DE112021003168T5

DE112021003168T5 - Einrichtung zur korrektur von kollimatorhalbschatten in einem röntgenbild

Info

Publication number: DE112021003168T5
Application number: DE112021003168.6T
Authority: DE
Inventors: Thomas Koehler; Hanns-Ingo Maack
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2020-06-08
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2023-05-11
Also published as: WO2021249802A1; CN115988996A; US20230218258A1; EP3922183A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung (10) zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild. Die Einrichtung umfasst eine Eingabeeinheit (20), eine Verarbeitungseinheit (30) und eine Ausgabeeinheit (40). Die Eingabeeinheit ist konfiguriert, um die Verarbeitungseinheit mit Röntgendaten zu versorgen. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert, um mindestens ein kollimatorkorrigiertes Röntgenbild eines Objekts zu bestimmen. Die Bestimmung umfasst die Anwendung einer Intensitätsmodulationsmaske auf die Röntgendaten. Die Intensitätsmodulationsmaske berücksichtigt die Intensitätsvariation über einen Detektor eines Röntgenerfassungssystems, die durch mindestens eine Kollimatorplatte des Röntgenerfassungssystems verursacht wird, und das Röntgenerfassungssystem wurde verwendet, um die Röntgendaten zu erfassen. Die Ausgabeeinheit ist konfiguriert, um das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts auszugeben.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild, auf ein Röntgenbildgebungssystem, auf ein Verfahren zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild sowie auf ein Computerprogrammelement und ein computerlesbares Medium.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Röntgenbildgebungssysteme kollimieren den Röntgenstrahl, um die Exposition des Patienten zu begrenzen. Kollimatorplatten werden verwendet, um das freiliegende Sichtfeld genau an den Bereich des Detektors anzupassen. Um sicherzustellen, dass der Patient Röntgenstrahlen, die nicht detektiert werden, so wenig wie möglich ausgesetzt ist, sind die Kollimatorplatten derart positioniert, dass die Röntgenintensität idealerweise am Rand des Detektors oder geringfügig innerhalb der Detektorfläche oder ausnahmsweise geringfügig außerhalb der Detektorfläche auf null fällt. Idealerweise sollten die Kollimatorkanten nie außerhalb der Detektorfläche sein, aber in vielen Fällen können sie sich innerhalb der Detektorfläche befinden, wenn zum Beispiel der Patient eine Kollimation erfordert, die kleiner als der Detektor ist. Da jedoch die Röntgenstrahlenquelle nicht unendlich klein ist, wird ein durch die Kollimatorplatten verursachter Halbschatteneffekt beobachtet, wobei die Strahlungsintensität allmählich von 100 % auf 0 % fällt.
Eine solche Röntgenstrahlkollimation wird in Standardradiografieröntgenbildgebungssystemen mit Abschwächung (oder Übertragung) und auch in interferometriebasierten Differenzphasenkontrast- und Dunkelfeldbildgebungssystemen durchgeführt. Solche Phasenkontrast- und Dunkelfeldbildgebungssysteme stellen ein Dunkelfeldbild, ein Phasenkontrastbild und ein Abschwächungsbild (Übertragungsbild) bereit.
J. Jian-Yue et al., „Combining scatter reduction and correction to improve image quality in cone-beam computed tomography (CBCT)“, Med. Phys. 37 (11) November 2020, 5634-5644, schlagen ein kombiniertes Streuungsreduktions- und -korrekturverfahren zur Verbesserung der Bildqualität in der Kegelstrahlcomputertomografie vor, wobei ein Strahlblockansatz verwendet wird, um die Streuung zu messen, und teilweise gesperrte Projektionsdaten, die während der Streuungsmessung erhalten werden, für die CBCT-Bildrekonstruktion verwendet werden.
4 zeigt Veranschaulichungen von horizontalen Artefakten, die durch die Kollimatorplatten in Röntgenübertragungsbildern verursacht werden. Während einer klinischen Studie wurden diese horizontalen Artefakte insbesondere in den Übertragungsbildern beobachtet. Eine detaillierte Analyse zeigt, dass das Artefakt durch den unscharfen Halbschatten der Kollimatorplatte verursacht wird. In der vorliegenden Geometrie erstreckt sich der Halbschatten einige Dutzende Pixel. Folglich ist ein zusätzlicher Intensitätsgradient in den erfassten Rohdaten vorhanden, der zusätzlich zu der Intensitätsvariation aufgrund des Patienten besteht. Häufig nimmt die Röntgenintensität im Hals- oder Schulterbereich von unten nach oben zu, während der Intensitätsgradient aufgrund der Kollimatorunschärfe abnimmt. Die Kombination der beiden Effekte führt in typischen Fällen zu einem ausgeprägten Intensitätsmaximum, das als horizontales Artefakt wahrgenommen wird, das in 4 deutlich sichtbar ist. 5 zeigt außerdem ein erweitertes Röntgenübertragungsbild, bei dem das durch Kollimatorhalbschatten verursachte horizontale Artefakt sichtbar ist.
6 zeigt mehr Details dieses Problems, wobei der Halbschatten in einem beispielhaften Fall veranschaulicht ist, in dem die Übertragung mit einem Anzeigefenster im Bereich von 0 bis 1 gezeigt ist. Der Halbschatten ist deutlich sichtbar, und es ist zu beachten, dass der Halbschatten aufgrund des flachen Anodenwinkels oben wesentlich breiter als unten ist.
Obwohl erfahrene Kliniker den Halbschatteneffekt in vielen Situationen beobachten können, kann er zu Schwierigkeiten bei der Bildinterpretation führen, was ein erhöhtes Problem für weniger erfahrene Mitarbeiter ist. Auch im Rahmen des Wechsels zu einer automatisierten Bildanalyse können solche kollimatorinduzierten Artefakte zu einer gestörten oder falschen Bildinterpretation führen.
Es besteht eine Notwendigkeit, diese Probleme anzugehen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es wäre vorteilhaft, die Röntgenbildgebung zu verbessern, wobei Kollimatorplatten genutzt werden, um das Sichtfeld des Röntgenstrahls in Bezug auf die Detektorfläche zu begrenzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst, wobei weitere Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen enthalten sind. Es ist zu beachten, dass die nachfolgend beschriebenen Gesichtspunkte und Beispiele der Erfindung auch für die Einrichtung zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild, für das Röntgenbildgebungssystem, für das Verfahren zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild sowie für das Computerprogrammelement und das computerlesbare Medium gelten.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt wird eine Einrichtung zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild bereitgestellt. Die Einrichtung umfasst:

- eine Eingabeeinheit;
- eine Verarbeitungseinheit und
- eine Ausgabeeinheit.

