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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von durch Abschattungen durch ein auf einen Röntgendetektor aufgesetztes Streustrahlenraster entstehenden Artefakten in einem mit einer Röntgeneinrichtung mit einem Röntgenstrahler und dem Röntgendetektor aufgenommenen Durchstrahlungsbild, insbesondere einem Angiographiebild. Daneben betrifft die Erfindung eine Röntgeneinrichtung und ein Computerprogramm.
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Zur Verminderung von Streustrahlung bei der röntgenbasierten Aufnahme von Durchstrahlungsbildern (Durchleuchtungsbildern), insbesondere bei Angiographie-Aufnahmen, wurden hocheffektive Streustrahlenraster mit einer Wandhöhe von wenigstens 1 mm vorgeschlagen, die unmittelbar auf den Röntgendetektor aufgesetzt werden können und eine deutlich bessere Streustrahlenreduktion bieten als herkömmliche Streustrahlenraster.
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Allerdings werden derartige Streustrahlenraster mit einer höheren Wandhöhe in der Praxis selten eingesetzt, da Artefakte entstehen können. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich die Lage, also die Position und Orientierung, des Streustrahlenrasters relativ zum Zentralstrahl verändert, so dass eine Korrektur über das Gainbild nicht möglich ist. Die Artefakte entstehen durch partielle oder totale Abdeckung einzelner Detektorelemente im Röntgendetektor, die bestimmten Pixeln des Durchstrahlungsbildes zugeordnet sind. Häufig werden die Detektorelemente selbst als Pixel des Röntgendetektors bezeichnet. Besonders deutlich tritt das Problem hervor, wenn ein fokussiertes Raster in der Kegelstrahlgeometrie verwendet wird und nicht exakt positioniert ist.
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Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die oft auch als Verstärkungskorrektur bekannte Gainkorrektur grundsätzlich bekannt ist. Insbesondere bei Festkörper-Röntgendetektoren ist das Signalverhalten der verschiedenen Detektorelemente individuell verschieden, so dass unterschiedliche Bereiche des Röntgendetektors unterschiedlich empfindlich gegenüber Röntgenstrahlung sind. Mithin wird eine Gainkorrektur durchgeführt, in der die jeweilige Empfindlichkeit der einzelnen Detektorelemente vorab als ein Gainbild vermessen wird, so dass das Gainbild für jedes Pixel einen Gainwert bereitstellt. Durch diesen kann ermittelt werden, wie die aufgenommenen Signale der Detektorelemente verstärkt oder abgeschwächt werden müssen, um eine gleichmäßige Empfindlichkeit im Durchstrahlungsbild zu erhalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur möglichst weitgehenden Reduzierung von Artefakten aufgrund eines Streustrahlenrasters anzugeben, welches die Bildqualität des Durchstrahlungsbildes erhöht und eine höhere Praxistauglichkeit der Streustrahlenraster ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass
- – das Durchstrahlungsbild oder eine daraus abgeleitete Abbildinformation zur Ermittlung eines durch mindestens einen Geometrieparameter beschriebenen, die verwendete Aufnahmegeometrie inklusive des Streustrahlenrasters beschreibenden dreidimensionalen Rastermodells verwendet wird,
- – für jedes Pixel des Durchstrahlungsbilds ein die Absorption des Streustrahlenrasters für das Pixel beschreibender Korrekturwert durch Vorwärtsprojektion in der Aufnahmegeometrie gemäß dem Rastermodell unter Berücksichtigung der geometrischen Eigenschaften und der Schwächungseigenschaften des Streustrahlenrasters ermittelt wird, und
- – das Durchstrahlungsbild unter Verwendung der Korrekturwerte korrigiert wird.
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Es wird ein Durchstrahlungsbild eines Objekts, insbesondere eines Patienten, aufgenommen, wobei ein dem Röntgendetektor unmittelbar vorgeschaltetes, insbesondere auf diesem angeordnetes Streustrahlenraster verwendet wird. Dieses kann zur wenigstens teilweisen Abschattung von Detektorelementen und somit ungewollten Artefakten führen. Daher nutzt die vorliegende Erfindung ein Erklärungsmodell, das es erlaubt, zu einer Korrektur des Durchstrahlungsbildes zu finden. Neben der eigentlich gewollten Bildinformation durch die Abbildung des Objekts kommt es zu einer Projektionsabbildung des Streustrahlenrasters auf den Röntgendetektor. Das Absorptionsprofil durch die Abbildung des Objekts wird durch das Streustrahlenraster verändert. Dabei ist die projektionsbedingte „Dicke“ des Streustrahlenrasters, also die aus der Sicht des Fokus des Röntgenstrahlers bis zum Detektorelement des Röntgendetektors von der Primärstrahlung durchlaufene Weglänge im Rastermaterial, für die Veränderung im Vergleich zur einfachen Abbildung des Objekts verantwortlich. Mit anderen Worten wird davon ausgegangen, dass die Absorption des Streustrahlenrasters in das Durchstrahlungsbild „eingebrannt“ ist.
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Hieraus ergibt sich aber, dass das Durchstrahlungsbild eine Rasterinformation trägt, die der dreidimensionalen Lage, also Position und Orientierung, des Streustrahlenrasters relativ zum Röntgenstrahler (gegebenenfalls auch zum Röntgendetektor) zugeordnet werden kann. Mit anderen Worten kann das in dem Durchstrahlungsbild enthaltene Absorptionsprofil des Streustrahlenrasters genutzt werden, um die Aufnahmegeometrie inklusive des Streustrahlenrasters zu ermitteln. Dies geschieht im erfindungsgemäßen Verfahren mit der Ermittlung des Rastermodells, welches die in dem Durchstrahlungsbild enthaltene Rasterinformation nutzt, um die Geometrieparameter zu berechnen.
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Ist jedoch erst das dreidimensionale Rastermodell und somit die Aufnahmegeometrie bekannt, lässt sich für jedes Pixel des Durchstrahlungsbilds der Anteil berechnen, der durch die Absorption des Streustrahlenrasters entstanden ist, indem physikalisch motiviert die Projektionsabbildung ohne das aufgenommene Objekt nachvollzogen wird. Der entsprechende Vorgang ist auch als „Vorwärtsprojektion“ bekannt. Die nun bekannte exakte Lage des Streustrahlenrasters relativ zum Fokus des Röntgenstrahlers und zum Zentralstrahl, der üblicherweise zur Beschreibung des ausgesandten Strahlenbündels verwendet wird, wird mithin genutzt, um für jedes Pixel des Durchstrahlungsbildes die Absorption von Primärstrahlung gemäß der in der zugehörigen Projektion liegenden Wanddicke des Streustrahlenrasters gemäß dem Rastermodell zu bestimmen.
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Konkret kann hierbei das Linienintegral aller Projektionen des Streustrahlenrasters auf eine jeweilige einem Pixel zugeordnete Detektorelementfläche berechnet werden. Nachdem die geometrischen Eigenschaften und die Schwächungseigenschaften des verwendeten Streustrahlenrasters allerdings bekannt sind, ist es folglich problemlos möglich, die entsprechenden Informationen zu berechnen, indem letztlich Weglängen durch das Streustrahlenraster für jedes Detektorelement bzw. Pixel des Durchstrahlungsbildes zu ermitteln, so dass leicht zusätzlich mit der bekannten Schwächungseigenschaft, beispielsweise in Form eines Schwächungskoeffizienten, die gewünschte Information berechnet werden kann. Selbstverständlich liegt es jedoch auch im Rahmen der Erfindung, genauere Informationen über das Streustrahlenraster in Betracht zu ziehen, beispielsweise exaktere strukturelle Informationen, falls unterschiedliche Schwächungskoeffizienten innerhalb des Streustrahlenrasters vorliegen. Dann können dieses Schwächungskoeffizienten zugeordnete Weglängen der Primärstrahlung durch das Streustrahlenraster ermittelt und verwendet werden.
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Es ergeben sich mithin die Absorption allein durch das Streustrahlenraster beschreibende Korrekturwerte für jedes Pixel, die entsprechend eingesetzt werden können, um eine Korrektur zu ermöglichen und mithin die aufgrund des Streustrahlenrasters entstehenden Artefakte zu reduzieren. Entsprechend wird die Bildqualität des Durchstrahlungsbilds deutlich erhöht, so dass auch die Akzeptanz von stärker schwächenden, größere Wandhöhen aufweisenden Streustrahlenrastern erhöht wird.
