DE19544349A1 - Interpolierender Wendel-Algorithmus zur Bildrekonstruktion in einem Computertomographiesystem - Google Patents
Interpolierender Wendel-Algorithmus zur Bildrekonstruktion in einem ComputertomographiesystemInfo
- Publication number
- DE19544349A1 DE19544349A1 DE19544349A DE19544349A DE19544349A1 DE 19544349 A1 DE19544349 A1 DE 19544349A1 DE 19544349 A DE19544349 A DE 19544349A DE 19544349 A DE19544349 A DE 19544349A DE 19544349 A1 DE19544349 A1 DE 19544349A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- data
- plane
- projection data
- projection
- algorithm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 title description 27
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 title description 21
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 claims description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 description 5
- SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N radon atom Chemical compound [Rn] SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000035987 intoxication Effects 0.000 description 1
- 231100000566 intoxication Toxicity 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
- G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
- G06T11/005—Specific pre-processing for tomographic reconstruction, e.g. calibration, source positioning, rebinning, scatter correction, retrospective gating
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/027—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis characterised by the use of a particular data acquisition trajectory, e.g. helical or spiral
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Surgery (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Generation (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Medical Treatment And Welfare Office Work (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Computer-Tomographie-
Abbildungen und insbesondere auf einen interpolierenden Algo
rithmus zur Rekonstruktion von Bildern aus bei einer Wendel
bzw. Schraubenlinien-Abtastung erfaßten Projektionsdaten.
In Computer-Tomographie- (CT) Systemen projiziert eine Röntgen
strahlquelle einen fächerförmigen Strahl, der kollimiert ist,
um innerhalb eine X-Y-Ebene eines karthesischen Koordinatensy
stems, bezeichnet als "Abbildungsebene", zu liegen. Der Rönt
genstrahl passiert das abzubildende Objekt, wie beispielsweise
einen Patienten, und trifft auf ein lineares Feld von Strah
lungsdetektoreinrichtungen. Die Intensität der durchgelassenen
Strahlung ist von der Dämpfung der Röntgenstrahlen durch das
Objekt abhängig. Jede Detektoreinrichtung des linearen Felds
erzeugt ein einzelnes elektrisches Signal, das eine Messung der
Strahldämpfung ist. Die Dämpfungsmessungen von allen Detektor
einrichtungen werden einzeln erfaßt, um ein Durchlaßprofil zu
erzeugen.
Die Röntgenstrahlquelle und das lineare Detektoreinrichtungs
feld in einem Computer-Tomographie- (CT) System werden mit ei
nem Faßlager bzw. Gantry innerhalb der Abbildungsebene und rund
um das Objekt gedreht, so daß sich der Winkel, in dem der Rönt
genstrahl das Objekt durchschneidet konstant verändert. Eine
Gruppe von Röntgenstrahl-Dämpfungsmessungen von dem Detektor
einrichtungsfeld bei einem Faßlagerwinkel wird als eine "An
sicht bezeichnet. Eine "Abtastung" des Objekts umfaßt einen
Satz von Ansichten, die bei verschiedenen Faßlagerwinkeln wäh
rend einer Umdrehung der Röntgenstrahlquelle und der Detektor
einrichtung gemacht werden. Bei einer axialen Abtastung wer
den Daten verarbeitet, um ein Bild zu konstruieren, das einem
zweidimensionalen, durch das Objekt aufgenommenen Schnitt ent
spricht. Ein Verfahren zum Rekonstruieren eines Bilds aus einem
Satz von Daten wird im Stand der Technik als "gefilterte Rück
projektionstechnik" bezeichnet. Dieses Verfahren wandelt die
Dämpfungsmessungen von einer Abtastung in als "CT Nummern" oder
"Hounsfield Einheiten" bezeichnete Integer um, die zu Steuerung
der Helligkeit eines entsprechenden Bildelements (Pixels) einer
Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung verwendet werden.
Computer-Tomographie- (CT) Abtastungen wurden mit einer
Anhalte-und-Aufnahme-Technik bzw. "Stop-and-Shoot-Technik" er
faßt. Mit der Anhalte-und-Aufnahme- bzw. "Stop-and-Shoot"-
Technik wird ein vollständiger Satz von Projektionen erfaßt,
bevor der Patient in eine nächste Lokalisierung verschoben
wird. Um die Bildqualität sicherzustellen, wird eine Verzöge
rung zwischen der Abtastung ungleich Null (im folgenden als ISD
(non-zero inter-scan delay) bezeichnet) zwischen den Abtastun
gen eingefügt. Die ISD ist typischerweise lang genug, um si
cherzustellen, daß das Faßlager sich mit einer konstanten Ge
schwindigkeit dreht, während Projektionsdaten erhalten werden,
und daß sich der Patient zur nächsten Lokalisierung bewegt und
anhält, bevor eine nächste Abtastung begonnen wird. Zumindest
im Hinblick auf den Patientendurchsatz ist dieses Abtastverfah
ren nicht effizient bzw. wirtschaftlich.