Die Eingabeeinheit ist konfiguriert, um die Verarbeitungseinheit mit Röntgendaten zu versorgen. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert, um mindestens ein kollimatorkorrigiertes Röntgenbild eines Objekts zu bestimmen, wobei die Bestimmung die Anwendung einer Intensitätsmodulationsmaske auf die Röntgendaten umfasst. Die Intensitätsmodulationsmaske berücksichtigt die Intensitätsvariation über einen Detektor eines Röntgenerfassungssystems, die durch mindestens eine Kollimatorplatte des Röntgenerfassungssystems verursacht wird, und das Röntgenerfassungssystem wurde verwendet, um die Röntgendaten zu erfassen. Die Ausgabeeinheit ist konfiguriert, um das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts auszugeben.
Auf diese Weise können Intensitätsgradienten, die sich aus Kollimatorhalbschatten ergeben, in Radiografieabschwächungsröntgenbildern korrigiert werden, und die Intensitätsgradienten können in Abschwächungsröntgenbildern, die sich aus einem interferometrischen Röntgenbildgebungssystem mit Dunkelfeld und Phasenkontrast ergeben, korrigiert werden. Der Effekt solcher Intensitätsgradienten in den Dunkelfeld- und Phasenkontrastbildern selbst kann ebenfalls gemildert werden.
In einem Beispiel umfassen die Röntgendaten ein Abschwächungsröntgenbild des Objekts, und das Röntgenerfassungssystem war ein Abschwächungsbilderfassungssystem. Die Anwendung der Intensitätsmodulationsmaske umfasst eine Multiplikation der Intensitätswerte im Abschwächungsröntgenbild des Objekts, das Pixeln des Detektors zugeordnet ist, mit entsprechenden Intensitätswerten in der Intensitätsmodulationsmaske, und wobei das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts ein kollimatorkorrigiertes Abschwächungsröntgenbild umfasst.
Über die Mehrheit der Bilddetektorwerte wurden somit nicht reduziert und können als „eins“ betrachtet werden, aber aufgrund des Effekts der Kollimatorplatten, normalerweise an den äußeren Bereichen des Bilds, fallen die Intensitätswerte allmählich von einem solchen Einswert in Richtung 0 ab. Somit kann durch Bestimmen dieses Intensitätsprofils eine Maske bestimmt werden, die der Kehrwert davon ist und einen Wert von 1,0 über den Großteil der Maske, an dem die Bilddaten „eins“ waren, aufweist, der jedoch an den äußeren Bereichen der Maske über den Teil der Maske, der Teilen des Bilds entspricht, die durch den Kollimatorhalbschatten beeinflusst werden, von 1,0 auf eine hohe Ebene ansteigt. Diese Bilddaten können dann mit dieser Maske multipliziert werden, um den Halbschatteneffekt zu korrigieren. Anstatt einen Kehrwert der Intensitätswerte heranzuziehen, könnten selbstverständlich Intensitätswerte selbst als Maske genutzt werden, und diese Maske könnte als Teilmaske und nicht als Multipliziermaske verwendet werden.
Mit anderen Worten, obwohl der Halbschatten kein tatsächliches Merkmal des Objekts ist, können die Kollimatorplatten zu einem Halbschatteneffekt führen, der zu Intensitätsgradienten am Rand des Abschwächungsbilds des Objekts führt, die zu Problemen in Bezug auf die Interpretation oder Nutzung des Abschwächungsbilds führen können. Zum Beispiel, wie in US2015/342554A1 beschrieben, kann ein Abschwächungsbild zur Streuungskorrektur für die Compton-Streuung verwendet werden. Innerhalb dieses Vorgangs werden die Abschwächungsbilddaten in eine äquivalente Wasserdicke umgewandelt. Für dieses „Wasserobjekt“ ist ein Modell der Compton-Streuung vorhanden, und der Halbschatteneffekt führt zu einer Überschätzung von Wasser und damit zu einer Überschätzung der Compton-Streuung. Außerdem ist für die Dunkelfeldbildgebung eine bekannte Korrektur des Bilds basierend auf dem Übertragungs- oder Abschwächungsbild vorhanden. Dies korrigiert den Einfluss der Strahlaufhärtung, was auch das Dunkelfeld reduziert. Der Halbschatten führt auch zu einer Überschätzung dieses Effekts.
Somit kann zusätzlich zum Halbschatteneffekt, der zu Artefakten im Abschwächungsbild selbst führt, die zu Bildinterpretationsschwierigkeiten führen können, das Abschwächungsbild selbst zu Problemen führen, wenn es beim Verstärken anderer Bildmodalitäten verwendet wird. Die hier beschriebene neue Technik geht jedoch diese Probleme an, indem sie den Halbschatteneffekt korrigiert.
In einem Beispiel war das Röntgenerfassungssystem ein Abschwächungsbilderfassungssystem oder ein interferometrisches Bilderfassungssystem.
In einem Beispiel ist die Verarbeitungseinheit konfiguriert, um die Intensitätsmodulationsmaske zu bestimmen, wobei die Bestimmung die Nutzung des Abschwächungsröntgenbilds des Objekts umfasst.
In einem Beispiel umfassen die Röntgendaten ein Abschwächungsröntgenbild, bei dem kein Objekt vorhanden ist, und das Röntgenerfassungssystem war ein Abschwächungsbilderfassungssystem oder ein interferometrisches Bilderfassungssystem. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert, um die Intensitätsmodulationsmaske zu bestimmen. Die Bestimmung kann dann die Nutzung des Abschwächungsröntgenbilds, bei dem kein Objekt vorhanden ist, umfassen.
In einem Beispiel umfasst die Bestimmung der Intensitätsmodulationsmaske eine Identifikation von mindestens einem Intensitätsgradienten im Abschwächungsröntgenbild des Objekts oder im Abschwächungsröntgenbild, bei dem kein Objekt vorhanden ist, und wobei der mindestens eine Intensitätsgradient der mindestens einen Kollimatorplatte zugeordnet ist.
In einem Beispiel ist die Verarbeitungseinheit konfiguriert, um das kollimatorkorrigierte Abschwächungsröntgenbild mit mindestens einer Stelle des mindestens einen Gradienten, der der mindestens einen Kollimatorplatte zugeordnet ist, zu kennzeichnen.
Während somit die medizinische Fachkraft das resultierende Röntgenbild betrachtet, kann sie sehen, wo die Daten korrigiert wurden, um den Effekt des Kollimatorhalbschattens zu mildern, sodass die medizinische Fachkraft in Bezug auf die Korrektur sehen kann, wo diese Korrektur angewendet wurde, und ihr Fachwissen verwenden kann, um das zugrundeliegende Merkmal im Wissen, dass eine Korrektur angewendet wurde, besser interpretieren zu können.
In einem Beispiel, in dem das Röntgenerfassungssystem ein interferometrisches Bilderfassungssystem war, umfasst das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts ein kollimatorkorrigiertes Dunkelfeldröntgenbild und/oder ein kollimatorkorrigiertes Phasenkontraströntgenbild. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert, um das kollimatorkorrigierte Dunkelfeldröntgenbild und/oder das kollimatorkorrigierte Phasenkontraströntgenbild mit mindestens einer Stelle des mindestens einen Gradienten, der der mindestens einen Kollimatorplatte zugeordnet ist, zu kennzeichnen.
