NL1005512C2 - Gecomputeriseerd tomografiestelsel met zelfkalibrerende ringonderdrukking. - Google Patents

Description

Titel: "Gecomputeriseerd tomografiestelsel met zelf- kalibrerende ringonderdrukking".

5

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een gecomputeriseerd tomografie(CT)stelsel voor het voortbrengen van een tomografisch beeld van een gescand object, omvattende een röntgenbron en kanaal-bepalende organen voor het bepalen 10 van het aantal signaalverwerkingskanalen, die worden gekarakteriseerd door een corresponderend aantal overdrachtsfuncties, waarbij de signaalverwerkingsorganen organen omvatten die een corresponderend aantal detectoren omvatten van een detectorreeks voor het detecteren van röntgenstralen 15 die worden uitgezonden vanuit de bron, voor het opwekken van een aantal datasignalen als functie van de röntgenstralen die worden gedetecteerd door de corresponderende detectoren bij elke projectiehoek van een tomografische scan door de corresponderende signaalverwerkingskanalen.

20 Een dergelijk gecomputeriseerd tomografiestelsel is bekend uit de internationale octrooiaanvrage WO 95/17852 A, waarin een CT stelsel van de derde generatie wordt beschreven.

CT stelsels van de derde generatie omvatten een 25 röntgenbron en een röntgendetectorstelsel die respectievelijk zijn bevestigd aan diametraal tegenover elkaar gelegen zijden van een ringvormige schijf. De schijf is roteerbaar gemonteerd binnen een steundrager zodat gedurende een scan de schijf continu roteert rond een rotatie-as terwijl röntgen-30 stralen vanuit de bron gaan door een object dat is geplaatst binnen de opening van de schijf naar het detectorstelsel.

Het detectorstelsel omvat op typerende wij ze een reeks detectoren die zijn aangebracht als één enkele rij in de vorm van een cirkelboog met een krommingscentrum in het 35 punt, dat wordt aangeduid als het "brandpunt", waar de straling uitgaat vanuit de röntgenbron. De röntgenbron en de 1005512 - 2 - reeks detectoren zijn zodanig geplaatst dat de röntgenbanen tussen de bron en elke detector alle liggen in hetzelfde vlak (hierna aangeduid als het "snede("slice")-vlak" of "scanvlak") dat loodrecht staat op de rotatieas van de 5 schijf. Daar de röntgenbanen hun oorsprong vinden in wat in wezen een puntbron is en zich onder verschillende hoeken naar de detectoren uitstrekken, lijken de röntgenbanen op een waaier, en derhalve wordt de term "waaierbundel" dikwijls gebruikt om alle röntgenbanen op een meetogenblik te 10 beschrijven. De röntgenstralen die op één enkele detector vallen op een meetogenblik gedurende een scan worden gewoonlijk aangeduid als "straal", en elke detector wekt een uitgangssignaal op dat een indicatie is voor de intensiteit van de corresponderende straal ervan. Elke straal wordt 15 gedeeltelijk verzwakt door alle massa in de baan ervan. Het uitgangssignaal, dat wordt opgewekt door elke detector is in feite representatief voor en een functie van de dichtheid van alle massa die zich bevindt tussen de betreffende detector en de röntgenbron (d.w.z. de dichtheid van de massa die ligt in 20 de corresponderende straalbaan van de detector).

De uitgangssignalen die worden opgewekt door de röntgendetectoren worden gewoonlijk verwerkt door een signaalverwerkingsdeel van het CT stelsel. Het signaal-verwerkingsdeel omvat in het algemeen een data-acquisitie-25 stelsel (DAS) dat de uitgangssignalen die worden opgewekt door de róntgendetectoren filtert om hun signaal-ruisverhouding te verbeteren. De gefilterde uitgangssignalen die worden voortgebracht door het DAS worden gewoonlijk aangeduid als "ruwe datasignalen". Het signaalverwerkingsdeel omvat 30 gewoonlijk een projectiefilter, dat de ruwe datasignalen logaritmisch verwerkt om zodanig een stel projectiedata-signalen op te wekken dat elk projectiedatasignaal een representatie is voor de dichtheid van de massa die ligt in een corresponderende straalbaan. De verzameling van alle 35 projectiedatasignalen op een meetogenblik wordt gewoonlijk aangeduid als een "projectie" of een "aanzicht". Gedurende één enkele scan wordt, wanneer de schijf roteert, een aantal 1 00551 2 - 3 - projecties opgewekt zodanig dat elke projectie wordt voort-gebracht bij een verschillende hoekpositie van de schijf. De hoek-oriëntatie van de bron en de detectoren op de schijf, die correspondeert met een bijzondere projectie, wordt 5 aangeduid als de "projectiehoek".

Met gebruikmaking van bekende algoritmen kan een CT beeld worden opgewekt uit alle projectiedatasignalen die zijn verzameld bij elk van de projeetiehoeken. Een CT beeld is een representatie voor de dichtheid van een twee-10 dimensionale "snede", langs het scanvlak, van het object dat wordt gescand. Het opwekken van een CT beeld uit de projeetiedatasignalen wordt gewoonlijk aangeduid als een "gefilterde terugprojectie" of "reconstructie", daar het CT beeld gedacht kan worden als te zijn gereconstrueerd uit 15 de projectiedata. Het signaalverwerkingsdeel van het CT stelsel omvat gewoonlijk een terugprojector voor het voortbrengen van de gereconstrueerde CT beelden uit de proj ectiedatasignalen.

Een probleem bij CT stelsels is dat een verscheiden-20 heid aan ruis en foutenbronnen potentieel ruis of artefacten kan bijdragen aan de gereconstrueerde CT beelden. CT stelsels maken derhalve op typerende wijze gebruik van een massa signaalverwerkingstechnieken om de signaal-ruisverhouding te verbeteren en om de aanwezigheid van artefacten in de 25 gereconstrueerde CT beelden te reduceren.