Computer-Tomographie- (CT) Abtastungen können auch unter Ver
wendung einer kontinuierlichen Datenerfassungstechnik erfaßt
werden. Bei dieser Technik bewegen sich das Faßlager und der
Patient mit einer konstanten Geschwindigkeit. Die Datenerfas
sung geschieht kontinuierlich während des gesamten Verfahrens.
Dieses Abtastverfahren wird als Wendel- oder Schraubenlinien-
Abtastung (helical or spiral scan) bezeichnet.
Obwohl die Wendel- bzw. Schraubenlinien-Abtastung viele Vorteile
besitzt (z. B. beliebige Lokalisierungs-Bildrekonstruktion und
verbesserter Patientendurchsatz), gibt es auch dabei einige
Nachteil. Beispielsweise ist es eine grundlegende Annahme der
tomographischen Rekonstruktionstheorie, daß jede Projektion in
einem Datensatz ein Linienintegral desselben Objekts darstellt.
D.h. die Verteilung der Dämpfungsabbildung bleibt in der Rekon
struktionsebene unverändert. Wenn ein nicht-homogenes Objekt
mittels der Wendel- bzw. Schraubenlinien-Technik abgetastet
wird, wird das Objekt während der Datenerfassung konstant
verschoben. Aufgrund der Heterogenität bzw. Ungleichartigkeit
des Objekts ändert sich die Dämpfungsverteilung innerhalb der
Abtastebene fortwährend. Diese fortwährend Änderungen verletzen
klar die grundlegende Annahme der tomographischen Rekonstrukti
onstheorie. Wenn die Projektionsdaten nicht richtig hinsicht
lich der Objektverschiebung korrigiert werden, werden sich un
erwünschte Artefakte ergeben.
Es sind zahlreiche Korrekturalgorithmen bekannt, die sich auf
das Heterogenitäts- bzw. Ungleichartigkeitsergebnis richten.
Beispielsweise ist ein extrapolierender Wendel- bzw.
Schraubenlinien- (HE) Algorithmus im US-Patent Nr. 5 233 518
beschrieben, das an den vorliegenden Rechtsnachfolger überge
gangen ist. Der HE-Algorithmus basiert auf der Tatsache, daß
jeder Satz von Wendel- bzw. Schraubenlinien-Projektionen in
zwei Sätze von Halb-Abtastungen aufgeteilt werden kann. Mittels
Durchführen einer Interpolation und Extrapolation kann ein ge
nauerer Satz von Projektionen in einer vordefinierten Schnitte
bene erhalten werden. Aufgrund der Natur der Fächerstrahlgeome
trie ist die vom Algorithmus abgeleitete Gewichtsfunktion nicht
kontinuierlich entlang einer Linie im Radon-Raum. Um irgendwel
che Artefakte aufgrund dieser Diskontinuität bzw. Unterbrechung
zu vermeiden wird ein verästelter Algorithmus (feathering algo
rithm), der einen weicheren Übergang zwischen zwei Bereichen
sicherstellt verwendet. Die Natur der Extrapolation erzeugt
auch Gewichte bzw. Gewichtswerte, die negativ oder größer als
eins sind.
Es wäre wünschenswert einen interpolierenden Algorithmus zu
schaffen, der stabiler als sein extrapolierendes Gegenstück
ist. Zusätzlich wäre es wünschenswert, einen Bedarf nach einem
verästelter Algorithmus (feathering algorithm) zu beseitigen, um
eine artefaktfreie Rekonstruktion sicherzustellen und die
Rauschcharakteristik einer derartigen Rekonstruktion zu
verbessern.
Bei der Rekonstruktion eines Bildschnitts in Übereinstimmung
mit einer Form der vorliegenden Erfindung wird ein Projektions
datenfeld erzeugt. Wenn einmal das Feld erzeugt ist, werden den
Datenelementen innerhalb des Felds Gewichte zugewiesen. Die
gewichteten Projektionsdaten werden dann verwendet, um ein ge
wichtetes Projektionsdatenfeld zu erzeugen. Unter Verwendung
des gewichteten Projektionsdatenfelds werden die Daten gefil
tert und rückprojiziert. Ein Bilddatenfeld wird als Ergebnis
der Filterung und Rückprojektion erzeugt.
