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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Röntgenbilddatensatzes eines Zielbereichs eines Untersuchungsobjekts, wobei mittels einer Röntgeneinrichtung den Zielbereich zeigende Projektionsbilder aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen entlang einer Aufnahmetrajektorie aufgenommen werden und aus den Projektionsbildern der höherdimensionale Röntgenbilddatensatz rekonstruiert wird, wobei ein erster Teil der Projektionsbilder auf das Zielgebiet kollimiert aufgenommen werden und ein zweiter Teil der Projektionsbilder das Untersuchungsobjekt in wenigstens einer Richtung untrunkiert zeigen, so dass aus dem zweiten Teil der Projektionsbilder wenigstens eine Trunkierungsinformation abgeleitet wird, die bei der Rekonstruktion des Röntgenbilddatensatzes zur Reduzierung von Trunkierungsartefakten verwendet wird. Daneben betrifft die Erfindung eine Röntgeneinrichtung.
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In der Röntgenbildgebung ist es bereits seit langem bekannt, höherdimensionale Bilddatensätze aus niedrigerdimensionalen Projektionsbildern zu ermitteln. Dabei werden beispielsweise zweidimensionale Projektionsbilder unter verschiedenen Projektionsrichtungen entlang einer Aufnahmetrajektorie, beispielsweise einer Kreisbahn, aufgenommen, um dann durch Rekonstruktionsverfahren wie iterative Rekonstruktion und/oder gefilterte Rückprojektion einen dreidimensionalen Bilddatensatz aus den zweidimensionalen Projektionsbildern ermitteln zu können. Ebenso ist es bekannt, eindimensionale Projektionsbilder zu verwenden, um zweidimensionale Schnittbilder zu bestimmen. Um derartige Röntgenbilddatensätze aufnehmen zu können, ist es zunächst bekannt, gezielt sogenannte Computertomographie-Röntgeneinrichtungen zu verwenden, bei denen beispielsweise die Aufnahmeanordnung, umfassend Röntgenstrahler und Röntgendetektor, innerhalb einer Gantry um den Patienten geführt wird. Nachdem sich höherdimensionale, insbesondere dreidimensionale, Bilddatensätze jedoch auch im Zusammenhang mit Eingriffen beziehungsweise Interventionen als nützlich erwiesen haben, wurde vorgeschlagen, computertomographieähnliche Bilder auch mit anderen Röntgeneinrichtungen zu ermitteln, allen voran Röntgeneinrichtungen mit einem C-Bogen, an dem sich gegenüberliegend ein Röntgenstrahler und ein Röntgendetektor befestigt sind. Über eine entsprechende Bewegbarkeit des C-Bogens, insbesondere eine Verschwenkbarkeit, lassen sich Aufnahmetrajektorien realisieren, um Projektionsbilder zu vermessen, die die Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bilddatensatzes erlauben.
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Die Computertomographie, sei es mit einer dedizierten Computertomographie-Röntgeneinrichtung oder beispielsweise als C-Bogen-Computertomographie, beinhaltet wie jedes Röntgen-Bildgebungsverfahren die Verwendung ionisierender Strahlung. Daher zielen viele Verfahren darauf ab, die Menge an ionisierender Strahlung, die für einen Scan erforderlich ist, zu reduzieren, was sowohl für den Patienten als auch für das Personal vorteilhaft ist. Insbesondere wurde dabei vorgeschlagen, die Bildgebung mittels eines Kollimators auf den eigentlich interessierenden Zielbereich, mithin ein interessierendes Volumen, einzuschränken. Auf diese Weise kann die Röntgendosis deutlich reduziert werden, da durch die Kollimation Röntgenstrahlen in Bereichen außerhalb eines vorbestimmten Zielbereichs während der Datenaufnahme blockiert werden. Dies hat den weiteren Vorteil, dass die Streustrahlung deutlich reduziert wird, so dass eine erhöhte diagnostische Bildqualität auftritt. Allerdings sind kollimierte Projektionsbilddaten der Trunkierung unterworfen, das bedeutet, in der Ebene der Aufnahmetrajektorie ist das Untersuchungsobjekt nicht vollständig abgebildet. Eine derartige Einschränkung ist nicht kompatibel mit den üblicherweise verwendeten Rekonstruktionsalgorithmen. Werden diese dennoch eingesetzt, kann es zu sogenannten Trunkierungsartefakten kommen.