Een belangrijke factor, die ongewenste artefacten kan laten optreden in de gereconstrueerde CT beelden heeft betrekking op de uniformiteit en stabiliteit van de röntgen-detectoren. Indien één enkele detector niet gekalibreerd is 30 met betrekking tot de andere detectoren in de reeks, zal de enkele detector een artefact laten optreden in het gereconstrueerde CT beeld met het uiterlijk van een cirkelvormige ring, of één of meer cirkelvormige bogen, die zijn gecentreerd rond het "centrum" van het gereconstrueerde 35 CT beeld (waarbij het "centrum" van het gereconstrueerde CT beeld correspondeert met de plaats van de rotatie-as van de schijf). Indien meer dan één detector niet gekalibreerd 1005512 - 4 - is, veroorzaken zij gezamenlijk een groep concentrische cirkelvormige ringen of cirkelvormige bogen in het gereconstrueerde CT beeld. Dergelijke artefacten worden op typerende wijze aangeduid als "ringen", en het "ontringen" of 5 "ringonderdrukking" heeft betrekking op werkwijzen en inrichtingen voor het reduceren of elimineren van het optreden van ringen in de gereconstrueerde CT beelden.

Idealiter worden de röntgendetectoren zodanig vervaardigd, dat hun overdrachtfuncties, of hun "responsies", 10 alle gelijk zijn, maar dit is moeilijk te bereiken in de praktijk. In vele CT stelsels, bevat het projectiefilter een "responsiekalibratietabel" die wordt gebruikt om de projectiedatasignalen in te stellen om verschillen in de detectorresponsies te compenseren. De responsiekalibratie-15 tabel wordt op typerende wijze voortgebracht door het scannen van objecten met bekende dichtheid, dikwijls aangeduid als "fantomen", en de responsiekalibratietabel wordt periodiek bijgewerkt. Dergelijke responsiekalibratietabellen zijn in het algemeen effectief bij het onderdrukken van ringen 20 onmiddellijk nadat de tabellen zijn bijgewerkt. Detectorresponsies hebben echter de neiging om af te wijken gedurende de tijd, te wijten aan temperatuurvariaties en stralings-schade, evenals andere factoren, en het is in het algemeen moeilijk om te verzekeren dat de responsie van één enkele 25 detector binnen een gegeven tolerantie van de andere detectoren zal blijven. Dikwijls wijkt de responsie van een of meer detectoren genoeg af tussen het bijwerken van de responsiekalibratietabel om ringen te laten optreden in de gereconstrueerde CT beelden.

30 Bekende werkwijzen voor het onderdrukken van ringen houden op typerende wijze in de hoog-doorlaat-filtering van de projectiedatasignalen om een reeks hoogfrequente signalen op te wekken en vervolgens het middelen van de hoogfrequente signalen over een aantal nabij liggende projectiehoeken om 35 een afwijking voor elke detector te bepalen. Elk hoogfrequent signaal kan worden gedacht als bevattende een foutencomponent die gesuperponeerd is op een datacomponent (waarbij de 1005512 - 5 - datacomponent de hoogfrequente componenten van een dichtheidsprofiel van de patiënt weergeven en de foutencomponent een afwijking weergeeft in de responsie van een detector ten opzichte van de andere detectoren). Daar de 5 datacomponent ongeveer willekeurig is wanneer beschouwd over vele projectiehoeken en de foutencomponent de neiging heeft om ongeveer constant te blijven, heeft het middelen van de hoogfrequente signalen de neiging om de datacomponenten te verwijderen en slechts de foutencomponent over te laten. De 10 gemiddelde signalen worden vervolgens gebruikt als compensatiewaarden om de projectiedatasignalen in te stellen en daardoor te compenseren voor afwijkingen in de detector-responsies.

Dergelijke bekende werkwijzen zijn nadelig wegens een 15 aantal redenen. In de meeste CT scanners, is de ringfout niet gerelateerd aan de projectiehoek, en derhalve wekt het middelen van de hoogfrequente signalen over verscheidene naburige projectiehoeken geen bevredigende compensatiewaarden op. Voorts wekken hoge contrastkenmerken in het object dat 20 wordt gescand, zo nu en dan een hoogfrequent signaal op met een grote amplitude, en het omvatten van dergelijke hoogfrequente signalen met grote amplitude in het middelingsproces wekt onnauwkeurige compensatiewaarden op.

De bovengenoemde internationale octrooiaanvrage 25 WO 95/17852 A beschrijft nu een uitvoeringsvorm die een enkele gemiddelde fout-waarde toepast op elk kanaal voor het corrigeren van ringartefacten die worden veroorzaakt door een versterkingsfout in het DAS. Bij elk kanaal behoort een enkele foutcompensatiewaarde die wordt toegepast op data die 30 door het DAS zijn verwerkt. Omdat bij elk kanaal slechts een enkele compensatiewaarde behoort, is de mate van correctie hierbij beperkt tot een correctie van volledige ringen met constante intensiteit.

Er bestaat derhalve behoefte aan een verbeterde 35 inrichting voor het reduceren van ringen in CT beelden.

1005512 - 6 -

Het is een doel van de uitvinding om in wezen de bovengenoemde problemen van de stand der techniek te reduceren of te overwinnen.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen 5 van een ringonderdrukkingsfilter, dat een histogramsignaal voortbrengt voor elk kanaal dat de fout beschrijft in elk kanaal als functie van de projectieamplitude.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een ringonderdrukkingsfilter, dat gebruik kan 10 maken van globale data om ringen te onderdrukken zelfs in lokale gebieden waarbij data van hoge kwaliteit die een indicatie zijn voor de ringen niet beschikbaar zijn.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een gecomputeriseerd tomografiestelsel, dat 15 gebruik kan maken van data uit één of meer voorafgaande scans om ringen in de actuele scan te onderdrukken.

Het gecomputeriseerd tomografie(CT)stelsel volgens de uitvinding wordt daartoe gekenmerkt, doordat het stelsel voorts omvat: organen voor het automatisch kalibreren van de 20 overdrachtsfuncties van de kanalen met een foutcorrectie-histogram dat de fout in elk kanaal karakteriseert als functie van de projectie-amplitude, verkregen uit datasignalen die zijn voortgebracht gedurende ten minste één voorafgaande scan van een patiënt om ringartefacten in 25 tomografische beelden die zijn voortgebracht uit de datasignalen te minimaliseren.

