DE19746941A1 - Normalisierung von Projektionsdaten bei einem Computer-Tomographie-System - Google Patents

Normalisierung von Projektionsdaten bei einem Computer-Tomographie-System

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Description

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen eine Computer- Tomographie-Abbildung und insbesondere eine Normalisierung von während Computer-Tomographie-Abtastungen erhaltenen Pro­ jektionsdaten.
Bei zumindest einem bekannten Computer-Tomographie- Systemaufbau (CT-Systemaufbau) projiziert eine Röntgenstrahl­ quelle einen fächerförmigen Strahl, der parallel gerichtet ist, so daß er in einer X-Y-Ebene eines kartesischen Koordi­ natensystems liegt, die im allgemeinen als Abbildungsebene bezeichnet wird. Der Röntgenstrahl fällt durch den abzubil­ denden Gegenstand, wie einen Patienten. Nachdem der Strahl durch den Gegenstand gedämpft wurde, trifft er auf eine An­ ordnung bzw. ein Array von Strahlungserfassungseinrichtungen. Die Intensität der an dem Erfassungseinrichtungsarray empfan­ genen gedämpften Strahlung hängt von der Dämpfung des Rönt­ genstrahls durch den Gegenstand ab. Jedes Erfassungselement des Arrays erzeugt ein separates elektrisches Signal, das ein Maß der Strahlungsdämpfung an dem Erfassungseinrichtungsort darstellt. Die Dämpfungsmaße von allen Erfassungseinrichtun­ gen werden zur Erzeugung eines Übertragungsprofils separat erfaßt.
Bei bekannten CT-Systemen der dritten Generation drehen sich die Röntgenstrahl quelle und das Erfassungseinrichtungs­ array mit einem Faßlager (Gantry) in der Abbildungsebene und um den abzubildenden Gegenstand, so daß der Winkel, an dem der Röntgenstrahl den Gegenstand schneidet, sich konstant än­ dert. Eine Gruppen von Röntgenstrahldämpfungsmaßen, d. h. Pro­ jektionsdaten, von dem Erfassungseinrichtungsarray bei einem Faßlagerwinkel wird als Ansicht bezeichnet. Eine Abtastung des Gegenstands umfaßt einen Satz von Ansichten, die bei ver­ schiedenen Faßlagerwinkeln während einer Umdrehung der Rönt­ genstrahlquelle und der Erfassungseinrichtung gemacht werden. Bei einer axialen Abtastung werden die Projektionsdaten zur Ausbildung eines Bildes verarbeitet, das einem zweidimensio­ nalen Schnitt durch den Gegenstand entspricht.
Ein Verfahren zur Rekonstruktion eines Bildes aus einem Satz von Projektionsdaten wird in der Technik als gefiltertes Rückprojektionsverfahren bezeichnet. Bei diesem Verfahren werden die Dämpfungsmaße aus einer Abtastung in ganze Zahlen, sogenannte CT-Zahlen oder Hounsfieldeinheiten umgewandelt, die zur Steuerung der Helligkeit eines entsprechenden Bild­ elements auf einer Kathodenstrahlröhrenanzeigeeinrichtung verwendet werden.
Zur Verringerung der für mehrfache Schnitte erforderli­ chen Gesamtabtastzeit kann eine Wendelabtastung durchgeführt werden. Zur Durchführung einer Wendelabtastung wird der Pati­ ent bewegt, während die Daten für die vorgeschriebene Anzahl von Schnitten erfaßt werden. Bei einem derartigen System wird eine einzelne Wendel (Helix) aus einer Ein-Fächerstrahl- Wendelabtastung erzeugt. Die durch den Fächerstrahl ausgebil­ dete Wendel liefert Projektionsdaten, aus denen Bilder in je­ dem vorgeschriebenen Schnitt rekonstruiert werden Können. Ein Bildrekonstruktionsalgorithmus, der bei der Rekonstruktion eines Bildes aus Daten verwendet werden kann, die bei einer Wendelabtastung erhalten werden, ist beispielsweise in der U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/436,176, einge­ reicht am 9. Mai 1995 von der Anmelderin, beschrieben. Zu­ sätzlich zu der verringerten Abtastzeit bietet die Wendelab­ tastung weitere Vorteile, wie eine bessere Steuerung des Kon­ trasts, eine verbesserte Bildrekonstruktion an willkürlichen Orten und bessere dreidimensionale Bilder.