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Um diese Trunkierungsartefakte zu reduzieren, wurde im Stand der Technik bereits eine Vielzahl von Vorgehensweisen vorgeschlagen. So ist es bekannt, trunkierte Projektionsbilddaten abzuschätzen und den Projektionsbildern wieder hinzuzufügen (sogenannte Detrunkierung). Ein erster Ansatz basiert dabei auf der Verwendung von anthropomorphen Heuristiken, beispielsweise der Annahme, dass ein aufzunehmender Patient als ein Wasserzylinder abgebildet werden kann. Beispiele für solche Vorgehensweisen ergeben sich aus den Artikeln von
J. Hsieh at al., „A novel reconstruction algorithm to extend the CT scan field-of-view", Medical Physics, Volume 31, No. 9, Seiten 2385 bis 2391, 2004, und von K. Sourbelle at al., „Reconstruction from truncated projections in CT using adaptive detruncation", European Radiology, Volume 15, No. 5, Seiten 1008 bis 1014, 2005.
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Nachteile solcher Ansätze ergeben sich dadurch, dass äußerst einfache Annahmen getroffen werden, die wiederum in Rekonstruktionsartefakten resultieren, beispielsweise verbleibenden Cupping-Artefakten und falschen HU-Werten. Ein anderer Ansatz zur Abschätzung trunkierter Projektionsbilddaten (Detrunkierung) nutzt einen patientenspezifischen, nicht trunkierten Vorab-CT-Scan, aus dem ein dreidimensionaler Vorabbilddatensatz hervorgeht, aus dem durch Vorwärtsprojektion wiederum Projektionsbilder nicht trunkierter Art geschaffen werden können, die zur Vervollständigung der trunkierten Projektionsbilder dienen, vgl. beispielsweise den Artikel von D. Kolditz et al., „Volume-of-interest (VOI) imaging in C-arm flat-detector CT for high image quality at reduced dose", Medical Physics 37 (6), Seiten 2719 bis 2730, 2010. Dieser Ansatz ist dahingehend nachteilhaft, dass ein nichttrunkierter Vorab-CT-Scan vorhanden sein muss, mithin der Patient weiterer ionisierender Strahlung ausgesetzt wird. Zudem muss sichergestellt sein, dass sich der Patient zwischen der Aufnahme des Vorabbilddatensatzes nicht bewegt hat, oder es muss eine ggf. aufwendige 2D-3D-Registrierung zur Beseitigung von Bewegungsartefakten erfolgen.
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Ein anderer Ansatz ist die Verwendung von Rekonstruktionsalgorithmen, die sich als robust gegenüber der Trunkierung erweisen, vgl. beispielsweise den Artikel von F. Dennerlein und A. Maier, „Approximate truncation robust computed tomography - ATRACT", Physics in Medicine and Biology, Volume 58, Seiten 6133 bis 6148, 2013. Auch bei derartigen Algorithmen treten jedoch verbleibende Rekonstruktionsartefakte auf, zudem besteht ein Offset/Skalierungsproblem.
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Ferner wurde auch vorgeschlagen, physikalisch vorhandene, semitransparente Röntgenfilter für den abzuschneidenden, also zu trunkierenden Bereich vorzusehen, so dass die Röntgenstrahlung abgeschwächt wird, statt sie vollständig zu blockieren, vgl. hierzu beispielsweise den Artikel von S. Schafer et al., „Filtered region of interest cone-beam rotational angiography", Medical Physics, Volume 37, No. 2, Seiten 694 bis 703, 2010. Auch hier existieren jedoch Nachteile, denn es ist zum einen zusätzliche Hardware erforderlich, zum anderen tritt zusätzliche ionisierende Strahlung im Vergleich zu einem vollständig kollimierten Scan nur des Zielbereichs, also nur des VOI, auf. Ferner sind bei einfach zu realisierenden Ausgestaltungen nur festgelegte Größen des Zielbereichs möglich, da bei der Verwendung von traditionellen Kollimator-Blättchen überlappende Teile eine verstärkte Filterung zur Folge hätten.