Op deze wijze wordt voorzien in een verbeterd ringonderdrukkingsfilter voor gebruik in een CT stelsel. Het stelsel brengt projecties voort bij een aantal projectie-30 hoeken, en elke projectie omvat één meting van elk van een aantal projeetiedatasignalen. Het ringonderdrukkingsfilter omvat een hoog-doorlaatfilter, een histogramgenerator, en een combinatie-inrichting. Het hoog-doorlaatfilter brengt een meting voort van een foutensignaal dat correspondeert met elk 35 van de metingen van één van de projectiedatasignalen, en elk van de foutensignaalmetingen is een representatie voor de hoogfrequente componenten in een deel van één van de 1005512 - 7 - projecties. De histogramgenerator brengt een histogramsignaal voort, dat een representatie is voor een betrekking tussen de metingen van het foutensignaal en de metingen van één projectiedatasignaal. De combinatie-inrichting combineert de 5 metingen van het ene projectiedatasignaal en het histogramsignaal om een aantal metingen voort te brengen van een ring-gecorrigeerd signaal.

Het ringonderdrukkingsfilter kan metingen vóórtbrengen van een aantal ring-gecorrigeerde signalen, waarbij 10 elk van de ring-gecorrigeerde signalen correspondeert met één van de projectiedatasignalen. Door gebruik van de ring-gecorrigeerde signalen in plaats van de projectiedatasignalen, kan het CT stelsel CT beelden voortbrengen met gereduceerde ringen.

15 Nog andere doeleinden en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen gemakkelijk duidelijk worden aan deskundigen uit de volgende gedetailleerde beschrijving, waarin verscheidene uitvoeringsvormen zijn getoond en beschreven, eenvoudig door illustratie van de beste uitvoeringsvorm van 20 de uitvinding. Zoals men zich zal realiseren, kan de uitvinding ook andere verschillende uitvoeringsvormen omvatten, en de verschillende details ervan kunnen in diverse opzichten worden gemodificeerd, zonder het kader van de uitvinding te boven te gaan. Derhalve moeten de tekening en de beschrijving 25 slechts als illustratief van aard worden beschouwd en niet als beperkend, waarbij de beschermingsomvang van de aanvrage wordt aangegeven in de conclusies.

Voor een meer volledig begrip van de aard en de doeleinden van de onderhavige uitvinding, wordt verwezen naar 30 de volgende gedetailleerde beschrijving, die in samenhang moet worden beschouwd met de begeleidende tekeningen, waarbij dezelfde verwijzingscijfers worden gebruikt om dezelfde of soortgelijke delen aan te duiden, waarbij: fig. 1 een CT beeld is dat een weergave is van de 35 problemen, die zijn verbonden met ringen; fig. 2 een axiaal aanzicht is van een voorkeurs-CT-stelsel, dat volgens de uitvinding is geconstrueerd; 1005512 - 8 - fig. 3 een blokschema is dat in detail het ringonderdrukkingsfliter, getoond in fig. 2 toont; fig. 4A een grafiek is, die een voorbeeld toont van een histogramsignaal, dat wordt voortgebracht door een 5 ringonderdrukkingsfilter volgens de uitvinding; fig. 4B-C grafieken zijn van tussenvariabelen die kunnen worden gebruikt door een ringonderdrukkingsfilter volgens de onderhavige uitvinding om de histogramsignalen voort te brengen; 10 fig. 5 een stroomschema is dat een proces toont dat een ringonderdrukkingsfilter volgens de onderhavige uitvinding kan gebruiken om de histogramsignalen voort te brengen; fig. 6 een voorbeeld is van een CT beeld, voort-15 gebracht door een CT stelsel dat een ringonderdrukkingsfilter volgens de onderhavige uitvinding omvat met gebruikmaking van dezelfde data die worden gebruikt om het beeld, getoond in fig. 1, voort te brengen; fig. 7 een blokschema is dat een CT stelsel weergeeft 20 volgens de uitvinding met gebruikmaking van data uit voorafgaande scans om ringen in huidige scans te onderdrukken; fig. 8 een blokschema is van een signaalverwerkings-deel van een voorkeurs-CT-stelsel volgens de uitvinding; fig. 9A-B het voortbrengen weergeven van 25 waaierbundel- en parallelle bundelprojecties, respectievelijk; fig. 10A-B één methode weergeven die kan worden gebruikt door CT stelsels volgens de uitvinding om parallelle bundelprojecties voort te brengen; 30 fig- 11A-B de ruimtelijke betrekking weergeven tussen de röntgenbron en de detectoren voor projectiehoeken van nul en 180 graden respectievelijk; fig. 12 de ruimtelijke betrekking weergeeft tussen de detectorreeks bij projectiehoeken van nul en 180 graden; en 35 fig. 13 een blokschema toont van een signaal- verwerkingsdeel van een ander voorkeurs-CT-stelsel volgens de uitvinding.

100551? - 9 -

Fig. 1 is een gereconstrueerd CT beeld van een menselijk hoofd dat illustratief is voor de problemen, die met ringen zijn verbonden. Zoals duidelijk zal zijn aan deskundigen, bevat het CT beeld, getoond in fig. 1, ringen, 5 die interfereren met de interpretatie van het beeld.

