DE69636847T2 - Bestimmung einer abmessung aus einer dichte-verteilung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen einer Abmessung eines Objektdetails anhand einer Dichteverteilung eines zu untersuchenden Objekts, indem eine Abmessung des entsprechenden Details in dem zu untersuchenden Objekt von einem Detail der Dichteverteilung abgeleitet wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren zur Bildgebung, insbesondere auf ein Computertomographie-Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Bestrahlen eines zu untersuchenden Objekts mit Röntgenstrahlen von einer Röntgenquelle, Erkennen der durch das Objekt hindurchgetretenen Röntgenstrahlen mit Hilfe eines positionsempfindlichen Röntgendetektors, wobei die Röntgenquelle und der Röntgendetektor zusammen in einer Anzahl von Ausrichtungen relativ zu dem Objekt angeordnet werden, Rekonstruieren einer Dichteverteilung des zu untersuchenden Objekts auf der Grundlage der in einzelnen Ausrichtungen erkannten Röntgenbilder, und Ableiten einer Abmessung des entsprechenden Details in dem zu untersuchenden Objekt von einem Detail der Dichteverteilung. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Bildgebungssystem wie eine Computertomographie-Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Röntgenquelle zum Bestrahlen eines zu untersuchenden Objekts mit Röntgenstrahlen, einen positionsempfindlichen Röntgendetektor zum Erkennen der durch das zu untersuchende Objekt hindurchgetretenen Röntgenstrahlen, wobei es möglich ist, die Röntgenquelle und den Röntgendetektor in einer Anzahl von Ausrichtungen relativ zum Objekt anzuordnen, eine Rekonstruktionseinheit zum Rekonstruieren einer Dichteverteilung des zu untersuchenden Objekts auf der Grundlage der in einzelnen Ausrichtungen erkannten Röntgenbilder, und eine arithmetische Einheit zum Ableiten einer Abmessung des entsprechenden Details in dem zu untersuchenden Objekt von einem Detail der Dichteverteilung.
  • Ein derartiges Verfahren zum Ableiten einer Abmessung eines Details in dem Objekt von einer Dichteverteilung eines zu untersuchenden Objekts ist bekannt aus dem Artikel „Technical optimization of spiral CT for depiction of renal artery stenosis: in vitro analysis" von James A. Brink et al., veröffentlicht in Radiology 194 (1995), S. 157-163.
  • Das bekannte Verfahren ist für die Ausführung für eine Dichteverteilung vorgesehen, die man per Computertomographie eines zu untersuchenden Patienten erlangt hat. In dem genannten Artikel von Brink et al. wird eine In-vitro-Untersuchung beschrieben, bei der Computertomographie-Bilder von Polyesterröhrchen (Pipetten) gemacht werden, die mit Verengungen von verschiedenen Abmessungen versehen und mit einer die Röntgenstrahlen abschwächenden Flüssigkeit gefüllt sind. Die Autoren nutzen die genannten Pipetten, um Gefäßverengungen bei einem zu untersuchenden Patienten zu simulieren.
  • Das bekannte Verfahren zielt darauf ab, den Grad der Verengung eines Blutgefäßes (eigentlich einer Polyesterpipette) zu messen. Mit der Messung soll festgestellt werden, ob es erforderlich und berechtigt ist, eine Stenose (Verengung) eines Blutgefäßes chirurgisch mit Eingriffen wie den so genannten Dotter-Techniken oder mit Medikamenten zu behandeln. Gemäß dem bekannten Verfahren wird die Breite eines Details der Dichteverteilung, insbesondere eines Profil, als die Breite des Profils bei 1/10 des maximalen Dichtewertes des betreffenden Details (FWTM-Messung) oder als die Breite des Profils bei einem Dichtewert gemessen, der 1/10 des Oberflächenbereichs des Profils ausschließt (FWTA-Messung). In der genannten Veröffentlichung wird angegeben, dass die Breite eines Blutgefäßes (oder der Polyesterpipette) oft überschätzt wird. Obwohl gemäß dem bekannten Verfahren die Dichteverteilungen gemittelt werden, um auf diese Weise Störungen aufgrund von Rauschen entgegenzuwirken, hat sich herausgestellt, dass eine derartige Korrektur kaum die Ungenauigkeiten bei der Messung der Abmessungen eines Blutgefäßes mildert. Es ist ein Nachteil des bekannten Verfahrens, dass eine Gefäßverengung in kritischen Fällen übersehen oder unberechtigterweise als nicht ernst betrachtet wird.
  • Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein Verfahren zum Ableiten eines Wertes einer Abmessung eines Details eines zu untersuchenden Objekts von einer Dichteverteilung zu schaffen, der im Vergleich zu dem mit Hilfe des bekannten Verfahrens abgeleiteten Wert genauer ist.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren der Erfindung nach Anspruch 1 gelöst.
  • Die Dichteverteilung des zu untersuchenden Objekts, zum Beispiel eines zu untersuchenden Patienten, kann zum Beispiel per Computertomographie unter Nutzung von Röntgenstrahlen, durch Bilden eines Schattenbildes durch Bestrahlen mit Hilfe eines Röntgenstrahlenbündels oder mittels Magnetresonanz (MRI) aufgezeichnet werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass die Ungenauigkeit, insbesondere die Überschätzung, der Abmessung eines Details des zu untersuchenden Objekts, zum Beispiel eines Blutgefäßes eines zu untersuchenden Patienten, erheblich ist, insbesondere im Fall von kleinen Abmessungen des Details. Aus einer Vielzahl von Gründen sind die Grenzen eines Details der Dichteverteilung unscharf. Wenn keine Schritte unternommen werden, führt eine derartige Unschärfe zu ungenauen Ergebnissen in Bezug auf den Wert der Abmessung des relevanten Details. Mit „Unschärfe" ist hier gemeint, dass eine stufenartige Dichteschwankung des Objekts in der aufgezeichneten Dichteverteilung als ein mehr oder weniger steiler Gradient erscheint. Die Unschärfe tritt zum Beispiel wegen begrenzter räumlicher Auflösung eines zum Erkennen der durch den Patienten hindurchgetretenen Röntgenstrahlen verwendeten Röntgendetektors auf, weil das Röntgenstrahlenbündel nicht genau aus einem Punkt austritt oder weil gestreute Röntgenstrahlen vorliegen. Wenn ein Magnetresonanzverfahren verwendet wird, um die Dichteverteilung aufzuzeichnen, tritt das Aufweiten und/oder die Unschärfe aufgrund der begrenzten Empfindlichkeit der Empfangssysteme auf, die zum Erkennen der Magnetresonanzsignale eingesetzt werden. Die Unschärfe beeinflusst insbesondere die Breite der kleinen Details in der Dichteverteilung, hat aber weniger Auswirkungen auf einen Teil der Dichteverteilung außerhalb derartiger kleiner Details. Es hat sich gezeigt, dass die Abmessung eines etwas größeren Details genau mit der Breite des entsprechenden Details der Dichteverteilung übereinstimmt. Es ist möglich, einen genauen Wert der Abmessung des relevanten Details des zu untersuchenden Objekts zu erhalten, indem man nicht nur das entsprechende Detail der Dichteverteilung berücksichtigt, sondern auch einen Teil der Dichteverteilung außerhalb des relevanten Details. Um den Wert der Abmessung abzuleiten, werden Dichtewerte des genannten Details und außerhalb des genannten Details dann vorzugsweise auf eine solche Weise gewählt, dass vorgegebene Verhältnisse zu den Dichten der Teile des zu untersuchenden Objekts bestehen, die den genannten jeweiligen Dichtewerten entsprechen; vorzugsweise werden Dichtewerte verwendet, die sich bereits auf Teile des Objekts beziehen, die im Wesentlichen die gleiche Zusammensetzung haben. Vorzugsweise erhält man den genauen Wert der Abmessung des relevanten Details durch Berechnung anhand von Dichtewerten des entsprechenden Details der Dichteverteilung und anhand von Dichtewerten außerhalb des relevanten Details.
  • Genaue Ergebnisse erhält man mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere, wenn Unschärfen hauptsächlich bei Dichteschwankungen in einer bestimmten Richtung des zu untersuchenden Objekts auftreten, während Dichteschwankungen in Richtungen quer zu der genannten gegebenen Richtung wesentlich weniger verschwommen sind. Eine derartige Situation tritt insbesondere bei einer Dichteverteilung auf, die man mit tels Röntgen-Computertomographie mit so genannter multiplanarer Rekonstruktion (MPR) erhält, wobei sich die Rekonstruktionsebene hauptsächlich senkrecht zu der Ebene der maximalen Auflösung erstreckt. Es hat sich gezeigt, dass die Unschärfe, die sich auf das Schichtempfindlichkeitsprofil bezieht, wesentlich stärker ist als die Unschärfe in axialer Richtung. MPR ist an sich aus den Artikeln „Further investigation and initial clinical use of advanced CT display capability" und „Image generation and display techniques for CT scan data" von William V. Glen et al., Investigative Radiology, Band 10, September/Oktober 1975, bekannt.
  • Gemäß der Erfindung wird ein korrigierter Maximalwert von einem maximalen Dichtewert des genannten Details in der Dichteverteilung abgeleitet, indem die Dichtewerte außerhalb des genannten Details verwendet werden, und der Wert der Abmessung des entsprechenden Details in dem Objekt wird von der Breite des Details der Dichteverteilung abgeleitet, wobei der Dichtewert sich auf einen vorgegebenen Bruchteil des korrigierten Maximalwertes beläuft.
  • Es hat sich gezeigt, dass die Überschätzung der Abmessung eines kleinen Details insbesondere auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass der maximale Dichtewert des entsprechenden Details der Dichteverteilung reduziert wurde. Ein korrigierter maximaler Dichtewert wird von dem genannten reduzierten maximalen Dichtewert abgeleitet, indem Dichtewerte außerhalb des relevanten Details verwendet werden, so dass die genannte Reduzierung kompensiert wird. Die Breite des relevanten Details, zum Beispiel eines Profils, der Dichteverteilung entspricht genau der Abmessung des relevanten Details des zu untersuchenden Objekts für einen vorgegebenen Bruchteil des genannten korrigierten maximalen Dichtewertes. Es scheint, dass die Überschätzung der Abmessung des Details durch die Kompensation der Reduzierung des maximalen Dichtewertes wesentlich gemildert wird.
  • Gemäß der Erfindung wird der korrigierte Maximalwert von einem Maximalwert eines Teils der Dichteverteilung abgeleitet, der sich auf ein zweites Detail in dem zu untersuchenden Objekt bezieht, wobei dieses zweite Detail eine Abmessung hat, die wesentlich größer ist als die des genannten Details in dem zu untersuchenden Objekt, welches dem genannten Detail der Dichteverteilung entspricht.
  • Das zweite Detail hat eine vergleichsweise große Abmessung und demzufolge wurde der maximale Dichtewert in der Dichteverteilung, der sich auf das genannte zweite Detail bezieht, kaum reduziert. Es ist möglich, eine genaue Zusammensetzung der Reduzierung des maximalen Dichtewerts des kleineren Details zu erreichen, indem man das zweite Detail in geeigneter Weise in Bezug auf das kleinere Detail wählt, dessen Abmessung zu messen ist. Der maximale Dichtewert, der sich auf das zweite Detail bezieht, wird dann mit den Dichtewerten des ersten Details verglichen. Anhand des genannten genau korrigierten maximalen Dichtewertes des kleineren Details der Dichteverteilung wird ein genauer Wert der Abmessung des Details in dem zu untersuchenden Objekt abgeleitet, wie oben beschrieben.
  • Außerdem werden das erste und das zweite Detail in dem zu untersuchenden Objekt vorzugsweise so gewählt, dass sie im Wesentlichen die gleiche Dichte haben. Wenn das erste Detail ein schmales Blutgefäß ist, ist es besonders vorteilhaft, ein größeres Blutgefäß in der Nähe des genannten schmalen Blutgefäßes als das zweite Detail oder einen breiteren Teil des gleichen Blutgefäßes als das zweite Detail zu wählen.
  • Genaue Ergebnisse bezüglich des Wertes der Abmessung eines Details des zu untersuchenden Objekts werden insbesondere erlangt, indem man die genannte Abmessung von der Breite des entsprechenden Details der Dichteverteilung bei einem Bruchteil von ½ des korrigierten maximalen Dichtewertes ableitet.
  • Jede der obigen Versionen des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich insbesondere für Dichteverteilungen eines zu untersuchenden Patienten, die mit Hilfe verschiedener Bildgebungsverfahren erlangt wurden, zum Beispiel mittels Röntgen-Computertomographie (CT-Scan), Bestrahlung mit einem Röntgenstrahlenbündel oder mittels Magnetresonanzbildgebung (MRI).
  • Die Bildgebung kann auf verschiedene Weisen durchgeführt werden. Zum Beispiel kann die Bildgebung mittels Computertomographie durchgeführt werden, wobei ein zu untersuchendes Objekt mit Röntgenstrahlen von einer Röntgenquelle bestrahlt wird und die durch das Objekt hindurchgetretenen Röntgenstrahlen mit einem positionsempfindlichen Röntgendetektor erkannt werden, wobei die Röntgenquelle und der Röntgendetektor zusammen in einer Anzahl von Ausrichtungen zu dem Objekt positioniert werden können, eine Dichteverteilung des zu untersuchenden Objekts auf der Basis der in den einzelnen Ausrichtungen detektierten Röntgenbilder rekonstruiert wird und von einem Detail der Dichteverteilung eine Abmessung des entsprechenden Details in dem zu untersuchenden Objekt abgeleitet wird. Aus der Dichteverteilung, die durch die so genannte multiplanare Rekonstruktion der einzelnen Röntgenbilder erlangt wird, kann ein Schichtbild des zu untersuchenden Objekts abgeleitet werden. Die Bildgebung kann auch durch radiologische Untersuchung eines Objekts durchgeführt werden, indem das Objekt mit einem Röntgenstrahlenbündel von einer Röntgenquelle bestrahlt wird und indem die durch das zu untersuchende Objekt hindurchgetretene Strahlung mit einem Röntgendetektor detektiert wird, der gegenüber der Röntgenquelle angeordnet ist, wobei eine Dichteverteilung als ein Schattenbild von den detektierten Röntgenstrahlen abgeleitet wird. Ferner kann die Bildgebung durch Magnetresonanzbildgebung eines zu untersuchenden Objekts durchgeführt werden, indem das genannte Objekt in einem statischen Magnetfeld angeordnet wird, indem ein elektromagnetisches Anregungssignal erzeugt wird, und indem temporäre Magnetgradientenfelder erzeugt werden, um positionsabhängige Magnetresonanzsignale zu erzeugen, damit aus den Magnetresonanzsignalen eine Dichteverteilung des Objekts abgeleitet werden kann.
  • Ein Bildgebungssystem, das die Funktion hat, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, ist in Anspruch 3 definiert.
  • Die Erfindung hat weiterhin zur Aufgabe, eine Computertomographie-Vorrichtung (CT) zum Ableiten eines Wertes einer Abmessung eines Details eines zu untersuchenden Objekts aus einer Dichteverteilung des zu untersuchenden Objekts zu schaffen, wobei der genannte Wert genauer ist als der mit einer herkömmlichen CT-Vorrichtung gemessene Wert. Um diese Aufgabe zu lösen, ist eine erfindungsgemäße Computertomographie-Vorrichtung in Anspruch 4 definiert. Eine erfindungsgemäße Computertomographie-Vorrichtung eignet sich zum Ausführen des in einem der Ansprüche 1 und 2 beanspruchten Verfahrens.
  • Diese und andere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen und werden durch diese sowie die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Computertomographie-Vorrichtung;
  • 2 schematisch eine mit einer Computertomographie-Vorrichtung erhaltene Dichteverteilung; und
  • 3 Profile mit unterschiedlichen Abmessungen von Dichtewerten von separaten Details der Dichteverteilung aus 2.
  • 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Computertomographie-Vorrichtung. Eine Röntgenquelle 1 wirkt mit einer schlitzförmigen Blende 10 zusammen, um ein divergierendes flaches (fächerförmiges) Röntgenstrahlenbündel zum Bestrahlen des Objekts 2, zum Beispiel eines zu untersuchenden Patienten 2, zu emittieren. Gegenüber der Röntgenquelle 1 ist der Röntgendetektor 3 angeordnet. Der Röntgendetektor der vorliegenden Ausführungsform ist ein positionsempfindlicher Röntgendetektor mit einer Reihe von separaten Detektorzellen 11. Die Detektorzellen 11 sind zum Beispiel gasgefüllte (Xenon-) Detektoren oder Festkörperdetektoren. Die Dicke des fächerförmigen Röntgenstrahlenbündels beträgt auf halbem Weg zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor im Allgemeinen zwischen 1 mm und 10 mm. Die Intensität der durch den Patienten hindurchgetretenen und auf den Röntgendetektor auftreffenden Strahlung wird hauptsächlich durch die Absorption in dem Patienten 2 bestimmt, der zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor auf einem Tisch 12 liegt. Die Absorption wird entlang einer großen Anzahl von Linien aus einer großen Anzahl von Richtungen gemessen, indem die Röntgenquelle 1 und der Röntgendetektor 3 mit Hilfe einer Halterung 13 zusammen um den Patienten gedreht werden. Die kombinierte Rotation von Röntgenquelle und Röntgendetektor kann kontinuierlich, aber auch intermittierend erfolgen. Außerdem kann der Patient während der Bestrahlung und Rotation entlang der Rotationsachse verschoben werden, so dass der Röntgendetektor Daten von einem signifikanten dreidimensionalen Volumen des Patienten erfasst. Zusätzlich zu einer rotierbaren Baugruppe mit einer Röntgenquelle und einem Röntgendetektor kann die Computertomographie-Vorrichtung auch ein Detektionssystem umfassen, das nicht drehbar ist, sondern (im Wesentlichen) entlang des gesamten Umfangs des Patienten verläuft. Allgemein gesagt, werden die Röntgenquelle und der Röntgendetektor als Baugruppe vollständig, d.h. um 360°, um den Patienten gedreht. Alternativ kann ein Detektionssystem verwendet werden, das entlang des gesamten Umfangs des Patienten verläuft, wobei in diesem Fall die Röntgenquelle vollständig um den Patienten gedreht wird. Außerdem kann für die Röntgenquelle auch eine um den Patienten herum angeordnete Ringanode verwendet werden, wobei der Auftreffpunkt eines Röntgenstrahlen aus dem Anodenmaterial freisetzenden Elektronenstrahlenbündels dann entlang der Ringanode um den Patienten herum verschoben wird. Im Prinzip reicht es jedoch aus, ein fächerförmiges Strahlenbündel zu verwenden, das sich ebenfalls um einen Winkel um den Patienten dreht, der der Summe von 180° und dem Aperturwinkel des fächerförmigen Strahlenbündels entspricht.
  • In jeder Position oder Ausrichtung der Röntgenstrahlenquelle und des Röntgendetektors wird die Intensität der durch die einzelnen Detektorzellen empfangenen Röntgenstrahlen digitalisiert und einer Rekonstruktionseinheit 4 zugeführt. In der Rekonstrukti onseinheit 4 werden diese gemessenen Daten nach der Korrektur bezüglich bekannter Fehlerquellen und Störungen in eine Dichteverteilung des zu untersuchenden Patienten konvertiert. Zum Beispiel treten hohe und niedrige Dichtewerte, die Teilen des Patienten entsprechen, in denen die Röntgenabsorption hoch bzw. gering ist, in der Dichteverteilung auf. Außerdem kann mit Hilfe der Rekonstruktionseinheit ein Schichtbild entlang einer Ebene durch den Patienten aus der Dichteverteilung abgeleitet werden. Ein Bild dieser Art kann zum Beispiel einen Querschnitt des zu untersuchenden Patienten darstellen. Ein derartiges Bild kann auf einem Monitor 14 angezeigt werden, der mit der Rekonstruktionseinheit gekoppelt ist. Das Bild kann als eine digitale Bildmatrix gespeichert oder einer Bildverarbeitungseinheit zur weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Die Computertomographie-Vorrichtung umfasst auch eine arithmetische Einheit 5, die mit der Rekonstruktionseinheit 4 gekoppelt ist. Die Rekonstruktionseinheit 4 führt der arithmetischen Einheit die Dichteverteilung zu. Die arithmetische Einheit leitet aus der Dichteverteilung genaue Werte für die Abmessungen von Patientendetails ab, zum Beispiel den Durchmesser von Blutgefäßen.
  • In einem derzeitigen Röntgenuntersuchungsgerät, wie zum Beispiel einer Computertomographie-Vorrichtung, und in einer derzeitigen Vorrichtung zum Formen eines Bildes mittels Magnetresonanz kann die Abmessung des relevanten Details mit Hilfe eines auf geeignete Weise programmierten Computers oder eines speziellen Elektronikprozessors abgeleitet werden.
  • 2 zeigt schematisch eine Dichteverteilung in Form eines Bildes eines Querschnitts eines zu untersuchenden Patienten, wie man es mit einer Computertomographie-Vorrichtung mit multiplanarer Rekonstruktion erreicht.
  • Grauwerte in der Dichteverteilung stellen Dichtewerte dar. Teile mit hohen Dichtewerten zum Beispiel können in Weiß gezeigt werden und Teile mit einem niedrigen Dichtewert in Schwarz. Die Dichteverteilung umfasst ein paar Details 20, 21, die Blutgefäßen entsprechen, deren Durchmesser an mehreren Stellen abgeleitet werden soll. Die Dichteverteilung umfasst auch ein größeres Detail 22. Für anatomische Informationen kann abgeleitet werden, dass die Dichte des größeren Details 22 im Wesentlichen der Dichte der Details 20, 21 entspricht. In dem gezeigten Beispiel bezieht sich das kleine Detail 20 zum Beispiel auf eine Gefäßverengung. Um eine geeignete Diagnose zu stellen, ist es wichtig, dass der Durchmesser des verengten Gefäßes genau gemessen wird. Je nach Durchmesser des verengten Gefäßes kann sich der Arzt für eine Operation oder eine medikamentöse Behandlung entscheiden.
  • 3 zeigt Profile der Dichtewerte von einzelnen Details unterschiedlicher Abmessung der Dichteverteilung aus 2. Im Idealfall wäre ein derartiges Profil im Wesentlichen blockförmig, aber in der Praxis sind die Ränder unscharf und die Profile leicht verwischt. Die Unschärfe der Ränder ist insbesondere auf die endliche Auflösung des Systems zurückzuführen. Im Fall der Computertomographie ist die Unschärfe in der axialen Richtung, d.h. der Richtung quer zu der Längsrichtung des zu untersuchenden Patienten, also ungefähr in der Ebene des fächerförmigen Strahlenbündels, zum Beispiel auf die endliche Breite der empfindlichen Oberfläche der einzelnen Detektorzellen und auch auf die Tatsache zurückzuführen, dass das fächerförmige Strahlenbündel nicht aus einem genau punktförmigen Fokus austritt. In der Längsrichtung hängt die Unschärfe mit dem so genannten Schichtempfindlichkeitsprofil zusammen. Das bedeutet, dass die Unschärfe in der Längsrichtung, d.h. der Richtung quer zu der Ebene des fächerförmigen Röntgenstrahlenbündels, insbesondere auftritt, weil das Röntgenstrahlenbündel eine endliche Dichte hat und auch wegen der Schrittgröße der Verschiebung oder der Verschiebungsgeschwindigkeit des Patienten entlang der Rotationsachse. Auch das Streuen der Röntgenstrahlen innerhalb des Patienten trägt zu der Unschärfe bei. Es hat sich gezeigt, dass die gemessenen Profile, bei denen Unschärfe in variierendem Maß auftritt, wie in 2 dargestellt, geeigneterweise durch die Faltung des idealen blockförmigen Profils mit einem glockenförmigen Profil, zum Beispiel einem Gaußschen Profil oder einem Lorentz-Profil, approximiert werden. In einem Profil, das sich auf ein vergleichsweise großes Detail bezieht, ist die Unschärfe an den Rändern des Profils vergleichsweise unbedeutend in Bezug auf die Abmessungen des Profils. Hauptsächlich bei geringen Dichtewerten wird das Profil aufgeweitet. Daher führt eine FWTM-Messung der Profilbreite zu einer Überschätzung der Abmessung des entsprechenden Details (Breite des Blutgefäßes) in dem Patienten. Die Breite (bn) des Profils ungefähr auf halbem Weg des maximalen Dichtewertes (FWHM) des Profils ergibt einen genaueren Wert der Detailabmessung. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Unschärfe vor allem an den Rändern des betreffenden Profils auftritt, so dass die Unschärfe eine vergleichsweise größere Auswirkung auf die Genauigkeit hat, mit der die Abmessung eines kleinen Details bestimmt werden kann. Würde die Unschärfe nicht berücksichtigt, könnten die Abmessungen von Details, die kleiner sind als die Breite des Schichtempfindlichkeitsprofils, zum Beispiel 3 mm, nicht genau genug ermittelt werden, um auf dieser Grundlage eine Diagnose zu stellen. Bei Details mit kleineren Abmessungen tritt nicht nur eine Unschärfe des gemessenen Profils auf, sondern es hat sich auch gezeigt, dass der maximale Dichtewert des Profils erheblich reduziert wird. Würde die Breite des genannten Profils bei einem Bruchteil des genannten reduzierten Maximums gemessen, so würde die Abmessung des betreffenden Details überschätzt, weil die Breite des Profils dann bei einem Teil mit vergleichsweise geringen Dichtewerten, das erheblich aufgeweitet ist, genommen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren korrigiert den maximalen Dichtewert des Profils, so dass die Reduzierung des genannten maximalen Dichtewertes kompensiert wird. Da die Breite des Profils bei einem vorgegebenen Bruchteil (vorzugsweise der Hälfte) des korrigierten maximalen Dichtewertes genommen wird, wird einer erheblichen Störung der Messung der Abmessung des relevanten Details durch Unschärfen, die zu einer Aufweitung vor allem bei niedrigen Dichtewerten führen, entgegengewirkt.
  • Das Extrahieren der Abmessung eines Details aus der Breite des entsprechenden Details der Dichteverteilung wird im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf einige der in 3 dargestellten Profile beschrieben. Profil A gehört zu einem vergleichsweise großen Detail der Dichteverteilung, zum Beispiel einem vergleichsweise breitem Teil (mit P1 bezeichnet) des Blutgefäßes 20. Das dem gleichen Detail, zum Beispiel einem Blutgefäß, im zu untersuchenden Patienten entsprechende Idealprofil ist als gestrichelter Block A' dargestellt. Für das Profil A entspricht die Breite b1/2 (A) des Profils bei der Hälfte des maximalen Dichtewertes dmax genau der Breite des Idealprofils A', so dass mit Hilfe des Wertes von b1/2 (A) ein genauer Wert der Abmessung des betreffenden Blutgefäßes abgeleitet werden kann.
  • Profil B gehört zu einem kleineren Detail, zum Beispiel einem etwas schmaleren Teil des Blutgefäßes 20 (mit P2 bezeichnet). Aufgrund der verschiedenen Ursachen der Unschärfe wurde das Profil in Bezug auf das Idealprofil B' aufgeweitet, aber insbesondere wurde der maximale Dichtewert dB des Profils B in Bezug auf dmax reduziert. Der maximale Dichtewert dmax wird von dem Profil A als korrigierter maximaler Dichtewert für Profil B abgeleitet. Wenn die Breite des Profils B bei der Hälfte des maximalen Dichtewertes dmax genommen wird, zeigt sich, dass die Breite b1/2 (B) genau der Breite des entsprechenden idealen blockförmigen Profils B' entspricht.
  • Natürlich ist es alternativ möglich, Dichtewerte eines anderen Details zu verwenden, von dem man erwartet, dass es im Wesentlichen die gleiche Dichte hat. In dem Beispiel kann dmax auch aus dem mittleren Dichtewert in einem Teil D des größeren Details 22 abgeleitet werden, das die Aorta darstellt. Es ist außerdem möglich, einen Teil eines Details zu verwenden, das sich hauptsächlich in der Richtung der maximalen Unschärfe erstreckt. So kann zum Beispiel der maximale Dichtewert entlang der Linie l verwendet werden, um den Durchmesser bei dem Bereich von Position P3 abzuleiten.
  • Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren genaue Ergebnisse für die Abmessungen der relevanten Details in dem Patienten, insbesondere von Blutgefäßen, ergibt, wenn die genannten Details eine Abmessung haben, die größer ist als die typische Breite, sprich FWHM der Unschärfeprofils, wie zum Beispiel einer Gaußschen oder Lorentz-Verteilung, durch die die Unschärfe dargestellt wird. Selbst bei Details einer Abmessung, die nur geringfügig kleiner ist als die Breite des Unschärfeprofils, ergibt das erfindungsgemäße Verfahren einen Wert für die Breite eines derartigen Details, der nicht mehr als 10% von der tatsächlichen Abmessung des Details abweicht. Es hat sich gezeigt, dass die Erfindung eine genaue Bestimmung des Durchmessers der Blutgefäße mit einem Durchmesser von 3 mm ermöglicht, die mit einer Schichtdicke von 3 mm abgebildet werden. Das bedeutet, dass zum Beispiel in einer Nierenarterie mit einem Durchmesser von 6 mm eine Stenose von 50% genau gemessen werden kann.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Messen einer Abmessung eines Details (20) eines Objekts anhand einer Dichteverteilung des zu untersuchenden Objekts – durch Verwenden der Dichteverteilung eines Teils (P1) des Objekts außerhalb des genannten Details, wobei das Teil (P1) eine Abmessung hat, die größer ist als die des genannten Details (20) in dem zu untersuchenden Objekt, und – wobei die Dichte dieses Teils im Wesentlichen der Dichte des genannten Details entspricht, wobei – der Maximalwert (dmax) der Dichteverteilung des genannten größeren Teils (P1) abgeleitet wird, – ein korrigierter Maximalwert der Dichteverteilung des genannten Details aus dem Maximalwert (dmax) des genannten größeren Teils abgeleitet wird und – der Wert der Abmessung des Details (20) in dem Objekt aus der Breite der Dichteverteilung des genannten Details bei einem Dichtewert abgeleitet wird, der einem vorgegebenen Bruchteil des genannten korrigierten Maximalwertes entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorgegebene Bruchteil ½ ist.
  3. Bildgebungssystem, das Folgendes umfasst: – eine Vorrichtung zum Rekonstruieren einer Dichteverteilung eines zu untersuchenden Objekts und – eine arithmetische Vorrichtung, die dafür eingerichtet ist, eine Abmessung eines Details des Objekts aus der Dichteverteilung des zu untersuchenden Objekts abzuleiten – indem die Dichteverteilung eines Teils (P1) des Objekts außerhalb des genannten Details verwendet wird, wobei das Teil (P1) eine Abmessung hat, die größer ist als die des genannten Details (2) in dem zu untersuchenden Objekt, und – wobei die Dichte dieses Teils im Wesentlichen der Dichte des genannten Details entspricht, wobei die arithmetische Vorrichtung weiterhin dafür eingerichtet ist, – den Maximalwert (dmax) der Dichteverteilung des genannten größeren Teils (P1) abzuleiten, – eine korrigierten Maximalwert der Dichteverteilung des genannten Details aus dem Maximalwert (dmax) des genannten größeren Teils abzuleiten, und – den Wert der Abmessung des Details (20) in dem Objekt aus der Breite der Dichteverteilung des genannten Details bei einem Dichtewert abzuleiten, der einem vorgegebenen Bruchteil des genannten Maximalwertes (dmax) entspricht.
  4. Computertomographie-Vorrichtung, die Folgendes umfasst: – eine Röntgenquelle (1) zum Bestrahlen eines zu untersuchenden Objekts (2) mit Röntgenstrahlen, – einen Röntgendetektor (3) zum Erkennen der durch das zu untersuchende Objekt hindurchgetretenen Röntgenstrahlen, – wobei die Röntgenquelle und den Röntgendetektor zusammen in einer Anzahl von Ausrichtungen relativ zum Objekt angeordnet werden können, – eine Rekonstruktionseinheit (4) zum Rekonstruieren einer Dichteverteilung des zu untersuchenden Objekts auf der Grundlage der in einzelnen Ausrichtungen erkannten Röntgenbilder, und – eine arithmetische Vorrichtung (5) zum Ableiten einer Abmessung eines Details des Objekts aus der rekonstruierten Dichteverteilung des zu untersuchenden Objekts, – durch Verwenden der Dichteverteilung eines Teils (P1) des Objekts außerhalb des genannten Details, wobei das Teil (P1) eine Abmessung hat, die größer ist als die des genannten Details (20) in dem zu untersuchenden Objekt, und – wobei die Dichte dieses Teils im Wesentlichen der Dichte des genannten Details entspricht, wobei die arithmetische Vorrichtung weiterhin dafür eingerichtet ist, – den Maximalwert (dmax) der Dichteverteilung des genannten größeren Teils (P1) abzuleiten, – eine korrigierten Maximalwert der Dichteverteilung des genannten Details aus dem Maximalwert (dmax) des genannten größeren Teils abzuleiten, und – den Wert der Abmessung des Details (20) in dem Objekt aus der Breite der Dichteverteilung des genannten Details bei einem Dichtewert abzuleiten, der einem vorgegebenen Bruchteil des genannten Maximalwertes (dmax) entspricht.
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