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Um die Nachteile der bisher genannten Ansätze zu vermeiden, wurde in
DE 10 2012 205 245 A1 ein angiographisches Untersuchungsverfahren eines Patienten zur 3-D-Rotationsangiographie vorgeschlagen, worin vorgeschlagen wird, die Öffnung des Kollimators während des Aufnahmevorgangs mittels einer Steuervorrichtung zu verändern, um ein großes Volumen des Untersuchungsobjekts bei großer Öffnung des Kollimators und ein kleines Volumen des Untersuchungsobjekts bei kleiner Öffnung des Kollimators aufzunehmen. Mithin wird die Kollimation während einer CT-Akquisition ständig angepasst, um zum einen einen dicht besetzten Satz von Projektionsbildern zu erhalten, die trunkiert den Zielbereich abbilden, und zum anderen einen dünn besetzten Satz von nicht trunkierten Projektionsbildern zu erhalten, die das Untersuchungsobjekt, insbesondere also den Patienten, vollständig abbilden.
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Es wurden auch bereits Rekonstruktionsansätze bekannt, die solche Projektionsbilder, von denen ein erster Teil nur den Zielbereich, ein anderer Bereich das Untersuchungsobjekt untrunkiert zeigt, verwenden können, bekannt. So betrifft die nachveröffentlichte
DE 10 2014 210 420.3 ein Verfahren zur Reduzierung von Trunkierungsartefakten und eine Röntgeneinrichtung, bei dem vorgeschlagen wird, bei der Ermittlung von Abschätzungsdaten für trunkierte Bereiche eine die Begrenzung des Patienten wenigstens in dem Trunkierungsanteil beschreibende Begrenzungsinformation zu verwenden. Zwar wird dort nicht vorgeschlagen, entsprechend in einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufgeteilte Projektionsbilder bei dynamisch wechselnder Kollimation zu verwenden, jedoch ließe sich aus dem genannten zweiten Teil der Projektionsbilder die dort genutzte Begrenzungsinformation ableiten. Einsetzen lässt sich bei Projektionsbilddaten, die einen ersten, trunkierten Teil von Projektionsbildern und einen zweiten, nicht trunkierten Teil von Projektionsbildern enthalten, selbstverständlich das bereits im Artikel von D. Kolditz beschriebene Verfahren, indem statt dem Vorab-CT-Scan eine Vorwärtsprojektion aus einem aus dem zweiten Teil der Projektionsbilder rekonstruierten dreidimensionalen Bilddatensatz erfolgt.
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Dabei tritt jedoch das Problem auf, dass eine praktische Umsetzung der Lehre der
DE 10 2012 205 245 A1 aus technischer Hinsicht äußerst schwierig ist, da die entsprechende Röntgeneinrichtung einen Kollimator benötigt, der sich dynamisch während der gesamten Akquisition verstellt.
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US 2003/0 076 920 A1 offenbart eine Röntgen-CT-Vorrichtung mit einem ersten Datendetektionssystem und einem zweiten Datendetektionssystem, welche jeweils eine Röntgenröhre und einen Röntgendetektor aufweisen. Eine Rekonstruktionseinheit rekonstruiert Bilddaten auf der Basis von mit wenigstens einem der Datendetektionssysteme detektierten Daten. In einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, die beiden Datendetektionssysteme zu nutzen, um Projektionsbilder zweimal aufzunehmen, einmal mit geringer Dosis untrunkiert, ein weiteres Mal mit hoher Dosis stark trunkiert. Die Daten des untrunkierten Projektionsbildes sollen genutzt werden, um das trunkierte Projektionsbild zu ergänzen.
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US 2012/0 085 934 A1 betrifft ein Positionsbestimmungssystem zur Bestimmung einer Position eines Objekts, wobei eine erste Positionsdetektionseinheit eine erste Position des Objekts aufgrund von Strahlung detektiert, eine zweite Detektionseinheit eine zweite Position aufgrund einer Beschleunigung des Objekts und der bestimmten ersten Position, wobei sich die beiden Positionsbestimmungsmöglichkeiten gegenseitig ergänzen.
