DE102013206081B4 - Verfahren zur verbesserten Erzeugung und Darstellung von Projektionsaufnahmen mit einer Röntgendurchleuchtungsvorrichtung und Röntgendurchleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zur verbesserten Erzeugung und Darstellung von Projektionsaufnahmen mit einer Röntgendurchleuchtungsvorrichtung und Röntgendurchleuchtungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Verfahren zur verbesserten Erzeugung und Darstellung von Projektionsaufnahmen mit einer Röntgendurchleuchtungsvorrichtung (1) mit einer Röntgenröhre (2), einer vor einem Untersuchungsobjekt (3) angeordneten Blendeneinrichtung (4), zur Einblendung eines zur Durchleuchtung verwendeten Strahlenbündels (5), und einem gegenüberliegend in Strahlungsrichtung angeordneten elektronischen Detektor (6), der eine zur Bilderzeugung nutzbare Gesamtabbildungsfläche (G) aufweist, wobei:- ein Teilbereich des Untersuchungsobjektes (3) durch das Strahlenbündel (5) auf den Detektor (6) mit der Gesamtabbildungsfläche (G) projiziert wird,- das Strahlenbündel (5) vor dem Untersuchungsobjekt (3) durch die Blendeneinrichtung (4) auf einer Direktprojektionsfläche (A) genannten Teilfläche der Gesamtabbildungsfläche (G) des Detektors (6) eingeblendet wird, so dass eine restliche zur direkten Projektionsaufnahme (PA) nicht verwendete Außenfläche (B=G-A) des Detektors (6) verbleibt,- und mindestens die auf der Direktprojektionsfläche (A) gewonnene Projektionsaufnahme (PA) zur Darstellung verarbeitet und ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass- während der Erzeugung der Projektionsaufnahme (PA) auch die erzeugte Streustrahlung in der Außenfläche (B) als Streustrahlprojektion (PB) aufgenommen und die so gewonnene Streustrahlprojektion (PB) zur Verbesserung der Projektionsaufnahme (PA) verwertet wird,- indem zur Verwertung der Streustrahlprojektion (PB) in der Außenfläche (B) mindestens ein, den Bildeindruck bestimmender Bildeindruckswert der Projektionsaufnahme (PA) in der Direktprojektionsfläche (A) gemessen wird,- die Streustrahlprojektion (PB) der Außenfläche (B) bezüglich des mindestens einen Bildeindruckswertes an den Bildeindruckswert der Projektionsaufnahme (PA) angepasst wird und- eine Enddarstellung ausgegeben wird, die aus der Projektionsaufnahme (PA) der Direktprojektionsfläche (A) und der angepassten Streustrahlprojektion (P'B) zusammengesetzt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur verbesserten Erzeugung und Darstellung von Projektionsaufnahmen mit einer Röntgendurchleuchtungsvorrichtung mit einer Röntgenröhre, einer vor einem Untersuchungsobjekt angeordneten Blendeneinrichtung, zur Einblendung eines zur Durchleuchtung verwendeten Strahlenbündels, und einem gegenüberliegend in Strahlungsrichtung angeordneten elektronischen Detektor, der eine zur Bilderzeugung nutzbare Gesamtabbildungsfläche aufweist, wobei ein Teilbereich des Untersuchungsobjektes durch das Strahlungsbündel auf den Detektor mit der Gesamtabbildungsfläche projiziert wird, das Strahlenbündel vor dem Untersuchungsobjekt durch eine Blendeneinrichtung auf einer Direktprojektionsfläche genannten Teilfläche der Gesamtabbildungsfläche des Detektors eingeblendet wird, so dass eine restliche zur direkten Projektionsaufnahme nicht verwendete Außenfläche des Detektors verbleibt und mindestens die auf der Direktprojektionsfläche gewonnene Projektionsaufnahme zur Darstellung verarbeitet und ausgegeben wird.
  • Außerdem betrifft die Erfindung auch eine Röntgendurchleuchtungsvorrichtung mit einer Röntgenröhre, einer vor einem Untersuchungsobjekt angeordneten Blendeneinrichtung, zur Einblendung eines zur Durchleuchtung verwendeten Strahlenbündels, und einem gegenüberliegend in Strahlungsrichtung angeordneten elektronischen Detektor, der eine zur Bilderzeugung nutzbare Gesamtabbildungsfläche aufweist.
  • Ein solches Verfahren der Röntgenprojektionsbildgebung beziehungsweise eine solche Röntgendurchleuchtungsvorrichtung ist allgemein bekannt und wird in der medizinischen Diagnostik, besonders wegen der hohen Verfügbarkeit solcher Röntgendurchleuchtungsvorrichtungen und wegen des einfachen und schnellen Arbeitsablaufs, häufig verwendet.