In einem Beispiel umfasst die Bestimmung der Intensitätsmodulationsmaske die Nutzung eines durch die Verarbeitungseinheit implementierten Maschinenlernalgorithmus.
In einem Beispiel umfasst der Maschinenlernalgorithmus mindestens ein trainiertes neuronales Netzwerk.
Auf diese Weise kann ein automatisches System verwendet werden, um die Intensitätsmodulationsmaske zu bestimmen. Menschen können bestimmen, wo der Kollimatorhalbschatten das Bild beeinflusst hat, und durch Trainieren eines neuronalen Netzwerks mit einer Reihe von Trainingsbildern mit Ground Truth-Informationen von einem medizinischen Experten, die identifizieren, wo der Halbschatten zu finden ist, kann das System bestimmen, wo sich ein Halbschatten befindet, und dies selbst bei einem System, das eine bewegliche Röntgenquelle verwendet, bei der sich der resultierende Kollimatorhalbschatten ebenfalls bewegt.
In einem Beispiel umfassen die Röntgendaten Leerscanstreifendaten und Objektscanstreifendaten, wobei das Röntgenerfassungssystem ein interferometrisches Bilderfassungssystem war. Die Anwendung der Intensitätsmodulationsmaske umfasst eine Multiplikation der Intensitätswerte in den Röntgenleerscanstreifendaten und Röntgenobjektscanstreifendaten, die Pixeln des Detektors zugeordnet sind, mit entsprechenden Intensitätswerten in der Intensitätsmodulationsmaske, um vorverarbeitete Röntgenleerscanstreifendaten und vorverarbeitete Röntgenobjektscanstreifendaten zu bestimmen. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert, um ein Dunkelfeldbild des Objekts und/oder ein Phasenkontrastbild des Objekts zu bestimmen, umfassend die Anwendung eines Phasenabrufalgorithmus auf die vorverarbeiteten Leerscanstreifendaten und die vorverarbeiteten Objektscanstreifendaten. Das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts umfasst dann ein kollimatorkorrigiertes Dunkelfeldröntgenbild und/oder ein kollimatorkorrigiertes Phasenkontraströntgenbild.
Wenngleich der Effekt des Kollimatorhalbschattens in einem Radiografieabschwächungsröntgenbild und in einem Abschwächungsröntgenbild, das auch zusammen mit dem Dunkelfeld- und Phasenkontrastbild eines interferometrischen DAX-Systems erfasst werden kann, am stärksten ausgeprägt ist, können die Dunkelfeld- und Phasenkontrastbilddaten auch für den Halbschatteneffekt korrigiert werden.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt wird ein Röntgenbildgebungssystem bereitgestellt. Das System umfasst:

- ein Röntgenerfassungssystem und
- eine Einrichtung zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild gemäß dem ersten Gesichtspunkt.

In einem Beispiel ist das Röntgenerfassungssystem ein Abschwächungsbilderfassungssystem oder ein interferometrisches Bilderfassungssystem.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt wird ein Verfahren zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild bereitgestellt, das Verfahren umfassend:

a) Versorgen einer Verarbeitungseinheit mit Röntgendaten;
c) Bestimmen, durch die Verarbeitungseinheit, von mindestens einem kollimatorkorrigierten Röntgenbild eines Objekts, wobei das Bestimmen das Anwenden einer Intensitätsmodulationsmaske auf die Röntgendaten umfasst, wobei die Intensitätsmodulationsmaske die Intensitätsvariation über einen Detektor eines Röntgenerfassungssystems, die durch mindestens eine Kollimatorplatte des Röntgenerfassungssystems verursacht wird, berücksichtigt und wobei das Röntgenerfassungssystem verwendet wurde, um die Röntgendaten zu erfassen; und
f) Ausgeben, durch eine Ausgabeeinheit, des mindestens einen kollimatorkorrigierten Röntgenbilds des Objekts.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt wird ein Computerprogrammelement bereitgestellt, das eine wie zuvor beschriebene Einrichtung steuert, die, wenn das Computerprogrammelement durch eine Verarbeitungseinheit ausgeführt wird, dazu eingerichtet ist, die wie zuvor beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird ein computerlesbares Medium mit gespeichertem Computerelement, wie zuvor beschrieben, bereitgestellt.
Das Computerprogrammelement kann zum Beispiel ein Softwareprogramm sein, kann aber auch ein FPGA, ein PLD oder ein beliebiges anderes geeignetes digitales Mittel sein.
Vorteilhafterweise gelten die Vorteile, die von einem der vorstehenden Gesichtspunkte bereitgestellt werden, gleichermaßen für alle anderen Gesichtspunkte und umgekehrt.
Die vorstehenden Gesichtspunkte und Beispiele werden aus den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und unter Bezugnahme darauf erläutert.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben:

1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Beispiels einer Einrichtung zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild;
2 zeigt einen schematischen Aufbau eines Beispiels eines Röntgenbildgebungssystems;
3 zeigt ein Verfahren zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild;
4 und 5 veranschaulichen Artefakte, die durch Kollimatorhalbschatten in einer Anzahl von Röntgenübertragungsbildern verursacht werden;
6 veranschaulicht das Ausmaß der kollimatorinduzierten Artefakte in einem Übertragungsröntgenbild;
7 veranschaulicht den Betrieb der Einrichtung, des Systems und des Verfahrens von 1-3, wobei das linke obere Bild ein Übertragungsröntgenbild mit einem kollimatorhalbschatteninduzierten Artefakt zeigt, das sich über die Oberseite des Bilds erstreckt, das mittlere obere Bild eine Intensitätsmodulationsmaske zeigt, die zum Korrigieren des linken Bilds verwendet wird, und das rechte obere Bild das korrigierte Bild zeigt, in dem die Intensität im linken Bild durch die Intensitäten in der Maske geteilt wurde, und wobei die unteren Bilder vergrößerte Ansichten der oberen Bilder zeigen; und
8 zeigt einen schematischen Aufbau eines Beispiels eines Phasenkontrast- und/oder Dunkelfeldbildgebungssystems.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt ein schematisches Beispiel einer Einrichtung 10 zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild. Die Einrichtung 10 umfasst eine Eingabeeinheit 20, eine Verarbeitungseinheit 30 und eine Ausgabeeinheit 40. Die Eingabeeinheit ist konfiguriert, um die Verarbeitungseinheit mit Röntgendaten zu versorgen. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert, um mindestens ein kollimatorkorrigiertes Röntgenbild eines Objekts zu bestimmen. Die Bestimmung des mindestens einen kollimatorkorrigierten Röntgenbilds des Objekts umfasst die Anwendung einer Intensitätsmodulationsmaske auf die Röntgendaten. Die Intensitätsmodulationsmaske berücksichtigt die Intensitätsvariation über einen Detektor eines Röntgenerfassungssystems, die durch mindestens eine Kollimatorplatte des Röntgenerfassungssystems verursacht wird, und das Röntgenerfassungssystem wurde verwendet, um die Röntgendaten zu erfassen. Die Ausgabeeinheit ist konfiguriert, um das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts auszugeben.