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Aus der
DE 10 2008 026 035 A1 ist eine schwenkbare Bildaufnahmeeinheit mit einer ersten und einer zweiten Bildaufnahmeebene bekannt, die in einem Versatzwinkel zueinander angeordnet sind. Erste und zweite Projektionsbilder werden in verschiedenen Positionen relativ zueinander zu jeweiligen Zeitpunkten durch Verschwenken der Abbildungsebenen aufgezeichnet. Charakteristische Strukturen in den ersten und zweiten Projektionsbildern werden detektiert und vektoriell dargestellt. Sodann werden dreidimensionale Verschiebungsvektorfelder ermittelt, die Verschiebungen der dreidimensionalen Darstellung der charakteristischen Strukturen gegenüber einem Referenzzeitpunkt angeben. Ein dreidimensionales Bild wird unter Verwendung der dreidimensionalen Verschiebungsvektorfelder rekonstruiert, um einen Zustand des sich bewegenden Untersuchungsobjekts zum Referenzzeitpunkt anzuzeigen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach zu realisierende Möglichkeit anzugeben, innerhalb eines Aufnahmevorgangs trunkierte und nicht trunkierte Projektionsbilder eines Untersuchungsobjekts zu erhalten.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Röntgeneinrichtung gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Projektionsbilder mit einer Röntgeneinrichtung aufgenommen werden, die wenigstens zwei insbesondere unabhängig bewegbare, in miteinander registrierten oder registrierbaren Koordinatensystemen messende Aufnahmeanordnungen aus einem Röntgenstrahler mit wenigstens einem zugeordneten Kollimator und einem Röntgendetektor aufweist, wobei der erste Teil der Röntgenbilder mit einer ersten der Aufnahmeanordnungen und der zweite Teil der Röntgenbilder mit der zweiten der Aufnahmeanordnungen bei jeweils während des Aufnahmevorgangs gleichbleibender Kollimation aufgenommen werden, wobei der zweite Teil der Projektionsbilder weniger Projektionsbilder als der erste Teil umfasst.
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Erfindungsgemäß wird mithin ein Aufnahmeschema vorgeschlagen, das mehrere, insbesondere unabhängig bewegbare Aufnahmeanordnungen nutzt, wobei die Projektionsbilder des ersten Teils, also die trunkierten Projektionsbilder, mit einer ersten der Aufnahmeanordnungen aufgenommen werden, bei der die Kollimation ständig auf den Zielbereich eingestellt ist, und der zweite Teil der Projektionsbilder mit der zweiten Aufnahmeanordnung aufgenommen wird, bei der der Kollimator so eingestellt ist, dass das Untersuchungsobjekt, insbesondere zumindest in der Ebene der Aufnahmetrajektorie, vollständig, also untrunkiert, erfasst wird. Insbesondere ist es in einer zweckmäßigen Ausgestaltung auch möglich, dass der zweite Teil der Projektionsbilder vollständig unkollimiert aufgenommen wird. Dabei ist es im Übrigen zweckmäßig, dass die Projektionsbilder des ersten Teils einen (bezogen auf die Menge der Projektionsrichtungen, aus denen insgesamt Projektionsbilder aufgenommen werden) dicht besetzten Projektionsbildersatz bilden, die Projektionsbilder des zweiten Teils einen dünn besetzten Projektionsbildersatz. Mithin ist vorgesehen, dass der zweite Teil der Projektionsbilder weniger Projektionsbilder als der erste Teil der Projektionsbilder umfasst; allgemein ist es jedoch zweckmäßig, wenn der zweite Teil der Projektionsbilder wenigstens zwei in unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommene Projektionsbilder aufweist, insbesondere wenigstens zwei im wesentlich senkrecht aufeinander stehende Projektionsbilder. Hieraus lassen sich dann verbessert dreidimensionale Informationen ableiten.
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Die vorliegende Erfindung erlaubt also die Aufnahme eines dicht besetzten Satzes von trunkierten Projektionsbildern des Zielbereichs und eines dünn besetzten Satzes von nicht trunkierten Projektionsbildern während eines einzigen Aufnahmevorgangs, ohne dass ein sich dynamisch bewegender Kollimator während der Akquisition notwendig wäre. Das vorgeschlagene Konzept benötigt keine zusätzliche Hardware und kann, beispielsweise auf einer Biplan-Röntgeneinrichtung, auf einfache Art und Weise realisiert werden. Mithin sind deutliche Vorteile gegenüber
DE 10 2012 205 245 A1 gegeben.
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Dabei ist die Gesamtdosis an Röntgenstrahlung, der das Untersuchungsobjekt bei dem vorgeschlagenen Akquisitionsschema ausgesetzt wird, vergleichbar mit der des in
DE 10 2012 205 245 A1 beschriebenen Akquisitionsschemas. Die zusätzliche Dosis, verglichen mit einem konventionellen, grundsätzlich auf den Zielbereich trunkierten Scan, wird dabei äußerst gering gehalten und kann leicht dadurch gerechtfertigt werden, dass die Projektionsbilder des zweiten Teils zu einer wesentlich verbesserten Rekonstruktionsqualität im Zielbereich im Vergleich zu einem herkömmlichen Zielbereichscan führen.