  • Oftmals ist für eine Diagnose keine Projektionsaufnahme in der maximal möglichen Bildgröße nötig. Um zum Beispiel dezidiert ausgewählte Wirbelkörper zu untersuchen, genügt ein relativ kleiner Bildausschnitt, in dem die diagnostisch relevanten Anatomiebereiche enthalten sind. Herkömmlicherweise wird dafür der Strahlenkegel mit Hilfe einer variablen Blendeneinrichtung zwischen Fokus und Patient auf den interessanten Bereich eingeblendet, und in der Projektionsaufnahme nur derjenige Bereich betrachtet, der von Primärstrahlung getroffen wird. Häufig wird auch der Projektionsbildbereich - also die ausgegebene Projektionsdarstellung - sogar auf nur den eingeblendeten Bereich beschnitten.
  • Dieses Vorgehen bringt einige Nachteile mit sich:
    • - Ein Teil der am Detektor detektierten Strahlung bleibt während der Bildgebung unberücksichtigt, insbesondere der durch Röntgenstreuung entstandene Anteil. Somit findet keine optimale Ausnutzung der Röntgendosis statt.
    • - Die Projektionsaufnahme im Primärstrahlbereich ist zusätzlich durch Streustrahleffekte degradiert.
    • - Besonders bei starker Einblendung ist oftmals der anatomische Gesamtkontext unklar, also die Lage der ROI (Region of Interest) innerhalb des Patienten nicht eindeutig feststellbar oder fordert zumindest sehr gute Anatomiekenntnisse, um diese Lage zu bestimmen.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2005 021 062 A1 ist ein Verfahren zur Streustrahlungskorrektur bei einer Röntgenuntersuchung mit einem flächigen elektronischen Vielzeilendetektor bekannt, bei dem der Strahlkegel randseitig begrenzt wird, so dass der zur Bildwiedergabe genutzte Kernbereich lediglich einen Teil des verwendeten Detektors benutzt. Dabei wird die Strahlungsintensität außerhalb dieses Kernbereiches gemessen und als Streustrahlung detektiert, so dass anschließend diese im Außenbereich gemessene Streustrahlungsintensität im Kernbereich als Streustrahlungsanteil abgezogen wird, wodurch die Wiedergabequalität verbessert wird.
  • Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 10 2007 044 549 A1 bekannt, zur Aufnahme eines projektiven Röntgenbildes eine Röntgenröhre zu verwenden, welche neben einem zentralen nicht gefilterten Kernbereich einen diesen umgebenden gefilterten Bereich erzeugt, indem eine projektive Aufnahme mit wesentlich niedriger Dosisleistung erzeugt wird, so dass zur Bildgebung einerseits der mit hoher Dosisleistung entstandene innere Kernbereich als auch mit niedriger Dosisleistung entstandene Halbschattenbereich zur Bildgebung anschließend verwendet wird.
  • Aus der Druckschrift US 2013 / 0 004 050 A1 sind Ansätze zur Ableitung von Streuinformation unter Benutzung inverser Verfolgung von gestreuten Röntgenstrahlen bekannt. In einigen Ausführungsformen werden gestreute Röntgenstrahlen von jeweiligen Orten an einem Detektor zu einer Quelle von Röntgenstrahlung im Gegensatz zu den Verfolgungsschemata verfolgt, die von der Quelle zum Detektor vorgehen. In einem derartigen Ansatz ist ein umgekehrtes Verfolgen unter Benutzung eines Dichte-integrierten Volumens implementiert, welches die durchgeführten Integrationsschritte reduziert.
  • Aus der Druckschrift DE 100 47 720 A1 ist ein Verfahren zur Streustrahlungskorrektur bei der Erzeugung eines Röntgen-Computertomogramms bekannt. Dabei wird die Verteilung der Streustrahlung mit Hilfe der Detektorzellen bestimmt, die in einem zweidimensionalen mehrzelligen Detektorfeld aufgrund des durchgeführten Messverfahrens von der direkten Bestrahlung abgeschirmt sind. Mit Hilfe dieser Verteilung wird dann eine Streustrahlungskorrektur in den benachbarten, direkt bestrahlten Detektorzellen vorgenommen. Ferner kann eine Streustrahlungskorrektur mit Hilfe einer Computersimulation der Streuprozesse erfolgen. Dabei wird vorzugsweise ein Monte-Carlo-Verfahren angewendet, und es wird der Einfluss der Geometrie und des Materialaufbaus der Messanordnung, der Patientengröße, des durchstrahlten Gewebebereichs und dergleichen berücksichtigt.