Die zum Erzeugen des gewichteten Projektionsdatenfelds angeleg
te Gewichtsfunktion ist:
Wie nachstehend detaillierter diskutiert, ermöglicht der vor
liegende Algorithmus eine verbesserte Durchführung bei der
Bilderzeugung mittels Bilden verbesserter Rauschunterdrückung
und Auslöschen eines Bedarfs nach einem verästelten Algorithmus
(feathering algorithm) aufgrund von Diskontinuitäten bzw.
Unterbrechungen.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungs
beispielen in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.
Es zeigen
Fig. 1 eine zeichnerische Darstellung eines Computer-
Tomographie- (CT) Abbildungssystems, bei dem die vorliegende
Erfindung angewendet werden kann,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des in Fig. 1 veranschaulichten
Computer-Tomographie- (CT) Abbildungssystems,
Fig. 3 eine Rekonstruktionsebene auf halbem Weg innerhalb des
Datenprojektionssatzes,
Fig. 4 eine geneigte Rekonstruktionsebene,
Fig. 5a eine Rekonstruktionsebene im Radon-Raum und Fig. 5b
eine Abbildung von Datenredundanz in Verbindung mit dem
HE-Algorithmus,
Fig. 6a redundante Abtastpaare von Projektionsdatenpunkten und
Fig. 6b die entsprechenden Abtastwerte im aktuellen physischen
Raum.
Im folgenden wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Ein
Computer-Tomographie- (CT) Abbildungssystem 10 enthält ein Faß
lager bzw. Gantry 12, das für eine Computer-Tomographie- (CT)
Abtasteinrichtung der "dritten Generation" steht. Das Faßlager
12 besitzt eine Röntgenstrahlquelle 13, die einen Strahl von
Röntgenstrahlen 14 auf ein Detektoreinrichtungsfeld 16 auf der
gegenüberliegenden Seite des Faßlagers 12 projiziert. Das De
tektoreinrichtungsfeld 16 besteht aus zwei Reihen von Detektor
einrichtungselementen 18, die zusammen die projizierten Rönt
genstrahlen messen, die einen medizinischen Patienten 15 pas
sieren. Jedes Detektoreinrichtungselement 18 erzeugt ein elek
trisches Signal, das die Intensität eines einfallenden Röntgen
strahls darstellt und daher die Dämpfung des Strahls, so wie er
den Patienten 15 passiert. Während einer Abtastung zum Erfassen
von Röntgenstrahl-Projektionsdaten drehen sich das Faßlager 12
und die darauf montierten Komponenten um einen Drehmittelpunkt
19.
Die Drehung des Faßlagers 12 und der Betrieb der Röntgenstrahl
quelle 13 werden durch ein Steuereinrichtung 20 des Computer-
Tomographie- (CT) Systems 10 gesteuert. Die Steuereinrichtung 20
enthält eine Röntgenstrahl-Steuereinrichtung 22, die
Leistungs- und Zeitpunktsignale für die Röntgenstrahlquelle 13
bildet, und eine Faßlager-Steuereinrichtung 23, die die Drehge
schwindigkeit und die Position des Faßlagers 12 steuert. Ein
Datenerfassungssystem (DAS) 24 in der Steuereinrichtung 20 ta
stet analoge Daten von den Detektoreinrichtungselementen 18 ab
und wandelt die Daten in digitale Signale zur nachfolgenden
Verarbeitung um. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 25 emp
fängt abgetastete und digitalisierte Röntgenstrahldaten von der
Datenerfassungseinrichtung (DAS) 24 und führt eine
Hochgeschwindigkeits-Bildrekonstruktion durch. Das rekon
struierte Bild wird als eine Eingabe einem Computer 26 zuge
führt, der das Bild in einer Massenspeichereinrichtung 29
speichert.
Der Computer 26 empfängt auch Befehle und Abtastparameter von
einem Bediener über ein Bedienpult bzw. eine Konsole 30, das
bzw. die eine Tastatur besitzt. Eine damit verbundene
Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung 32 ermöglicht dem Be
diener, das rekonstruierte Bild und andere Daten vom Computer
26 zu beobachten. Vom Bediener zugeführte Befehle und Parameter
werden vom Computer 26 verwendet, um der Datenerfassungsein
richtung (DAS) 24, der Röntgenstrahl-Steuereinrichtung 22 und
der Faßlager-Steuereinrichtung 23 um Steuersignale und Informa
tionen zu übermitteln. Zusätzlich betreibt der Computer 26 eine
Tischmotorsteuereinrichtung 34, die einen motorisierten Tisch
36 zum Positionieren eines Patienten 15 im Faßlager 12 steuert.
