DE19961093A1

DE19961093A1 - Verfahren zur Erzeugung eines resultierenden Schnittbildes aus mehreren mittels eines Computertomographie(CT)-Geräts aufgenommenen Schnittbildern

Info

Publication number: DE19961093A1
Application number: DE19961093A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Wallschlaeger; Otto Sembritzki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-06-21
Also published as: JP2001212133A; US20010050969A1; US6408044B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines resultierenden Schnittbildes aus mehreren mittels eines CT-Geräts durch Abtastung von Schichten eines Untersuchungsobjektes, die unterschiedliche, während der Abtastung feste Positionen auf einer rechtwinklig zu den Ebenen der Schichten verlaufenden Systemachse aufweisen, aufgenommenen Schnittbildern. Dabei werden die bei der Abtastung der einzelnen Schichten gewonnenen Schwächungswerte zu resultierenden Schwächungswerten überlagert, worauf aus den resultierenden Schwächungswerten das resultierende Schnittbild rekonstruiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines resultierenden Schnittbildes aus mehreren mittels eines Com putertomographie(CT)-Geräts durch Abtastung von Schichten ei nes Untersuchungsobjektes, die unterschiedliche während der Abtastung feste Positionen auf einer rechtwinklig zu den Ebe nen der Schichten verlaufenden Systemachse aufweisen, aufge nommenen Schnittbildern.

Die Aufnahme einer Folge (Sequenz) von Schnittbildern ist in der Computertomographie eine Standardtechnik mit großer Be deutung. Wegen des zwischen den einzelnen Schnittbildern der Sequenz stattfindenden Vorschubs des Untersuchungsobjekts re lativ zu der Meßeinheit sind die einzelnen Schnittbilder ver schiedenen z-Positionen zugeordnet, wobei die z-Koordinate die relative Position der in dem Schnittbild abgebildeten Schicht des Untersuchungsobjekts bezüglich der rechtwinklig zur Schichtebene stehenden z-Richtung angibt.

Ohne weitere Maßnahmen ist es nicht möglich, Schnittbilder für andere als die den aufgenommenen Schnittbildern zugeord neten Z-Positionen zu gewinnen. Auch ist es nicht möglich, die zu dem jeweiligen Schnittbild gehörige effektive Schicht dicke, d. h. die Halbwertsbreite des zu dem Schnittbild ge hörigen Schichtempfindlichkeitsprofils, abweichend von der durch Blenden eingestellten kollimierten Schichtdicke, d. h. der Erstreckung des zur Aufnahme des Schnittbildes verwende ten Röntgenstrahlenbündels in z-Richtung, zu wählen.

Es wird also deutlich, daß bei Verfahren der eingangs genann ten Art die Schnittbilder einfach aus den bei der Abtastung erzeugten Meßdaten berechnet werden, ohne daß Einfluß auf die effektive Schichtdicke oder die z-Position der einzelnen Schnittbilder genommen werden, was in der Praxis aus folgen den Gründen als nachteilig empfunden wird:

- Wenn Objekte, z. B. Organe, oder Teile derselben nur teil weise in die in dem jeweiligen Schnittbild abzubildende Schicht des Untersuchungsobjekts ragen, entsteht ein soge nannter Teilvolumenartefakt. Er äußert sich in einer Ände rung der das jeweilige Objekt bzw. Objektteil und seine Umgebung charakterisierenden Meßdaten, wobei auch die Kon tur des Objektes bzw. Objektteils selbst verändert werden kann. Teilvolumenartefakte sind um so häufiger, je größer die kollimierte Schichtdicke ist. Eine Verringerung der kollimierten Schichtdicke reduziert zwar das Auftreten von Teilvolumenartefakten, erhöht aber zugleich die Rausch amplitude.
- Sollten diagnostisch relevante Bereiche eines Untersu chungsobjektes mit unterschiedlichen effektiven Schicht dicken abgebildet werden, so müssen mehrere Sequenzen mit unterschiedlichen Schichtdicken aufgenommen werden, was eine unerwünschte erhöhte Strahlenbelastung für das Unter suchungsobjekt bedeutet.
- Die im Zuge einer Sequenz gewonnenen Meßdaten gestatten die Rekonstruktion von Schnittbildern nur für diejenigen z-Positionen, für die während der Sequenz tatsächlich Schnittbilder aufgenommen wurden. Stellt sich später her aus, daß Schnittbilder von abweichenden z-Positionen hilf reich währen, so müssen diese Schnittbilder zusätzlich aufgenommen werden, was ebenfalls eine zusätzliche Strah lenbelastung für das Untersuchungsobjekt bedeutet.