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Die Erfindung nutzt mithin hauptsächlich die Tatsache, dass die korrekte geometrische Position des Streustrahlenrasters in der Aufnahmegeometrie durch wenige Parameter beschrieben werden kann, während eine Vielzahl von Informationen in dem Durchstrahlungsbild selbst enthalten ist, die in Einklang mit diesen wenigen Parametern gebracht werden kann. Es liegt mithin eine deutliche Überbestimmtheit vor, die eine äußerst effektive Ermittlung der tatsächlich vorliegenden Aufnahmegeometrie ermöglicht.
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In zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass vor der Ermittlung des Rastermodells eine Gainkorrektur durchgeführt wird, wobei das zur Gainkorrektur verwendete Gainbild ohne Verwendung des Streustrahlenrasters aufgenommen wird. Das bedeutet also, die Gainkorrektur kann mit einem Gainbild erfolgen, das ohne Streustrahlenraster erzeugt wurde, so dass in jedem Fall sichergestellt ist, dass das Abbild des Streustrahlenrasters deutlich erkennbar in dem Durchstrahlungsbild vorhanden bleibt. Zwar mag dies zunächst zu einer Verstärkung der auftretenden Artefakte durch das Streustrahlenraster führen, dies ist jedoch gerade gewollt: die in dem Durchstrahlungsbild enthaltene Rasterinformation wird hierdurch betont und leichter zur Ermittlung des Rastermodells nutzbar.
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In dem bereits angesprochenen Erklärungsmodell ist es auch zweckmäßig, zu berücksichtigen, dass die durch das Streustrahlenraster auftretende Absorptionsänderung gegenüber einer bloßen Abbildung des Objekts von der durch den Röntgendetektor bzw. das nachfolgende Detektorsystem auftretenden Verunschärfung („Blurring“) beeinflusst wird. Mithin sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass vor der Ermittlung des Rastermodells zunächst zur Korrektur einer durch den Röntgendetektor erzeugten Unschärfe im Durchstrahlungsbild dieses mit einem von der Modulationstransferfunktion des Röntgendetektors abhängigen Deblurring-Filter behandelt wird oder bei der Ermittlung des Rastermodells die Modulationstransferfunktion des Röntgendetektors berücksichtigt wird. In einer ersten Ausgestaltung ist es also möglich, ein „Deblurring“ unter Berücksichtigung der Modulationstransferfunktion (MTF) des Detektors durchzuführen, um das rasterbedingte Absorptionsprofil möglichst physikalisch korrekt wiederzugewinnen. Solche Deblurring-Techniken stellen letztlich eine Dekonvolution, also eine Entfaltung, unter Verwendung eines geeigneten Filters dar, wobei im Stand der Technik bereits verschiedene Varianten bekannt sind, die hier nicht näher dargelegt werden sollen, beispielsweise die Verwendung von Wiener-Filtern, die blinde Dekonvolution und dergleichen. Die Modulationstransferfunktion eines Röntgendetektors ist in den meisten Fällen als Eingabe in das Dekonvolutionsverfahren bekannt.
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Eine alternative, bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht jedoch vor, dass die Verunschärfung durch die Modulationstransferfunktion erst in der Ermittlung des Rastermodells berücksichtigt wird, so dass die Geometrieparameter aus der besten Übereinstimmung mit der verunschärften Rasterinformation bestimmt werden. Nachdem die Ermittlung des Rastermodells, wie bereits angedeutet wurde, ohnehin physikalisch motiviert erfolgt, ist es auch problemlos möglich, den Effekt der Modulationstransferfunktion des Detektors zu beachten, wenn die in dem Durchstrahlungsbild enthaltene Rasterinformation bzw. die daraus extrahierte Abbildinformation mit entsprechenden Daten für Test-Geometrieparameter verglichen wird, um die korrekten, die tatsächliche Aufnahmegeometrie beschreibende Geometrieparameter aufzufinden. Hierauf soll im Folgenden noch näher eingegangen werden.