  • Aus der Druckschrift US 2011 / 0 060 566 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildrekonstruktion mit Korrektur der Photonenstreuung bekannt. Eine direkte physikalische Messung der gestreuten Photonen wird in Verbindung mit einem physikalischen Modell des Photonenstreuprozesses verwendet, um die Korrekturen vorzunehmen.
  • Aus der Druckschrift US 2011 / 0 064 190 A1 ist ein CT-Scanner mit Streuungskorrekturvorrichtung und ein Verfahren zur Streuungskorrektur bekannt. Das Verfahren umfasst das Positionieren von Abschirmungen, um einige der CT-Detektorelemente vor direkter Röntgenstrahlung abzuschirmen, während Streustrahlung zu den abgeschirmten Elementen gelangen kann; das Messen von Streusignalen von den abgeschirmten Elementen, die die Intensität der Streustrahlung anzeigen; und das Korrigieren der Streustrahlung durch Subtrahieren von Streustrahlungsintensitätswerten, die aus den gemessenen Streusignalen geschätzt werden, von Signalen, die von nicht abgeschirmten Detektorelementen gemessen werden.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine verbesserte Möglichkeit der Erzeugung und Darstellung von Projektionsaufnahmen mit einer Röntgendurchleuchtungsvorrichtung zu finden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass es möglich ist, den sonst unbeachteten Streustrahlungsanteil, der an der verwendeten Blendeneinrichtung und im Untersuchungsobjekt (Patient) entsteht und außerhalb des direkten Projektionsbereiches des verwendeten Strahlenbündels Bildinformationen liefert, zu nutzen, um insgesamt die Bilddarstellung der Projektionsaufnahme zu verbessern.
  • Betrachtet man die Gesamtabbildungsfläche G eines zur Durchleuchtung verwendeten Detektors, so teilt sich diese bei einer Beschränkung des Strahlenkegels in eine Direktprojektionsfläche A, die die ROI enthält, und eine sonst nicht genutzte restliche außerhalb des direkten Projektionsbereiches liegende Außenfläche B auf. Die direkt vom Fokus der verwendeten Röntgenröhre ausgehenden und nicht abgelenkten Strahlen treffen ausschließlich auf der Direktprojektionsfläche A auf. Durch Streuung, zum Beispiel an der Blendeneinrichtung und am Untersuchungsobjekt, abgelenkte Strahlung trifft jedoch auch die Außenfläche B und erzeugt dort Bildinformation. Diese Bildinformation in der Außenfläche B ist von niederfrequenter Natur und geringer Intensität. Eine Klassifikation bezüglich der Zuordnung eines Bildpunktes oder Pixels zur Direktprojektionsfläche A oder zur Außenfläche B kann also mit vorhandenen Mustererkennungsalgorithmen geschehen, insbesondere unter Berücksichtigung der Merkmale Helligkeit, Kontrast, Schärfe und Kanteninformation, und unter Berücksichtigung der geometrisch möglichen Abgrenzung zwischen den beiden Bereichen A und B.
  • Die Information aus der Außenfläche B kann genutzt werden, um die Bilddarstellung der Direktprojektionsfläche A zu verbessern. Dies kann durch eine räumliche Ergänzung der direkten Projektionsabbildung durch angepasste Bildinformation aus der Außenfläche B und/oder durch eine Streustrahlkorrektur der direkten Projektionsabbildung unter Nutzung der Bildinformation aus der Außenfläche B geschehen. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung beide Varianten miteinander zu kombinieren, also sowohl die Bilddarstellung der Direktprojektionsfläche bezüglich dort auftretender Streustrahleffekte auf der Basis der in der Außenfläche B gewonnenen Streustrahl-Bildinformationen zu verbessern und gleichzeitig eine verbesserte Darstellung durch Erweiterung des gezeigten Bildes um bezüglich des Bildeindruckes angepasste Bildinformationen zu bewirken.
  • Demgemäß schlagen die Erfinder ein Verfahren zur verbesserten Erzeugung und Darstellung von Projektionsaufnahmen mit einer Röntgendurchleuchtungsvorrichtung mit einer Röntgenröhre, einer vor einem Untersuchungsobjekt angeordneten Blendeneinrichtung, zur Einblendung eines zur Durchleuchtung verwendeten Strahlenbündels, und einem gegenüberliegend in Strahlungsrichtung angeordneten elektronischen Detektor, der eine zur Bilderzeugung nutzbare Gesamtabbildungsfläche aufweist, vor, wobei:
    • - ein Teilbereich des Untersuchungsobjektes durch das Strahlenbündel auf den Detektor mit der Gesamtabbildungsfläche projiziert wird,
    • - das Strahlenbündel vor dem Untersuchungsobjekt durch eine Blendeneinrichtung auf einer Direktprojektionsfläche genannten Teilfläche der Gesamtabbildungsfläche des Detektors eingeblendet wird, so dass eine restliche zur direkten Projektionsaufnahme nicht verwendete Außenfläche des Detektors verbleibt,
    • - und mindestens die auf der Direktprojektionsfläche gewonnene Projektionsaufnahme zur Darstellung verarbeitet und ausgegeben wird.