Fig. 2 toont bij wijze van voorbeeld een CT stelsel of scannner 40, die de principes van de onderhavige uitvinding belichaamt. De scanner 40 omvat een röntgenbron 42 en een detectorsamenstel 44 bestaande uit een reeks 10 detectoren die gemonteerd zijn op een schijf 46. De bron 42 en het detectorsamenstel 44 worden geroteerd rond een rotatie-as 48 (die zich loodrecht uitstrekt op het aanzicht getoond in fig. 2) en roteert rond het object 50, dat zich uitstrekt door de centrale opening van de schijf 46 15 gedurende een CT scan. Het object 50 kan een deel van een levende menselijke patiënt zijn zoals het hoofd of het torso. De bron 42 zendt binnen het scanvlak (loodrecht op de rotatie-as 48) een continue waaiervormige bundel 52 van röntgenstralen uit, die worden opgenomen door de detectoren 20 van het samenstel 44 nadat ze door het object 50 zijn gegaan. Een reeks anti-verstrooiingsplaten 54 wordt bij voorkeur geplaatst tussen het object 50 en de detectoren van het samenstel 44 om in wezen te voorkomen dat verstrooide stralen worden opgenomen door de detectoren. In 25 een voorkeursuitvoeringsvorm is het aantal detectoren 384 en omspannen ze een boog van 48°, hoewel het aantal en de hoek kunnen variëren. De schijf 46, die op voordelige wijze vervaardigd kan zijn van een lichtgewichtmateriaal zoals aluminium laat men snel en geleidelijk rond de as 48 30 roteren. De schijf 46 heeft een open frameconstructie zodat het object 50 door de opening van de schijf kan worden gepositioneerd. Het object 50 kan bijvoorbeeld worden gedragen op een tafel 56, die bij voorkeur zo doorzichtig is als praktisch is voor röntgenstralen.

35 De uitgangssignalen die worden voortgebracht door het detectorsamenstel 44 worden aangelegd aan een DAS 70 (getoond als blokschema) die daaruit een stel ruwe data- 1005512 - 10 - signalen opwekt. De ruwe datasignalen worden aangelegd aan een projectiefilter 72, dat een stel projectiedatasignalen voortbrengt. Wanneer de schijf 4 6 roteert, worden de projectiedatasignalen gebruikt om projecties te verschaffen 5 vanuit vele projeetiehoeken. De projectiedatasignalen worden aangelegd aan een ringonderdrukkingsfilter 74, dat de projectiedatasignalen volgens de uitvinding filtert op een wijze die ringen in de gereconstrueerde CT beelden reduceert. De uitgangssignalen die worden voortgebracht 10 door het ringonderdrukkingsfilter 74, die worden aangeduid als "ring-gecorrigeerde projectiedatasignalen" of eenvoudig als "ring-gecorrigeerde signalen", worden vervolgens aangelegd aan een terugprojector 76, die de CT beelden voortbrengt uit de ring-gecorrigeerde signalen. De 15 terugprojector 76 heeft een ingangstrap die een convolutiefilter omvat voor het uitvoeren van een convolutiebewerking van de data, zoals vereist voor terugproj eetie.

De scanner 40 is een meer-kanaalsinrichting en de 20 data in elk kanaal brengen één ruw datasignaal, één projectiedatasignaal, en één ring-gecorrigeerd signaal over. In elk kanaal wordt elk van deze signalen bij voorkeur voortgebracht bij elk van de projectiehoeken.

1 00551 2 - 11 -

Zoals hierna zal worden besproken is door het gebruik van de ring-gecorrigeerde signalen die worden voortgebracht door het ringonderdrukkingsfilter 74 in plaats van de projectiedatasignalen die worden 5 voortgebracht door het projeetiefilter 72, de terugprojector 76 in staat tot het opwekken van verbeterde CT beelden met minder merkbare ringen en een verbeterde helderheid.

Zoals aangegeven in het bovenstaande, wordt in het 10 algemeen een ring veroorzaakt in gereconstrueerde CT beelden, wanneer één detector niet gekalibreerd is met betrekking tot naburige detectoren in de reeks. Evenzo kunnen ringen worden veroorzaakt, wanneer een component in een kanaal dat kanaal buiten kalibratie laat komen met 15 betrekking tot de andere kanalen in de scanner. Voorts kunnen natuurlijk ook ringen worden veroorzaakt wanneer meer dan één kanaal niet meer gekalibreerd is met betrekking tot de andere kanalen. Wanneer een gemeenschappelijk element of elementen worden gebruikt om 20 de uitgangen van de onderverzameling van detectoren die het detectorsamenstel vormen, te verwerken, zoals bijvoorbeeld wanneer een multiplexer wordt gebruikt om de detectoruitgangen te verwerken via een dergelijk gemeenschappelijk element of elementen, zal, indien één 25 van de gemeenschappelijke elementen niet meer in kalibratie is met betrekking tot een ander, het resultaat meervoudige ringen in het uiteindelijke beeld zijn. Derhalve is de term "kanaal" zoals hier gebruikt, de baan van een signaal, dat voortkomt uit een detector en 30 vervolgens wordt verwerkt door de verschillende beschreven componenten, waarbij verscheidene kanalen, hoewel niet noodzakelijkerwijze, tenminste een deel van een gemeenschappelijke signaalbaandelen, wanneer bijvoorbeeld die kanalen een gemeenschappelijk element delen. Bij elk 35 van deze gebeurtenissen kan (kunnen), vanwege de aanwezigheid van dergelijke afwijkingen in de responsies van de kanalen, het projeetiedatasignaal(signalen) in elk 1005512 - 12 - kanaal elk worden gedacht als bevattende een foutencomponent, die wordt aangeduid als "ringfout", die is gesuperponeerd op een datacomponent, waarbij elke datacomponent een weergave is van een dichtheid van een 5 deel van de patiënt. Het ringonderdrukkingsfilter 74 werkt om de ringfout in elk kanaal zodanig te verwijderen dat de ring-gecorrigeerde signalen slechts de datacomponenten bevatten. Derhalve bevatten CT beelden die zijn gereconstrueerd uit de ring-gecorrigeerde signalen minder 10 ringen en hebben een verbeterde kwaliteit.