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Wie bereits erwähnt wurde, ist es durchaus denkbar, das Durchstrahlungsbild unmittelbar zu verwenden, in dem die das Absorptionsprofil des Streustrahlenrasters wiedergebende Rasterinformation deutlich erkennbar enthalten sein kann, insbesondere dann, wenn das Gainbild bei einer Gainkorrektur ohne das Streustrahlenraster aufgenommen wurde. Denkbar ist es jedoch auch, durch eine Nachverarbeitung die Rasterinformation als eine aus Durchstrahlungsbild abgeleitete Abbildinformation zu extrahieren. Eine bevorzugte Variante diesbezüglich sieht vor, dass die Abbildinformation unter Berücksichtigung eines durch Subtraktion eines durch Glättung des Durchstrahlungsbildes erhaltenen Zwischenbildes von dem Durchstrahlungsbild ermittelten Rasterbildes bestimmt wird, insbesondere als das Rasterbild. Die dieser Ausgestaltung zugrunde liegende Idee ist es, dass für die Abbildung des Streustrahlenrasters in dem Durchstrahlungsbild eine bestimmte Struktur erwartet wird, die durch bestimmte Ortsfrequenzen charakterisiert ist. Werden gezielt diese geglättet, kann das Streustrahlenraster zumindest ansatzweise zur Ermittlung eines Zwischenbildes aus dem Durchstrahlungsbild entfernt werden, wobei durch Subtraktion dieses Zwischenbildes von dem Durchstrahlungsbild ein Rasterbild ermittelt werden kann, in dem die Strukturen des Rasters noch deutlicher zu erkennen sind. Dabei kann zur Glättung des Durchstrahlungsbildes, um das Zwischenbild zu erhalten, ein von der Wandstärke des Streustrahlenrasters und/oder der Pixelgröße abhängiger Tiefpassfilter, insbesondere ein Boxfilter, verwendet werden. Hierdurch ist es schlussendlich möglich, ein Rasterbild zu erhalten, das die durch das Streustrahlenraster erzeugten Strukturen noch deutlicher enthält und in dem in anderen Ortsfrequenzbereichen liegende Strukturen des aufgenommenen Objekts zumindest teilweise entfernt sind.
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Vorzugsweise wird das Rastermodell in einem Optimierungsverfahren ermittelt, in dem für unterschiedliche Geometrieparameter eine beste Übereinstimmung zwischen einem sich mit dem Geometrieparametern ergebenden Vergleichsbild oder einer sich mit den Geometrieparametern ergebenden Vergleichsinformation und dem Durchstrahlungsbild oder der Abbildinformation aufgefunden wird. Dabei können im Stand der Technik bereits grundsätzlich bekannte Optimierungsverfahren verwendet werden, die es ermöglichen, eine globale, minimale Abweichung von den im Durchstrahlungsbild enthaltenen und gegebenenfalls als Abbildinformation extrahierten Rasterinformationen aufzufinden. Hierzu werden Test-Geometrieparameter des Rastermodells angenommen, um in der dadurch beschriebenen Aufnahmegeometrie ein Vergleichsbild bzw. eine Vergleichsinformation zu ermitteln, was physikalisch motiviert geschieht und, wie bereits dargelegt wurde, auch die Verunschärfung durch den Röntgendetektor, also dessen Modulationstransferfunktion (MTF), berücksichtigen kann. In jedem Fall ergibt sich mit den Test-Geometrieparametern auch eine Strukturinformation über das abgebildete Streustrahlenraster, also ein Absorptionsprofil, welches mit dem tatsächlich vorliegenden Absorptionsprofil im Durchstrahlungsbild verglichen wird, woraufhin eine Wiederholung bis zu einer minimalen Abweichung erfolgt, wozu geeignete Abbruchkriterien definiert sein können.
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Als Geometrieparameter des Rastermodells reichen dabei, wie bereits erläutert wurde, relativ wenige Geometrieparameter aus, beispielsweise vier Geometrieparameter. Diesbezüglich sieht eine besonders einfache Realisierung des Rastermodells und somit eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass als Geometrieparameters des Rastermodells die Orientierung des Streustrahlenrasters zu einem Zentralstrahl des Röntgenstrahlers und/oder eine Auftreffposition des Zentralstrahls auf dem Röntgendetektor, insbesondere eines getroffenen Pixels, und/oder ein Abstand des Fokus‘ des Röntgenstrahlers von dem Streustrahlenraster verwendet werden. Bevorzugt können alle diese vier genannten Parameter eingesetzt werden, beispielsweise in Form eines vom Zentralstrahl getroffenen Detektorelements des Röntgendetektors, eines Fokus-Streustrahlenraster-Abstands und von Winkeln mit senkrecht zum Zentralstrahl liegenden Achsen.