Bei der Rekonstruktion eines Bildschnitts wird typischerweise
ein Projektionsdatenfeld erzeugt. Wenn einmal das Feld erzeugt
ist, werden den Datenelementen innerhalb des Felds Gewichte
zugeordnet. Die gewichteten Daten werden dann zur Erzeugung
eines gewichteten Projektionsdatenfelds verwendet. Unter Ver
wendung des gewichteten Projektionsdatenfelds werden die Daten
gefiltert und rückprojiziert. Ein Bilddatenfeld wird als Ergeb
nis des Filterung und Rückprojektion erzeugt.
Im folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen. Durch die Verwen
dung interpolierender oder extrapolierender Algorithmen zur
Rekonstruktion eines Bilds aus Projektionsdaten, wird die Re
konstruktionsebene (POR) auf halbem Weg innerhalb der Projekti
onsdatensätze angeordnet und ist senkrecht zur Verschiebungs
achse. Durch Anordnen der Rekonstruktionsebene (POR) am Mittel-
Punkt zwischen zwei End-Projektionsebenen (erste und letzte),
wird der maximale Fehler in dem Projektionsdatensatz minimiert,
da die Mittel-Ebene den Unterschied zwischen zwei extremem Pro
jektionen auf die Hälfte teilt. Das Erfordernis, daß die Rekon
struktionsebene (POR) senkrecht zur z-Achse ist, wurde von der
herkömmlichen axialen Abtastgeometrie übertragen, bei der die
Rekonstruktionsebene (POR) immer senkrecht zur z-Achse ist.
Es gibt jedoch keinen logischen Grund, aus dem die Rekonstruk
tionsebene (POR) nicht mit einem anderen Winkel bezüglich der
z-Achse gewählt werden kann. Beispielsweise kann die Rekon
struktionsebene (POR) derart gewählt werden, daß der Winkel ϕ,
wie in Fig. 4 gezeigt, weniger als 90 Grad beträgt. Zum Zweck
der Darstellung ist der Winkel ϕ in Fig. 4 wesentlich verschie
den von 90 Grad gezeichnet. In der Praxis jedoch ist, da die
ersten und zweiten Projektionsebenen ziemlich nahe beieinander
sind, das Ausmaß der Schräglage der Rekonstruktionsebene (POR)
sehr gering.
Die Auswirkung einer Schräglage der Rekonstruktionsebene (POR)
ist in Fig. 5a im Radon-Raum gezeigt. Insbesondere zeigt Fig.
5a eine zweidimensionalen graphische Darstellung von Projektio
nen im Radon-Raum, wobei die horizontale Achse den Fächerwinkel
und die vertikale Achse den Ansichtswinkel darstellt. Eine Li
nie DC bezeichnet eine herkömmliche Rekonstruktionsebene (POR)
und ist senkrecht zur Drehachse. Eine Rekonstruktionsebene, die
nicht senkrecht zur z-Achse ist, ist durch eine Linie FG darge
stellt. So wie der Unterschied zwischen dem Winkel ϕ und 90
Grad zunimmt, neigt sich die Linie FG weiter von der Linie DC
weg.
Im Hinblick auf den extrapolierenden Wendel- bzw.
Schraubenlinien- (HE) Algorithmus und zur Vereinfachung der
Bezugnahme ist in Fig. 5b eine Abbildung der Datenredundanz
gezeigt. Die entsprechenden redundanten Abtastwerte werden mit
denselben Buchstaben bezeichnet. Beispielsweise ist das schat
tierte Dreieck in der unteren linken Ecke (bei der Draufsicht
auf die Seite) ABC eine Duplizierung bzw. Wiederholung der Ab
tastwerte in dem schattierten mittleren Dreieck ABC. Da beide
Abtastwerte auf derselben Seite der Rekonstruktionsebene (POR)
(Linie DC) angeordnet sind, wird ein extrapolierendes Schema
verwendet. Die sich ergebende Gewichtsfunktion lautet wie
folgt:
Die Funktion w(β, γ) ist in γ entlang der Linie β = π - 2γ dis
kontinuierlich bzw. unterbrochen. Auch wird w(β, γ) in den zwei
schattierten Dreiecken (ABC unten und BDE oben) negativ. Um die
Diskontinuität bzw. Unterbrechung zu eliminieren wird w(β, γ)
entlang der Linie β = π - 2γ verästelt (feathered). Das Ver
ästeln (feathering) von w(β, γ) wird die Eigenschaft zerstören,
daß die Summe der Gewichte der redundanten Abtastwerte gleich
eins ist.