Gemäß einem Beispiel umfassen die Röntgendaten ein Abschwächungsröntgenbild des Objekts, und das Röntgenerfassungssystem war ein Abschwächungsbilderfassungssystem. Die Anwendung der Intensitätsmodulationsmaske kann eine Multiplikation der Intensitätswerte im Abschwächungsröntgenbild des Objekts, das Pixeln des Detektors zugeordnet ist, mit entsprechenden Intensitätswerten in der Intensitätsmodulationsmaske umfassen, und das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts umfasst ein kollimatorkorrigiertes Abschwächungsröntgenbild.
Es ist zu beachten, dass „Abschwächungsbild“ hier und an anderer Stelle als das Rohdatenbild bezeichnet wird. Somit ist es das Rohdatenbild, das für den Halbschatteneffekt korrigiert wird, und dieses korrigierte Bild kann dann den Logarithmus der Daten aufweisen, die ausgeführt werden, um ein Bild bereitzustellen, das das Bild wäre, das normalerweise vom Kliniker betrachtet wird.
In einem Beispiel ist die Intensitätsmodulationsmaske tatsächlich ein Kehrwert der obigen Intensitätsmodulationsmaske. Somit umfassen in diesem Beispiel die Röntgendaten ein Abschwächungsröntgenbild des Objekts, und das Röntgenerfassungssystem war ein Abschwächungsbilderfassungssystem. Die Anwendung der Intensitätsmodulationsmaske umfasst eine Teilung der Intensitätswerte im Abschwächungsröntgenbild des Objekts, das Pixeln des Detektors zugeordnet ist, mit entsprechenden Intensitätswerten in der Intensitätsmodulationsmaske, und das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts umfasst ein kollimatorkorrigiertes Abschwächungsröntgenbild.
Gemäß einem Beispiel war das Röntgenerfassungssystem ein Abschwächungsbilderfassungssystem oder ein interferometrisches Bilderfassungssystem.
Gemäß einem Beispiel ist die Verarbeitungseinheit konfiguriert, um die Intensitätsmodulationsmaske zu bestimmen. Die Bestimmung kann die Nutzung des Abschwächungsröntgenbilds des Objekts umfassen.
Gemäß einem Beispiel umfassen die Röntgendaten ein Abschwächungsröntgenbild, bei dem kein Objekt vorhanden ist, und das Röntgenerfassungssystem war ein Abschwächungsbilderfassungssystem oder das Röntgenerfassungssystem war ein interferometrisches Bilderfassungssystem. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert, um die Intensitätsmodulationsmaske zu bestimmen. Die Bestimmung kann die Nutzung des Abschwächungsröntgenbilds, bei dem kein Objekt vorhanden ist, umfassen.
Gemäß einem Beispiel umfasst die Bestimmung der Intensitätsmodulationsmaske eine Identifikation von mindestens einem Intensitätsgradienten im Abschwächungsröntgenbild des Objekts oder im Abschwächungsröntgenbild, bei dem kein Objekt vorhanden ist, und wobei der mindestens eine Intensitätsgradient der mindestens einen Kollimatorplatte zugeordnet ist.
Gemäß einem Beispiel ist die Verarbeitungseinheit konfiguriert, um das kollimatorkorrigierte Abschwächungsröntgenbild mit mindestens einer Stelle des mindestens einen Gradienten, der der mindestens einen Kollimatorplatte zugeordnet ist, zu kennzeichnen.
Gemäß einem Beispiel, in dem das Röntgenerfassungssystem ein interferometrisches Bilderfassungssystem war, umfasst das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts dann ein kollimatorkorrigiertes Dunkelfeldröntgenbild und/oder ein kollimatorkorrigiertes Phasenkontraströntgenbild. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert, um das kollimatorkorrigierte Dunkelfeldröntgenbild und/oder das kollimatorkorrigierte Phasenkontraströntgenbild mit mindestens einer Stelle des mindestens einen Gradienten, der der mindestens einen Kollimatorplatte zugeordnet ist, zu kennzeichnen.
Gemäß einem Beispiel umfasst die Bestimmung der Intensitätsmodulationsmaske die Nutzung eines durch die Verarbeitungseinheit implementierten Maschinenlernalgorithmus.
Gemäß einem Beispiel umfasst der Maschinenlernalgorithmus mindestens ein trainiertes neuronales Netzwerk.
Gemäß einem Beispiel umfassen die Röntgendaten Leerscanstreifendaten und Objektscanstreifendaten, wobei das Röntgenerfassungssystem ein interferometrisches Bilderfassungssystem war. Die Anwendung der Intensitätsmodulationsmaske kann dann eine Multiplikation der Intensitätswerte in den Röntgenleerscanstreifendaten und Röntgenobjektscanstreifendaten, die Pixeln des Detektors zugeordnet sind, mit entsprechenden Intensitätswerten in der Intensitätsmodulationsmaske umfassen, um vorverarbeitete Röntgenleerscanstreifendaten und vorverarbeitete Röntgenobjektscanstreifendaten zu bestimmen. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert, um ein Dunkelfeldbild des Objekts und/oder ein Phasenkontrastbild des Objekts zu bestimmen, umfassend die Anwendung eines Phasenabrufalgorithmus auf die vorverarbeiteten Leerscanstreifendaten und die vorverarbeiteten Objektscanstreifendaten. Das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts umfasst dann ein kollimatorkorrigiertes Dunkelfeldröntgenbild und/oder ein kollimatorkorrigiertes Phasenkontraströntgenbild.
In einem Beispiel ist die Intensitätsmodulationsmaske tatsächlich ein Kehrwert der obigen Intensitätsmodulationsmaske. In diesem Beispiel umfassen somit die Röntgendaten Leerscanstreifendaten und Objektscanstreifendaten, wobei das Röntgenerfassungssystem ein interferometrisches Bilderfassungssystem war. Die Anwendung der Intensitätsmodulationsmaske kann dann eine Multiplikation der Intensitätswerte in den Röntgenleerscanstreifendaten und Röntgenobjektscanstreifendaten, die Pixeln des Detektors zugeordnet sind, mit entsprechenden Intensitätswerten in der Intensitätsmodulationsmaske umfassen, um vorverarbeitete Röntgenleerscanstreifendaten und vorverarbeitete Röntgenobjektscanstreifendaten zu bestimmen. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert, um ein Dunkelfeldbild des Objekts und/oder ein Phasenkontrastbild des Objekts zu bestimmen, umfassend die Anwendung eines Phasenabrufalgorithmus auf die vorverarbeiteten Leerscanstreifendaten und die vorverarbeiteten Objektscanstreifendaten. Das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts umfasst dann ein kollimatorkorrigiertes Dunkelfeldröntgenbild und/oder ein kollimatorkorrigiertes Phasenkontraströntgenbild.