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In diesem Kontext ist es besonders vorteilhaft, wenn in den Projektionsrichtungen, in denen ein Projektionsbild des zweiten Teils der Projektionsbilder mit der zweiten Aufnahmeanordnung aufgenommen wird, die Aufnahme eines Projektionsbilds mit der ersten Aufnahmeanordnung unterlassen wird. Denn das nicht trunkierte Projektionsbild enthält ja auch die in dieser Projektionsrichtung benötigten Projektionsbilddaten des Zielbereichs, so dass diese nicht erneut aufgenommen werden müssen. Auf diese Weise wird weiter Dosis eingespart und dieselbe Röntgendosis wie im gemäß
DE 10 2012 205 245 A1 beschriebenen Verfahren benötigt. Zweckmäßig ist es zudem auch, den zweiten Teil der Projektionsbilder auch bei der Rekonstruktion zu verwenden, da für diese Projektionsbilder keine fehlenden Projektionsbilddaten geschätzt werden müssen.
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Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die Koordinatensysteme der Aufnahmeanordnung miteinander registriert oder (aufgrund in der Röntgeneinrichtung bekannter relativer Einstellungen) miteinander registrierbar sind. Das bedeutet, die Aufnahmegeometrien der beiden Aufnahmeanordnungen sind intrinsisch und extrinsisch kalibriert, wobei letzteres bedeutet, dass die relative Position/Orientierung der einen Aufnahmeanordnung bezüglich der anderen Aufnahmeanaordnung in der Röntgeneinrichtung bekannt ist. Dies ist beispielsweise bei bekannten Biplan-Röntgeneinrichtungen bereist vorgeschlagen worden und muss hier nicht näher dargelegt werden.
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Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmeanordnungen während des gemeinsamen Aufnahmevorgangs des ersten und des zweiten Teils der Projektionsbilder wenigstens zeitweise gleichzeitig bewegt werden. Das bedeutet, insbesondere bei kreisartigen Aufnahmetrajektorien werden die beiden Aufnahmeanordnungen während des Aufnahmevorgangs simultan rotiert. Ein relativer Winkel zwischen den beiden Aufnahmeanordnungen kann hierbei beliebig gewählt werden. Insbesondere wird dann, wie bereits erwähnt wurde, eine Bildaufnahme mit der ersten Aufnahmeanordnung übersprungen wenn die zweite Aufnahmeanordnung in dieser Projektionsrichtung ein Projektionsbild aufnimmt.
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Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren umsetzen, wenn als Röntgeneinrichtung eine Biplan-Röntgeneinrichtung mit zwei C-Bögen, an denen jeweils eine Aufnahmeanordnung vorgesehen ist, verwendet wird. Jeder der C-Bögen wird dann einem Teil der Projektionsbilder, die mit der zugehörigen Aufnahmeanordnung aufgenommen werden sollen, zugeordnet, und die zugeordneten Kollimatoren werden entsprechend eingestellt. Konkret kann vorgesehen sein, dass die C-Bögen jeweils an einer eigenen Halterungseinrichtung befestigt sind, insbesondere ein C-Bogen deckenmontiert und der andere C-Bogen bodenmontiert ist. Während es im Rahmen der vorliegenden Erfindung zwar bevorzugt ist, eine simultane Bewegung der C-Bögen und mithin Aufnahmeanordnungen zu erreichen, bietet ein derartiges System jedoch eine große Flexibilität, da durch eine entsprechende Steuereinrichtung der Röntgeneinrichtung sowohl eine unabhängige Bewegbarkeit wie auch eine gekoppelte Bewegbarkeit erreicht werden kann.
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Doch auch im Bereich der CT lässt sich die vorliegende Erfindung einsetzen. So kann vorgesehen sein, dass als Röntgeneinrichtung eine Computertomographieeinrichtung mit zwei Röntgenstrahlern verwendet wird. Derartige Computertomographieeinrichtung, die auch als Dual-Source-CT-Einrichtungen bezeichnet werden, besitzen mithin wenigstens zwei, ggf. getrennt bewegbare, in der Gantry geführte Röntgenstrahler. Während sich Verfahren mit einer dynamischen Verstellung des Kollimators, also der Blende, bei einer herkömmlichen Computertomographieeinrichtung nicht einsetzen lassen, da die notwendigen Geschwindigkeiten am Kollimator nicht realisiert werden können, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren in der Anwendung in der Dual Source-CT erstmalig auch die Aufnahme zweiter Teile der Projektionsbilder, wovon einer das aufzunehmende Objekt untrunkiert, einer das Objekt trunkiert zeigt.