Wenn die Rekonstruktionsebene (POR) derart gewählt ist, daß sie
die Linie AE überlappt, die die zwei Halbabtastungen trennt,
ist nun der gesamte Radon-Raum in zwei Halbabtastungsbereiche,
wie in Fig. 6a gezeigt, aufgeteilt. Die zwei Punkte, p₁ und p₂
in Fig. 6a, stellen beliebige redundante Abtastwertpaare in der
Abtastung dar. Eine Draufsicht der entsprechenden Abtastwerte
im aktuellen physischen Raum ist in Fig. 6b gezeigt. Die Rekon
struktionsebene (POR) ist nur leicht gegenüber der Soll-
Position geneigt. Der schlimmste Fall für die Schräglage tritt
auf, wenn eine Schnittdicke von 10 mm verwendet wird. Unter die
ser Bedingung dreht sich die Rekonstruktionsebene nur 0,3 Grad
hinsichtlich der herkömmlichen Rekonstruktionsebene (POR).
In der folgenden Diskussion bezeichnen z₁ und z₂ die z-Achsen
Koordinaten des Punktpaars p₁ bzw. p₂. Weiterhin werden die
Durchschneidungen der Rekonstruktionsebene (POR) mit zwei Li
nien parallel zur z-Achse durch das Punktpaar mit zγ₁ und zγ₂
bezeichnet. Gemäß der Wirkung der linearen Interpolation ist
der Gewichtsfaktor, w₁, für den Punkt p₁:
w₁= (z₂ - zγ₂)/((z₂ - zγ₂) + (zγ₁ - z₁)). (2)
Ähnlich ist der Gewichtsfaktor, w₂, für den Punkt p₂:
w₂= (zγ₁ - z₁)/((z₂ - zγ₂) + (zγ₁ - z₁)). (3)
Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß sich der Patient und
das Faßlager mit konstanten Geschwindigkeiten bewegen, ist die
Tischposition proportional zum Beobachtungswinkel β.
Daher gilt:
w₁ = (b₂ - βγ₂)/(β₂ - β₁ + βγ₁ - βγ₂). (4)
Damit zwei Abtastpunkte ein komplementäres Abtastwertpaar bil
den, muß die folgende Beziehung existieren: β₂ = β₁ + π + 2γ₁.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Rekonstruktionse
bene (POR) definiert ist durch: β = π + 2γ, ergibt sich dann:
w₁= β₁/(π - 2γ₁). (5)
Unter Befolgung desselben Verfahrens ergibt sich für den Ge
wichtsfaktor für p₂:
w₂ = (2π - β₂)/(π + 2γ₂). (6)
In der Rekonstruktionsebene, β = π - 2γ, sind beide Gewichtsfak
toren gleich 1. Dies zeigt, daß die Gewichtsfunktion überall
kontinuierlich ist. Auch nähert sich der Gewichtsfaktor bei β =
0 und β = 2π Null. Dies ist eine gewünschte Eigenschaft, da die
Unbeständigkeit in den Projektionen an beiden Lokalisierungen
als schlechter erwartet wurde. Zusätzlich ist der Wertebereich
für beide Gleichungen in ihrem jeweiligen Bereich [0,1].
Die vorliegende Gewichtsfunktion kann wie folgt ausgedrückt
werden:
Im Hinblick auf die Rauschcharakteristiken des vorliegenden
Algorithmus kann, da die Gewichtsfunktion mit der Projektion
auf einer Punkt-für-Punkt Grundlage multipliziert wird, die
Rauschleistung, N(γ) von w(β, γ) als die Integration der entlang
der β Richtung quadrierten Gewichtsfunktion definiert werden.