2 zeigt ein schematisches Beispiel eines Röntgenbildgebungssystems 100. Das System 100 umfasst ein Röntgenerfassungssystem 110 und eine Einrichtung 10 zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild, wie in Bezug auf 1 beschrieben.
Gemäß einem Beispiel ist das Röntgenerfassungssystem ein Abschwächungsbilderfassungssystem oder ist das Röntgenerfassungssystem ein interferometrisches Bilderfassungssystem.
3 zeigt ein Verfahren 200 zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild in seinen Grundschritten, wobei wesentliche Schritte in fetten Linien gezeigt sind und optionale Schritte in gestrichelten Linien gezeigt sind. Das Verfahren 200 umfasst:

- in einem Bereitstellungsschritt 210, der auch als Schritt a) bezeichnet wird, Versorgen einer Verarbeitungseinheit mit Röntgendaten;
- in einem Bestimmungsschritt 220, der auch als Schritt c) bezeichnet wird, Bestimmen, durch die Verarbeitungseinheit, von mindestens einem kollimatorkorrigierten Röntgenbild eines Objekts, wobei das Bestimmen das Anwenden einer Intensitätsmodulationsmaske auf die Röntgendaten umfasst, wobei die Intensitätsmodulationsmaske die Intensitätsvariation über einen Detektor eines Röntgenerfassungssystems, die durch mindestens eine Kollimatorplatte des Röntgenerfassungssystems verursacht wird, berücksichtigt und wobei das Röntgenerfassungssystem verwendet wurde, um die Röntgendaten zu erfassen; und
- in einem Ausgabeschritt 230, der auch als Schritt f) bezeichnet wird, Ausgeben, durch eine Ausgabeeinheit, des mindestens einen kollimatorkorrigierten Röntgenbilds des Objekts.

In einem Beispiel umfassen die Röntgendaten ein Abschwächungsröntgenbild des Objekts, wobei das Röntgenerfassungssystem ein Abschwächungsbilderfassungssystem war und wobei in Schritt c) das Anwenden der Intensitätsmodulationsmaske ein Multiplizieren der Intensitätswerte im Abschwächungsröntgenbild des Objekts, das Pixeln des Detektors zugeordnet ist, mit entsprechenden Intensitätswerten in der Intensitätsmodulationsmaske umfasst und wobei das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts ein kollimatorkorrigiertes Abschwächungsröntgenbild umfasst.
In einem Beispiel war das Röntgenerfassungssystem ein Abschwächungsbilderfassungssystem oder ein interferometrisches Bilderfassungssystem.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren Schritt b) Bestimmen 240, durch die Verarbeitungseinheit, der Intensitätsmodulationsmaske, wobei das Bestimmen ein Nutzen des Abschwächungsröntgenbilds des Objekts umfasst.
In einem Beispiel umfassen die Röntgendaten ein Abschwächungsröntgenbild, bei dem kein Objekt vorhanden ist, wobei das Röntgenerfassungssystem ein Abschwächungsbilderfassungssystem oder ein interferometrisches Bilderfassungssystem war und wobei Schritt b) ein Nutzen des Abschwächungsröntgenbilds, bei dem kein Objekt vorhanden ist, umfasst.
In einem Beispiel umfasst Schritt b) ein Identifizieren von mindestens einem Intensitätsgradienten im Abschwächungsröntgenbild des Objekts oder im Abschwächungsröntgenbild, bei dem kein Objekt vorhanden ist, wobei der mindestens eine Intensitätsgradient der mindestens einen Kollimatorplatte zugeordnet ist.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren Schritt d) Kennzeichnen 250, durch die Verarbeitungseinheit, des kollimatorkorrigierten Abschwächungsröntgenbilds mit mindestens einer Stelle des mindestens einen Gradienten, der der mindestens einen Kollimatorplatte zugeordnet ist.
In einem Beispiel, wenn das Röntgenerfassungssystem ein interferometrisches Bilderfassungssystem war, umfasst das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts ein kollimatorkorrigiertes Dunkelfeldröntgenbild und/oder ein kollimatorkorrigiertes Phasenkontraströntgenbild, und wobei das Verfahren Schritt e) Kennzeichnen 260, durch die Verarbeitungseinheit, des kollimatorkorrigierten Dunkelfeldröntgenbilds und/oder des kollimatorkorrigierten Phasenkontraströntgenbilds mit mindestens einer Stelle des mindestens einen Gradienten, der der mindestens einen Kollimatorplatte zugeordnet ist, umfasst.
In einem Beispiel umfasst Schritt b) das Nutzen eines Maschinenlernalgorithmus, der durch die Verarbeitungseinheit implementiert wird.
In einem Beispiel umfasst der Maschinenlernalgorithmus mindestens ein trainiertes neuronales Netzwerk.
In einem Beispiel umfassen die Röntgendaten Leerscanstreifendaten und Objektscanstreifendaten, wobei das Röntgenerfassungssystem ein interferometrisches Bilderfassungssystem war und wobei in Schritt c) das Anwenden der Intensitätsmodulationsmaske ein Multiplizieren der Intensitätswerte in den Röntgenleerscanstreifendaten und Röntgenobjektscanstreifendaten, die Pixeln des Detektors zugeordnet sind, mit entsprechenden Intensitätswerten in der Intensitätsmodulationsmaske umfasst, um vorverarbeitete Röntgenleerscanstreifendaten und vorverarbeitete Röntgenobjektscanstreifendaten zu bestimmen, wobei Schritt c) das Bestimmen eines Dunkelfeldbilds des Objekts und/oder eines Phasenkontrastbilds des Objekts durch die Verarbeitungseinheit, umfassend das Anwenden eines Phasenabrufalgorithmus auf die vorverarbeiteten Leerscanstreifendaten und die vorverarbeiteten Objektscanstreifendaten, umfasst; und wobei das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts ein kollimatorkorrigiertes Dunkelfeldröntgenbild und/oder ein kollimatorkorrigiertes Phasenkontraströntgenbild umfasst.
Die Einrichtung und das Verfahren zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild und das Röntgenbildgebungssystem werden nun in Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben, wobei auf 7-8 Bezug genommen wird.