  • Die erfindungsgemäße Verbesserung besteht darin, dass während der Erzeugung der Projektionsaufnahme auch die erzeugte Streustrahlung in der Außenfläche als Streustrahlprojektion aufgenommen und die so gewonnene Streustrahlprojektion zur Verbesserung der Projektionsaufnahme verwertet wird, indem in der Außenfläche mindestens ein, den Bildeindruck bestimmender Bildeindruckswert der Projektionsaufnahme in der Direktprojektionsfläche gemessen wird, darauf die Streustrahlprojektion der Außenflächen bezüglich des mindestens einen Bildeindruckswertes an den Bildeindruckswert der Projektionsaufnahme angepasst wird und dann eine Enddarstellung ausgegeben wird, die aus der Projektionsaufnahme der Direktprojektionsfläche und der angepassten Streustrahlprojektion zusammengesetzt ist.
  • Hierdurch wird also die Projektionsaufnahme aus der Direktprojektionsfläche - die gegebenenfalls auch gemäß der zweiten Ausführungsvariante streustrahlkorrigiert sein kann - durch eine zusätzliche, bezüglich des Bildeindruckes angepasste Darstellung des Außenbereiches, ergänzt, so dass der Betrachter aufgrund dieser ergänzten und damit verbesserten Darstellung den anatomischen Kontext der direkten Projektionsaufnahme leichter erkennen kann.
  • Als zumindest ein Bildeindruckswert kann beispielsweise ein mittlerer Helligkeitswert und/oder ein mittlerer Kontrastwert bestimmt und verwendet werden. Grundsätzlich können hierfür auch die Bildschärfe und/oder Kanteninformationen dienen. So kann auch der Außenbereich bezüglich Bildschärfe mittels eines Filterkerns geschärft werden, bis er der Schärfecharakteristik der Direktprojektionsfläche entspricht. Entsprechendes gilt auch für die Kantendarstellung durch zusätzliche Kantendetektion und Verstärkung der Kanten.
  • Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass ein fließender Übergang zwischen der Projektionsaufnahme der Direktprojektionsfläche und der angepassten Streustrahlprojektion der Außenfläche erzeugt wird, damit der Betrachter der Darstellung keinen plötzlichen Übergang zwischen der direkten Projektionsaufnahme und der aus Streustrahlung gewonnen Bildinformation wahrnimmt.
  • Andererseits kann auch, gegebenenfalls ergänzend, der Übergang zwischen der Projektionsaufnahme der Direktprojektionsfläche und der angepassten Streustrahlprojektion der Außenfläche bei der Darstellung mit einer Bildmarkierung versehen werden, beispielsweise durch ein farbig eingezeichnetes Rechteck, das ausschließlich die Direktprojektionsfläche in der Darstellung umschließt.
  • Gemäß einer weiteren, gegebenenfalls ergänzenden, Ausgestaltungsvariante schlagen die Erfinder zur Verbesserung der Erzeugung und Darstellung der Projektionsaufnahme vor, die folgenden Maßnahmen auszuführen:
    • - iterative Bestimmung eines optimalen Filterkerns, der aus der direkten Projektionsaufnahme die Streustrahlprojektion der Außenflächen erzeugt, durch Vergleich einer durch den Filterkern erzeugten Streustrahlprojektion in der Außenfläche mit der gemessenen Streustrahlprojektion der Außenfläche,
    • - Bestimmung des inversen Filterkerns des optimalen Filterkerns,
    • - Rückfilterung durch Anwendung eines inversen Filterkerns auf die Projektionsaufnahme der Direktprojektionsfläche zur Erzeugung einer verbesserten Projektionsaufnahme in Form einer streustrahlenkorrigierten Projektion.