Röntgenstrahlquellen enthalten typischerweise Röntgen­ strahlröhren, die den Röntgenstrahl am Brennpunkt emittieren. Die Röntgenstrahlintensität oder Dosierung steht in direkter Beziehung mit dem Röntgenstrahlröhrenstrom, der in der Rönt­ genstrahlröhre fließt. Die Röntgenstrahlintensität wirkt sich auch auf die Bildqualität aus. Insbesondere stehen die durch die Erfassungselemente erzeugten Signale in direkter Bezie­ hung mit der Intensität des Röntgenstrahls. Ein Röntgenstrahl hoher Intensität erzeugt beispielsweise ein starkes Erfas­ sungselementsignal. Dagegen erzeugt ein Röntgenstrahl gerin­ ger Intensität ein schwaches Erfassungselementsignal.
Der Röntgenstrahlröhrenstrom und somit die Röntgenstrahl­ intensität verändern sich oft während einer Abtastung, um zu verhindern, daß ein Patient sowie die Erfassungselemente eine außerordentlich hohe Röntgenstrahldosis erhalten. Ein derar­ tiges variables Röntgenstrahlröhrenstromsystem ist in der U.S.-A-5 379 333, "Variable Dose Application By Modulation of X-Ray Tube Current During CT Scanning" der Anmelderin be­ schrieben. Die Veränderung des Röntgenstrahlröhrenstroms wäh­ rend einer Abtastung erlaubt die Erzeugung hoher Röntgen­ strahlintensitäten während der Abtastung von Gebieten hoher Dämpfung eines Patienten und die Erzeugung geringer Röntgen­ strahlintensitäten während der Abtastung von Gebieten niedri­ ger Dämpfung des Patienten. Die verschiedenen Intensitäten erzeugen, wie es vorstehend beschrieben ist, Erfassungsele­ mentsignale verschiedener Stärke.
Zur Aufrechterhaltung der Bildqualität ungeachtet der Röntgenstrahlintensität werden daher Erfassungseinrichtungs­ signale, d. h. Projektionsdaten, vor der Erzeugung eines Bil­ des normalisiert. Insbesondere werden Projektionsdaten für jede Ansicht relativ zur Intensität der auf die Erfassungs­ elemente auftreffenden Röntgenstrahlen normalisiert. Zur Nor­ malisierung der Projektionsdaten ist die Verwendung von Be­ zugskanälen auf dem Erfassungseinrichtungsarray bekannt. Die Bezugskanäle sind an einem Ende des Erfassungseinrichtungsar­ ray angeordnet, so daß sie im allgemeinen durch den Gegen­ stand nicht blockiert werden, d. h., die Bezugskanäle empfan­ gen nicht gedämpfte Röntgenstrahlen. Jeder Bezugskanal er­ zeugt gleichermaßen wie die Erfassungselemente ein separates elektrisches Signal, das ein Maß der Strahldämpfung an dem Bezugskanalort ist. Die durch die Bezugskanäle erzeugten Si­ gnale werden dann zur Normalisierung der Signale, d. h. der Projektionsdaten, verwendet, die über das Erfassungseinrich­ tungsarray erzeugt werden.
Bezugskanäle werden jedoch oft während einer Abtastung blockiert. Insbesondere verdunkelt oder blockiert der abzu­ bildende Gegenstand oder irgendein anderer Gegenstand die Be­ zugskanäle, wodurch bewirkt wird, daß die Bezugskanäle ge­ dämpfte Röntgenstrahlen empfangen. Bezugskanäle erzeugen un­ ter derartigen Umständen einen verfälschten Normalisierungs­ wert, der die Bildqualität verschlechtert. Insbesondere ver­ ursacht eine falsche Normalisierung Streifen und Artefakte bei angezeigten Bildern.
Es wurden Verfahren zur Erfassung von Bezugskanalblockie­ rungen entwickelt. Bei derartigen Verfahren wird bei der Er­ fassung einer Bezugskanalblockierung ein geeigneter Normali­ sierungswert bestimmt und der bestimmte Wert zur Normalisie­ rung der Projektionsdaten verwendet. Während derartige Ver­ fahren im allgemeinen ausreichen, sind sie typischerweise komplex und erfordern besondere Rechenzeit und Betriebsmit­ tel. Die bekannten Verfahren sind insbesondere komplex und beschwerlich, wenn sie in Verbindung mit variablen Signalin­ tensitätabtastungen verwendet werden, die auch als variable Röntgenstrahlröhrenstromabtastungen bezeichnet werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, daß die Projektionsdaten während stabilen und variablen Röntgen­ strahlröhrenstromabtastungen genau normalisiert werden. Die Projektionsdaten sollen auch ohne Erhöhung der Kosten des Computer-Tomographie-Systems effizienter normalisiert werden.