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Zur Ermittlung der Trunkierungsinformation und zur artefaktreduzierten Rekonstruktion des Röntgenbilddatensatzes, insbesondere eines dreidimensionalen Röntgenbilddatensatzes aus zweidimensionalen Projektionsbildern, können die im Stand der Technik bereits bekannten Rekonstruktionsalgorithmen auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Insbesondere bieten sich hierbei die bereits genannten Verfahren im Artikel von D. Kolditz et al. sowie aus
DE 10 2014 210 420.3 an. Mithin sieht eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass als Trunkierungsinformation eine Begrenzungsinformation des Untersuchungsobjekts aus einer Rekonstruktion des zweiten Teils der Projektionsbilder ermittelt wird, welche bei einer Extrapolation von aufgrund der Kollimation auf den Zielbereich in den Projektionsbildern des ersten Teils fehlenden Projektionsbilddaten verwendet wird. Gerade dann jedoch, wenn eine größere Anzahl von Projektionsbildern im zweiten Teil der Projektionsbilder vorliegt, kann es auch denkbar sein, einen dreidimensionalen Zwischenbilddatensatz aus den Projektionsbildern des zweiten Teils zu rekonstruieren, um durch Vorwärtsprojektion in den Projektionsrichtungen der Projektionsbilder des ersten Teils fehlende Projektionsbilddaten besser abschätzen zu können. Selbstverständlich können auch weitere, auf gemischte Sätze von trunkierten und nicht trunkierten Projektionsbildern abgestellte Rekonstruktionsalgorithmen im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
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Zusammenfassend erlaubt die vorliegende Erfindung also die Aufnahme von Projektionsbilddaten, die hochqualitative Rekonstruktionen eines klinisch relevanten Zielbereichs (VOI - Volume of Interest) bei äußerst niedrigen Röntgendosen erlauben. Um eine einfache Realisierung der Aufnahme ohne zusätzliche Hardware zu ermöglichen, werden die Vorteile einer Biplan-Röntgeneinrichtung ausgenutzt, wobei bevorzugt beide Aufnahmeanordnungen simultan bewegt, insbesondere rotiert werden, während die Projektionsbildaufnahme erfolgt. Hierbei wird kein dynamisch bewegter Kollimator benötigt.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Röntgeneinrichtung, insbesondere eine Biplan-Röntgeneinrichtung, aufweisend wenigstens zwei insbesondere unabhängig bewegbare, in miteinander registrierten oder registrierbaren Koordinatensystemen messende Aufnahmeanordnungen aus einem Röntgenstrahler mit einem zugeordneten Kollimator und einem Röntgendetektor und eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung übertragen, mit welcher mithin ebenso die bereits genannten Vorteile erhalten werden können. Die Steuereinrichtung ist mithin insbesondere ausgebildet, die Kollimatoren und die Aufnahmeanordnung sowie deren zugeordnete Bewegungseinrichtungen derart anzusteuern, dass eine der Aufnahmeanordnungen trunkierte Projektionsbilder nur des Zielbereichs aufnimmt, die andere (deutlich seltener) untrunkierte Projektionsbilder des Untersuchungsobjekts mit dem Zielbereich. Bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung zudem eine Trunkierungsinformationsermittlungseinheit und eine Rekonstruktionseinheit.
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Die Biplan-Röntgeneinrichtung kann bevorzugt zwei C-Bögen aufweisen, an denen die jeweiligen Aufnahmeanordnungen angeordnet sind.
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Die Röntgeneinrichtung kann alternativ auch, wie beschrieben wurde, als Dual-Source-Computertomographieeinrichtung ausgebildet sein. Jedem der wenigstens zwei Röntgenstrahler ist dann entsprechend ein Kollimator bzw. eine Blende zugeordnet, die insbesondere entsprechend angesteuert wird, dass über einen Röntgenstrahler eine untrunkierte Aufnahme, über den anderen eine trunkierte Aufnahme erfolgt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Biplan-Röntgeneinrichtung,
- 2 die Röntgeneinrichtung der 1 in einer anderen Ansicht,
- 3 einen Ablaufplan zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 Aufnahmeanordnungen und ihre Aktivität in ersten Projektionsrichtungen, und
- 5 Aufnahmeanordnungen und ihre Aktivität in zweiten Projektionsrichtungen.