Wenn das abgetastete Objekt eine einheitliche Erscheinung von
zylindrischer Form mit Zentrierung an seinem Iso-Zentrum ist,
wird die Rauschleistung eine Messung der Rauschzunahme für je
den Kanal aufgrund des Gewichtsverfahrens sein. Die Rauschlei
stung für den vorliegenden Algorithmus ist:
Die Rauschleistung ist keine Funktion von γ (der Detektorein
richtungskanal). Mit anderen Worten, der Einfluß der Multipli
kation der Projektion mal w(β, γ) ist einheitlich über die ge
samte Detektoreinrichtung. Diese Eigenschaft ist wünschenswert,
da die Rauschcharakteristiken so homogen wie möglich sein soll
ten. Andererseits kann die Rauschleistung für den extrapolie
renden Wendel- bzw. Schraubenlinien- (HE) Algorithmus darge
stellt werden als:
NHE(γ) = ((π³ - 8γ³)/(3(π + 2γ)²)) + ((π³ + 8γ³)/(3(π - 2γ)²)) (9)
Mit den extrapolierenden Wendel- bzw. Schraubenlinien- (HE)
Algorithmus ist die Rauschleistung eine Funktion des Detektor
einrichtungskanals. Am Iso-Zentrums-Kanal (γ = 0) ist das
Rauschleistungsmaß für beide Algorithmen identisch. So wie γ
zunimmt, ist das Rauschleistungsmaß für den extrapolierenden
Wendel- bzw. Schraubenlinien- (HE) Algorithmus immer höher als
mit dem vorliegenden Algorithmus. Dies ist ein Anzeichen dafür,
daß der vorliegende Algorithmus geringfügig besser im Hinblick
auf Rauschunterdrückung ist.
Wie vorstehend erläutert verwenden der vorliegende Algorithmus
und der extrapolierende Wendel- bzw. Schraubenlinien- (HE) Al
gorithmus Projektionen von 2π Drehungen für die Bildrekonstruk
tion. Die Gewichtsfunktion für den vorliegenden Algorithmus ist
jedoch kontinuierlich. Daher ist kein Verästeln (feathering)
erforderlich. Zusätzlich hat der vorliegende Algorithmus die
Gewichtswerte auf Werte zwischen 0 und 1 begrenzt. Dies ergibt
eine verbesserte Durchführung im Hinblick auf Rauschunter
drückung.
Aus der vorstehenden Beschreibung von zahlreichen Ausführungs
beispielen der vorliegende Erfindung ist offensichtlich, daß
die Aufgaben der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Obwohl
die Erfindung detailliert beschrieben und dargestellt wurde,
ist es offensichtlich, daß dies nur zur Veranschaulichung und
als Beispiel gedacht ist und nicht als Beschränkung. Demzufolge
ist der Schutzbereich der Erfindung nur durch die Ansprüche
begrenzt.
In einer Form ist die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung
(10) zum Durchführen einer Bildrekonstruktion unter Verwendung
von mittels einer Wendelabtastung erhaltener Daten. Bei der
erfindungsgemäßen Rekonstruktion eines Bildes werden Projekti
onsdatenfelder entsprechend mit dem abzubildenden Schnitt ver
bundenen Datenebenen erzeugt. Dann werden Gewichtsfaktoren an
die Datenfelder angelegt, um jedem einzelnen Datenelement ein
Gewicht zuzuweisen, um durch ein gewichtetes Projektionsdaten
feld zu erzeugen. Das gewichtete Projektionsdatenfeld wird dann
gefiltert und rückprojiziert, um ein Bilddatenfeld zu erzeugen,
aus dem ein Bildschnitt erzeugt wird. Erfindungsgemäß basiert
die bei der Erzeugung des gewichteten Projektionsdatenfelds
verwendete Gewichtsfunktion auf einer Rekonstruktionsebene, die
nicht notwendigerweise senkrecht zur z-Achse ist.
Claims (2)
1. System (10) zum Erzeugen eines computer-tomographischen
Bilds eines Objekts (12), mit:
einer Einrichtung zum Durchführen einer Wendelabtastung des Objekts (12) und zum Sammeln von Strahlprojektionsdaten während der Wendelabtastung aus einer Serie von Fächerstrahlprojektio nen bei einer Vielzahl von Faßlagerwinkeln rund um eine Achse und innerhalb einer Abbildungsebene (20), und
einem Datenerfassungssystem (DAS, 24)
einer Einrichtung zum Durchführen einer Wendelabtastung des Objekts (12) und zum Sammeln von Strahlprojektionsdaten während der Wendelabtastung aus einer Serie von Fächerstrahlprojektio nen bei einer Vielzahl von Faßlagerwinkeln rund um eine Achse und innerhalb einer Abbildungsebene (20), und
einem Datenerfassungssystem (DAS, 24)
- (a) zum Erzeugen eines Projektionsdatenfelds unter Verwendung der bei der Wendelabtastung gesammelten Daten, und
- (b) zum Erzeugen eines gewichteten Datenfelds durch Zuweisen
von Gewichten an jedes Datenelement im Projektionsdatenfeld,
wobei die Gewichte zugewiesen werden durch:
- (i) Erzeugen einer Projektionsdatenmatrix aus den bei den Fächerstrahlprojektionen gesammelten Daten,
- (ii) Identifizieren eine Interpolations-/Extrapolations- Ebene zwischen der ersten Projektionsebene und der letzten Projektionsebene, wobei die Interpolations-/ Extrapolations-Ebene nicht senkrecht zur z-Achse ist, und
- (iii) Erzeugen einer gewichteten Projektionsdatenmatrix unter Verwendung der Projektionsdatenmatrix und relativ zur identifizierten Interpolations-/Extra polations-Ebene.