Diese und andere Aufgaben werden bei einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung durch ein System gelöst, bei dem ein Röntgenstrahlröhrenstrom zur Normalisierung der Projektions­ daten verwendet wird. Insbesondere wird bei dem System gemäß einer Ausgestaltung ein erwartetes Bezugskanalsignal Sx ent­ sprechend dem zugeführten Röntgenstrahlröhrenstrom bestimmt. Für jede Ansicht wird das bestimmte erwartete Bezugskanalsi­ gnal Sx zur Normalisierung der Projektionsdaten verwendet. Insbesondere wird gemäß einem Ausführungsbeispiel das be­ stimmte erwartete Bezugskanalsignal Sx mit einem tatsächli­ chen Bezugskanalsignal Sr verglichen. Liegt das tatsächliche Bezugskanalsignal Sr über einem Schwellenwert, werden die Projektionsdaten unter Verwendung des tatsächlichen Bezugska­ nalsignals Sr normalisiert. Liegt das tatsächliche Bezugka­ nalsignal Sr unter einem Schwellenwert, werden die Projekti­ onsdaten andererseits unter Verwendung des bestimmten erwar­ teten Bezugskanalsignals Sx normalisiert.
Bei dem vorstehend beschriebenen System werden Projekti­ onsdaten genau normalisiert, die während Abtastungen erfaßt werden, in denen variablen Röntgenstrahlquellenstromabtastun­ gen eingeschlossen sind. Das System ist im wesentlichen auch einfach und verringert mit der Erfassung von Bezugskanalblockie­ rungen verbundene Rechenkosten merklich.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine bildliche Darstellung eines Computer- Tomographie-Abbildungssystem,
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild des in Fig. 1 dargestellten Systems,
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm einer Folge von Verarbeitungs­ schritten gemäß einem bekannten Algorithmus zur Erfassung ei­ ner Bezugskanalblockierung und zur Erzeugung eines geeigneten Bezugssignals und
Fig. 4 eine Ablaufdiagramm einer Folge von Verarbeitungs­ schritten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Computer-Tomographie- Abbildungssystem (CT-Abbildungssystem) 10 gezeigt, das ein Faßlager (Gantry) 12 enthält, das eine CT-Abtasteinrichtung der dritten Generation darstellt. Das Faßlager 12 weist eine Röntgenstrahlquelle oder Röntgenstrahlröhre 14 auf, die einen Röntgenstrahl 16 in Richtung eines Erfassungseinrichtungsar­ rays 18 auf der entgegengesetzten Seite des Faßlagers 12 pro­ jiziert. Das Erfassungseinrichtungsarray 18 wird von Erfas­ sungselementen 20 gebildet, die zusammen die projizierten Röntgenstrahlen erfassen, die durch einen medizinischen Pati­ enten 22 hindurchgehen. Jedes Erfassungselement 20 erzeugt bin elektrisches Signal, das die Intensität eines auftreffen­ den Röntgenstrahls und somit die Dämpfung des Strahls dar­ stellt, wenn er durch den Patienten 22 hindurchgeht. Während einer Abtastung zur Erfassung von Röntgenstrahlprojektionsda­ ten drehen sich das Faßlager 12 und die daran angebrachten Komponenten um einen Drehmittelpunkt 24.
Die Drehung des Faßlagers 12 und der Betrieb der Röntgen­ strahlquelle 14 werden durch eine Steuereinrichtung 26 des CT-Systems 10 gesteuert. Die Steuereinrichtung 26 enthält ei­ ne Röntgenstrahlsteuereinrichtung 28, die die Röntgenstrahl­ quelle 14 mit Energie und Zeitsignalen versorgt, und eine Faßlagermotorsteuereinrichtung 30, die die Drehgeschwindig­ keit und Position des Faßlagers 12 steuert. Ein Datenerfas­ sungssystem (DAS) 32 in der Steuereinrichtung 26 tastet ana­ loge Daten von den Erfassungselementen 20 ab und wandelt die Daten in digitale Signale zur nachfolgenden Verarbeitung um. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34 empfängt abgetastete und digitalisierte Röntgenstrahldaten von dem Datenerfas­ sungssystem 32 und führt eine Bildrekonstruktion mit hoher Geschwindigkeit durch. Das rekonstruierte Bild wird einem Computer 36 als Eingangssignal zugeführt, der das Bild in ei­ ner Massenspeichereinrichtung 38 speichert.