7 zeigt links ein Übertragungsbild mit dem kollimatorinduzierten Artefakt, das sich über das Bild oben erstreckt, und darunter befindet sich ein erweiterter Teil des Bilds. Tatsächlich würde eine Anzahl von vertikalen Querschnitten durch die Bilddaten durch Intensitätsvariationen moduliert werden, die durch den Körper des Patienten verursacht werden, und dann wird in der Nähe der Oberseite des Bilds aufgrund des Kollimatorhalbschattens, wo die Intensität allmählich abfällt, ein Intensitätsgradient auf die Daten angewendet. Diese Informationen können verwendet werden, um eine Intensitätsmodulationsmaske zu bestimmen, die den Kollimatorhalbschatten berücksichtigt. Somit kann das Bild selbst verwendet werden, um die Intensitätsmodulationsmaske zu bestimmen. Die Intensitätsmodulationsmaske kann dann tatsächlich die Intensitätsvariation über den Detektor ohne den Patienten sein und kann daher fast überall einen Wert 1,0 aufweisen, der aber an der Oberseite der Maske entsprechend der Oberseite des Bilds von 1,0 in Richtung 0 abfällt. Eine solche Maske ist im mittleren oberen Bild von 7 gezeigt, wobei sich auch hier eine erweiterte Version unter diesem Bild befindet. Diese Maske kann dann als Teilmaske verwendet werden, um die Intensitäten durch die Maskenwerte zu teilen, um ein korrigiertes Röntgenübertragungsbild zu bestimmen, wie im rechten Bild von 7 gezeigt, das auch hier oben als das Gesamtbild und darunter in einer erweiterten Form gezeigt ist. Die Maskenwerte können der Kehrwert der vorstehend erörterten Werte sein und fast überall 1,0 sein, aber über den Kollimatorhalbschattenbereich von 1,0 auf hohe Werte ansteigen. Diese Maske kann dann auf die gleiche Weise wie eine vorstehend erörterte Teilmaske als die Multipliziermaske verwendet werden.
Anstatt Bilddaten mit einem vorhandenen Patienten zu verwenden, kann ein Nullübertragungsbild, bei dem kein Patientenobjekt vorhanden ist, herangezogen und die Intensitätsmodulationsmaske bestimmt werden. Hier ist der Vorteil, dass keine Intensitätsmodulation aufgrund des Patienten berücksichtigt werden muss.
Intensitätsmodulationsmasken können für unterschiedliche Brennfleckgrößen und -positionen und Quellbildabstände bestimmt werden, wenn dies in einem System variabel ist. Diese Intensitätsmodulationsmasken können für verschiedene Systemeinstellungen vorbestimmt werden, können aber auch „on-the-fly“ für Bilder bestimmt werden, wie es erforderlich ist.
Die Bestimmung der Intensitätsmodulationsmasken kann auch die Anwendung einer Intensitätsmodulationsmaske auf Bilder, wie vorstehend erörtert, und dann eine Variation der Intensitätsmodulationsmaske umfassen, bis der Effekt des Kollimatorhalbschattens minimiert ist.
Außerdem kann ein trainierter Maschinenlernalgorithmus, wie ein neuronales Netzwerk, genutzt werden, um die Intensitätsmodulationsmaske zu bestimmen. Ein Mensch kann die kollimatorhalbschatteninduzierten Artefakte visuell sehen, und der Maschinenlernalgorithmus kann auf einer Anzahl von Trainingsbildern mit zugehörigen Ground Truth-Daten der Position der Artefakte trainiert werden, wodurch es ermöglicht wird, einen Halbschatten in neu erfassten Bildern zu identifizieren und die erforderliche Intensitätsmodulationsmaske zu bestimmen.
Die Intensitätsmodulationsmaske kann auf Übertragungsröntgenbilder oder Abschwächungsröntgenbilder angewendet werden, die durch ein Standardradiografiesystem erfasst werden. Die Intensitätsmodulationsmaske kann jedoch auch in einem interferometriebasierten Dunkelfeld- und Phasenkontraströntgenbildgebungssystem angewendet werden. Ein solches System wird nachstehend in Bezug auf 8 erörtert, jedoch wird im Wesentlichen eine Gitterbewegung innerhalb einer Gitteranordnung mit und ohne Objekt durchgeführt. Eine aktive Bewegung des Gitters führt zu einer Sinuskurve oder einer Modulation von Pixelwerten über den Detektor, wobei ein Phasenabrufprozess ermöglicht, dass Sichtbarkeitsinformationen ein Dunkelfeldbild ableiten, Phaseninformationen ein Phasenkontrastbild ableiten, und wobei Mittelwerte verwendet werden, um ein Absorptions- oder Übertragungs- oder Abschwächungsbild zu bestimmen. Die obige Verarbeitung mit der Intensitätsmodulationsmaske kann auf die gleiche Weise, wie vorstehend für ein Standardradiografieabschwächungsbild erörtert, auf das Abschwächungsbild angewendet werden. Für die Korrektur von Dunkelfeld- und Phasenkontrastbildern können jedoch die Scanbilder selbst vor einem Phasenabrufschritt, der die Dunkelfeld- und Phasenkontrastbilder selbst erzeugt, durch die Intensitätsmodulationsmaske korrigiert werden. Es ist jedoch zu beachten, dass die kollimatorhalbschatteninduzierten Artefakte in Dunkelfeld- und Phasenkontrastbildern weniger bemerkbar sind als bei den Abschwächungsbildern. Zusätzlich zur Anwendung der Intensitätsmodulationsmaske auf die Scandaten selbst, da die effektive Brennfleckgröße im Halbschattenbereich abnimmt, führt dies zu einer erhöhten Sichtbarkeit der Streifen, und dieser Effekt kann derart modelliert werden, dass die kollimatorhalbschatteninduzierten Artefakte in Dunkelfeld- und Phasenkontrastbildern weiter korrigiert werden.
Standardabschwächungsröntgenbildgebungssysteme sind weitverbreitet, jedoch stellen interferometerbasierte Dunkelfeld- und Phasenkontraströntgenbildgebungssysteme ein sich neu entwickelndes Gebiet von Röntgenbildern dar. Daher wird diese neue Bildgebungstechnologie der Vollständigkeit halber nachstehend unter Bezugnahme auf 8 kurz erörtert.