  • Hierbei wird also Streustrahlinformation im Außenbereich, insbesondere aus den Randzonen von der Direktprojektionsfläche zur Außenfläche, verwendet, um einen Filterkern zu erzeugen, welcher die vorliegende Streustrahlerzeugung nachbildet. Dieser Filterkern wird umgekehrt und zumindest auf die Streustrahlprojektion der Direktprojektionsfläche angewendet, um die Streustrahlungsanteile hierin auszulöschen und die Darstellung zu optimieren. Wird dieses Verfahren mit der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kombiniert, so kann grundsätzlich diese Streustrahlkorrektur vor oder nach der Bestimmung des Bildeindruckes zur Anpassung des ergänzenden Außenbereiches erfolgen.
  • Vorteilhaft kann es zusätzlich sein, wenn der inverse Filterkern auch auf zumindest einen Teil der Streustrahlprojektion der Außenfläche, vorzugsweise ein Randbereich von der Direktprojektionsfläche in die Außenfläche, angewendet wird, um zusätzliche Streustrahlinformationen zu gewinnen und die Darstellung der Direktprojektionsfläche zu verbessern.
  • In einer Alternative zur zweiten Ausführungsvariante wird vorgeschlagen, zur Verbesserung der Erzeugung und Darstellung der Projektionsaufnahme die folgenden Maßnahmen auszuführen: - iterative Bestimmung eines optimalen Filterkerns, der aus der direkten Projektionsaufnahme die Streustrahlprojektion der Außenfläche erzeugt, durch Vergleich einer durch den Filterkern erzeugten Streustrahlprojektion in der Außenfläche mit der gemessenen Streustrahlprojektion der Außenfläche,
    • - Anwendung des Filterkerns auf die Projektionsaufnahme der Direktprojektionsfläche,
    • - Berechnung eines Streustrahlanteils aus der Projektionsaufnahme und der durch den Filterkern erzeugten Streustrahlprojektion
    • - Abzug des Streustrahlanteils von der Projektionsaufnahme zur Erzeugung einer streustrahlenkorrigierten Projektion.
  • Es wird bei dieser Alternative der zweiten Ausführungsvariante davon ausgegangen, dass die Anteile der direkten Projektionsaufnahme gegenüber den Streustrahlanteilen dominant sind und daher die Anwendung des ermittelten Filterkerns auf die - bereits mit Streustrahlanteilen versehene - direkte Projektionsaufnahme - im Wesentlichen zu den gleichen Streustrahlinformationen führt, wie es eine Anwendung des Filterkerns auf eine reine Projektionsaufnahme würde. Damit lässt sich aus der Differenz von gefilterter zu ungefilterter Projektionsaufnahme die Wirkung des Filterkerns, also der reine Streustrahlanteil, mit großer Sicherheit berechnen.
  • Bezüglich der Kombination dieser Alternative der zweiten Ausführungsvariante mit der ersten Ausführungsvariante gilt das gleiche, wie oben beschrieben.
  • Zum Rahmen der Erfindung zählt auch eine Röntgendurchleuchtungsvorrichtung mit einer Röntgenröhre, einer vor einem Untersuchungsobjekt angeordneten Blendeneinrichtung, zur Einblendung eines zur Durchleuchtung verwendeten Strahlenbündels, und eines in Strahlungsrichtung angeordneten elektronischen Detektors, wobei ein Computer mit dem Detektor verbunden ist, welcher zumindest Programme zur Erfassung und Bearbeitung von Projektionsaufnahmen aufweist, wobei auch ein Programm gespeichert ist und im Betrieb ausgeführt wird, das die Verfahrensmerkmale des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: 1: Röntgendurchleuchtungsvorrichtung; 2: Röntgenröhre; 3: Untersuchungsobjekt; 4: Blendeneinrichtung; 5: Strahlenbündel; 6: Detektor; 7: Computer; A: Direktprojektionsfläche; B: Außenfläche; DA: Streustrahlanteil aus PA + PAxH; G: Gesamtabbildungsfläche; H: Filterkern; H-1: inverser Filterkern; PA: gemessene Projektionsaufnahme auf der Direktprojektionsfläche A; P'A: streustrahlkorrigierte Projektionen der Direktprojektionsfläche A; PB: Streustrahlabbildung der Außenfläche B; P'B: angepasste Streustrahlprojektion der Außenfläche B; Prg1-Prgn: Computerprogramme.
  • Es zeigen im Einzelnen:
    • 1: Röntgendurchleuchtungsvorrichtung mit Detektor;
    • 2: Detektor mit Direktprojektionsfläche A und Außenfläche B in schematischer Aufsicht;
    • 3: Fließschema der ersten Alternative der zweiten Ausführungsvariante zur Streustrahlkorrektur;
    • 4: Fließschema der zweiten Alternative der zweiten Ausführungsvariante zur Streustrahlkorrektur;
    • 5: projektive Röntgenaufnahme eines Teils eines Kopfes eines Patienten mit Direktprojektionsfläche A und unkorrigierter Darstellung der Streustrahlung auf der Außenfläche B;
    • 6: projektive Röntgenaufnahme eines Teils eines Kopfes eines Patienten mit Direktprojektionsfläche A und bezüglich mittlerem Kontrast und mittlerer Helligkeit korrigierter Darstellung der Außenfläche B.
