DE19737899C2

DE19737899C2 - Method and device for analyzing the imaging characteristics and evaluating layer data

Info

Publication number: DE19737899C2
Application number: DE19737899A
Authority: DE
Inventors: Lutz Hillringhaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-08-30
Filing date: 1997-08-30
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2017-08-31
Also published as: DE19737899A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Analyse der Abbildungs-Charakteristik und der Bewertung von Schichtdaten, die aufgrund einer Computertomographie mensch licher Knochen gewonnen werden, wobei für die Rekonstruktion von Knochenstruktu ren aus den computertomographischen Schichtdaten bzw. Schichtbildern ein Referenzobjekt einsetzbar ist, der den menschlichen Knochen simuliert und ein zum menschlichen Knochen äquivalentes Abbildungsverhalten zeigt.The invention relates to a device for analyzing the imaging characteristics and the evaluation of layer data, which is based on computed tomography Licher bones are obtained, whereby for the reconstruction of bone structure ren from the computed tomographic slice data or slice images Reference object can be used that simulates the human bone and a to human bone shows equivalent imaging behavior.

Bei der konventionellen Computertomographie wird für jede Körperschicht ein Projek tionsdatensatz erstellt. Um eine große Anzahl aufeinanderfolgender Körperschichten abzubilden, kann dieser Vorgang in einem diskontinuierlichen Prozeß automatisch wiederholt werden. Zur Beschleunigung der Datenakquisition wurde ein Verfahren, die sogenannte Spiral-Computertomographie entwickelt. Bei dieser Art der Aufnahme be schreibt die umlaufende Geräteeinheit, bestehend aus Röntgenröhre und Detektor zeile, durch gleichzeitigen Tischvorschub eine Spiralbahn um den Patienten, wobei der Projektionsdatensatz für eine Schicht durch Interpolation berechnet werden kann. Sowohl bei der konventionellen Computertomographie als auch bei der Spiral-Compu tertomographie ist noch nicht genau feststellbar, wo beim Patienten tatsächlich der Übergang zwischen Knochen und Weichgewebe liegt. Zur Rekonstruktion eines Kno chen-Defektes an Patienten ist es von größter Bedeutung, genaue Geometrieinforma tionen über den Defekt oder eine ähnliche, intakte Körperstelle zu erhalten. Bis heute erfolgt die Bestimmung der Grenzwerte auf Erfahrungen basierend, da ein Vergleich der rekonstruierten Geometrie mit der real vorhandenen Knochenstruktur nicht mög lich ist. Dabei wird erfahrungsgemäß der Übergang von Luft zum weichen Bereich (z. B. Haut, Gehirn) oder zum festen Bereich (Knochen) zu ermitteln sein. Die Luft bil det sich in schwarz ab, ein Weichgewebe in einer mittleren Graustufe und ein Kno chen als helle Fläche. Die Kernstufe eines Bildpunktes (Pixel) repräsentiert den Ab sorptionsgrad des Weichgewebes an dieser Stelle und kann bezogen auf die Houns field-Skala (Referenzpunkte: Luft = -1000 HU, Wasser = 0 HU) beschrieben werden.With conventional computed tomography, there is a project for each body layer tion record created. A large number of successive body layers to map this process automatically in a batch process be repeated. To accelerate data acquisition, a process was developed that developed so-called spiral computed tomography. With this type of recording be writes the rotating device unit, consisting of an X-ray tube and a detector line, by simultaneously feeding the table a spiral path around the patient, whereby the Projection data set for a slice can be calculated by interpolation. Both in conventional computed tomography and in spiral compu It is not yet possible to determine exactly where the patient actually is There is a transition between bone and soft tissue. For the reconstruction of a kno Chen defect in patients, it is of the utmost importance to provide accurate geometry information tion about the defect or a similar, intact part of the body. Til today the limit values are determined based on experience as a comparison the reconstructed geometry with the real bone structure is not possible is. Experience has shown that the transition from air to soft area (e.g. skin, brain) or to the solid area (bone). The air bil detects itself in black, a soft tissue in a medium gray level and a knot chen as a light surface. The core level of a pixel (pixel) represents the Ab degree of sorption of the soft tissue at this point and can be related to the houns field scale (reference points: air = -1000 HU, water = 0 HU).