Fig. 3 toont een blokschema van een uitvoeringsvorm van een ringonderdrukkingsfilter 74 volgens de uitvinding. Het filter 74 ontvangt de projectiedatasignalen die worden voortgebracht door het projectiefilter 72 en brengt 15 daaruit de ring-gecorrigeerde signalen voort die worden aangelegd aan de terugprojector 76. Het ringonderdrukkingsfilter 74 omvat een laag-doorlaatfilter 310, een hoog-doorlaatfilter 312, een histogramgenerator 318, een begrenzer 320, en een aftrekker 322. De 20 projectiedatasignalen worden aangelegd aan het laag- doorlaatfilter 310 en aan een positieve ingangsaansluiting van de aftrekker 322. Het laag-doorlaatfilter 310 filtert de projectiefiltersignalen en brengt daardoor een stel laagfrequente projectiesignalen voort die worden aangelegd 25 aan het hoog-doorlaatfliter 312 en aan één van twee ingangen van de histogramgenerator 318. Het hoog-doorlaatf ilter 312 filtert de laagfrequente projectie-signalen en brengt daardoor een stel foutsignalen voort die worden aangelegd aan de andere ingang van de 30 histogramgenerator 318. De histogramgenerator 318 brengt een stel histogramsignalen voort uit de laagfrequente projeetiesignalen en ae foutsignalen. De histogramsignalen worden aangelegd aan de begrenzer 320, die daaruit een stel compensatiesignalen opwekt die worden aangelegd aan 35 de negatieve ingangsaansluiting van de aftrekker 322. De aftrekker 322 brengt de ring-gecorrigeerde signalen voort 1005512 - 13 - door de compensatiesignalen af te trekken van de proj ectiedatasignalen.

De metingen van de projectiedatasignalen die worden verzameld gedurende één enkele scan, (d.w.z. één rotatie 5 van de schijf) kunnen worden ondergebracht in een matrix PDS zoals getoond in de volgende vergelijking (l): PDS (0,0) PDS (1,0) ... PDS{N-1,0) PDS (0 , ΔΘ) PDS( Ι,ΔΘ) ... PDS{N-1,AQ) 10 PDS (0,2ΔΘ) PDS (1,2Δθ) ... PDS (N- 1,2ΔΘ) PDS= . (1) PDS ( 0 , 3 60-ΔΘ) PDS (1, 3^0-Δθ) ...PDS(N- 1, 360-ΔΘ) 15

Elk element PDS(i,6) in de PDS-matrix geeft een meting weer van het projectiedatasignaal in het ie-kanaal voor een projeetiehoek die gelijk is aan Θ. In vergelijking (1), geeft N het aantal kanalen in de scanner 20 40. Zoals aangeduid in het bovenstaande zijn er in de voorkeursuitvoeringsvorm 384 detectoren in de reeks 44, zodat in de voorkeursuitvoeringsvorm er 384 kanalen in de scanner 40 zijn en N gelijk is aan 384. Zoals beschreven correspondeert de opeenvolgende nummering van de kanalen 25 van 0 tot N-l met dezelfde opeenvolging van de oriëntatie van de detectoren, zodat bij het nummeren van de detectoren van het detectorsamenstel 44 opeenvolgend van het ene uiteinde naar het andere het kanaal 0 correspondeert met een einddetector één, kanaal 1 30 correspondeert met detector twee, die is aangebracht tussen detectoren één en drie, .enz. ΔΘ geeft de mate var. rotatie van de schijf 46 weer tussen opeenvolgende projecties (d.w.z. de hoektoename van de projectiehoek tussen opeenvolgende projecties) . In de voorkeurs -35 uitvoeringsvorm roteert de schijf 46 één-achtste van een graad tussen elke projectie en de scanner 40 brengt 1005512 - 14 - 2880 projecties voort in een enkele scan (d.w.z. acht projecties per graad voor 360 graden), zodat in de voorkeursuitvoeringsvorm ΔΘ gelijk is aan 0,125 graden. Elke rij van de PDS-matrix geeft alle metingen van de 5 projectiedatasignalen weer die zijn verzameld bij een enkele projectiehoek. In een voorkeursuitvoeringsvorm zijn er derhalve 2880 rijen in de PDS-matrix. Elke kolom van de PDS-matrix geeft alle metingen weer (de waarden van het projectiedatasignaal) die door één kanaal zijn verzameld 10 gedurende één scan, en in de voorkeursuitvoeringsvorm zijn er 384 kolommen in de PDS-matrix. Ruimtelijk gezien is de PDS-matrix cyclisch van aard waarbij de eerste rij de voortzetting van de laatste rij is, dat wil zeggen PDS(i,0) = PDS(i,360) daar deze twee waarden bij dezelfde 15 projectiehoek worden genomen, hoewel de waarden kunnen verschillen daar ze op verschillende tijden kunnen zijn gemeten.

Het laag-doorlaatfilter 310 wekt bij voorkeur de laag-frequente projectiesignalen op door een laag-20 doorlaatfiltering van de projectiedatasignalen over een aantal projeetiehoeken (d.w.z. over verscheidene rijen van de PDS-matrix). Het laag-doorlaatfilter 310 brengt bij voorkeur een matrix PLF voort van metingen van de laag-frequente projectiesignalen, en elk element PLF(i,0) van 25 de PLF-matrix is een meting van het laag-frequente projectiesignaal in het ie-kanaal voor een projeetiehoek die gelijk is Θ. Zoals duidelijk zal zijn aan deskundigen, is het resultaat van het ringonderdrukkingsfilter 74 niet gevoelig voor de bijzondere filtervorm die wordt gebruikt 30 om het laag-doorlaatfilter 310 te implementeren, en het laag-doorlaatfilter 310 kan worden geïmplementeerd met gebruikmaking van bijvoorbeeld filters met eindige pulsresponsie (FIR), filters met oneindige pulsresponsie (IIR), recursieve of niet - recursieve filters, of door 35 frequentiedomeinfliters met gebruikmaking van bijvoorbeeld een Fourier transformatietechniek. In een uitvoeringsvorm brengt het laag-doorlaatfilter 310 elk element PLF(i,0) 1005512 - 15 - van de PLF-matrix voort, zodat dit een gewogen gemiddelde is van elementen van PDS-matrix volgens de formule getoond in vergelijking (2):

M

^AkPDS(i,e+kA9) 5 PLF(i,9) = ^-sj- (2 ) Σλ* λ=-Μ waarin M bij voorkeur gelijk is aan 50 (wanneer ΔΘ gelijk is aan 0,125 graden) en de weegfactoren alle bij voorkeur gelijk aan één zijn. Derhalve wordt in de 10 voorkeursuitvoeringsvorm voor een kanaal i bij een projeetiehoek Θ, PLF(i,0) bepaald uit de PDS-waarden voor projectiehoek Θ, en de voorafgaande vijftig en de volgende vijftig projectiehoeken, of een totale hoek van ongeveer 12,5 graden. Andere verdelingen van de weegfactoren Aj< en 15 andere waarden voor M zijn natuurlijk echter mogelijk. Ir. vergelijking (2) wordt er de voorkeur aan gegeven om gebruik te maken van de cyclische aard van de PDS-matrix door het interpreteren van de variabele Θ als modulo 360 (zodat bijvoorbeeld de waarde van Θ = (360 + ΔΘ) wordt 20 geïnterpreteerd als θ = ΔΘ), zodat de data die zijn verzameld bij een projectiehoek van nul graden "zich wikkelen" rond de data die verzameld zijn bij 360 graden.

Het hoog-doorlaatfilter 312 brengt bij voorkeur de foutsignalen voort door een hoog-doorlaatfiltering van de 25 laag-frequente projectiesignalen over verscheidene kanalen (d.w.z. over verscheidene kolommen van PLF matrix). Elk foutsignaal verschaft derhalve een maat hoe verschillend het projectiedatasignaal in één kanaal is van de projeetiedatasignalen in de naburige kanalen. Het 30 bijzondere filter dat wordt gebruikt om het hoog- doorlaatf ilter 312 te implementeren wordt bij voorkeur zodanig gekozen dat elk van de foutsignalen een goede meting van de ringfout verschaft in het kanaal (natuurlijk gesuperponeerd op een meting van een datacomponent in het 35 kanaal, waarbij deze datacomponenten een weergave zijn van 1005512 - 16 - de hoog-freqente componenten van een dichtheidsprofiel van de patiënt).

Het hoog-doorlaatfilter 312 wekt bij voorkeur een matrix ES op van metingen van de foutsignalen, en elk 5 element ES(i,0) van de matrix ES is een meting van het foutsignaal in het ie-kanaal voor een projectiehoek die gelijk is Θ. In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt het hoog-doorlaatfilter 312 geïmplementeerd als een twee-doorlaatfilter en brengt elk element ES(i,0) van de matrix 10 ES voort volgens de formules, getoond in vergelijkingen (3). De eerste doorlaatresultaten PHF(i,9) worden voorts onderworpen aan hoog-doorlaatfaltering ..m de tweede doorlaatresultaten voort te brengen als ES(i,0). Aan deskundigen zal duidelijk zijn dat deze twee 15 filterdoorlaatbewerkingen kunnen worden gecombineerd tot één enkele doorlaatbewerking, en dat andere vormen van hoog-doorlaatfliters ook kunnen worden gebruikt, inclusief diegene die meer dan twee doorlaatbewerkingen verschaffen, minder of meer naburige detectoren bij elke doorlaat 20 gebruiken, waarbi] verschillende gewichten aan de uitgangen van naburige detectoren worden verschaft enz.

PHF ( i , Θ) = PLF( ι,θ) - 1/6 [PLF ( i -2 , Θ) + 2PLF ( i - 1 , Θ) *2 PLF ; i -1 , Θ) + PLF (i+ 2,0) ] 2 5 (3 ) ES(i,0) = PHF{i,0) - 1/5 [PHF (i-2,0) + PHF ( i - 1,0) + PHF(i,0) +PHF( 1 + 1,0) +PHF (i + 2,0) ]

Zoals men kan zien uit vergelijkingen (3) wordt elk hoog-doorlaat-gefilterd signaal PHF(i,0) bepaald door het 30 laag-doorlaat-gefilterde signaal voor dat kanaal, PLF (i,0) , minus de gewogen som van de laag-doorlaat-gefilterde signalen m de volgende twee naburige kanalen (detectoren) op elke zijde van het kanaal (ï), waarbij de laag-doorlaat-gefilterde signalen in de twee naburige 35 kanalen (i-l) en (ι+l) elk gewogen zijn met een factor twee, de laag-doorlaat-gefilterde signalen in de kanalen 1005512 - 17 - (i-2) en (i+2) op tegenoverliggende zijden van en naast die twee kanalen (detectoren) elk gewogen zijn met een factor 1, en de som van de vier signalen gedeeld wordt door zes, zoals gemakkelijk kan worden bepaald, indien de 5 waarde van elk van de vijf laag-doorlaat-gefilterde signalen hetzelfde is, en de waarde van PHF(i,0) is nul hetgeen aanduidt dat er geen verschillen zijn.

De waarde van ES(i,0) wordt bepaald met de waarde van PHF(i,0) voor elk kanaal minus de som van de even gewogen 10 waarden van PHF (i-2,0) , PHF(i-l,0), PHF(i,0), PHF(i + l,0) en PHF(i+2,0) gedeeld door vijf.

De foutsignalen en de laag-frequente projectie-signalen worden aangelegd aan de histogramgenerator 318, die daaruit de histogramsïgnalen voortbrengt. In de 15 weergegeven uitvoeringsvorm omvat de generator 318 een kwantiseer- en accumulatie - inrichting 330, twee laag-doorlaatfliters 332, 334 en een deler 336. De kwantiseer- en accumulatie-inrichting 330 brengt twee tussensignalen HISTi, HlST2 voort voor elk kanaal. De HISTi-signalen 20 worden aangelegd aan het laag-doorlaatfilter 332, dat daaruit een stel laag-doorlaat-gefilterde signalen HISTLFi voortbrengt en de HIST2-signalen worden aangelegd aan het laag-doorlaatfilter 334 dat daaruit een stel laag-doorlaat -gef ilterde signalen HISTLF2 voortbrengt. De deler 25 336 ontvangt de gefilterde signalen en brengt de histogramsignalen voort door het delen van het gefilterde signaal HISTLFi door het gefilterde signaal HISTLF2 in elk kanaal.

Fig. 4A, 4B, 4C tonen grafieken die een voorbeeld 30 geven van een histogramsignaal, een tussensignaal HISTi en een tussensignaal HIST2 die respectievelijk zijn voortgebracht door de histogramgenerator 318. Meer in het bijzonder tonen fig. 4A, 4B en 4C grafieken van een histogramsignaal HIST(l,j), een tussensignaal HISTi(l,j) 35 en een tussensignaal HIST2(l,j) respectievelijk, alle voor het eerste kanaal. Terwijl deze grafieken signalen weergeven die zijn voortgebracht voor het eerste kanaal, 1005512 - 18 - zal het duidelijk zijn aan deskundigen dat deze grafieken illustratief zijn voor signalen die worden voortgebracht voor elk van de andere kanalen.

In fig. 4A-C, geeft de horizontale as van iedere 5 grafiek de projectie-amplitude van het eerste kanaal weer (d.w.z. de amplitude van het laag-frequente projectie-signaal in het eerste kanaal) dat bij voorkeur in verscheidene gebieden is gekwantiseerd. De variabele j geeft de gekwantiseerde projectie-amplitude weer zodat 10 elke waarde van de variabele j correspondeert met een kwantiseringsinterval of een reeks projectie-amplituden.

De maximumwaarde van j correspondeert met een reeks die de maximum verwachte waarde van elk van de projectie-ampli tuden omvat, en de minimumwaarde van j correspondeert 15 met een reeks die de minimum verwachte waarde van elk van de projectie-amplituden omvat, waarbij het verschil tussen deze twee het dynamisch gebied bepaalt. De histogram-generator 318 brengt de histogramsignalen voort zodat ze een functie zijn van de gekwantiseerde variabele j. In 20 fig. 4A-C is de projectie-amplitude getoond als gekwantiseerd in honderd gebieden die corresponderen met honderd intervallen, hoewel andere aantallen gebieden natuurlijk kunnen worden gebruikt. In fig. 4A geeft de verticale as de ringfout weer in het eerste kanaal, zodat 25 het signaal HIST(l,j), getoond in fig. 4A de ringfout in het eerste kanaal beschrijft als functie van de projectie-amplitude .

Fig. 5 is een blokschema en geeft een voorkeursproces 500 weer dat kan worden gebruikt door de kwantiseer- en 30 accumulatie-inriching 330 om de tussenhistogramsignalen HISTi, HIST2 voor alle kanalen voort te brengen. Door middel van de eenheid zal het proces 500 worden besproken samen met het voortbrengen van de tussenhistogramsignalen voor het eerste kanaal HIST1(l,j), HIST2(l,j) hoewel zoals 35 duidelijk zal zijn aan deskundigen de tussenhistogramsignalen voor de andere kanalen op gelijke wijze worden berekend. De eerste stap in het proces 500 is een 1005512 - 19 - beginstap 510 waarin de variabelen die worden gebruikt in het proces op nul worden gesteld. Meer in het bijzonder wordt de variabele Θ, die de projectiehoek weergeeft, gesteld op nul graden, en de waarden van HISTi(l,j), 5 HIST2(l,j) worden op nul gesteld voor alle waarden van j.

Volgende op de stap 510 wordt een vergelijkings- of drempelstap 512 uitgevoerd. In de stap 512 wordt het element ES(1,0) van de foutsignaalmatrix ES vergeleken met een voorafbepaalde drempelwaarde THR. Indien de absolute 10 waarde van het element ES(i,0) minder is dan de waarde van THR, zegt men dat het element ES(i,0) "beneden-drempel" is, en indien de absolute waarde van het element ES(i,0) niet minder is dan de waarde van THR, dan zegt men dat het element ES(i,0) "boven-drempel" is. Indien het element 15 ES (1,0) beneden-drempel is, dan zullen opeenvolgend een kwantiseringsstap 514, een bijwerkingsstap 515 en een toenamestap 518 worden uitgevoerd zodat het proces 500 het element ES (1,0) en het corresponderende element PLF(1,0) van de PLF-matnx kan gebruiken om de tussenhistogram-20 signalen voort te brengen. Omgekeerd, indien het element ES (1,0) boven-drempel is, dan laat men de kwantiseringsstap 514 en de bijwerkingsstap 516 weg, en de toenamestap 518 wordt vervolgens uitgevoerd zodat het proces 500 geen gebruik maakt van het element ES(1,6) en het correspcnde-25 rende element PLF(I,0) om de histogramsignalen voert te brengen.

De drempelstap 512 wordt uitgevoerd om een onderscheid te maken tussen contrasten die worden voortgebracht tussen naburige detectoren, te wijten aan 30 beelddata (zoals de rand van een bot en naburig zacht weefsel) waarin de absolute waarde |ES(i,0)| boven-drempel zal zijn en contrasten die te wijten zijn aan ringartefacten waarin de waarde van |ES(i,0)I beneden-drempel zal zijn. De absolute waarde van |eS(i,0) ! wordt 35 empirisch bepaald. In de kwantiseringsstap 514, wordt bij voorkeur een gebied j berekend door het kwantiseren van 1005512 - 20 - het element PLF(1,0) met gebruikmaking van een kwantise-ringsfunctie QUANT zoals getoond in vergelijking (4).

j = QUANT [PLF (1,0)] (4)

Zoals duidelijk zal zijn aan deskundigen, kan de 5 kwantiseringsfunctie QUANT worden geïmplementeerd op verschillende manieren. Een voorkeurs-kwantiseringsfunctie wordt gegeven door de formule getoond in de volgende vergelijking (5).

f \ PLF(i,0) 10 QUANT[PLFaM-lNT +j (5) V [ j max)

In vergelijking (5) zijn de waarden max en jmax constanten, max is gelijk aan de maximum verwachte waarde van de laag-frequente projectiesignalen, en jmax is gelijk aan de maximum waarde van j (derhalve is in een uit-15 voeringsvorm, die histogramsignalen voortbrengt zoals weergegeven in fig. 4A-C, j gelijk aan honderd). In vergelijking (5) is INT de bekende geheel-getalfunctie en in het algemeen is INT(x) gelijk aan het geheel-getaldeel van het argument x (b.v. INTO, 6) is gelijk aan 3; .