Um diese Nachteile dennoch wenigstens zu einem gewissen Grade zu beheben, ist es bekannt, aus mehreren Schnittbildern einer Sequenz durch Mittelwertbildung eines resultierendes Schnitt bild zu gewinnen, z. B. indem aus n aneinandergrenzenden Schnittbildern mit der kollimierten Schichtdicke d ein resul tierendes Schnittbild mit der effektiven Schichtdicke nd be rechnet wird. Allerdings benötigt man zur Berechnung eines solchen resultierenden Schnittbildes die Rekonstruktionszeit für n einzelne Schnittbilder, da diese vor der Mittelwertbil dung zur Verfügung stehen müssen. Eine solche Vervielfachung der Rechenzeit ist letztlich prohibitiv für die beschriebene Vorgehensweise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das die Erzeugung eines resultierenden Schnittbildes ohne den Nachteil der Verviel fachung der Rechenzeit gestattet.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Ver fahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die Systemachse vorzugsweise aber nicht notwendigerweise recht winklig zu den Ebenen der Schichten verläuft.

Wesentlich für die Erfindung ist, daß keine Überlagerung von Schnittbildern stattfindet, sondern die Erzeugung des resul tierenden Schnittbildes auf Basis der Überlagerung von zu den zu überlagernden Schnittbildern gehörigen Schwächungswerte zu resultierenden Schwächungswerten erfolgt, auf deren Basis das resultierende Schnittbild rekonstruiert wird.

Damit wird deutlich, daß die zur Erzeugung des resultierenden Schnittbildes erforderliche Rechenzeit nicht wesentlich größer als die zur Rekonstruktion eines einzigen Schnittbil des erforderliche Zeit ist, da die Ermittlung von resultie renden Schwächungswerten im Vergleich zur Rekonstruktion ei nes Schnittbildes wenig zeitaufwendig ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist von Vorteil, daß so wohl eine Beeinflussung der Rauschamplitude des resultieren den Schnittbildes als auch der effektiven Schichtdicke des resultierenden Schnittbildes möglich ist, und zwar durch Ver änderung wenigstens eines der Parameter N_s (Anzahl der in die Überlagerung einbezogenen Schichten), g(z) (Gewicht, mit dem die jeweilige Schicht zu dem Resultat der Überlagerung bei trägt) und Δz (Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden in die Überlagerung einbezogenen Schichten).

Außerdem besteht die Möglichkeit, die Stärke von Teilvolumen artefakten zu reduzieren.

Die Strahlenexposition und die Verweildauer der Patienten in dem CT-Gerät wird bei folgenden Anwendungen, die mit den bis herigen Vorgehensweise bei der Aufnahme von Sequenzen nicht möglich sind, reduziert:

