DE19746941A1 - Normalisierung von Projektionsdaten bei einem Computer-Tomographie-System - Google Patents
Normalisierung von Projektionsdaten bei einem Computer-Tomographie-SystemInfo
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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