Der Computer 36 empfängt auch Befehle und Abtastparameter von einer Bedienungsperson über ein Bedienpult 40, das eine Tastatur aufweist. Eine zugehörige Kathodenstrahlröhrenanzei­ geeinrichtung 42 erlaubt es der Bedienungsperson, das rekon­ struierte Bild und andere Daten von dem Computer 36 zu über­ wachen. Die von der Bedienungsperson zugeführten Befehle und Parameter werden von dem Computer 36 zur Ausbildung von Steu­ ersignalen und Informationen für das Datenerfassungssystem 32, die Röntgenstrahlsteuereinrichtung 28 und die Faßlagermo­ torsteuereinrichtung 30 verwendet. Außerdem bedient der Com­ puter 36 eine Tischmotorsteuereinrichtung 44, die einen moto­ risierten Tisch 46 zur Positionierung des Patienten 22 in dem Faßlager 12 steuert. Insbesondere bewegt der Tisch 46 Ab­ schnitte des Patienten 22 durch eine Faßlageröffnung 48.
Das Erfassungseinrichtungsarray 18 enthält ferner zumin­ dest einen (in den Fig. 1 und 2 nicht gezeigten) Bezugska­ nal zur Normalisierung der Projektionsdaten. Jeder Bezugska­ nal ist typischerweise angrenzend an das Erfassungseinrich­ tungsarray 18 angeordnet. Insbesondere ist jeder Bezugskanal angrenzend an eines der Enden 50 und 52 des Erfassungsein­ richtungsarray 18 angeordnet, so daß der Bezugskanal nicht gedämpfte Röntgenstrahlen von der Röntgenstrahlung 16 emp­ fängt. Jeder Bezugskanal erzeugt im Ansprechen auf die Rönt­ genstrahlen ein Bezugssignal, das zur Normalisierung der Pro­ jektionsdaten verwendet wird.
Jedoch sind, wie es vorstehend beschrieben ist, die Be­ zugskanäle beispielsweise durch den Patienten 22 oft blockiert, und empfangen daher gedämpfte Röntgenstrahlen. Unter diesen Umständen erzeugen die Bezugskanäle einen verfälschten Normalisierungswert, der die Bildqualität verschlechtert. Zur Verringerung der Erzeugung von verfälschten Normalisierungs­ werten ist es daher wünschenswert, eine Bezugskanalblockie­ rung zu erfassen. Ebenso ist die Erzeugung von geeigneten Be­ zugssignalen wünschenswert, wenn die Bezugskanäle blockiert sind.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Folge von Verarbei­ tungsschritten gemäß einem bekannten Algorithmus zur Erfas­ sung einer Bezugskanalblockierung und zur Erzeugung eines ge­ eigneten Bezugssignals. Dieser Algorithmus ist typischerweise in dem Computer 36 implementiert, obwohl er auch in dem Da­ tenerfassungssystem 32 implementiert sein kann. Der Algorith­ mus enthält sechs unterschiedliche Verarbeitungsschritte: 1) Subtraktion von Verschiebungen bzw. Offsets und Ausbildung von linken und rechten gewinnormalisierten Durchschnitten, 2) Test auf absolute Blockierung auf beiden Seiten des Erfas­ sungseinrichtungsarrays, 3) Test auf linke und rechte relati­ ve Kanalblockierung, 4) Ersatz bei absoluter Blockierung auf beiden Seiten, 5) Ersatz für relative Kanalblockierung, d. h., beide Seiten sind nicht absolut blockiert, und 6) z-Kanal- Ersatz. Gemäß Fig. 3 stellen die Indizes j und i jeweils An­ sicht- und Kanalindizes dar.
Der erste Schritt zur Subtraktion von Offsets und zur Ausbildung von linken und rechten gewinnormalisierten Durch­ schnitten ist in Fig. 3 gezeigt. Gleichermaßen ist der zweite Schritt zum Testen auf absolute Blockierung auf beiden Seiten des Erfassungseinrichtungsarrays in Fig. 3 gezeigt. Der drit­ te Schritt zum Testen auf linke und rechte relative Ka­ nalblockierung ist ebenso in Fig. 3 gezeigt.
Wird eine absolute Blockierung erfaßt, wird ein geeigne­ tes Ersatzbezugssignal gemäß Schritt 4 erzeugt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Wird jedoch eine relative Kanalblockie­ rung erfaßt und sind beide Seiten nicht absolut blockiert, wird ein unterschiedliches geeignetes Ersatzbezugssignal ge­ mäß Schritt 5 erzeugt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Das ent­ weder in Schritt 4 oder Schritt 5 erzeugte geeignete Ersatz­ bezugssignal wird dann in Schritt 6 für das blockierte Be­ zugssignal eingesetzt.
Der vorstehend beschriebene Algorithmus ist, wie darge­ stellt, beschwerlich und komplex. Außerdem werden bemerkens­ werte Rechenkosten und Zeit während der Algorithmusimplemen­ tation verbraucht. Diese Rechenkosten und die Zeit erhöhen sich merklich, wenn der Algorithmus in Verbindung mit varia­ blen Röntgenstrahlröhrenstromabtastungen implementiert ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Röntgenstrahl­ quellenstrom bzw. Röntgenstrahlröhrenstrom sowohl zur Bestim­ mung einer Bezugskanalblockierung als auch zur Ausbildung ei­ nes annehmbaren Ersatzbezugssignals verwendet. Der Algorith­ mus richtet sich nicht auf ein bestimmtes Abtastsystem, wie nicht variable Röntgenstrahlröhrenstrom- und variable Rönt­ genstrahlröhrenstromsysteme. Viel mehr kann der vorliegende Algorithmus in Verbindung, wenn auch während einer Abtastung, mit derartigen Systemen verwendet werden. Natürlich kann die­ ser Algorithmus auch bei Abbildungssystemen mit Röntgen­ strahlquellen abgesehen von Röntgenstrahlröhren angewendet werden. Es ist auch ersichtlich, daß der Stromalgorithmus in dem Computer 36 implementiert sein kann und beispielsweise das Datenerfassungssystem 32 zur Verwendung eines gewünschten Bezugskanalsignals zur Normalisierung von Projektionsdaten steuern kann. Natürlich sind auch andere Implementationen möglich.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Folge von Verarbei­ tungsschritten gemäß einem Ausführungsbeispiel. Für jede An­ sicht wird der während der Ansicht zugeführte Röntgenstrahl­ röhrenstrom festgelegt (Schritt 60). Der wie vorstehend be­ schrieben bestimmte Röntgenstrahlröhrenstrom steht mit der Intensität des während der Ansicht erzeugten Röntgenstrahls 16 in Verbindung. Zum Erhalten des zugeführten Röntgenstrahl­ röhrenstroms ist beispielsweise die Röntgenstrahlssteuerein­ richtung 28 (Fig. 1) zur Erzeugung eines Signals eingerich­ tet, das den Röntgenstrahlröhrenstrom darstellt. Außerdem ist der Computer 36 (Fig. 1) mit der Röntgenstrahlsteuereinrich­ tung 28 verbunden, so daß er das Signal von der Röntgen­ strahlsteuereinrichtung 28 über einen (nicht gezeigten) Ein­ gang empfängt und einen Röntgenstrahlröhrenstrommaßwert iden­ tifiziert. Die Röntgenstrahlröhrenstrombestimmung kann auch mittels anderer Implementationen erreicht werden.
Dann wird ein erwartetes Bezugssignal bzw. Bezugskanalsi­ gnal Sx unter Verwendung des bestimmten Röntgenstrahlröhren­ stroms bestimmt (Schritt 62). Bei einem CT-System 10, bei dem die an die Röntgenstrahlröhre 14 angelegte Spannung stabil ist, wird das Bezugssignal Sx gemäß folgender Gleichung be­ stimmt:
Sx = mAm.nrm (1),
wobei:
mAm der zugeführte Röntgenstrahlröhrenstrom und
nrm ein kalibrierter Bezugskanalsignalfaktor ist.
Insbesondere ist nrm derart kalibriert, daß gilt:
nrm = Sr/mAm (2),
wobei Sr das tatsächliche Bezugskanalsignal ist, das durch die Bezugskanäle erzeugt wird. nrm kann beispielsweise während einer Luftkalibrierung des CT-Systems 10 kalibriert werden. Von einer Kalibrierung von nrm während der CT-System- Luftkalibrierung wird nicht angenommen, daß Rechenzeit oder Unkosten zur Luftkalibrierung hinzugefügt werden.
Der zugeführte Röntgenstrahlröhrenstrom mAm wird vor der Bestimmung des erwarteten Bezugssignals Sx gefiltert. Eine Filterung kann mittels bekannter Verfahren durchgeführt wer­ den, wodurch es dem Wert von mAm ermöglicht wird, mit einer Antwort des tatsächlichen Bezugskanalsignals Sr näherungswei­ se übereinzustimmen.