2. System (10) nach Anspruch 1, wobei
das Erzeugen einer gewichteten Projektionsdatenmatrix das An
wenden der folgenden Gewichtsfunktion auf die Projektionsdaten
umfaßt:
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/362,247 US5515409A (en) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | Helical interpolative algorithm for image reconstruction in a CT system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19544349A1 true DE19544349A1 (de) | 1996-06-27 |
Family
ID=23425312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19544349A Withdrawn DE19544349A1 (de) | 1994-12-22 | 1995-11-28 | Interpolierender Wendel-Algorithmus zur Bildrekonstruktion in einem Computertomographiesystem |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5515409A (de) |
JP (1) | JP3851675B2 (de) |
DE (1) | DE19544349A1 (de) |
IL (1) | IL116257A (de) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6408088B1 (en) * | 1995-12-21 | 2002-06-18 | General Electric Company | Methods and apparatus for single slice helical image reconstruction in a computed tomography system |
US6091840A (en) * | 1995-12-21 | 2000-07-18 | General Electric Company | Methods and apparatus for single slice helical image reconstruction in a computed tomography system |
WO1998036689A1 (en) * | 1997-02-20 | 1998-08-27 | Picker Medical Systems, Ltd. | Helical scanner with variably oriented scan axis |
US6108575A (en) * | 1998-02-20 | 2000-08-22 | General Electric Company | Helical weighting algorithms for fast reconstruction |
US6298112B1 (en) * | 1998-07-01 | 2001-10-02 | Ge Medical Systems Global Technology Co. Llc | Methods and apparatus for helical multi-frame image reconstruction in a computed tomography fluoro system including data communications over a network |
US6038278A (en) * | 1998-07-01 | 2000-03-14 | Hsieh; Jiang | Method and apparatus for helical multi-frame image reconstruction in a computed tomography fluoro system |
US6366638B1 (en) | 2001-03-16 | 2002-04-02 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Methods and apparatus for CT scout image processing |
US6421411B1 (en) * | 2001-05-10 | 2002-07-16 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Methods and apparatus for helical image artifact reduction |
US6408042B1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-06-18 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Methods and apparatus for cone beam artifact suppression in scanning imaging systems |
DE10242910A1 (de) * | 2001-09-17 | 2003-04-24 | Ge Med Sys Global Tech Co Llc | Bildrekonstruktionsverfahren und Röntgen-CT-Gerät |
US6654442B2 (en) * | 2002-03-29 | 2003-11-25 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Methods and apparatus for weighting projection data |
US6587537B1 (en) | 2002-04-01 | 2003-07-01 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Methods and apparatus for multi-slice image reconstruction |
CN100359537C (zh) * | 2003-02-19 | 2008-01-02 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 利用螺旋相对运动和锥形光束的计算机化x线断层摄影方法 |
US6977984B2 (en) * | 2003-10-07 | 2005-12-20 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Methods and apparatus for dynamical helical scanned image production |
JP2008529637A (ja) * | 2005-02-10 | 2008-08-07 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 螺旋相対運動及び円錐ビーム束を用いたコンピュータ断層撮影方法 |
JP2007236662A (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | X線ct装置およびそのx線ct画像再構成方法、x線ct画像撮影方法。 |
CN110927770B (zh) * | 2019-12-12 | 2021-09-03 | 中国原子能科学研究院 | 用于测量粒子源空气比释动能率的装置及方法 |
CN111915591B (zh) * | 2020-08-03 | 2022-03-22 | 中国海洋大学 | 一种基于螺旋生成网络的高质量图像外推系统 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4789929A (en) * | 1987-05-14 | 1988-12-06 | Hitachi Medical Corporation | CT system for spirally scanning subject on a movable bed synchronized to X-ray tube revolution |
US5270923A (en) * | 1989-11-02 | 1993-12-14 | General Electric Company | Computed tomographic image reconstruction method for helical scanning using interpolation of partial scans for image construction |
US5233518A (en) * | 1989-11-13 | 1993-08-03 | General Electric Company | Extrapolative reconstruction method for helical scanning |