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1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Biplan-Röntgeneinrichtung 1 in zwei verschiedenen Ansichten. Die Biplan-Röntgeneinrichtung 1 umfasst zwei C-Bögen 2, 3, an denen jeweils sich gegenüberliegend Röntgenstrahler 4, 5 mit zugeordneten Kollimatoren 6, 7 sowie Röntgendetektoren 8, 9 angeordnet sind. Dabei bilden der Röntgenstrahler 4 und der Röntgendetektor 8 eine erste Aufnahmeanordnung, der Röntgenstrahler 5 und der Röntgendetektor 9 eine zweite Aufnahmeanordnung. Die Koordinatensysteme der Aufnahmeanordnungen sind, wie bei derartigen Biplan-Röntgeneinrichtungen 1 bereits vorgeschlagen wurde, zu jedem Zeitpunkt miteinander registriert, da die relativen Stellungen der C-Bögen 2, 3 und somit der Aufnahmeanordnungen zueinander einer in 1 nur schematisch angedeuteten Steuereinrichtung 10 der Röntgeneinrichtung 1 immer bekannt sind, das bedeutet, es ist sowohl eine intrinsische wie auch eine extrinsische Kalibrierung gegeben.
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Der C-Bogen 2 ist über eine Halterungseinrichtung 11 mit die Bewegbarkeit des C-Bogens 2 ermöglichenden Bewegungseinrichtungen bodenmontiert, der C-Bogen 3 über eine entsprechende Halterungseinrichtung 12 deckenmontiert.
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Ein Untersuchungsobjekt, hier ein Patient, kann auf einer Patientenliege 13 positioniert werden, die von einem Stativ 14 getragen wird und frei zwischen die Aufnahmeanordnungen einragt, um eine größtmögliche Flexibilität zu gewährleisten.
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Die Steuereinrichtung 10 ist zur Durchführung des nun im Hinblick auf 3 näher erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet, wobei sie eine entsprechende Steuereinheit zur Ansteuerung der Aufnahmeanordnungen (inklusive der Kollimatoren 6, 7) und der Bewegungseinrichtungen der Halterungseinrichtungen 11, 12 derart aufweist, dass in einem einzigen Aufnahmevorgang trunkierte Projektionsbilder als ein erster Teil der Projektionsbilder und nicht trunkierte Projektionsbilder als ein zweiter Teil der Projektionsbilder aufgenommen werden können. Ferner weist die Steuereinrichtung 10 eine Trunkierungsinformationsermittlungseinheit und eine Rekonstruktionseinheit auf, wobei die Trunkierungsinformationsermittlungseinheit dazu ausgebildet ist, aus dem zweiten Teil der Projektionsbilder eine Trunkierungsinformation zu ermitteln, welche von der Rekonstruktionseinheit bei der Rekonstruktion eines dreidimensionalen Röntgenbilddatensatzes aus den Projektionsbildern zur Reduzierung von Trunkierungsartefakten verwendet wird.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei werden zunächst in einem Schritt S1 vor Beginn der Aufnahme der Projektionsbilder die Kollimatoren 6, 7 eingestellt. Vorliegend wird der Kollimator 6 der ersten Aufnahmeanordnung so eingestellt, dass mit der ersten Aufnahmeanordnung auf den Zielbereich im Patienten kollimierte, mithin trunkierte, Projektionsbilder aufgenommen werden können. Für den Kollimator 7 wird jedoch keinerlei Kollimation eingestellt.