Die Abbildungscharakteristik unterliegt sowohl geräte- als auch einstellungsspezifi schen Einflüssen, die ebenfalls zu berücksichtigen sind.The mapping characteristic is subject to both device and setting specific influences that must also be taken into account.

Aus der US 4 873 707 ist eine Vorrichtung zur Analyse der Abbildungscharakteristik und der Bewertung von Schichtdaten bekannt, die aufgrund einer Computertomogra phie von menschlichen Knochen gewonnen werden. Für die Rekonstruktion von Kno chenstrukturen aus den computertomographischen Schichtdaten wird ein Referenzob jekt in Form eines vollen oder hohlen Körpers als Ersatzbild eingesetzt, welches als Körper über geeignete Werkstoffe ein zum menschlichen Knochen äquivalentes Abbil dungsverhalten aufweist. Hierzu kann ein hohles, zylinderförmig gestuftes Ersatzstück mit Stoffen gefüllt werden, die unter Röntgenstrahlen ähnliche physikalische Eigenschaften zeigen, wie Knochen, Gewebe, Knochenmark u. dgl. Das hohle zylin derförmige Ersatzstück wird durch einen Stopfen verschlossen. Die bekannte Vorrich tung weist eine einfache geometrische Form auf, die im Wesentlichen aus Zylindern unterschiedlichen Durchmessers bestehen. Aufgrund dieser einfachen geometrischen Ausbildung sowie der relativ dickwandigen Übergänge der einzelnen Zylinder ist eine Simulation der äußerst feinen menschlichen Knochenstrukturen bzw. der Übergänge zwischen menschlichem Knochen und des ihn umgebenden Weichgewebes kaum möglich. Die Übertragbarkeit der ermittelten Referenzdaten ist daher unzureichend.A device for analyzing the imaging characteristic is known from US Pat. No. 4,873,707 and the evaluation of slice data known based on a computer tomography phie are obtained from human bones. For the reconstruction of Kno Chen structures from the computed tomographic slice data becomes a reference object jekt used in the form of a full or hollow body as a replacement image, which as Body using suitable materials, an image equivalent to human bone shows behavior. A hollow, cylindrically stepped replacement piece can be used for this be filled with substances that are similar to physical X-rays Properties show how bones, tissues, bone marrow and the like. The hollow cylin the replacement piece is closed by a stopper. The well-known Vorrich tung has a simple geometric shape, which consists essentially of cylinders different diameters exist. Because of this simple geometric Training and the relatively thick-walled transitions of the individual cylinders is one Simulation of the extremely fine human bone structures and the transitions hardly between human bone and the surrounding soft tissue possible. The transferability of the determined reference data is therefore insufficient.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Analyse der Abbildungscharakteristik und der Bewertung von Schichtdaten bzw. Schichtbildern zu schaffen, bei der die Vergleichbarkeit der compu tertomographischen Bilder von Patient und Referenzobjekt verbessert ist. Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The invention seeks to remedy this. The invention is based on the object a device for analyzing the imaging characteristics and the evaluation of To create layer data or layer images in which the comparability of the compu tertomographic images of patient and reference object are improved. According to the Invention, this object is achieved by the features of claim 1.

Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Analyse der Abbildungscharakteristik und Bewertung von Schichtdaten geschaffen, die die Vergleichbarkeit der computertomo graphischen Bilder von Patient und Referenzobjekt verbessert. Durch die geometrische Ausbildung der Vorrichtung ist die Simulation des menschlichen Knochens und des ihn umgebenden Weichgewebes verbessert.With the invention is a device for analyzing the imaging characteristics and Assessment of shift data created, the comparability of the computertomo improved graphic images of patient and reference object. Because of the geometric Formation of the device is the simulation of the human bone and it surrounding soft tissue improved.

Nach Vorliegen der computertomographischen Bilder bzw. Daten des Patienten und solchen Bildern bzw. Daten des Referenzobjekts kann dahingehend vorgegangen wer den, daß ein optimaler Grenzwert zwischen Knochen und Weichgewebe durch Ver gleich der rekonstruierten, mit der realen, konstruktiv festgelegten Geometrie des Referenzobjektes gewonnen wird.After the computed tomographic images or data of the patient and Such images or data of the reference object can be used for this purpose that an optimal limit between bone and soft tissue by Ver equal to the reconstructed, with the real, constructively determined geometry of the Reference object is obtained.

Durch die Einbettung des Referenzobjektes als Grundkörper, das das umgebende menschliche Weichgewebe simuliert, können bei der Analyse der Abbildungscharak teristik und Bewertung der Schichtbilder, die in Form von digitalen Graustufen-Bit maps vorliegen, Vergleiche zwischen den computertomographischen Bildern und der Geometrie des Referenzobjektes gezogen und Geometrien exakt ausgemessen wer den, so daß man nicht mehr auf Erfahrungswerte angewiesen ist.By embedding the reference object as a basic body, the surrounding Human soft tissue can be simulated when analyzing the imaging charac teristics and evaluation of the layer images in the form of digital grayscale bit maps are available, comparisons between the computed tomographic images and the Geometry of the reference object drawn and geometries exactly measured the one, so that you are no longer dependent on empirical values.

Von Bedeutung ist die Formgebung des Referenzobjektes, weshalb der Grundkörper aus verschiedenen geometrischen Elementen zur Bewertung der Geometrieabbildung besteht. The shape of the reference object is important, which is why the base body from various geometric elements to evaluate the geometry mapping consists.

Für die Bestimmung von Schichtabständen ist der Grundkörper mit einem Konturen verlauf versehen, der sich in Richtung der Tischvorschubachse kontinuierlich mit der Schnittebene verändert. Dadurch kann eine Bestimmung bzw. Überprüfung der Schichtabstände erfolgen. Vorteilhafterweise kann eine konische Ausballung mit konstanter Steigung und kreisförmigem Querschnitt gewählt werden, wobei sich der Durchmesser kontinuierlich mit der Schnittebene verändert.The basic body has a contour for the determination of the layer distances provided course that continuously in the direction of the table feed axis with the Section plane changed. A determination or review of the Layer spacing takes place. A conical bulge can advantageously be used with constant slope and circular cross-section can be selected, the Diameter changed continuously with the cutting plane.

Für die Beurteilung der Abbildungsqualität bei unterschiedlichen Knochendicken, vor zugsweise zur Bestimmung der geringsten abbildbaren Knochendicke, ist der Grund körper mit unterschiedlich großer Materialdicke versehen, wobei die geringste Mate rialdicke unterhalb der Geräteauflösung gewählt wird. Dadurch wird die Analyse der Abbildungscharakteristik bei wechselnden Knochendicken unterstützt.For the assessment of the imaging quality with different bone thicknesses the reason for this is to determine the smallest bone thickness that can be mapped body with different thickness of material, the lowest mate rial thickness below the device resolution is selected. This will analyze the Imaging characteristics supported with changing bone thicknesses.

Eine Überprüfung der abgebildeten Geometrie in bezug auf die Achsrichtungen ist da durch möglich, daß das Referenzobjekt anhand einer Lage-Markierung im Computer tomographen festgelegt ist. Dadurch wird die Lage des Referenzobjektes im Compu tertomographen eindeutig gekennzeichnet. Durch die Markierung werden Rekonstruk tionsfehler, wie z. B. eine gespiegelte Abbildung, verhindert. Eine Ausführungsform zur Festlegung des Referenzobjektes kann derart gestaltet sein, dass die Lage-Markierung an dem Referenzobjekt durch eine äußere Abschrägung gebildet ist.A check of the geometry shown with respect to the axial directions is there through possible that the reference object based on a location marker in the computer tomograph is set. The position of the reference object in the Compu tertomographs clearly marked. The marking will be reconstruction tion errors, such as B. a mirrored image prevented. An embodiment for The reference object can be designed in such a way that the position marking is formed on the reference object by an external bevel.

Beispielhaft besteht die schiefe Ebene aus einer Anzahl von schräg in einer oder meh reren Reihen verlaufenden Bohrlöchern.For example, the inclined plane consists of a number of sloping in one or more further rows of drilled holes.

Für eine genaue tolerierte Erzeugung des Referenzobjektes ist es ferner vorteilhaft, daß der Grundkörper durch ein spanendes Verfahren hergestellt ist. Durch die Herstel lung eines Rohteils und die spanende Nachbearbeitung wird ein Genauigkeitsverlust durch eine Fügetechnik von z. B. einzelnen Geometrieelementen vermieden. Das spa nende Herstellverfahren ermöglicht im Gegensatz zu umformenden oder urformenden Techniken eine höhere Präzision. For an exactly tolerated generation of the reference object, it is also advantageous that the base body is produced by a machining process. By the manufacturer unfinished parts and the subsequent machining becomes a loss of accuracy by a joining technique from z. B. avoided individual geometric elements. The spa In contrast to reshaping or original shaping, the manufacturing process allows Techniques a higher precision.

Die Verbindung des Referenzobjektes mit dem Computertomographen ist ferner da hingehend gestaltet, daß der Grundkörper zur Anbringung an eine Aufnahme im Com putertomographen rückseitig mit einem Befestigungsansatz versehen ist.The connection of the reference object with the computer tomograph is also there designed in such a way that the base body for attachment to a receptacle in the Com putertomographen is provided on the back with a fastening attachment.

Für das Referenzobjekt ist bedeutungsvoll - im Gegensatz zu luftumhüllten Objekten - die Auswahl und Anordnung der Materialien, die das Abbildungsverhalten von Kno chen und Weichgewebe, speziell auch im Übergang simulieren. Daher ist es vorzuzie hen, daß das menschliche Weichgewebe mittels einer umhüllenden Schicht aus im wesentlichen ungefülltem Kunststoff simulierbar ist.For the reference object is significant - in contrast to air-wrapped objects - the selection and arrangement of the materials that determine Kno and soft tissue, especially in the transition. Therefore, it is preferable hen that the human soft tissue by means of an enveloping layer of im essential unfilled plastic can be simulated.

Als Beispiel ist vorgesehen, daß als Kunststoff ein Polyurethan-Gießharz verwendbar ist. Ein solches ist ökonomisch einsetzbar, weist eine homogene Dichte auf und führt zu keinerlei Verbindungsproblemen mit dem einzugießenden Grundkörper.As an example, it is provided that a polyurethane casting resin can be used as the plastic is. This can be used economically, has a homogeneous density and leads no connection problems with the base body to be cast.

Bei der Herstellung des Grundkörpers ist vorgesehen, daß die Simulation von mensch lichem Knochen durch den Grundkörper mittels mineralischer Materialien erfolgt. Hier bei kann auch die Vermischung von Kunststoffen mit Materialien, die einen höheren Absorptionsgrad aufweisen, erreicht werden.In the manufacture of the base body, it is provided that the simulation of humans bone through the base body using mineral materials. here at can also mix plastics with materials that are higher Have degree of absorption can be achieved.

Eine gute Verarbeitbarkeit der geeigneten Materialien ergibt sich auch dadurch, daß als mineralisches Material Leichtmetall oder eine Leichtmetall-Legierung einsetzbar ist.A good processability of the suitable materials also results from the fact that Light metal or a light metal alloy can be used as the mineral material.

Hierbei eignet sich als Leichtmetall-Legierung eine Magnesiumlegierung.A magnesium alloy is suitable as a light metal alloy.

Für den Fall, daß der Grundkörper im Sandguß-Verfahren herstellbar ist, führt dieses reproduzierbare Herstellungsverfahren zu einem dem menschlichen Knochen ver gleichbaren Abbildungsverhalten, weist eine homogene Dichte auf und ist für eine präzise spanende Nachbearbeitung geeignet.In the event that the base body can be produced in the sand casting process, this leads reproducible manufacturing process to ver the human bone similar imaging behavior, has a homogeneous density and is for one suitable for precise post-processing.

Vorteilhaft ist die Vorrichtung durch eine gestufte Bearbeitung hergestellt. Vorzugs weise ist dabei zunächst eine Kreiskontur sowie der der Kreiskontur zugewandte Teil eines Konturenverlaufs herstellbar, der zwischen der Kontur und dem Konturenverlauf ausgebildete Zwischenraum mit Material ausfüllbar und anschließend die der Kreis kontur abgewandten Geometrien herstellbar. Dadurch sind auch dünnste Geometrien der Vorrichtung zu fertigen, ohne daß Teile der Geometrien ausbrechen, da bei der Bearbeitung mit Hilfe des Materials ein Abstützeffekt auftritt.The device is advantageously produced by a step processing. virtue The first step is a circular contour and the part facing the circular contour of a contour course that can be produced between the contour and the contour course trained space can be filled with material and then the circle geometries facing away from the contour can be produced. This means that even the thinnest geometries are possible to manufacture the device without breaking out parts of the geometries, since at Processing with the help of the material a support effect occurs.

Für eine objektive Bestimmung des Grenzwertes, der zu einer optimalen Trennung der Materialpaarung führt, ist es vorteilhaft, daß die geometrischen Elemente ohne spitz zulaufende Objektecken ausgeführt sind, jedoch in Bildebene eine ideal zu rekonstru ierende Kreiskontur und in Tischvorschubrichtung eine konstante Außenkontur ab bildbar ist.For an objective determination of the limit value, which leads to an optimal separation of the Material pairing leads, it is advantageous that the geometric elements without pointed tapering object corners are executed, but an ideal reconstruction in the image plane circular contour and a constant outer contour in the table feed direction is imaginable.

Die qualitative Beurteilung der Abbildungsqualität kann in Richtung der Vorschub achse, abhängig von der Vorwahl des Computertomographen-Tischvorschubs, der Schichtdicke, des Schichtinterpolations-Algorithmus' und eines Rekonstruktionsinkre ments im Vergleich von geometrischen Grundelementen erfolgen, deren Größe ideal kleiner bis maximal gleich der geringsten vorwählbaren Schichtdicke ist und in Rich tung der Tischvorschubachse minimal versetzt eine schiefe Ebene bilden.The qualitative assessment of the image quality can be in the direction of the feed axis, depending on the preselection of the computer tomograph table feed, the Layer thickness, the layer interpolation algorithm and a reconstruction incre in comparison of basic geometric elements, the size of which is ideal is less than or maximum equal to the minimum preselectable layer thickness and in rich the table feed axis with a slight offset form an inclined plane.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nach folgend im einzelnen beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is according to described in detail below. Show it:

Fig. 1 das Referenzobjekt im ganzen, perspektivisch von der Rückseite her betrachtet; FIG. 1, the reference object as a whole, in perspective, viewed from the rear;

Fig. 2 das Referenzobjekt im ganzen, perspektivisch von der Vorderseite her betrachtet; FIG. 2 is considered the reference object as a whole, in perspective from the front;

Fig. 3 eine Draufsicht des Referenzobjektes; Fig. 3 is a plan view of the reference object;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Grundkörpers von der Rückseite her betrachtet; Fig. 4 is considered a perspective view of the base body from the rear;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Grundkörpers von der Vorder seite her betrachtet. Fig. 5 is a perspective view of the base body viewed from the front.

In den Fig. 1 und 2 ist das Referenzobjekt 1 als ganzes dargestellt, d. h. ein Grundkörper 2 (knochenäquivalent) ist mit Material 3 (weichgewebeäquivalent) umge ben. Der Grundkörper 2 ist aus verschiedenen geometrischen Elementen 4a, 4b und einem Befestigungselement 4c zusammengesetzt.In Figs. 1 and 2, the reference object 1 is shown as a whole, that is, a base body 2 (bone equivalent) with material 3 (soft tissue equivalent) ben changed. The base body 2 is composed of different geometric elements 4 a, 4 b and a fastening element 4 c.

Wie in den Fig. 4 und 5 sichtbar ist, sind die geometrischen Elemente 4a, 4b und 4c ohne spitz zulaufende Objektecken ausgeführt. In Bildebene ist eine ideal zu re konstruierende Kreiskontur 5 vorgesehen, die in Tischvorschubrichtung 6 eine kon stante Außenkontur bildet. Die Kreiskontur 5 basiert somit auf einem Zylinderelement 5a.As can be seen in FIGS. 4 and 5, the geometric elements 4 a, 4 b and 4 c are designed without pointed object corners. In the image plane, an ideally to be constructed circular contour 5 is provided, which forms a constant outer contour in the table feed direction 6 . The circular contour 5 is thus based on a cylinder element 5 a.

Der Grundkörper 2 ist im Bereich 4a mit ineinander geschachtelten Elementen 7 ver sehen. Hierbei wird die Geometrie durch einen großen Ring 9, einen kleinen Ring 10 und einen spitze Raute 12 gebildet. Der große Ring 9 ist auf der Innenseite konisch ausgeführt 9a, sodass sich hier der Querschnitt in Tischvorschubrichtung 6 kontinu ierlich mit der Schnittebene verändert. Dadurch findet die genaue Abstandsbestim mung der Schichten beim Aufnehmen mit dem Computertomographen statt, wobei das Referenzobjekt 1 im Computertomographen senkrecht zur Strahlungsrichtung "x" aus der Röntgenröhre des Computertomographen steht. Der exzentrische Innen durchmesser des kleinen Rings 10 dient dazu, eine kontinuierlich veränderte Material dicke zu erzeugen, um Knochendicken genau bestimmen zu können. Durch den dün neren Bereich des kleinen Ringes 10 kann festgestellt werden, wie hoch die Qualität des Computertomographen ist bzw. ab welchem Maß eine Dicke nicht mehr darstell bar ist.The base body 2 is seen in the region 4 a with nested elements 7 ver. Here, the geometry is formed by a large ring 9 , a small ring 10 and a pointed diamond 12 . The large ring 9 is conical on the inside 9a, so that here the cross section in the table feed direction 6 changes continuously with the cutting plane. As a result, the exact distance determination of the layers takes place when recording with the computer tomograph, the reference object 1 in the computer tomograph being perpendicular to the radiation direction “x” from the x-ray tube of the computer tomograph. The eccentric inner diameter of the small ring 10 serves to produce a continuously changing material thickness in order to be able to determine bone thicknesses precisely. Through the thinner area of the small ring 10 it can be determined how high the quality of the computer tomograph is or from what dimension a thickness can no longer be represented.

Innerhalb des kleinen Rings 10 ist ein rautenförmiger Querschnitt 12 angeordnet, mittels dessen Wirkung festgestellt werden kann, ab wann aufgrund von Verlusten durch die technisch bedingt begrenzte Auflösung der eingesetzten Untersuchungs- und Meßgeräte Knochenspitzen nicht mehr meßbar sind.Arranged within the small ring 10 is a diamond-shaped cross section 12 , by means of which the effect can be determined from when bone tips can no longer be measured due to losses due to the technically limited resolution of the examination and measuring devices used.

In das geometrische Element 4b ist eine geometrische Treppe eingebracht, die in Form einer Bohrlochtreppe 13 ausgeführt sein kann, deren Elementgröße ideal kleiner, maximal gleich der geringsten vorwählbaren Dicke der Aufnahmeschicht ist und die in Richtung der Tischvorschubachse minimal versetzt angeordnet sind, so daß sie zur Bildebene eine schiefe Ebene bilden. Hiermit kann eine qualitative Beurteilung der Abbildungsqualität in Tischvorschubrichtung 6, abhängig von der Vorwahl der Schichtdicke, des Tischvorschu bes, des Schichtinterpolations-Algorithmus und des Rekonstruktionsinkrements vorge nommen werden.In the geometric element 4 b, a geometric staircase is introduced, which can be designed in the form of a borehole stair 13 , the element size of which is ideally smaller, at most equal to the smallest preselectable thickness of the receiving layer, and which are arranged so as to be minimally offset in the direction of the table feed axis, so that they form an inclined plane to the image plane. This allows a qualitative assessment of the imaging quality in the table feed direction 6 , depending on the preselection of the layer thickness, the table feed, the layer interpolation algorithm and the reconstruction increment.

Für die Kontrolle der Position des Referenzobjektes im Computertomographen ist eine Lagemarkierung 14 auf dem Element 4b angeordnet, die durch eine äußere Abschrä gung gebildet ist.For checking the position of the reference object in the computer tomograph, a position marking 14 is arranged on the element 4 b, which is formed by an external bevel.

Der Grundkörper 2 ist zur Aufnahme im Computertomographen mit einem Befesti gungsansatz 15 versehen, der etwa quaderförmig sein kann.The base body 2 is provided for inclusion in the computed tomograph with a fastening approach 15 , which can be approximately cuboid.

Das Material 3 (weichgewebeäquivalent) ist aus im wesentlichen ungefülltem Kunst stoff 16 hergestellt, der z. B. aus Polyurethan-Gießharz gewählt sein kann. Demge genüber besteht der Grundkörper 2 aus mineralischem Material, das wiederum aus einer Leichtmetall-Legierung 18 bestehen kann. Als Leichtmetall-Legierung ist eine Magnesium-Legierung vorteilhaft verwendbar, da diese ein dem menschlichen Kno chen ähnliches Abbildungsverhalten aufweist.The material 3 (soft tissue equivalent) is made of essentially unfilled plastic 16 , the z. B. can be selected from cast polyurethane. In contrast, the base body 2 consists of mineral material, which in turn can consist of a light metal alloy 18 . A magnesium alloy can advantageously be used as the light metal alloy, since it has an imaging behavior similar to that of human bones.

Die Herstellung des Referenzobjektes erfolgt in einer gestuften Bearbeitung. Dabei wird zunächst der Grundkörper 2 gegossen. Danach wird der Befestigungsansatz 15 und der Bereich 4b des Grundkörpers 2 bearbeitet. Im Anschluß wird im Bereich 4a die Außenzylindergeometrie 5a, der Kegel 9a und der Außenzylinder des kleinen Rings 10 spanend hergestellt. Zur Abstützung bei der weiteren Bearbeitung wird der Raum zwischen der Kegelkontur 9a und dem Außenzylinder des kleinen Rings 10 mit Umge bungsmaterial ausgefüllt. Nun wird der exzentrische, zylindrische Innenbereich des kleinen Rings 10 erzeugt, so daß eine Stelle von so geringer Wandstärke entsteht, die im Grenzbereich der Abbildung und Auflösung des Computertomographen liegt. Durch die vorausgegangene Abstützung kann erst ein solcher Steg 11 mit einer sich verjüngenden Wandstärke gespant werden, ohne daß er beim Bearbeiten ausbricht. Im nächsten Arbeitsgang wird das rautenförmige, innere Element 12 erzeugt und der Zwischenraum zum kleinen Kreis 10 sowie die Außenkontur 19 mit Umgebungsma terial 3 ausgefüllt. Nachfolgend wird die Außenkontur 19 des Umgebungsmaterials spanend nachverarbeitet und die Stirnfläche 20 des Bereichs 4a, die parallel zu den Bildebenen des Computertomographen liegt, im rechten Winkel zur Vorschubrichtung 6 eben geplant. Abschließend werden die Bohrlöcher 13b in den Bereich 4b einge bracht.The reference object is manufactured in a graduated process. First, the base body 2 is cast. Then the attachment projection 15 and the area 4 b of the base body 2 are machined. The outer cylinder geometry 5 a, the cone 9 a and the outer cylinder of the small ring 10 are then machined in the region 4 a. To support the further processing, the space between the cone contour 9 a and the outer cylinder of the small ring 10 is filled with surrounding material. Now the eccentric, cylindrical inner region of the small ring 10 is produced, so that a point with such a small wall thickness is created which lies in the border region of the imaging and resolution of the computer tomograph. Due to the previous support, only such a web 11 with a tapering wall thickness can be machined without it breaking out during processing. In the next step, the diamond-shaped inner element 12 is generated and the space between the small circle 10 and the outer contour 19 are filled with material 3 around. The outer contour 19 of the surrounding material is subsequently machined and the end face 20 of the region 4 a, which lies parallel to the image planes of the computer tomograph, is planned at right angles to the feed direction 6 . Finally, the boreholes 13 b are introduced into the area 4 b.

Claims

1.Device for analyzing the imaging characteristics and evaluating slice data or slice images, which are obtained on the basis of a computed tomography of human bones, wherein a reference object can be used for the reconstruction of bone structures from the computed tomographic slice data or slice images, which simulates the human bone and shows an imaging behavior equivalent to that of human bones, characterized by

a) that the reference object ( 1 ) is embedded as a base body ( 2 ) in a surrounding material ( 3 ) that simulates the soft tissue surrounding the bone,
b) that the base body ( 2 ) consists of different geometric elements ( 4 a; 4 b) for evaluating the geometry image and has a fastening element ( 4 c),
c) that the base body ( 2 ) is provided with a conical contour ( 9 a) for the determination of the layer spacing, which changes continuously in the direction ( 6 ) of the table feed axis with the cutting plane,
d) that the base body ( 2 ) is provided with different material thicknesses ( 8 ) for the assessment of the imaging quality of different bone thicknesses, preferably to determine the smallest imageable bone thickness, the smallest material thickness ( 8 ) being chosen below the device resolution,
e) that the base body ( 2 ) is formed with a web ( 11 ) which is circular in cross section, the outer diameter being arranged eccentrically to the inner diameter,
f) and that a diamond-shaped cross-section ( 12 ) is selected to quantify the loss of tapered corners due to the resolution.

2. Device according to claim 1, characterized in that a marking ( 14 ) on the reference object ( 1 ) is formed by an external bevel ( 13 a).

3. Device according to claim 1, characterized in that the inclined plane ( 13 a) consists of a number of obliquely arranged in one or more rows th holes ( 13 b).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the base body ( 2 ) is produced by a machining process.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the base body ( 2 ) for attachment to a receptacle in the computer tomograph is provided on the back with a fastening projection ( 15 ).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the human soft tissue by means of an airtight with the base body ( 2 ) verbun which surrounding material ( 3 ) made of essentially unfilled plastic can be simulated.

7. The device according to claim 6, characterized in that a plastic as a butt Lyurethane casting resin can be used.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the simulation of human bone through the base body ( 2 ) by means of mineral materials ( 17 ).

9. The device according to claim 8, characterized in that as a mineral Ma material ( 17 ) light metal or a light metal alloy ( 18 ) can be used.

10. The device according to claim 9, characterized in that a magnesium alloy can be used as the light metal alloy ( 18 ).

11. The device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the base body ( 2 ) is produced in the sand casting process.

12. A method for producing a device according to one of claims 1 to 11, characterized by a graded processing.

13. The method according to claim 12, characterized in that after casting the base body ( 2 ) first a circular contour ( 5 ) and the circular contour ( 5 ) facing part of a contour profile ( 7 ) is produced, which between the circular contour ( 5 ) and the contour course ( 7 ) formed space is filled with surroundings material ( 3 ) and then the geometries facing away from the circular contour ( 5 ) are produced.