US5208746A (en) * | 1989-11-22 | 1993-05-04 | General Electric Company | Method for helical scanning with a stationary detector using rebinning and splicing to create detector vertex projection sets |
US5216601A (en) * | 1989-11-22 | 1993-06-01 | General Electric Company | Method for fan beam helical scanning using rebinning |
US5090037A (en) * | 1990-11-19 | 1992-02-18 | General Electric Company | Helical scanning computed tomography with tracking x-ray source |
US5265142A (en) * | 1992-05-08 | 1993-11-23 | General Electric Company | Image reconstruction technique for a computer tomography system |
FR2692061B1 (fr) * | 1992-06-05 | 1994-07-22 | Commissariat Energie Atomique | Procede de reconstruction d'images tridimensionnelles d'un objet par des mesures utilisant un rayonnement conique et un reseau bidimensionnel de detecteurs. |
US5291402A (en) * | 1992-08-07 | 1994-03-01 | General Electric Company | Helical scanning computed tomography apparatus |
-
1994
- 1994-12-22 US US08/362,247 patent/US5515409A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-11-28 DE DE19544349A patent/DE19544349A1/de not_active Withdrawn
- 1995-11-30 JP JP31228395A patent/JP3851675B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-06 IL IL116257A patent/IL116257A/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IL116257A (en) | 1998-06-15 |
IL116257A0 (en) | 1996-03-31 |
JPH08294482A (ja) | 1996-11-12 |
US5515409A (en) | 1996-05-07 |
JP3851675B2 (ja) | 2006-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69033923T2 (de) | Spiralabtastrechnertomographie | |
DE69030555T2 (de) | Rechnergesteuerte Tomographie mit schraubenförmiger Abtastung | |
DE69033921T2 (de) | Rechnergesteurtes tomographisches Bildrekonstruktionsverfahren für Spiralabtasten | |
DE19544349A1 (de) | Interpolierender Wendel-Algorithmus zur Bildrekonstruktion in einem Computertomographiesystem | |
DE4421845A1 (de) | Adaptive Filter zur Verminderung von Streifen-Artefakten in Röntgen-Tomographiebildern | |
DE19647435A1 (de) | Systeme, Verfahren und Vorrichtungen zur Rekonstruktion von Bildern in eine Wendelabtastung verwendenden Computer-Tomographie-Systemen | |
DE19544348A1 (de) | Bildrekonstruktionseinrichtung und Verfahren für Wendel-Abtastung | |
DE60026681T2 (de) | Verfahren und Gerät zur Mehrschichttomografie mit partieller Abtastung | |
DE19904369A1 (de) | Wendelgewichtungsalgorithmen zur schnellen Rekonstruktion | |
DE102007039573A1 (de) | Verfahren zur analytischen Rekonstruktion für eine Mehrfachquellen-Inversgeometrie-CT | |
DE19547277A1 (de) | Bildrekonstruktion für ein Computer-Tomographiesystem unter Verwendung einer Wendelabtastung mit Doppel-Fächerstrahl | |
DE10211581A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung unter Verwendung eines verallgemeinerten spiralenförmigen Interpolationsalgorithmus | |
DE602004007930T2 (de) | TOMOGRAPHISCHES FOURIER-BILDREKONSTRUKTIONSVERFAHREN FÜR Fächerstrahl-DATEN | |
DE3546233A1 (de) | Verfahren und anordnung zum korrigieren einer verschiebung des drehungsmittelpunktes eines computertomographiesystems mit rotierendem faecherbuendel | |
DE19743220A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur dreidimensionalen Bildrekonstruktion mit maximaler Intensitätsprojektion bei einem Computer-Tomographie-System | |
DE69033924T2 (de) | Spiralabtastrechnertomographie | |
DE2804157A1 (de) | Verfahren und vorrichtung fuer die tomographie | |
DE19650529A1 (de) | Verfahren und Vorrichtungen zur Mehrfach-Schnitt-Wendel-Bildrekonstruktion in einem Computer-Tomographie-System | |
DE19738526A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Wendel-Bildrekonstruktion in einem Computer-Tomographie-Röntgensystem | |
DE4424284A1 (de) | Verfahren zum Verringern von Bildartefakten in einem tomographischen Bild | |
DE10127269A1 (de) | Verfahren für die Computertomographie sowie Computertomographie (CT)-Gerät | |
DE69821082T2 (de) | Abbildungsvorrichtung und Verfahren für Computertomographie | |
DE69932390T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bildrekonstruktion | |
DE19959092A1 (de) | Verfahren zur Kombination von Rekonstruktionsbildern | |
DE69033922T2 (de) | Verkleinerung von Patientenversetzungsartefakt in tomographischer Bildverarbeitung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |