der Radiographie mit Röntgenstrahlen bestrahlt und das Projektionsbild gespeichert. Nach der Aufnahme wird die Gantry rotiert und das Objekt aus einem anderen Winkel erneut bestrahlt. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis aus mindestens 180° Projektionen aufgezeichnet wurden. Durch eine gefilterte Rückprojektion wird aus den Aufnahmen die genaue Struktur der Schicht zurückgerechnet. Rotations- und Schnittbildebene sind identisch.
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Ist eine Schicht komplett aufgenommen, werden Objekt und Gantry relativ zueinander, senkrecht zur Schnittbildebene verschoben und das nächste Schnittbild erzeugt. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis alle benötigten Schichten aufgezeichnet sind. Die Schnittbilder werden virtuell zusammengesetzt und können nachträglich am Computer als räumliches Modell in beliebiger Richtung zerschnitten und betrachtet werden.
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Es gibt mehrere Geräteklassen, welche dieses Schichtbild-Verfahren einsetzten. Dazu gehört die Computertomographie, die Flachdetektor-Computertomographie, die C-Bogen-Computertomographie, die Digitale Volumentomographie DVT und die Tomosynthese, wie zum Beispiel die Digital Breast Tomosynthesis DBT.
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Die Qualität der CT-Aufnahme von einem Objekt ist maßgeblich davon abhängig, wie detailliert die Schwächung eines Röntgenstrahls gemessen werden kann, welche dieser erfährt, wenn er ausgehend von einer Röntgenröhre durch das Objekt geschickt und von einem Detektor erfasst wird. Dazu muss sehr genau bekannt sein, welchen Weg der Röntgenstrahl im dreidimensionalen Raum von Röntgenstrahlquelle bis Detektor durchläuft. Bei Abweichungen von erwartetem und tatsächlichem Strahlenverlauf kommt es zu Fehlinformationen und die Rekonstruktion stimmt nicht mehr exakt mit dem tatsächlichen Begebenheiten überein, wodurch Bildfehlern auftreten.
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Es ist somit sehr wichtig, die geometrische Lage aller Komponenten, welche für den Vorgang der Tomographie-Aufnahme benötigt werden, zu jedem Zeitpunkt exakt zu kennen, um spätestens während der Rekonstruktion eine verlässliche Grundlage für die Berechnungen zu haben.
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Gängige Computertomographie-Geräte, wie sie zum Beispiel in der klinischen CT eingesetzt werden, besitzen eine Ortsauflösung von 400 bis 500 μm. In diesem Auflösungsbereich ist es ausreichend, die Konstruktion entsprechend zu tolerieren, um keine zu ausgeprägte Lagefehler zu erhalten. Durch verbesserte Detektor- und Röntgenröhrentechnologien sind jedoch immer detailliertere Aufnahmen möglich, bei denen eine noch so genaue Konstruktion nicht mehr ausreichend ist. Sollen Ortsauflösungen von 100 μm und weniger erreicht werden, wie sie in der Brust-Computertomographie benötigt werden, müssen Einflüsse berücksichtigt werden, welche vorher kaum Auswirkung auf das Ergebnis hatten.
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Die Einflüsse werden hauptsächlich durch physikalische Effekte hervorgerufen, welche unvorhergesehen während der Aufnahme auftrete. Diese können nur bis zu einer gewissen Auflösung konstruktiv reduziert werden, da im unteren μm Bereich bereits kleinste Änderungen der physikalischen Größen zu einer merklichen Lageverschiebung der Komponenten führen.
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Kommen zusätzliche Faktoren hinzu, wie leistungsstärkere Röntgenröhren, kann es zu einem noch ausgeprägteren Auftreten von physikalischen Effekten, wie größeren Temperaturschwankungen im Gerät, kommen.
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Effekte, welche dynamisch während einer Tomographie-Aufnahme auftreten und zu einer Veränderung in der geometrischen Lage verschiedener Komponenten führen können oder einen Einfluss auf den Strahlenverlauf haben, sind vor allem Temperaturschwankungen, Schwingungen, elektromagnetische Felder und Materialverformungen. Sie werden nachfolgend mit Bezug auf ein Computertomographie-Gerät näher betrachtet.
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Temperaturschwankungen führen zu Strukturänderungen. Bei einer Erwärmung von Körpern dehnen diese sich aus, bei einer Abkühlung ziehen sie sich zusammen. Dadurch kommt es zu einer geometrischen Verlagerung, welche dazu führt, dass die tatsächliche Ausrichtung der Komponenten nicht mehr mit der ausgelegten übereinstimmt. Je nach Komponenten und Material kann es zu größeren Schwankungen kommen. Röntgenröhren mit höherer Leistung und eine Arbeitstemperatur von 60°C bewirken in den Gerätestrukturen durch thermische Ausdehnung Schwankungen, welche die Abbildungsgeometrie bereits merklich beeinflusse. Die durch die Temperatur ausgelösten Lageverschiebungen sind nicht exakt vorhersagbar, da es während dem Betrieb im Gerät zu unterschiedlichen Temperaturfeldern kommt.
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Schwingungen von außen am System während einer Messung induziert, sorgen für unkontrollierte Bewegungen der Komponenten. Je nach Stärke und Entstehungsort der Schwingung haben sie einen unvorhersehbaren Einfluss auf die Struktur. Schwingungen können unterschiedliche Ursachen haben. Sie können von Quellen außerhalb und innerhalb des Gebäudes, vom Patienten oder von Komponenten des Computertomographie-Geräts hervorgerufen werden. Ursachen von außerhalb sind vor allem Erschütterungen durch Straßen- oder Schienenfahrzeuge, Bauarbeiten und wetterbedingte Faktoren, wie Windeinwirkung auf die Gebäudestruktur. Ihr Auftreten ist stochastisch und ihr Einfluss kann nur unzureichend oder nur mit großem Aufwand verringert werden.
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Im Gebäude sind mögliche Ursachen andere Großgeräte, welche über die Gebäudestruktur Vibrationen abgeben, Bauarbeiten und unachtsames Personal, welches während der Behandlung in das CT-Gerät Erschütterungen einbringt. Durch Bewegungen des Patienten während einer Untersuchung können Vibrationen ausgelöst werden. Diese können unabhängig vom zu untersuchten Körperteil in das Gerät eingebracht werden und Komponenten verschieben, welche an einer anderen Stelle liegen. Bewegliche Teile, wie Patientenliege oder der Gantry-Vorschub können während der Aufnahme verfahren werden und Vibrationen auslösen. Dynamisch verstellbare Komponenten auf der Gantry führen zu einer Lastverschiebung und Veränderung der Unwucht, was Vibrationen nach sich zieht. Auftretende Schwingungen sind nicht vorherzusagen und werden oft durch äußere Ereignisse plötzlich in das System eingebracht, wo sie je nach Ausprägung für Lageverschiebungen der Komponenten verantwortlich sind. Vor allem mobile und kleine CT-Geräte sind betroffen, da sie in einer Vielzahl von Kliniken oder Arztpraxen eingesetzt werden sollen und nicht gewährleistet werden kann, dass die Räumlichkeiten schwingungsgedämpft sind.
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Bei der Erzeugung von Röntgenstrahlung wird ausgehend von einer Kathode ein Elektronenstrahl auf eine Anode gefeuert, der dort Röntgenquanten hervorruft, welche als Strahlung in den Raum abgegeben werden. Der Auftreffpunkt der Elektronen auf der Anode entspricht dem Fokuspunkt, welcher als Grundlage für die Berechnung des Strahlenverlaufes benötigt wird. Durch elektromagnetische Einflüsse von außen wird der Elektronenverlauf abgelenkt und trifft an anderer Stelle auf der Anode auf. Bereits bei einer Ablenkung von 0,2°, kommt es bei einem Kathoden-Anoden Abstand von 50 mm zu einer Fokuspunktverlagerung von 175 μm. Elektromagnetische Einflüsse werden hauptsächlich von Motoren oder Stromleitungen hervorgerufen, welche sich im Computertomographie-Gerät oder in unmittelbarer Nähe befinden. Diese schwanken im Betrieb und sind oft nur mit hohem Aufwand komplett abzuschirmen.
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Materialverformungen sind eine gängige Ursache für Lageverschiebungen. Je nach Belastung werden Körper zusammengedrückt, auseinandergezogen oder verdreht. Werden Strukturen dauerhaft belastet kommt es zu einem Setzen und einer Abnutzung. Je stärker eine Belastung auf einen Körper ist, desto mehr Verformungen treten auf. Je nach System sind diese in manchen Fällen nicht vorherzusagen.
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Das Korrekturverfahren wird eingesetzt bei bildgebenden Verfahren, bei denen physikalische Effekte einen Einfluss auf die Bildqualität haben. Die Effekte werde gemessen und ihre Wirkung auf das System bestimmt. Abschließend wird ein Korrekturwert ermittelt, der mit der Aufnahme verrechnet wird und somit eine wirklichkeitstreuere Abbildung ermöglicht.
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Das Verfahren kann beispielsweise in der Computertomographie eingesetzt werden. Hier wird eine Röntgen- und eine Detektoreinheit, welche an einem geeigneten Gestell befestigt sind, um ein Objekt rotiert. Das Objekt wird mit Röntgenstrahlen durchleuchtet, welche von der Röntgenröhre ausgehend vom Detektor aufgenommen werden. Bei jeder Umdrehung werden bei verschiedenen Rotationswinkeln mehrere Projektionen aufgezeichnet, aus denen sich ein Schnittbild des Objektes rekonstruieren lässt. Die notwendige Korrektur wird für jede Projektion ermittelt und entweder direkt bei der Projektions- oder bei der Tomographie-Aufnahme berücksichtigt.
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Für die Rekonstruktion des Schnittbildes ist entscheidend, die Schwächung eines Röntgenstrahls und seinen Weg durch das Objekt exakt bestimmen zu können. Hierzu ist es notwendig, die geometrische Ausrichtung von Röntgenröhre, Detektor und Objekt zueinander bei jeder Projektion zu kennen. Bei den heutigen verwendeten Geräten kann dies garantiert werden, da entweder die Auflösung der Detektoren von vornherein zu groß ist, als dass physikalische bedingte Lagefehler noch einen nennenswerten Einfluss haben, oder für optimale Randbedingungen, wie geringe Röhrenleistung, lange Aufnahmezeiten oder optimaler Standort, gesorgt werden kann.
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Durch das Aufkommen neuer Geräteklasse, wie die Brust-Computertomographie, in denen Auflösungen von 100 μm und weniger erreicht werden sollen, bei gleichzeitig hoher Röhrenleistung und nicht zu garantierenden optimalen Standortbedingungen, werden neue Anforderungen an die Konstruktion und die Rekonstruktion gestellt. C-Bogen-Geräte, bei denen die Röntgenoptiken an weiten Auslegern angebracht sind, sind durch die langen Hebel anfälliger für Einflüsse von aussen. Statische Effekte wie Lagetoleranzen können heutzutage bereits durch geeignete Konstruktionen soweit reduziert werden, dass sie die erreichbare Auflösung nicht begrenzen. Dynamische physikalische Effekte, welche plötzlich im Betrieb auftreten, können jedoch nun einen merklich höheren Einfluss auf die Bildqualität haben.
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Es handelt sich bei den physikalischen Effekten vor allem um Temperaturschwankungen oder Schwingungen, welche durch das Gerät selber hervorgerufen oder von außen in das System eingebracht werden. Diese haben zwar nur einen geringen Einfluss auf die Strahlengeometrie und die CT-Aufnahme, bei weiter sinkender Ortsauflösung gewinnen sie jedoch an Bedeutung. So würden gängige Temperaturschwankung und eine angestrebte Ortsauflösung von 100 μm bereits zu einem Geometriefehler führen, welcher um den Faktor 2,7 größer als die Auflösung ist.
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Für eine fehlerfreie Aufnahme müssen die Geometriefehler bei der Rekonstruktion berücksichtig werden. Hierfür ist es notwendig, die räumliche Lage aller Komponenten zueinander und den induzierten Fehler zu kennen. Die Einflüsse auf das System müssen somit ständig erfasst werden. Hierfür werden an mehreren Stellen Sensoren angebracht, welche Größen wie Temperatur, Schwingungen, Verformungen oder Elektromagnetische Felder messen. Dargestellt in 1. Dies können direkt an wesentlichen Strukturen, wie Vorschubsachsen, an indirekt betroffenen Komponenten, wie dem Kühlkreislauf, oder an sonst einer beliebigen Stelle im System, welche Einfluss auf die geometrische Zuordnung hat, befestigt sein.
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Die Messdaten der Sensoren werden gespeichert und können anschließend für die Rekonstruktion verwendet werden. Hierfür werden mathematische Algorithmen-Modelle verwendet, welche aus den Daten den geometrischen Fehler des Systems bilden und die Aufnahme korrigieren. Der Umfang der Modelle kann von einfachen geometrischen Zusammenhängen bis komplizierteren FEM Modellen reichen. Das ermöglicht die Komplexität des Systems beliebig zu skalieren und die Anzahl der Sensoren und den Umfang der Berechnungen je nach System und benötigtem Grad der Fehlerkompensation zu wählen. Der Ablauf ist in 2 dargestellt.
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Neben der Speicherung und nachträglichen Verarbeitung der Sensordaten ist auch eine Berücksichtigung direkt während der Aufnahme möglich um Komponenten, welche selbst dynamischen Bewegungen ausführen, wie ROI Blenden, in Echtzeit zu regeln. Hierzu langt es unter Umständen einfachere Algorithmen einzusetzen, als für die Rekonstruktion verwendet werden, um eine schnellere Regelung zu ermöglichen. Eine sofortige Regelung ist jedoch wie bei anderen Verfahren nicht notwendig.
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Die Korrekturwerte, welche von den Algorithmen zurückgeliefert werden, bestehen je nach System aus einem Datenwert oder einer Mehrzahl an Datenwerten. Sie können direkt zur Verbesserung der Aufnahmen in der Rekonstruktion eingesetzt werden. Bei einer CT-Aufnahme sind das zum Beispiel Verschiebungs- und Rotationsvektoren, welche für jede Projektionsaufnahme bestimmt und bei der Rekonstruktion mit eingerechnet werden können.
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Kleinste physikalische Einflüsse auf die geometrische Lage der Komponenten werden kompensiert. Diese werden bei heute erhältlichen Tomographie-Geräten nicht beachtet. Es ist eine höhere Fehlertoleranz möglich, im Vergleich zu Verfahren, welche nur den statischen Fehler beseitigen. Schwankungen der Einflüsse können sehr schnell registriert und verarbeitet werden.
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Es können beliebige Strukturen und Komponenten berücksichtigt werden. Die Kompensation beschränkt sich nicht nur auf die Hauptachsen. Die Sensoren können an beliebiger Stelle angebracht werden und sofern das mathematische Modell auf die Struktur angepasst ist, kann der Fehler bestimmt werden. Es können unsymmetrische Strukturschwankungen erfasst werden.
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Es ist keine Echtzeitverarbeitung notwendig. Die Messdaten der Sensoren können gespeichert und bei der Rekonstruktion abgerufen werden. Durch die fehlende Regelung wird verhindert, dass zusätzlich Fehler in das System eingebracht werden, zum Beispiel durch Vibrationen von Stellmotoren. Die Daten können archiviert und immer wieder abgerufen werden. Werden die mathematischen Modelle nachträglich optimiert, können die Aufnahmen später nochmal verbessert rekonstruiert werden.
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Es ist eine Echtzeitregelung von dynamischen Vorgängen möglich, welche vom CT-Gerät ausgeführt werden. Hierzu gehört der Vorschub der Gantry oder eine dynamische Blende. Der auftretende Fehler wird berechnet und die neue geometrische Lage direkt bei ihrer Regelung berücksichtigt. Um Rechenkapazität zu sparen ist es möglich einfachere Modelle zur Echtzeitberechnung zu verwenden.
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Das Verfahren ist in bestehende Systeme einfach integrierbar und sogar nachrüstbar. Es müssen nur Sensoren angebracht und passende Modelle erstellt werden. Zusätzlich kann es mit bereits vorhandenen Einrichtungen zur Kompensation gekoppelt werden, wie der Klimasteuerung. Weiter können die Sensoren als Notabschaltung verwendet werden. Diese sorgen im Falle von zu starken Einflüssen, wie zum Beispiel starken Vibrationen oder einer plötzlich auftretender Unwucht der Gantry, für ein Abschalten des Geräts.
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Die Komplexität kann beliebig skaliert werden. Je nach System und Umgebungsbedingungen kann bestimmt werden, welche Einflussarten erfasst werden sollen. Die Genauigkeit der Berechnung kann über die Anzahl der Sensoren und über die verwendeten mathematischen Modelle beliebig variiert werden.
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Bei einer Kalibrierung müssen nur die mathematischen Modelle angepasst werden. Die Erfassung von Kalibrierungskarten, welche sämtlichen Fälle enthalten, ist nicht nötig. Dadurch kann die Komplexität, die Kalibrierungszeit und der Speicherbedarf gesenkt werden, da nicht für jeden möglichen Zustand der Sensoren eine Karte bereitgehalten werden muss. Die Möglichkeit Kalibrierungskarten, bzw. Look-up Tabellen einzusetzen besteht jedoch weiterhin, um bei einfachen Systemen eine Korrektur ohne viel rechenaufwand zu erreichen.
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Durch die Messung der Einflüsse und die Berücksichtigung bei der Korrektur kann die Konstruktion vereinfacht werden, da die auftretenden Fehler erfasst und somit bekannt sind. Das ermöglicht günstigere Geräte, welche in Entwicklungsländer eingesetzt werden können. Auch ist es nicht mehr notwendig Ansprüche mit optimale Bedingungen an den Einsatzort, wie funktionierende Klimatisierung, zu setzen, da auftretende Fehler erfasst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gantry
- 14
- Detektor
- 15
- Röntgenröhre
- 16
- Strahlenfächer
- 163
- Sensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6713769 B2 [0005]
- US 2006/0109956 A1 [0006]
- DE 19647626 A1 [0007]
- DE 19949792 A1 [0008]
- WO 2009/110399 A1 [0009]
- DE 3631825 A1 [0010]
- DE 3302063 A1 [0011]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Schmidgunst, C. (2008) [0005]