Nach der Bestimmung des erwarteten Bezugssignals Sx wer­ den die Projektionsdaten normalisiert (Schritt 64). Insbeson­ dere wird das bestimmte erwartete Bezugssignal Sx zur Norma­ lisierung der Projektionsdaten verwendet. D.h., ein Schwel­ lenwertfaktor Th wird identifiziert und mit dem erwarteten Bezugssignal Sx zur Erzeugung eines Schwellenwerts Th.Sx mul­ tipliziert. Der Schwellenwertfaktor Th ist in einem Ausfüh­ rungsbeispiel gleich 0,8 und kann beispielsweise in dem Spei­ cher des Computer 36 gespeichert werden. Das tatsächliche Be­ zugskanalsignal Sr wird mit dem Schwellenwert Th.Sx vergli­ chen. Ist Sr kleiner als Th.Sx, dann wird eine Blockierung der Bezugskanäle angenommen, und somit wird das tatsächliche Bezugssignal bzw. Bezugskanalsignal Sr als falsch angesehen. Demnach wird Sx anstatt Sr zur Normalisierung der Projekti­ onsdaten verwendet. Ein Bezugssignal verwendende Normalisie­ rungsverfahren sind bekannt.
Ist andererseits Sr größer als Th.Sx, werden die Bezugs­ kanäle als klar bzw. frei angenommen, und das tatsächliche Bezugskanalsignal Sr wird für im wesentlichen richtig erach­ tet. Wenn Sr größer als Th.Sx ist, werden demnach die Projek­ tionsdaten unter Verwendung des tatsächlichen Bezugskanalsi­ gnals Sr gemäß bekannten Projektionsdatennormalisierungsver­ fahren normalisiert.
Der vorstehend beschriebene Algorithmus bietet ein im we­ sentlichen einfaches und effizientes Verfahren zur genauen Erfassung einer Bezugskanalblockierung und zur Ausbildung ei­ nes annehmbaren Ersatzbezugssignals. Der Algorithmus kann mit geringeren Rechenkosten verglichen mit bei bekannten Algo­ rithmen erforderlichen Kosten implementiert werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, bei dem sich die an die Röntgenstrahlröhre 14 angelegte Spannung verändert, wird das Bezugssignal Sx gemäß folgender Gleichung bestimmt:
Sx = mAm.mKv2.nrm (3),
wobei:
mAm der zugeführte Röntgenstrahlröhrenstrom,
mKv die an die Röntgenstrahlröhre angelegte Spannung und
nrm ein kalibrierter Bezugskanalsignalfaktor ist.
Der Exponent von mKv, d. h. 2, wird gemäß der beispiels­ weise durch die Röntgenstrahlsteuereinrichtung 28 (Fig. 1) angelegten Spannung ausgewählt. Insbesondere kann der Expo­ nent empirisch hergeleitet werden, so daß er sich genau in der Nähe einer erwarteten Röntgenstrahlröhrenspannung befin­ det.
Der Wert nrm wird derart kalibriert, daß gilt:
nrm = Sr/(mAm.mKv2) (4).
Das bestimmte erwartete Bezugssignal Sx wird dann zur Normalisierung der Projektionsdaten verwendet. Insbesondere wird ein Schwellenwertfaktor Th identifiziert und mit dem er­ warteten Bezugssignal Sx zur Erzeugung eines Schwellenwerts Th.Sx multipliziert. Der Schwellenwertfaktor Th kann wiederum beispielsweise 0,8 sein. Das tatsächliche Bezugskanalsignal Sr wird mit dem Schwellenwert Th.Sx verglichen. Ist Sr klei­ ner als Th.Sx, wird eine Blockierung der Bezugskanäle ange­ nommen, und somit das tatsächliche Bezugssignal Sr für falsch erachtet. Demnach wird Sx zur Normalisierung der Projektions­ daten verwendet.
Ist andererseits Sr größer als Th.Sx, wird angenommen, daß die Bezugskanäle klar bzw. frei sind, und somit das tat­ sächliche Bezugskanalsignal Sr für im wesentlichen richtig erachtet. Daher wird unter derartigen Umständen das tatsäch­ liche Bezugskanalsignal Sr zur Normalisierung der Projekti­ onsdaten verwendet.
Der vorstehend beschriebene Algorithmus bietet ein im we­ sentlichen einfaches und effizientes Verfahren zur genauen Erfassung einer Bezugskanalblockierung und zur Ausbildung ei­ nes annehmbaren Ersatzbezugssignals, selbst wenn sich die Röntgenstrahlröhrenspannung ändert. Dieser Algorithmus kann auch mit geringeren Rechenkosten verglichen mit bekannten Al­ gorithmen implementiert werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird immer das er­ wartete Bezugssignal Sx zur Normalisierung der Projektionsda­ ten verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schritt zum Vergleich von Sx mit einem tatsächlichen Bezugskanalsi­ gnal Sr beseitigt, wodurch die Effektivität und Genauigkeit der Normalisierung der Projektionsdaten weiter erhöht wird.