  • Die 1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgestaltete Röntgendurchleuchtungsvorrichtung 1 mit einer Röntgenröhre 2 und zwischen Röntgenröhre 2 und zu durchleuchtendem Schädel als Untersuchungsobjekt 3 eines Patienten angeordneten variabel einstellbaren Blendeneinrichtung 4. Vom Fokus der Röntgenröhre wird durch die Blendeneinrichtung 4 ein Strahlenbündel 5 ausgebildet, welches auf einen Teil der Gesamtfläche des gegenüberliegend angeordneten Detektors 6 trifft. Die Steuerung der Röntgendurchleuchtungsvorrichtung 1 und erfindungsgemäße Auswertung der Detektordaten wird durch einen Computer 7 ausgeführt, in dem hierzu entsprechende Programme Prg1-Prgn gespeichert sind.
  • Die 2 zeigt schematisch eine Gesamtabbildungsfläche G eines Detektors, die sich aus einer eingeblendeten Direktprojektionsfläche A und restlichen, mit Außenfläche B bezeichneten Detektorfläche zusammensetzt. Bildinformationen aus der Direktprojektionsfläche A beschreiben im Wesentlichen die direkten Röntgenabsorptionen der direkten Projektion, während die Bildinformationen der Außenfläche B, aufgrund der Einblendung des verwendeten Strahlenbündels, ausschließlich durch Streustrahlung gebildet wird. Diese Streustrahlung geht dabei im Wesentlichen von den Rändern der verwendeten Blendeneinrichtung und vom Untersuchungsobjekt selbst aus. Wie beispielsweise schon aus der Röntgendarstellung der 5 zu erkennen ist, lassen sich erstaunlicherweise im Bereich der Außenfläche (außerhalb des eingezeichneten Rechtecks) schon grobe Konturen des Untersuchungsobjektes außerhalb des unmittelbaren Projektionsbereiches erkennen. Erfindungsgemäß werden die hierin steckenden Bildinformationen nun genutzt, um die gesamte projektive Darstellung des Untersuchungsobjektes zu verbessern. Dies kann in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante dadurch geschehen, dass der Außenbereich bezüglich mindestens eines Bildeindrucks an der Direktprojektionsfläche (Fläche innerhalb des eingezeichneten Rechtecks) angepasst und gemeinsam mit dieser dargestellt wird. Ein Ergebnis einer solchen Anpassung bezüglich mittlerer Helligkeit und Kontrast ist in der 6 dargestellt. Es zeigt sich, dass eine solche Übersichtsdarstellung es dem Betrachter wesentlich erleichtert, die anatomische Struktur in der Direktprojektionsfläche in deren anatomischen Zusammenhang einzuordnen.
  • Alternativ oder ergänzend kann auch die in der Außenfläche B gewonnene Bild- beziehungsweise Streustrahlinformation verwendet werden, um eine Streustrahlkorrektur ohne sonstige Vorkenntnisse aus Phantomuntersuchungen, also ausschließlich aus der aktuell am Objekt gewonnenen Bildinformation bei der Projektionsaufnahme, vornehmen zu können. In den 3 und 4 sind zwei Alternativen dieser zweiten Ausführungsvariante in Form eines Ablaufschemas beschrieben.
  • Gemäß 3 wird im Schritt S1 zunächst eine Projektionsaufnahme aus den Bestandteilen der direkten Projektionsaufnahme PA in der eingeblendeten Direktprojektionsfläche A und die Streustrahlprojektion PB in der Außenfläche B erfasst. Im Schritt S2 wird durch eine iterative Berechnung - dargestellt durch fI(PB) - ein Filterkern H gesucht, welcher - auf die direkte Projektionsaufnahme PA in der Direktprojektionsfläche A angewandt - die Streustrahlprojektion PB erzeugt. Im Schritt S3 wird der inverse Filterkern H-1 des Filterkerns H berechnet und im Schritt S4 das invertierte Filterkern H-1 auf die Projektionsaufnahme PA der Direktprojektionsfläche A angewandt und damit eine streustrahlkorrigierte Projektion P'A berechnet. Erfindungsgemäß kann nun alleine die streustrahlkorrigierte Projektion P'A ausgegeben werden oder es kann diese streustrahlkorrigierte Projektion P'A mit einer bildwertangepassten Streustrahlprojektion P'B der Außenfläche B gezeigt werden.