Für die Erfassung der Dunkelfeld- und Phasenkontrastdaten sowie der Abschwächungsdaten wird ein Interferometer mit zwei (Talbot-Typ) oder drei (Talbot-Lau-Typ) Gittern in den Röntgenstrahl eingeführt, was normalerweise als G0-, G1- und G2-Gitter bezeichnet wird. Ein beispielhaftes System ist in 8 gezeigt, wobei üblicherweise G0 und G2 Absorbergitter sind und G1 ein Phasengitter ist und wobei ein Objekt OB innerhalb eines Untersuchungsbereichs ER platziert ist. Das Quellgitter G0 kann verwendet werden, um Strahlung von der Quelle kohärenter zu machen, ist jedoch nicht immer notwendig, und die Gitter G1 und G2 werden normalerweise als Phasen- und Analysatorgitter bezeichnet. Anschließend wird für ein sogenanntes Vollfeldsystem eines der beiden Gitter G1 oder G2 senkrecht zu den Gitterlamellen relativ zu den anderen Gittern in einer Anzahl von Schritten bewegt (sogenanntes schrittweises Positionieren), und wenn das Quellgitter G0 genutzt wird, kann es dieses Gitter sein, das seitlich schrittweise positioniert wird (wobei seitlich senkrecht zur Gitterrichtung bedeutet). Dadurch wird für jede neue Gitterposition ein Bild auf dem Detektor D aufgezeichnet. Der Vergleich der mit und ohne Probe im Strahl erfassten Bildsequenz ermöglicht es, die drei Bildgebungssignale zu berechnen: Übertragungs- oder Abschwächungs-(herkömmliches Röntgenbild), Phasenkontrastbild und Dunkelfeldbild. Diese Gitter erzeugen ein Streifenmuster oben auf dem herkömmlichen Übertragungsbild, und zum Beispiel wird das Dunkelfeldsignal als der Kontrastverlust dieses Streifenmusters berechnet. Das Streifenmuster, das bei der Dunkelfeld- und Phasenkontrastbildgebung analysiert wird, ist eine feine Struktur im Mikrometerbereich. Unter Verwendung eines Analysatorgitters mit gleicher Periodizität kann mit dem Detektor ein Moire-Muster gemessen werden. Jede Bewegung einer oder mehrerer Interferometerkomponenten, wie des Analysatorgitters, in dieser Längenskala ändert die Phase des Moire-Musters. Anstatt ein Vollfeldsystem und ein schrittweises Phasenpositionieren zu verwenden, kann ein Scansystemtyp verwendet werden, wie z. B. in US 9959640 B2 beschrieben.
Somit moduliert eine Probe oder ein Objekt, der Körper in 8, die Abschwächungs-, Brechungs- und Kleinwinkelstreuungsinformationen auf die Strahlung. Um Phaseninformationen von anderen Beiträgen zu dem Signal, wie eine Abschwächung durch die Probe, eine inhomogene Beleuchtung oder Mängel der Gitter, zu trennen, wird ein Ansatz des „schrittweisen Positionierens“ der Phase verwendet. Eines der Gitter (entweder G1 oder G2 - oder G0, falls vorhanden) wird entlang der Querrichtung über mindestens eine Periode des Gitters gescannt, und für jeden Punkt des Scans wird ein Bild aufgenommen (es ist zu beachten, dass die Intensitätsmodulationsmaske auf diesen Scan angewendet wird). Die resultierenden Phasenkontrast-, Dunkelfeld- und Abschwächungsdaten schwingen dann sinusförmig, mit der und ohne die Probe, und dies kann genutzt werden, um die Dunkelfeld-, Phasenkontrast- und Abschwächungsbilder unter Verwendung eines Phasenabrufalgorithmus zu bestimmen. Weitere Details zum Standardansatz des schrittweisen Phasenpositionierens finden Sie in dem Beitrag von Weitkamp et al, Optics Express, Band 13, Nr. 16, (2005) 6296-6304.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Computerprogramm oder Computerprogrammelement bereitgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es konfiguriert ist, um die Verfahrensschritte des Verfahrens nach einer der vorstehenden Ausführungsformen auf einem geeigneten System auszuführen.
Das Computerprogrammelement könnte daher auf einer Computereinheit gespeichert sein, die auch Teil einer Ausführungsform sein könnte. Diese Computereinheit kann konfiguriert sein, um die Schritte des oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen oder deren Durchführung zu veranlassen. Darüber hinaus kann sie konfiguriert sein, um die Komponenten der oben beschriebenen Einrichtung und/oder des Systems zu betreiben. Die Computereinheit kann konfiguriert sein, um automatisch zu arbeiten und/oder die Befehle eines Benutzers auszuführen. Ein Computerprogramm kann in einen Arbeitsspeicher eines Datenprozessors geladen werden. Der Datenprozessor kann somit zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ausführungsformen ausgestattet sein.
Diese beispielhafte Ausführungsform der Erfindung deckt sowohl ein Computerprogramm, das von Anfang an die Erfindung verwendet, als auch ein Computerprogramm, das mittels eines Updates ein bestehendes Programm in ein Programm umwandelt, das die Erfindung verwendet, ab.
Ferner könnte das Computerprogrammelement in der Lage sein, alle Schritte bereitzustellen, die notwendig sind, um das Verfahren einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens wie oben beschrieben zu erfüllen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein computerlesbares Medium, wie eine CD-ROM, ein USB-Stick oder dergleichen präsentiert, wobei auf dem computerlesbaren Medium ein Computerprogrammelement gespeichert ist, wobei das Computerprogrammelement durch den vorhergehenden Abschnitt beschrieben ist.
Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium, wie einem optischen Speichermedium oder einem Festkörpermedium, das zusammen mit oder als Teil anderer Hardware geliefert wird, gespeichert und/oder verteilt werden, kann jedoch auch in anderen Formen verteilt werden, wie über das Internet oder andere drahtgebundene oder drahtlose Telekommunikationssysteme.
Das Computerprogramm kann jedoch auch über ein Netzwerk, wie das World Wide Web, präsentiert werden und kann von einem solchen Netzwerk in den Arbeitsspeicher eines Datenprozessors heruntergeladen werden. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Medium zum Bereitstellen eines Computerprogrammelements zum Herunterladen bereitgestellt, wobei das Computerprogrammelement angeordnet ist, um ein Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung durchzuführen.
Es ist zu beachten, dass Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf verschiedene Gegenstände beschrieben werden. Insbesondere werden einige Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Verfahrenstypansprüche beschrieben, während andere Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Einrichtungstypansprüche beschrieben werden. Der Fachmann wird jedoch aus der vorstehenden und der folgenden Beschreibung entnehmen, dass, sofern nicht anders angegeben, neben jeder Kombination von Merkmalen, die zu einer Art von Gegenstand gehören, auch jede Kombination zwischen Merkmalen, die sich auf verschiedene Gegenstände beziehen, als mit dieser Anmeldung offenbart gilt. Jedoch können alle Merkmale kombiniert werden, wodurch synergetische Effekte bereitgestellt werden, die größer sind als die einfache Summierung der Merkmale.
Auch wenn die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, sind eine derartige Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als einschränkend zu betrachten. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können vom Fachmann beim Ausüben einer beanspruchten Erfindung, aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der abhängigen Ansprüche verstanden und bewirkt werden.