- Bei Fragestellungen, für deren Beantwortung unterschied lich große effektive Schichtdicken nötig sind (z. B. Weich teil- und Knochendiagnostik im gleichen Volumen), besteht die Möglichkeit, die Knochendiagnostik mit Schnittbildern die für die kollimierte Schichtdicke auf Basis der unver änderten Schwächungswerte rekonstruiert werden durchzufüh ren. Diese haben wegen der geringen kollimierten Schicht dicke zwar eine höhere Rauschamplitude, werden wegen der Fragestellung aber auch mit einer Fensterbreite betrach tet, die sehr viel größer als die Rauschamplitude ist. An resultierenden Schnittbildern, die aus im Zuge der glei chen Sequenz gewonnenen Schwächungswerte errechneten re sultierenden Schwächungswerte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der später erläuterten Gleichung (3) z. B. mit N_s = 5 und Δz = d berechnet werden, kann dann die Weich teildiagnostik betrieben werden. Für den Patienten ist diese Vorgehensweise von Vorteil, weil er nicht der Strah lung einer zweiten Abtastung bei größerer kollimierter Schichtdicke ausgesetzt wird und er nicht die Zeitdauer einer zweiten Abtastung in dem CT-Gerät verbleiben muß.
- Der gleiche Vorteil wird auch erreicht, wenn in aneinander angrenzenden Volumenbereichen unterschiedlich große effek tive Schichtdicken nötig sind. Dann kann die Aufnahme der Schwächungswerte für das gesamte, die aneinander angren zenden Volumenbereiche umfassende Volumen im Zuge ein und derselben Sequenz mit einer einzigen (geringen) kollimier ten Schichtdicke durchgeführt werden und eine zweite Se quenz mit einer anderen kollimierten Schichtdicke entfällt vollständig. Bei der Rekonstruktion resultierender Schnittbilder wird dann die für den jeweiligen Volumenbe reich geeignete effektive Schichtdicke gewählt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienendes erfindungsgemäßes CT-Gerät in perspektivi scher Darstellung,

Fig. 2 in schematischer, teilweise blockschaltbildartiger Darstellung das CT-Gerät gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein die Gewinnung der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verarbeitenden Meßdaten veranschau lichendes Schaubild, und

Fig. 4 ein die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfah rens veranschaulichendes Schaubild.

In Fig. 1 ist ein CT-Gerät dargestellt, das einen Patienten lagerungstisch 1 mit einer in Richtung ihrer zu der System achse des CT-Geräts parallelen Längsachse in Richtung des Doppelpfeiles z verschiebliche Lagerungsplatte 2 aufweist, die auf einem Sockel 3 höhenverstellbar 3 angebracht ist.

Ein auf der Lagerungsplatte 2 liegendes Untersuchungsobjekt, beispielsweise ein Patient 11 (siehe Fig. 2), kann durch eine entsprechende Längsverschiebung der Lagerungsplatte 2 in die Meßöffnung 4 einer Meßeinheit 5 positioniert werden.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, enthält die Meßeinheit einen die Meßöffnung 4 umgebenden Drehkranz 6, an dem einan der gegenüberliegend eine Röntgenstrahlenquelle 7 und ein Detektorsystem 9 angeordnet sind, wobei das Detektorsystem im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels durch eine kreisbogenförmig gekrümmte Zeile von beispielsweise 512 Detektorelementen gebildet ist, wobei jedem Detektorelement ein Kanalwinkel β zugeordnet ist.

Die Röntgenstrahlenquelle 7 weist einen mit 10 bezeichneten Fokus auf, von dem ein auf das Detektorsystem 9 treffendes fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel 8 ausgeht.

An die elektronische Recheneinrichtung 13 ist eine zur An zeige von Schnittbildern vorgesehene Anzeigeeinrichtung 17 angeschlossen. Außerdem ist an die elektronische Rechenein richtung 13 ein Eingabeinstrument, im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels eine Mouse 19, angeschlossen, die es gestattet, das CT-Gerät auf Grundlage von auf der Anzeigeein richtung 17 darstellbarer graphischer Bedienmenues zu bedie nen.

Zur Steuerung der Drehbewegung des Drehkranzes 6, der Längs bewegung der Lagerungsplatte 2 und der Röntgenstrahlenquelle 7 ist eine Steuereinheit 14 vorgesehen, die die dem Drehkranz und der Lagerungsplatte 2 zugeordneten Antriebe 15 und 16 so wie den Hochspannungsgenerator 12 ansteuert.