  • Im Unterschied zum Verfahren aus 3 zeigt die 4 im Verfahrensschritt S3 die vereinfachte Möglichkeit durch Anwendung des Filterkerns H auf die Projektionsaufnahme PA und Differenzbildung DA=PA-PA×H aus der Projektionsaufnahme PA und der gefilterten Projektion PAxH den ungefähren Streustrahlanteil DA zu ermitteln. Im Schritt S4 wird dann dieser Streustrahlanteil DA von der ursprünglich aufgenommenen Projektionsaufnahme PA pixelweise subtrahiert, so dass sich die streustrahlkorrigierte Projektion P'A ergibt. Besonders günstig ist in dieser zweiten Alternative, dass die schwierige Berechnung des invertierten Filterkerns H-1 nicht notwendig ist.
  • Somit können drei unterschiedliche Enddarstellungen erzeugt werden:
    1. a) Die direkte Projektionsaufnahme PA mit der angepassten Streustrahlprojektion P'B.
    2. b) Die streustrahlkorrigierte Projektion P'A.
    3. c) Die streustrahlkorrigierte Projektion P'A mit der angepassten Streustrahlprojektion P'B.
  • Insgesamt zeigt also diese Erfindung ein Verfahren zur verbesserten Erzeugung und Darstellung von Projektionsaufnahmen mit einer Röntgendurchleuchtungsvorrichtung und eine solche Röntgendurchleuchtungsvorrichtung, indem ein Teilbereich eines Untersuchungsobjektes durch ein Strahlungsbündel auf den Detektor mit einer Gesamtabbildungsfläche projiziert wird, wobei das Strahlenbündel vor dem Untersuchungsobjekt durch die Blendeneinrichtung auf einer Direktprojektionsfläche A genannten Teilfläche der Gesamtabbildungsfläche G=A+B des Detektors eingeblendet wird, so dass eine restliche zur direkten Projektionsaufnahme nicht verwendete Außenfläche B des Detektors verbleibt und mindestens die auf der Direktprojektionsfläche A gewonnene Projektionsaufnahme zur Darstellung verarbeitet und ausgegeben wird. Erfindungsgemäß wird während der Erzeugung der Projektionsaufnahme auch die erzeugte Streustrahlung in der Außenfläche B als Streustrahlprojektion aufgenommen und die so gewonnene Streustrahlprojektion zur Verbesserung der Projektionsaufnahme verwertet.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Röntgendurchleuchtungsvorrichtung
    2
    Röntgenröhre
    3
    Untersuchungsobjekt
    4
    Blendeneinrichtung
    5
    Strahlenbündel
    6
    Detektor
    7
    Computer
    A
    Direktprojektionsfläche
    B
    Außenfläche
    DA
    Streustrahlanteil aus PA - PAxH
    G
    Gesamtabbildungsfläche
    H
    Filterkern
    H-1
    inverser Filterkern
    PA
    gemessene Projektionsaufnahme auf der Direktprojektionsfläche A
    P'A
    streustrahlkorrigierte Projektionen der Direktprojektionsfläche A
    PB
    Streustrahlprojektion der Außenfläche B
    P'B
    angepasste Streustrahlprojektion der Außenfläche B
    Prg1-Prgn
    Computerprogramme

Claims (9)

  1. Verfahren zur verbesserten Erzeugung und Darstellung von Projektionsaufnahmen mit einer Röntgendurchleuchtungsvorrichtung (1) mit einer Röntgenröhre (2), einer vor einem Untersuchungsobjekt (3) angeordneten Blendeneinrichtung (4), zur Einblendung eines zur Durchleuchtung verwendeten Strahlenbündels (5), und einem gegenüberliegend in Strahlungsrichtung angeordneten elektronischen Detektor (6), der eine zur Bilderzeugung nutzbare Gesamtabbildungsfläche (G) aufweist, wobei: - ein Teilbereich des Untersuchungsobjektes (3) durch das Strahlenbündel (5) auf den Detektor (6) mit der Gesamtabbildungsfläche (G) projiziert wird, - das Strahlenbündel (5) vor dem Untersuchungsobjekt (3) durch die Blendeneinrichtung (4) auf einer Direktprojektionsfläche (A) genannten Teilfläche der Gesamtabbildungsfläche (G) des Detektors (6) eingeblendet wird, so dass eine restliche zur direkten Projektionsaufnahme (PA) nicht verwendete Außenfläche (B=G-A) des Detektors (6) verbleibt, - und mindestens die auf der Direktprojektionsfläche (A) gewonnene Projektionsaufnahme (PA) zur Darstellung verarbeitet und ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass - während der Erzeugung der Projektionsaufnahme (PA) auch die erzeugte Streustrahlung in der Außenfläche (B) als Streustrahlprojektion (PB) aufgenommen und die so gewonnene Streustrahlprojektion (PB) zur Verbesserung der Projektionsaufnahme (PA) verwertet wird, - indem zur Verwertung der Streustrahlprojektion (PB) in der Außenfläche (B) mindestens ein, den Bildeindruck bestimmender Bildeindruckswert der Projektionsaufnahme (PA) in der Direktprojektionsfläche (A) gemessen wird, - die Streustrahlprojektion (PB) der Außenfläche (B) bezüglich des mindestens einen Bildeindruckswertes an den Bildeindruckswert der Projektionsaufnahme (PA) angepasst wird und - eine Enddarstellung ausgegeben wird, die aus der Projektionsaufnahme (PA) der Direktprojektionsfläche (A) und der angepassten Streustrahlprojektion (P'B) zusammengesetzt ist.