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In Weiterbildung der Erfindung kann der Korrekturwert als wenigstens ein Linienintegral für jedes Pixel ermittelt werden, aus dem ein mit dem Bilddatum des Pixels des Durchstrahlungsbildes zu multiplizierender Korrekturfaktor abgeleitet wird. Wie bereits erwähnt wurde, kann in der bekannten Aufnahmegeometrie eine exakte Berechnung der Absorption von Primärstrahlung für jedes Pixel durch das Streustrahlenraster als Linienintegral aller Projektionen des Streustrahlenrasters auf eine jeweilige dem Pixel zugeordnete Detektorfläche berechnet werden, die dann einen Multiplikationsfaktor liefert, um das Primärsignal im Pixel anzuheben, mithin das Durchstrahlungsbild zu korrigieren. Damit reduziert sich insgesamt die verbleibende Bildstörung auf eine rasterbedingte Rauschänderung.
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Es sei noch angemerkt, dass es bei Verwendung einer Abbildinformation grundsätzlich auch möglich ist, das Abbild des Streustrahlenrasters in der Detektorebene des Röntgendetektors selbst zu betrachten, beispielsweise also eine Segmentierung im Durchstrahlungsbild oder einem daraus abgeleiteten Rasterbild durchzuführen und mit einer derartigen Abbildinformation zu arbeiten. Dies kann gegebenenfalls Berechnungen zur Ermittlung des Modells vereinfachen, setzt aber voraus, dass eine Segmentierung verlässlich möglich ist.
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Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Röntgeneinrichtung, die neben dem Röntgenstrahler und dem Röntgendetektor sowie dem optional einsetzbaren Streustrahlenraster eine Steuereinrichtung aufweist, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass das erfindungsgemäße Verfahren als bei Verwendung eines Streustrahlenrasters vollständig automatisch durchzuführende Korrektur vermittels entsprechender Hardware- und/oder Softwarekomponenten der Steuereinrichtung realisiert werden kann. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung übertragen, mit welcher mithin ebenso die genannten Vorteile erreicht werden können.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Computerprogramm, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt, wenn es auf einer Recheneinrichtung ausgeführt wird. Ein derartiges Computerprogramm kann in der bereits genannten Steuereinrichtung in einer Speichereinrichtung vorliegen und immer dann ausgeführt werden, wenn das Streustrahlenraster bei der Aufnahme verwendet wurde. Allgemein kann das Computerprogramm auf einem nicht flüchtigen Datenträger, beispielsweise einer CD-ROM und dergleichen, abgespeichert sein.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 eine Prinzipskizze eines Durchstrahlungsbildes vor der Korrektur,
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3 eine Prinzipskizze eines Durchstrahlungsbildes nach der Korrektur, und
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4 eine erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung.
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1 zeigt einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird zunächst in einem Schritt 1 ein Durchstrahlungsbild mit einer Röntgeneinrichtung mit einem Röntgenstrahler und einem Röntgendetektor aufgenommen, wobei ein auf dem Röntgendetektor anzuordnendes Streustrahlenraster verwendet wird, dessen Wandhöhe mindestens 1 mm beträgt. Das Streustrahlenraster ist zudem fokussiert, nachdem eine Kegelstrahlgeometrie verwendet wird, in der ausgehend von einem Fokus des Röntgenstrahlers als Primärstrahlung eine kegelförmiges Strahlenbündel ausgeht, das üblicherweise durch dessen Zentralstrahl beschrieben wird.