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In einem Schritt S2 werden die Aufnahmeanordnungen, mithin die C-Bögen 2, 3, zur Realisierung einer Aufnahmetrajektorie gemeinsam und gleichzeitig um den Patienten als Untersuchungsobjekt rotiert, wobei zu festgelegten Zeitpunkten, in denen durch die Aufnahmeanordnungen jeweils bestimmte Projektionsrichtungen realisiert werden, durch die erste Aufnahmeanordnung und die zweite Aufnahmeanordnung Projektionsbilder aufgenommen werden; hierbei nimmt aufgrund der während des Aufnahmevorgangs unveränderten Einstellung der Kollimatoren 6, 7 die erste Aufnahmeanordnung lediglich auf den Zielbereich hin trunkierte Projektionsbilder, also den ersten Teil der Projektionsbilder, auf, während die zweite Aufnahmeanordnung nur nicht trunkierte Projektionsbilder, also den zweiten Teil der Projektionsbilder, aufnimmt. Dabei werden deutlich weniger Projektionsbilder des zweiten Teils als Projektionsbilder des ersten Teils aufgenommen, das bedeutet, während der erste Teil der Projektionsbilder ein dicht besetzter Satz von Projektionsbildern ist, ist der zweite Teil der Projektionsbilder ein dünn besetzter Satz von Projektionsbilder, der jedoch wenigstens zwei Projektionsbilder in unterschiedlichen Projektionsrichtungen enthält, um dreidimensionale Trunkierungsinformationen ableiten zu können. Ferner wird die Aufnahme eines Projektionsbildes durch die erste Aufnahmeanordnung dann unterdrückt, wenn an dieser Stelle ein Projektionsbild des zweiten Teils der Projektionsbilder aufgenommen wurde oder aufgenommen werden wird, um die Strahlenbelastung weiter zu reduzieren.
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4 zeigt beispielhaft eine erste Stellung der Aufnahmeanordnungen, wobei zur Verdeutlichung auch der Zielbereich 15 dargestellt ist. Ersichtlich ist der Kollimator 6 so eng eingestellt, dass durch das zugehörige, hier die Aktivität der Aufnahmeanordnung anzeigende Strahlenfeld 16 nicht das gesamte Untersuchungsobjekt, also der Patient, erfasst wird, sondern lediglich der Zielbereich 15. In der gezeigten Stellung ist, anhand des Strahlenfeldes 17 erkenntlich, auch die zweite Aufnahmeanordnung aktiv, deren Kollimator 7 so eingestellt ist, dass keinerlei Kollimation vorgenommen wird. Das bedeutet, das gesamte Untersuchungsobjekt wird untrunkiert in dieser Projektionsrichtung aufgenommen.
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In Gegensatz dazu ist in der zweiten Stellung der Aufnahmeanordnungen gemäß 5 nur das Strahlenfeld 16 des ersten Röntgenstrahlers 4 zu sehen, mithin nur die erste Aufnahmeanordnung aktiv. In der Projektionsrichtung, die der Stellung der zweiten Aufnahmeanordnung entspricht, soll mithin kein Projektionsbild des zweiten Teils der Projektionsbilder aufgenommen werden. Erreicht die erste Aufnahmeanordnung bei der Rotation die Stellung, in der sich die zweite Aufnahmeanordnung in der Darstellung der 4 befand, wird kein Projektionsbild des ersten Teils aufgenommen, da hierzu bereits ein Projektionsbild des zweiten Teils existiert. Zurückkehrend zu 3 wird in einem Schritt S3 aus dem zweiten Teil der Projektionsbilder eine Trunkierungsinformation bestimmt. Dabei kann beispielsweise, insbesondere bei einer äußerst dünnen Abtastung, vorgesehen sein, dass eine Begrenzungsinformation des Untersuchungsobjekts als Trunkierungsinformation gewonnen wird, die die im Schritt S4 folgende Extrapolation der aufgrund der Trunkierung fehlenden Projektionsbilddaten des ersten Teils der Projektionsbilder mitbestimmt. Denkbar ist es jedoch auch, insbesondere bei einer höheren Zahl von Projektionsbildern im zweiten Teil der Projektionsbilder, einen Zwischenbilddatensatz zu rekonstruieren, um durch Vorwärtsprojektion im Schritt S4 fehlende Projektionsbilddaten in den Projektionsbildern des ersten Teils der Projektionsbilder zu ergänzen.
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Auch andere Ansätze sind denkbar; die Erfindung ist mithin nicht auf die dargestellten, Trunkierungsartefakte reduzierenden Rekonstruktionsmethoden eingeschränkt.
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Nachdem fehlende Projektionsbilddaten für alle Projektionsbilder ergänzt wurden, können alle Projektionsbilder, also die des zweiten Teils sowie die ergänzten des ersten Teils, in einem Schritt S5 verwendet werden, um den dreidimensionalen Röntgenbilddatensatz zu rekonstruieren, der artefaktreduziert und in hoher Qualität den Zielbereich 15 zeigt.
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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.