  2. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zumindest ein Bildeindruckswert ein mittlerer Helligkeitswert verwendet wird.
  3. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass als zumindest ein Bildeindruckswert ein mittlerer Kontrastwert verwendet wird.
  4. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein fließender Übergang zwischen der Projektionsaufnahme (PA) der Direktprojektionsfläche (A) und der angepassten Streustrahlprojektion (P'B) der Außenfläche (B) erzeugt wird.
  5. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen der Projektionsaufnahme (PA) der Direktprojektionsfläche (A) und der angepassten Streustrahlprojektion (P'B) der Außenfläche (B) bei der Darstellung mit einer Bildmarkierung versehen wird.
  6. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Erzeugung und Darstellung der Projektionsaufnahme (PA) die folgenden Maßnahmen ausgeführt werden: - iterative Bestimmung (fI (PB) ) eines optimalen Filterkerns (H), der aus der direkten Projektionsaufnahme (PA) die Streustrahlprojektion (PB) der Außenfläche (B) erzeugt, durch Vergleich einer durch den Filterkern erzeugten Streustrahlprojektion (PA × H = PH B) in der Außenfläche (B) mit der gemessenen Streustrahlprojektion (PB) der Außenfläche (B), - Bestimmung des inversen Filterkerns (H-1) des optimalen Filterkerns (H), - Rückfilterung durch Anwendung eines inversen Filterkerns (H-1) auf die Projektionsaufnahme (PA) der Direktprojektionsfläche (A) zur Erzeugung einer streustrahlkorrigierten Projektion (P'A).
  7. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der inverse Filterkern (H-1) auch auf zumindest einen Teil der Streustrahlprojektion (PB) der Außenfläche (B) angewendet wird.
  8. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Erzeugung und Darstellung der Projektionsaufnahme (PA) die folgenden Maßnahmen ausgeführt werden: - iterative Bestimmung (fI (PB) ) eines optimalen Filterkerns (H), der aus der direkten Projektionsaufnahme (PA) die Streustrahlprojektion (PB) der Außenfläche (B) erzeugt, durch Vergleich einer durch den Filterkern erzeugten Streustrahlprojektion (PA × H = PH B) in der Außenfläche (B) mit der gemessenen Streustrahlprojektion (PB) der Außenfläche (B), - Anwendung des Filterkerns (H) auf die Projektionsaufnahme (PA) der Direktprojektionsfläche (A), - Berechnung eines Streustrahlanteils (DA = PA - PA×H) aus der Projektionsaufnahme (PA) und der durch den Filterkern erzeugten Streustrahlprojektion (PA × H = PH B) , - Abzug des Streustrahlanteils (DA) von der Projektionsaufnahme (PA) zur Erzeugung einer streustrahlkorrigierten Projektion (P'A).
  9. Röntgendurchleuchtungsvorrichtung (1) mit einer Röntgenröhre (2), einer vor einem Untersuchungsobjekt (3) angeordneten Blendeneinrichtung (4) zur Einblendung eines zur Durchleuchtung verwendeten Strahlenbündels (5) und eines in Strahlungsrichtung angeordneten elektronischen Detektors (6), wobei ein Computer (7) mit dem Detektor (6) verbunden ist, welcher zumindest Programme (Prg1-Prgn) zur Erfassung und Bearbeitung von Projektionsaufnahmen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auch ein Programm (Prg1-Prgn) gespeichert ist und im Betrieb ausgeführt wird, das die Verfahrensmerkmale der voranstehenden Ansprüche ausführt.
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