In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassen“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Ein einzelner Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen genannter Elemente erfüllen. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander verschiedenen abhängigen Ansprüchen erneut genannt werden, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft verwendet werden kann. Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen des Schutzumfangs auszulegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2015342554 A1 [0016]
US 9959640 B2 [0074]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Weitkamp et al, Optics Express, Band 13, Nr. 16 [0075]

Claims

Einrichtung (10) zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild, wobei die Einrichtung umfasst: - eine Eingabeeinheit (20); - eine Verarbeitungseinheit (30) und - eine Ausgabeeinheit (40); wobei die Eingabeeinheit konfiguriert ist, um die Verarbeitungseinheit mit Röntgendaten zu versorgen; wobei die Verarbeitungseinheit konfiguriert ist, um mindestens ein kollimatorkorrigiertes Röntgenbild eines Objekts zu bestimmen, wobei die Bestimmung die Anwendung einer Intensitätsmodulationsmaske auf die Röntgendaten umfasst, wobei die Intensitätsmodulationsmaske die Intensitätsvariation über einen Detektor eines Röntgenerfassungssystems, die durch mindestens eine Kollimatorplatte des Röntgenerfassungssystems verursacht wird, berücksichtigt und wobei das Röntgenerfassungssystem verwendet wurde, um die Röntgendaten zu erfassen; und wobei die Ausgabeeinheit konfiguriert ist, um das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts auszugeben.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Röntgenerfassungssystem ein Abschwächungsbilderfassungssystem oder ein interferometrisches Bilderfassungssystem war.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-2, wobei die Röntgendaten ein Abschwächungsröntgenbild des Objekts umfassen, wobei das Röntgenerfassungssystem ein Abschwächungsbilderfassungssystem war und wobei die Anwendung der Intensitätsmodulationsmaske eine Multiplikation der Intensitätswerte im Abschwächungsröntgenbild des Objekts, das Pixeln des Detektors zugeordnet ist, mit entsprechenden Intensitätswerten in der Intensitätsmodulationsmaske umfasst und wobei das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts ein kollimatorkorrigiertes Abschwächungsröntgenbild umfasst.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-3, wobei die Verarbeitungseinheit konfiguriert ist, um die Intensitätsmodulationsmaske zu bestimmen, wobei die Bestimmung die Nutzung des Abschwächungsröntgenbilds des Objekts umfasst.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Röntgendaten ein Abschwächungsröntgenbild, bei dem kein Objekt vorhanden ist, umfassen, wobei das Röntgenerfassungssystem ein Abschwächungsbilderfassungssystem oder ein interferometrisches Bilderfassungssystem war und wobei die Verarbeitungseinheit konfiguriert ist, um die Intensitätsmodulationsmaske zu bestimmen, wobei die Bestimmung die Nutzung des Abschwächungsröntgenbilds, bei dem kein Objekt vorhanden ist, umfasst.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 4-5, wobei die Bestimmung der Intensitätsmodulationsmaske eine Identifikation von mindestens einem Intensitätsgradienten im Abschwächungsröntgenbild des Objekts oder im Abschwächungsröntgenbild, bei dem kein Objekt vorhanden ist, umfasst, wobei der mindestens eine Intensitätsgradient der mindestens einen Kollimatorplatte zugeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 6, wobei die Verarbeitungseinheit konfiguriert ist, um das kollimatorkorrigierte Abschwächungsröntgenbild mit mindestens einer Stelle des mindestens einen Gradienten, der der mindestens einen Kollimatorplatte zugeordnet ist, zu kennzeichnen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 6-7, wobei, wenn das Röntgenerfassungssystem ein interferometrisches Bilderfassungssystem war, das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts ein kollimatorkorrigiertes Dunkelfeldröntgenbild und/oder ein kollimatorkorrigiertes Phasenkontraströntgenbild umfasst und wobei die Verarbeitungseinheit konfiguriert ist, um das kollimatorkorrigierte Dunkelfeldröntgenbild und/oder das kollimatorkorrigierte Phasenkontraströntgenbild mit mindestens einer Stelle des mindestens einen Gradienten, der der mindestens einen Kollimatorplatte zugeordnet ist, zu kennzeichnen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 4-8, wobei die Bestimmung der Intensitätsmodulationsmaske die Nutzung eines durch die Verarbeitungseinheit implementierten Maschinenlernalgorithmus umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 9, wobei der Maschinenlernalgorithmus mindestens ein trainiertes neuronales Netzwerk umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Röntgendaten Leerscanstreifendaten und Objektscanstreifendaten umfassen, wobei das Röntgenerfassungssystem ein interferometrisches Bilderfassungssystem war und wobei die Anwendung der Intensitätsmodulationsmaske eine Multiplikation der Intensitätswerte in den Röntgenleerscanstreifendaten und Röntgenobjektscanstreifendaten, die Pixeln des Detektors zugeordnet sind, mit entsprechenden Intensitätswerten in der Intensitätsmodulationsmaske umfasst, um vorverarbeitete Röntgenleerscanstreifendaten und vorverarbeitete Röntgenobjektscanstreifendaten zu bestimmen, wobei die Verarbeitungseinheit konfiguriert ist, um ein Dunkelfeldbild des Objekts und/oder ein Phasenkontrastbild des Objekts zu bestimmen, das eine Anwendung eines Phasenabrufalgorithmus des Objekts und/oder eines Phasenkontrastbilds des Objekts, umfassend die Anwendung eines Phasenabrufalgorithmus auf die vorverarbeiteten Leerscanstreifendaten und die vorverarbeiteten Objektscanstreifendaten, umfasst; und wobei das mindestens eine kollimatorkorrigierte Röntgenbild des Objekts ein kollimatorkorrigiertes Dunkelfeldröntgenbild und/oder ein kollimatorkorrigiertes Phasenkontraströntgenbild umfasst.
Röntgenbildgebungssystem (100), wobei das System umfasst: - ein Röntgenerfassungssystem (110) und - eine Einrichtung (10) zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild nach einem der Ansprüche 1-11.
System nach Anspruch 12, wobei das Röntgenerfassungssystem ein Abschwächungsbilderfassungssystem oder ein interferometrisches Bilderfassungssystem ist.
Verfahren (200) zur Korrektur von Kollimatorhalbschatten in einem Röntgenbild, wobei das Verfahren umfasst: a) Versorgen (210) einer Verarbeitungseinheit mit Röntgendaten; c) Bestimmen (220), durch die Verarbeitungseinheit, von mindestens einem kollimatorkorrigierten Röntgenbild eines Objekts, wobei das Bestimmen das Anwenden einer Intensitätsmodulationsmaske auf die Röntgendaten umfasst, wobei die Intensitätsmodulationsmaske die Intensitätsvariation über einen Detektor eines Röntgenerfassungssystems, die durch mindestens eine Kollimatorplatte des Röntgenerfassungssystems verursacht wird, berücksichtigt und wobei das Röntgenerfassungssystem verwendet wurde, um die Röntgendaten zu erfassen; und f) Ausgeben (230), durch eine Ausgabeeinheit, des mindestens einen kollimatorkorrigierten Röntgenbilds des Objekts.
Computerprogrammelement zum Steuern einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder eines Systems nach Anspruch 12-13, das, wenn es durch einen Prozessor ausgeführt wird, konfiguriert ist, um das Verfahren nach Anspruch 14 auszuführen.