Aus der vorhergehenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele ist ersichtlich, daß die Aufgaben der Erfindung gelöst werden. Obwohl die Erfindung ausführlich be­ schrieben und dargestellt wurde, ist es natürlich selbstver­ ständlich, daß dies nur der Veranschaulichung dient und nicht als Beschränkung verstanden werden kann. Beispielsweise ist das hier beschriebene CT-System ein System der dritten Gene­ ration, bei dem sich sowohl die Röntgenstrahlquelle als auch die Erfassungseinrichtung mit dem Faßlager drehen. Es können auch viele andere CT-Systeme, auch Systeme der vierten Gene­ ration, verwendet werden, bei denen die Erfassungseinrichtung eine stationäre Vollringerfassungseinrichtung ist und sich nur die Röntgenstrahlquelle mit dem Faßlager dreht. Außerdem kann der Röntgenstrahlröhrenstrom beispielsweise von dem Da­ tenerfassungssystem 32 anstatt dem Computer 36 bestimmt wer­ den. Gleichermaßen können die Berechnungen in dem Datenerfas­ sungssystem 32 anstatt dem Computer 36 implementiert sein. Außerdem kann der Schwellenwertfaktor Th ein anderer Wert als 0,8 sein.
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren und ei­ ne Vorrichtung zur Erfassung einer Bezugskanalblockierung bei einem Computer-Tomographie-System. Das System enthält eine Röntgenstrahlquelle, eine Erfassungseinrichtung und einen Be­ zugskanal. Bei der Abtastung eines in Frage kommenden Gegen­ stands wird der Röntgenstrahlquelle ein Röntgenstrahlquellen­ strom zugeführt und ein Röntgenstrahl in Richtung der Erfas­ sungseinrichtung und den Bezugskanal projiziert. Wenn der Röntgenstrahl auf die Erfassungseinrichtung auftrifft erzeugt diese Projektionsdaten zur Rekonstruktion eines Bildes des in Frage kommenden Gegenstands. Der Bezugskanal ist zur Erzeu­ gung eines tatsächlichen Bezugskanalsignals eingerichtet, wenn der Röntgenstrahl auf ihn trifft. Es wird ein erwartetes Bezugskanalsignal entsprechend dem Röntgenstrahlquellenstrom bestimmt. Das erwartete Bezugskanalsignal wird dann zur Nor­ malisierung der Projektionsdaten verwendet.

Claims (20)

1. Verfahren zur Erfassung einer Bezugskanalblockierung bei einem Computer-Tomographie-System (10) mit einer Röntgen­ strahlquelle (14) zur Emission eines Röntgenstrahls und Abta­ stung eines in Frage kommenden Gegenstands (22), wobei das System Projektionsdaten zur Rekonstruktion eines Bildes des Gegenstands verwendet und ferner einen Bezugskanal aufweist, der zur Erzeugung eines tatsächlichen Bezugskanalsignals ein­ gerichtet ist, wenn auf ihn der Röntgenstrahl trifft, mit den Schritten:
Bestimmen (60) eines zugeführten Röntgenstrahlquellen­ stroms und
Bestimmen (62) eines erwarteten Bezugskanalsignals.
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt Normalisieren (64) der Projektionsdaten unter Verwendung des erwarteten Bezugskanalsignals.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des er­ warteten Bezugskanalsignals den Schritt Bestimmen eines Bezugskanalsignalfaktors aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bestimmen des er­ warteten Bezugskanalsignals die Schritte
Kalibrieren des Bezugskanalsignalfaktors und
Multiplizieren des kalibrierten Bezugskanalsignalfaktors und des zugeführten Röntgenstrahlquellenstroms aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Kalibrieren des Bezugskanalsignalfaktors entsprechend
nrm = Sr/mAm
durchgeführt wird, wobei
Sr das tatsächliche Bezugskanalsignal,
mAm der zugeführte Röntgenstrahlquellenstrom und
nrm ein kalibrierter Bezugskanalsignalfaktor ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen des er­ warteten Bezugskanalsignals entsprechend
Sx = mAm.nrm
durchgeführt wird, wobei
Sx das erwartete Bezugskanalsignal,
mAm der zugeführte Röntgenstrahlquellenstrom und
nrm der kalibrierte Bezugskanalsignalfaktor ist.