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In einem Schritt 2 erfolgt die Gainkorrektur des aufgenommenen Durchstrahlungsbildes anhand eines Gainbildes, welches vorliegend ohne Verwendung eines Streustrahlenrasters aufgenommen wurde. Während ein Gainbild grundsätzlich bei perfekt gleicher Aufnahmegeometrie in der Lage wäre, die Effekte des Streustrahlenrasters zumindest teilweise zu korrigieren, ist dieser Fall in der Praxis nicht zu realisieren, da es häufig zu kleineren Bewegungen der Komponenten der Aufnahmeanordnung zueinander kommt. Mithin wird in diesem Verfahren gezielt ein Gainbild verwendet, das kein Absorptionsprofil des Streustrahlenrasters enthält, so dass das in dem Durchstrahlungsbild enthaltene Absorptionsprofil des Streustrahlenrasters, mithin Rasterinformationen, eher noch deutlicher hervorgehoben werden.
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2 zeigt ein Beispiel eines solchen gainkorrigierten Durchstrahlungsbildes 3. Darin ist deutlich das Artefakte bildende Absorptionsprofil 4 des Streustrahlenrasters zu erkennen, welches die Absorptionsprofile 5 des eigentlich aufgenommenen Objekts ersichtlich überlagert. Ziel ist es nun, die im Durchstrahlungsbild 3 enthaltenen Rasterinformationen, aus denen sich auf die Aufnahmegeometrie mit dem Streustrahlenraster schließen lässt, zu verwenden, um ein Rastermodell zu entwickeln, das diese Aufnahmegeometrie beschreibt.
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Während das nun folgende Ausführungsbeispiel das gainkorrigierte Durchstrahlungsbild 3 selbst als Grundlage zur Ermittlung des Rastermodells hernimmt, ist es auch möglich, das Durchstrahlungsbild nachzuverarbeiten, um die Rasterinformationen in Form von konkreten Abbildinformationen, die das Abbild des Streustrahlenrasters in dem Durchstrahlungsbild 3 näher beschreiben, zu extrahieren. Hierzu ist in 1 der optionale Schritt 6 angedeutet, in dem vorliegend ein Rasterbild bestimmt werden kann. Hierzu wird ein glättender Tiefpassfilter auf das gainkorrigierte Durchstrahlungsbild 3 angewandt, insbesondere ein Box-Filter, dessen Parametrierung so gewählt wurde, dass ein Zwischenbild erzeugt wird, in dem das Absorptionsprofil 4 des Streustrahlenrasters weitgehend unterdrückt ist. Die Parametrierung des Tiefpassfilters hängt dabei weitgehend von den geometrischen Eigenschaften des Streustrahlenrasters ab. Bildet man nun ein Rasterbild durch Subtraktion des Zwischenbildes vom gainkorrigierten Durchstrahlungsbild 3, wird ein Bild erhalten, in dem hauptsächlich noch das Absorptionsprofil 4 enthalten ist und das Absorptionsprofil 5 des aufgenommenen Objekts weitgehend eliminiert wurde. Das Rasterbild kann dann die bei der Ermittlung des Rastermodells zu verwendende Abbildinformation bilden; es sei jedoch darauf hingewiesen, dass auch weitere Analysen des gainkorrigierten Durchstrahlungsbildes 3 bzw. des daraus abgeleiteten Rasterbildes möglich sind, beispielsweise konkrete Strukturangaben zum Absorptionsprofil 4 des Streustrahlenrasters und dergleichen ermittelt werden, welche beispielsweise durch Segmentierung gewonnen werden können.
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In einem Schritt 7 wird dann in einem Optimierungsverfahren das dreidimensionale Rastermodell, welches durch Geometrieparameter beschrieben wird, ermittelt, das bedeutet, es werden optimale Werte für die Geometrieparameter bestimmt. Hierzu werden Test-Geometrieparameter, die mithin eine Test-Aufnahmegeometrie beschreiben, festgelegt, um ein Vergleichsbild (bzw. im Fall von Abbildinformationen Vergleichsinformationen, die selbstverständlich, wie das Beispiel des Rasterbilds gezeigt hat, auch Bilder sein können) ermittelt werden, welche mit dem gainkorrigierten Durchstrahlungsbild 3 (bzw. den Abbildinformationen) verglichen werden. Die Abweichung zwischen den im Durchstrahlungsbild 3 enthaltenen Rasterinformationen und den Vergleichsdaten (Vergleichsbild bzw. Vergleichsinformation) sollen minimiert werden, um die optimalen Geometrieparameter aufzufinden. Vorliegend werden dabei als Geometrieparameter Winkel des Streustrahlenrasters mit zu dem Zentralstrahl senkrechten Achsen, ein Abstand eines Fokus des Röntgenstrahlers zum Streustrahlenraster und ein vom Zentralstrahl getroffenes Detektorelement des Röntgendetektors betrachtet. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Streustrahlenraster unmittelbar auf dem Röntgendetektor (also dessen Detektionsfläche) angeordnet ist; abhängig von der konkreten Ausführung sind auch andere und/oder zusätzliche Geometrieparameter denkbar.
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Mithin müssen nur wenige Geometrieparameter aus der Vielzahl von Rasterinformationen, die in dem gainkorrigierten Durchstrahlungsbild 3 enthalten sind, hergeleitet werden, so dass grundsätzlich ein überbestimmtes Problem zugrunde liegt. Dabei lassen sich die Vergleichsdaten einfach ermitteln, da mit der Aufnahmegeometrie und der Kenntnis der physikalischen Grundlagen leicht den verwendeten Rasterinformationen entsprechende Vergleichsdaten generiert werden können. Diese ziehen vorliegend auch die Modulationstransferfunktion des Röntgendetektors in Betracht, welche zu einer Verunschärfung (Blurring) führt, die mithin ebenso berücksichtigt wird. Es sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen nach der Gainkorrektur in Schritt 2 ein Deblurring-Schritt erfolgt und somit die Verunschärfung durch den Detektor unter Verwendung eines üblichen Deblurring-Filters möglichst weitgehend beseitigt wird.
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In einem Schritt 8 wird die durch das Rastermodell beschriebene Aufnahmegeometrie genutzt, um die Effekte des Streustrahlenrasters im Durchstrahlungsbild 3, also die Ursachen für das Absorptionsprofil 4, möglichst exakt zu bestimmen, wobei vorliegend nach Art einer Vorwärtsprojektion für jedes Pixel die Weglängen der Primärstrahlung durch das Streustrahlenraster bestimmt werden, was aufgrund der Kenntnis der geometrischen Eigenschaften des Streustrahlenrasters möglich ist. Nachdem auch die Schwächungseigenschaften des Streustrahlenrasters vorab bekannt sind, lassen sich die Linienintegrale ermitteln, die die Absorption durch das Streustrahlenraster für jedes Pixel beschreiben. Diese Linienintegrale bilden Korrekturwerte, aus denen ein Korrekturfaktor abgeleitet werden kann, um in einem Schritt 9 eine Korrektur des gainkorrigierten Durchstrahlungsbildes 3 vorzunehmen.
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Die Linienintegrale geben an, wie stark die Primärstrahlung durch das Streustrahlenraster abgeschwächt wird, so dass es möglich ist, das Durchstrahlungsbilddatum, mithin das Bildsignal, in durch das Streustrahlenraster abgeschatteten Pixeln des gainkorrigierten Durchstrahlungsbildes 3 entsprechend anzuheben.
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Ergebnis ist ein korrigiertes Durchstrahlungsbild 3‘, wie es schematisch in 3 dargestellt ist. Ersichtlich sind die durch das Absorptionsprofil 4 entstandenen Artefakte weitgehend beseitigt und es ist lediglich noch das Absorptionsprofil 5 des aufgenommenen Objekts zu erkennen.
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4 zeigt schließlich die stark vereinfachte Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung 10, welche ein Hauptgehäuse 11 mit einem Röntgenstrahler 12 aufweist. An einem über mehrere Freiheitsgrade verstellbaren Arm 13 ist der hier als Festkörper-Flachdetektor ausgebildete Röntgendetektor 14 angeordnet. Das Streustrahlenraster 15 kann optional auf den Detektor 14 aufgesetzt werden.
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Entsprechend entsteht zwischen dem Röntgenstrahler 12 und dem Röntgendetektor 13 ein Sichtfeld 16, in das Objekte 17, die aufgenommen werden sollen, eingebracht werden können.
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Die Röntgeneinrichtung 10 weist ferner eine Steuereinrichtung 18 auf, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
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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.