Zur Abtastung eines auf der Lagerungsplatte 2 liegenden Pati enten 11 wird der Drehkranz 6 um die sich mittig durch die Meßöffnung 4 verlaufende, rechtwinklig zur Zeichenebene der Fig. 2 stehende Systemachse z in α-Richtung gedreht, und zwar derart, daß der Fokus 10 der Röntgenstrahlenquelle 7 sich auf einer Kreisbahn bewegt, die in einer rechtwinklig zur Systemachse stehenden Ebene liegt. Dabei durchstrahlt das von der von einem Hochspannungsgenerator 12 gespeisten Röntgenstrahlenquelle 7 ausgehende fächerförmige Röntgen strahlenbündel 8 eine planare, d. h. ebene, rechtwinklig zu der Systemachse 2 verlaufende Schicht des Patienten 11.

Bei vorbestimmten Winkelpositionen, den sogenannten Projek tionswinkeln α, werden die den entsprechenden Projektionen entsprechenden Ausgangssignale der Detektorelemente des Detektorsystems 9 einer elektronischen Recheneinrichtung 13 zugeführt, die aus diesen die zu den einzelnen Detektorele menten und damit Kanalwinkeln β gehörigen Schwächungswerte der von dem Röntgenstrahlenbündel 8 erfaßten Schicht des Patienten 11 berechnet.

Da die Lagerungsplatte 2 in Richtung der Systemachse z ver schiebbar ist, kann ein Volumen des Patienten 11 abgetastet werden, indem gemäß Fig. 3 aufeinanderfolgend mehrere paral lele, vorzugsweise aneinander angrenzende Schichten E₁ bis E_M abgetastet werden (sog. Sequenzscan oder -abtastung), wobei den abgetasteten planaren Schichten entsprechende Sätze von Schwächungswerten der elektronischen Recheneinrichtung 13 zugeführt werden. Aus diesen kann die elektronische Rechen einrichtung 13 auf Grundlage an sich bekannter Rekonstruk tionsalgorithmen Schnittbilder ermitteln, wobei die effektive Schichtdicke der rekonstruierten Schnittbilder der bei der Abtastung des Untersuchungsobjekts eingestellten kollimierten Schichtdicke entspricht und die z-Positionen der in den re konstruierten Schnittbilder abgebildeten Schichten den bei der Abtastung des Untersuchungsobjekts vorliegenden z-Posi tionen der Lagerungsplatte 2 entsprechen.

Es stehen also schließlich Schwächungswerte S(α,β,z_j) der ab getasteten Schichten zur Verfügung, wobei
β der Fächerwinkel des jeweiligen Schwächungswertes,
α der Projektionswinkel des jeweiligen Schwächungs wertes
z_j die zu dem jeweiligen Schwächungswert gehörige Position auf der Systemachse (z-Position) sind.

Wenn das CT-Gerät gemäß den Fig. 1 und 2 nach dem erfindungs gemäßen Verfahren arbeitet, werden die Schnittbilder jedoch nicht in der beschriebenen Weise unmittelbar berechnet, was die eingangs erläuterten Nachteile mit sich bringen würde.

Vielmehr bietet der Betrieb des CT-Geräts auf Basis des er findungsgemäßen Verfahrens zusätzliche Freiheitsgrade, die es gestatten, die beschriebenen Nachteile des Standes der Tech nik zu vermeiden oder wenigstens zu reduzieren, und zwar in dem aus den Schwächungswerten S(α,β,z_j) resultierende Schwä chungswerte (α,β,z_r) für die Tischposition z_r ermittelt wer den.

Bei der Überlagerung der bei Abtastung von mehreren, unter schiedliche z-Positionen aufgenommenen Schwächungswerten ein zelner Schnittbilder entstehen die zusätzlichen Parameter An zahl der in die Überlagerung einbezogenen Schichten N_S, Ab stand zweier aufeinanderfolgender in die Überlagerung einbe zogener Schichten in z-Richtung z_j+1, -z_j und Stärke des Bei trags g(z_r-z_j) der Schwächungswerte der j-ten in die Überlage rung einbezogenen Schicht zu den resultierenden Schwächungs werten. Der allgemeine Fall des erfindungsgemäßen Verfahrens ist durch

gegeben, mit α = 0, . . ., 2π und β = β_N, . . ., β_N. Meist wird Δz_j = z_j+1-z_j kon stant sein, d. h. der Abstand zwischen benachbarten Schnitt bildern ist jeweils gleich. Dies ist aber keine notwendige Bedingung für die Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Bedeutung der Gleichung (1) wird durch Fig. 4, die ein Beispiel mit N_S = 3 darstellt, zusätzlich veranschaulicht. Die Abtastung der einzelnen Schichten E₁ bis E₃ mit der kolli mierten Schichtdicke d erfolgte mit einem Abstand von Δz = 0,75d zwischen benachbarten Schichten. Als Beispiel für g(z) wurde

gewählt.

Das durch Gleichung (1) definierte erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber dem Stand der Technik eine Reihe von Vortei len:

- Da die Berechnung auf Schwächungswerten operiert, werden auch nur so viele Schnittbilder berechnet, wie benötigt werden. Das reduziert die Rechenzeit für die Rekonstruk tion eines resultierenden Schnittbildes gegenüber einer Überlagerung von Schnittbildern näherungsweise um den Fak tor N_S.
- Ein weiterer Zeitvorteil entsteht dadurch, daß wegen der großen effektiven Schichtdicken, die die resultierenden Schnittbilder im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweisen können, zur Abdeckung eines bestimmten Volumens mit Schnittbildern im Vergleich zu dem herkömmlichen Vor gehen bei Sequenzaufnahmen mit geringen kollimierten Schichtdicken deutlich weniger Schnittbilder benötigt wer den. Die Befundung durch den Arzt nimmt also entsprechend weniger Zeit in Anspruch. Auch der Dokumentationsaufwand wird reduziert. Der hier erzielbare Gewinn hängt ab von der eingestellten kollimierten Schichtdicke, von dem Ab stand in z-Richtung zwischen den einzelnen Schichten und dem gewählten Blidrekonstruktionsinkrement.
- Zusätzlich zu den Vorteilen des konventionellen Vorgehens bei Sequenzaufnahmen kann bei dem erfindungsgemäßen Ver fahren neben der z-Position und dem z-Abstand der Schnitt bilder voneinander auch die effektive Schichtdicke der Schnittbilder gewählt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in verschiedenen Ausfüh rungsformen mit speziellen Eigenschaften durchgeführt werden, wobei die speziellen Eigenschaften, die zu unterschiedlichen resultierenden Schnittbildern führen, von der jeweils zur An wendung kommenden Kombination von N_S, z_j+1-z_j und g(z) abhängen.

Z. B. besteht gemäß einer ersten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens durch geeignete Wahl von Δz, g(z) und von N_S die Möglichkeit, die Rauschamplitude eines resultie renden Schnittbildes unabhängig von der Rauschamplitude, die ein aus unveränderten Schwächungswerten rekonstruiertes Schnittbild aufweisen würde, zu variieren. Wählt man z. B. Δz = d und

so erhält man aus Gleichung (1)

Ein auf Basis dieser resultierenden Schwächungswerte rekon struiertes resultierendes Schnittbild weist eine Rauschampli tude von etwa

auf, wenn σ_d die Rauschamplitude eines im Zuge einer Sequenz aufgenommenen einzelnen Schnittbildes mit der kollimierten Schichtdicke d ist. Die effektive Schichtdicke des resultie renden Schnittbildes ist

d_eff = (N_S-1)d (6).

Gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht durch geeignete Wahl von Δz_j, N_S und g(z) die Möglichkeit, die Halbwertsbreite des Schichtempfindlich keitsprofils, d. h. die effektive Schichtdicke d_eff, des resul tierenden Schnittbildes unabhängig von der kollimierten Schichtdicke zu variieren. Wählt man z. B. N_S = 4, Δz_j = Δz = d/2 und

dann führt dies bei einer Rekonstruktion von resultierenden Schnittbildern an den z-Positionen z_k = z₁+(k+0,5)Δz mit dem Wert w = 0,25 zu einer effektiven Schichtdicke

d_eff = 0,5d (8)

und zu einer Rauschamplitude von

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht zur Einstellung der effektiven Schichtdicke d_eff des re sultierenden Schnittbildes vor, daß für Δz und g(z) gilt:
Δz = d
und

und daß zur Erzielung einer gewünschte Rauschamplitude σ des resultierenden Schnittbildes N_S gemäß der Gleichung

gewählt wird.