7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Kalibrieren des Bezugskanalsignalfaktors entsprechend
nrm = Sr/(mAm.mKv2)
durchgeführt wird, wobei
Sr das tatsächliche Bezugskanalsignal,
mAm der zugeführte Röntgenstrahlquellenstrom,
mKv eine an die Röntgenstrahlquelle angelegte Spannung und
nrm der kalibrierte Bezugskanalsignalfaktor ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bestimmen des er­ warteten Bezugskanalsignals ferner den Schritt Bestimmen einer an die Röntgenstrahlquelle angelegten Spannung aufweist, wobei das Bestimmen des erwarteten Bezugs­ kanalsignals entsprechend
Sx = mAm.mKv2.nrm
durchgeführt wird, wobei
Sx das erwartete Bezugskanalsignal,
mAm der zugeführte Röntgenstrahlquellenstrom,
mKv die an die Röntgenstrahlquelle angelegte Spannung und
nrm der kalibrierte Bezugskanalsignalfaktor ist.
9. Verfahren nach Anspruch 3, ferner mit dem Schritt Vergleichen des erwarteten Bezugskanalsignals mit dem tatsächlichen Bezugskanalsignal.
10. Verfahren nach Anspruch 8, mit den Schritten
Identifizieren eines Schwellenwertfaktors,
Multiplizieren des Schwellenwertfaktors und des erwarte­ ten Bezugskanalsignals zur Erzeugung eines Schwellenwerts und
Vergleichen des erzeugten Schwellenwerts mit dem tatsäch­ lichen Bezugskanalsignal.
11. Vorrichtung zur Erfassung einer Bezugskanalblockie­ rung bei einem Computer-Tomographie-System (10), wobei das Computer-Tomographie-System eine Röntgenstrahlquelle (14) zur Emission eines Röntgenstrahls und Abtastung eines in Frage kommenden Gegenstands (22) enthält und Projektionsdaten zur Rekonstruktion eines Bildes des Gegenstands verwendet und ferner zumindest einen Bezugskanal enthält, wobei der Bezugs­ kanal zur Erzeugung eines tatsächlichen Bezugskanalsignals eingerichtet ist, wenn auf ihn der Röntgenstrahl trifft, mit
einer Einrichtung (36) zur Bestimmung eines zugeführten Röntgenstrahlquellenstroms und
einer Einrichtung (36) zur Bestimmung eines erwarteten Bezugskanalsignals.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner mit einer Ein­ richtung (36) zur Normalisierung der Projektionsdaten unter Verwendung des erwarteten Bezugskanalsignals
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner mit einer Ein­ richtung (36) zur Bestimmung eines Bezugskanalsignalfaktors.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei zur Bestimmung des erwarteten Bezugskanalsignals ferner eine Einrichtung (36) zur Kalibrierung des Bezugskanalsignalfaktors vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der kalibrierte Bezugskanalsignalfaktor sich ergibt zu
nrm = Sr/mAm,
wobei
Sr das tatsächliche Bezugskanalsignal,
mAm der zugeführte Röntgenstrahlquellenstrom und
nrm ein kalibrierter Bezugskanalsignalfaktor ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei sich das erwarte­ te Bezugskanalsignal ergibt zu
Sx = mAm.nrm,
wobei
Sx das erwartete Bezugskanalsignal,
mAm der zugeführte Röntgenstrahlquellenstrom und
nrm der kalibrierte Bezugskanalsignalfaktor ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei sich der kali­ brierte Bezugskanalsignalfaktor ergibt zu:
nrm = Sr/(mAm.mKv2),
wobei
Sr das tatsächliche Bezugskanalsignal,
mAm der zugeführte Röntgenstrahlquellenstrom,
mKv eine an die Röntgenstrahlquelle angelegte Spannung und
nrm der kalibrierte Bezugskanalsignalfaktor ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei sich das erwarte­ te Bezugskanalsignal ergibt zu:
Sx = mAm.mKv2.nrm,
wobei
Sx das erwartete Bezugskanalsignal,
mAm der zugeführte Röntgenstrahlquellenstrom,
mKv die an die Röntgenstrahlquelle angelegte Spannung und
nrm der kalibrierte Bezugskanalsignalfaktor ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 13, ferner mit einer Ein­ richtung (36) zum Vergleich des erwarteten Bezugskanalsignals mit dem tatsächlichen Bezugskanalsignal.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, ferner mit
einer Einrichtung (36) zur Identifizierung eines Schwel­ lenwertfaktors,
einer Einrichtung (36) zur Multiplikation des Schwellen­ wertfaktors und des erwarteten Bezugskanalsignals zur Erzeu­ gung eines Schwellenwerts und
einer Einrichtung (36) zum Vergleich des erzeugten Schwellenwerts mit dem tatsächlichen Bezugskanalsignal.
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