Auch die Reduktion von Teilvolumenartefakten ist nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, wenn für die Δz, g(z) und N_S
Δz = d

und
N_S<4
gilt.

Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ver bindet die geringe Artefaktamplitude einer Abtastung mit kleiner kollimierter Schichtdicke d mit der geringen Rausch amplitude einer Abtastung mit großer kollimierter Schicht dicke d, was eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellt.

Gleichgültig nach welcher Ausführungsform des erfindungsge mäßen Verfahrens die Rekonstruktion des resultierenden Schnittbildes erfolgt, wird eine Reduktion der Rechenzeit gegenüber dem Stand der Technik erreicht, da statt N_S Schnittbildern nur noch ein einziges Schnittbild, nämlich das resultierende Schnittbild, berechnet werden muß, wobei die zur Ermittlung der resultierenden Schwächungswerte erforder liche Rechenzeit normalerweise zu vernachlässigen ist.

Außerdem wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens immer dann eine Reduzierung der Belastung des Untersuchungsobjektes der Röntgenstrahlung erreicht, wenn infolge des Umstandes, daß mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Grundlage einer einzigen Abtastung resultierende Schnittbilder mit Parametern rekonstruiert werden können, die beim Vorgehen nach dem Stand der Technik die Durchführung einer weiteren Abtastung erforderlich machen würden.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels wird die Relativbewegung zwischen der Meßeinheit 5 und der Lagerungs platte 2 jeweils dadurch erzeugt, daß die Lagerungsplatte 2 verschoben wird. Es besteht im Rahmen der Erfindung jedoch auch die Möglichkeit, die Lagerungsplatte 2 ortsfest zu las sen und statt dessen die Meßeinheit 5 zu verschieben. Außer dem besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, die not wendige Relativbewegung durch Verschiebung sowohl der Meßein heit 5 als auch der Lagerungsplatte 2 zu erzeugen.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels sind eine im wesentlichen der Steuerung des CT-Gerätes dienende elektroni sche Steuereinheit 14 und eine im wesentlichen der Bilderzeu gung dienende elektronische Recheneinrichtung 13 vorgesehen. Statt dessen besteht die Möglichkeit, eine einzige Steuer- und Recheneinheit vorzusehen, die die Aufgaben sowohl der Steuerung als auch der Bilderzeugung übernimmt.

Das zuvor beschriebene CT-Gerät weist ein Detektorsystem mit einer einzigen Zeile von Detektorelementen auf. Im Rahmen der Erfindung können statt dessen mehrere Zeilen von Detektorele menten, z. B. 16 Zeilen zu je 800 Detektorelementen, oder matrixartige Anordnungen von Detektorelementen aufweisende Detektorsysteme vorgesehen sein. In diesem Falle geht von der Röntgenstrahlenquelle kein fächerförmiges, sondern ein der Anordnung der Detektorelemente angepaßtes pyramiden- bzw. kegelförmiges Röntgenstrahlenbündel aus.

Die Erfindung ist vorstehend am Beispiel eines CT-Gerätes mit senkrecht stehender Gantry beschrieben worden, bei dem Meß ebene und z-Richtung senkrecht aufeinander stehen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren auf Daten anzuwenden, die mit einem CT-Gerät mit einer um den Winkel γ gegen die Senkrechte geneigten Gantry aufgenommen wurden. In diesem Falle ist anstelle der Zahlenwerte Δz mit den Zahlenwerten Δz/cosγ zu rechnen.

Die Erfindung ist vorstehend am Beispiel eines CT-Gerätes der dritten Generation beschrieben, bei dem die Röntgenstrahlen quelle und das Detektorsystem gemeinsam rotieren. Es besteht aber auch die Möglichkeit, CT-Geräte der vierten Generation, bei denen eine rotierende Röntgenstrahlenquelle mit einem feststehenden Ring von Detektorelementen zusammenwirkt, gemäß der Erfindung auszubilden.

Im Zusammenhang mit den vorstehend beschriebenen Ausführungs beispielen finden CT-Geräte der 3. Generation Verwendung, d. h. die Röntgenstrahlenquelle und das Detektorsystem werden während der Bilderzeugung gemeinsam um die Systemachse ver lagert. Die Erfindung kann aber auch im Zusammenhang mit CT- Geräten der 4. Generation, bei denen nur die Röntgenstrah lenquelle um die Systemachse verlagert wird und mit einem feststehenden Detektorring zusammenwirkt, Verwendung finden.

Auch bei CT-Geräten der 5. Generation, d. h. CT-Geräten, bei denen die Röntgenstrahlung nicht nur von einem Fokus, sondern von mehreren Foken einer oder mehrerer um die Systemachse verlagerter Röntgenstrahlenquellen ausgeht, kann das erfin dungsgemäße Verfahren Verwendung finden.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen die medizinische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Erfindung kann jedoch auch außerhalb der Medizin, bei spielsweise bei der Gepäckprüfung oder bei der Materialunter suchung, Anwendung finden.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung eines resultierenden Schnittbildes aus bezüglich mehrerer mittels eines CT-Geräts durch Ab tastung von Schichten eines Untersuchungsobjektes, die unter schiedliche während der Abtastung feste Positionen auf einer Systemachse aufweisen, gewonnenen Schwächungswerten, wobei die bei der Abtastung der einzelnen Schichten gewonnenen Schwächungswerte zu resultierenden Schwächungswerten über lagert werden und aus den resultierenden Schwächungswerten das resultierende Schnittbild rekonstruiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Überlagerung der bei der Abtastung der einzelnen Schichten gewonnenen Schwä chungswerte zu resultierenden Schwächungswerten nach der Gleichung
erfolgt, wobei
S(α,β,z_j) die Schwächungswerte der mehreren Schichten sind,
und
β der Fächerwinkel des jeweiligen Schwä chungswertes,
α der Projektionswinkel des jeweiligen Schwächungswertes
z_j die zu dem jeweiligen Schwächungswert ge hörige Position auf der Systemachse (z- Position) sind,
wobei
(α,β,z_r) das Resultat der Überlagerung (resultierende Schwä chungswerte) der Schwächungswerte der mehreren Schichten ist, und
z_r die zu den resultierenden Schwächungswer ten gehörige Position auf der Systemachse ist,
und wobei
N_S die Anzahl der in die Überlagerung einbezogenen Schichten,
g(z_r-z_j) die Stärke des Beitrags der j-ten Schicht zu dem Resultat der Überlagerung sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Rauschamplitude des resultierenden Schnittbildes durch Veränderung wenigstens ei nes der Parameter Δz, g(z) und von N_S beeinflußt wird, wobei Δz der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden in die Über lagerung einbezogenen Schichten ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem für die Parameter Δz und g(z) gilt
Δz = d
und
und zur Erzielung einer gewünschten Rauschamplitude des resultierenden Schnittbildes der Parameter N_S gemäß der Glei chung
gewählt wird, wobei
σ die Rauschamplitude des resultierenden Schnittbildes, und
σ_d die Rauschamplitude eines einzelnen Schnittbildes mit der kollimierten Schichtdicke d ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die effektive Schicht dicke des resultierenden Schnittbildes durch Veränderung wenigstens eines der Parameter Δz, g(z) und von N_S beeinflußt wird, wobei Δz der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden in die Überlagerung einbezogenen Schichten ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem für die Parameter Δz und g(z) gilt
Δz = d
und
und zur Erzielung einer gewünschten effektiven Schichtdicke des resultierenden Schnittbildes. Der Parameter N_S gemäß der Gleichung
d_eff = (N_S-1)d
gewählt wird, wobei
d_eff die effektive Schichtdicke des resultierenden Schnitt bildes, und
d die kollimierte Schichtdicke eines einzelnen Schnittbil des ist.

7. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem für die Parameter Δz (Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden in die Überlage rung einbezogenen Schichten), g(z) und N_S
und
N_S<4
gilt.