20 Wanneer het gebiedsgetal j is bepaald in de kwantise- ringsstap 514, wordt vervolgens de bijwerkingsstap 516 uitgevoerd. In de bijwerkingsstap 516 worden de waarden van HIST!(1,j) en HIST2(l,j) bijgewerkt. De nieuwe waarde van HISTi(l,j) wordt gelijk gemaakt aan de oude waarde van 2 5 HIST!(1,j) plus de waarde van het element ES (1,0) en de nieuwe waarde van HIST2(l,j) wordt gelijk gemaakt aan de oude waarde van HIST2Ü,j) plus één.

Volgende op de bijwerkingsstap 516 wordt de toenemingsstap 518 uitgevoerd. In de toenemingsstap 518 30 neemt de huidige waarde van de variabele Θ toe met het bedrag ΛΘ. Volgende op de toenemingsstap 518 wordt een 1005512 - 21 - teststap 520 uitgevoerd. In de teststap 520 wordt de variabele Θ vergeleken met 360 graden. Indien Θ minder is dan 360, worden vervolgens stap 512 en de daaropvolgende stappen wederom uitgevoerd, en indien Θ niet minder is dan 5 360 graden is het proces 500 voltooid en zijn de waarden van HISTi(1;j), HIST2(l,j) voor één gehele scan berekend.

Fig. 4B en 4C zijn grafieken die HISTi(l,j) en HIST2(1, j ) respectievelijk tonen, zoals berekend door het proces 500. Voor elke waarde van j is de waarde van 10 HISTi(l,j) gelijk aan de som van de elementen ES(1,0) voor alle waarden van Θ waarvoor ES(1,9) beneden-drempel was en waarvoor QUANT[PLF(1,Θ) ] gelijk aan j w s en de waarde van HIST2(l,j) is gelijk aan het aantal elementen ES(1,0) die werden gesommeerd om HISTi(l,j) te vormen. De tussen-15 histogramsignalen HISTi(l,j) en HIST2(l,j) worden aangelegd aan de laag-doorlaatfliters 332, 334, respectievelijk (getoond in fig. 3) die de tussensignalen over een aantal projectie-amplituden afvlakken. In een uitvoeringsvorm wekken de laag-doorlaatfliters 332 en 334 20 de gefilterde histogramsignalen HISTLFi(i,j) en HISTLF2(i,j) respectievelijk op volgens de formules getoond in de volgende vergelijkingen (6) en (7) :

M

^BJnsm.j + k) HISTLFAiJ) = —-m --------- (6) i>

* = -M

25

M

^BtHISTz(iJ + k) HISTLF:(i,j) = —-m- (7> i>

t = -M

30 waarbij de filterbreedte M gelijk is aan S en de weegfactoren Bk alle gelijk aan één zijn, hoewel andere verdelingen van de weegfactoren B^ en andere waarden voor de filterbreedte M natuurlijk mogelijk zijn. Voorts kunnen 1005512 - 22 - in andere uitvoeringsvormen natuurlijk andere laag- doorlaatfilterfuncties worden gebruikt.

De gefilterde histogramsignalen HISTLFi(i,j) en HISTLF2(i,j) worden vervolgens aangelegd aan de deler 336, 5 getoond in fig. 3. De deler 336 brengt de uiteindelijke histogramsignalen HIST(i,j) voort voor alle i en j volgens de volgende vergelijking (8): HISTLFiiJ) H,ST(i-j)= msTLF,,!» (8) 10 Voor elke waarde van j is HIST(i,j) gelijk aan het gemiddelde van alle elementen ES(i,0) die beneden-drempel waren en die een corresponderende projectie-amplitude liggende in gebied j hadden. Daar elk element ES(i,ö) een representatie is van een ringfout die gesuperponeerd is op 15 een datacomponent en daar de data-componenten de neiging hebben om elkaar te compenseren wanneer de elementen ES(i,0) worden gemiddeld over een aantal projectienoeken 0 en over verscheidene amplitudegebieden naast j, verschaft HIST(i,j) een meting voor de ringfout in het ie-kanaal als 20 functie van de projectie-amplitude.

Het verdient de voorkeur dat de deler 336 detecteert wanneer HISTLF2(i,j) gelijk is aan nul en om corresponderende waarden van HISTfi,j) op nul in te stellen m plaats van het voortbrengen van een fout of 25 overstroomconditie door te proberen te delen door nul. Het verdient zelfs meer de voorkeur dat de deler 336 HISTLF2(i,j) met één of een ander klein getal laat toenemen alvorens de deling van vergelijking (8) uit te voeren om het opwekken van verkeerde hoge waarden voor 30 HIST(i,j) te vermijden.

De histogramsignalen kunnen ruimten bevatten, die corresponderen met proj ectie-amplituder. waarvoor qeen data beschikbaar waren, in het bij zonder wanneer de filter-breedte M die wordt gebruikt door de filters 332, 334 35 zoals bepaald door vergelijkingen (6) en (7) betrekkeiijk 1005512 - 23 - klein is. Bijvoorbeeld bevatten de tussenhistogramsignalen HISTi(1,j) en HIST2(i,j) getoond in fig. 4B-C een tussenruimte bij het gebiedsgetal vier (d.w.z. j=4). Een dergelijke tussenruimte zal optreden in de tussen-5 histogramsignalen van het ie-kanaal indien geen van de elementen PLF(i,0) wordt gekwantiseerd naar een bijzonder gebied, of indien alle elementen PLF(i,0) die worden gekwantiseerd naar een bijzonder gebied corresponderen met de elementen ES(i,9) die boven-drempel zijn. Een tussen-10 ruimte kan even smal zijn als een enkele amplitudegebied zoals getoond in fig. 4B, 4C of even breed als vele amplitudegebieden. Laag-doorlaatfliters 332, 334 hebben de neiging om zulke tussenruimten te vullen. Bijvoorbeeld zijn de tussenruimten, getoond in fig. 4B-C gevuld zodat 15 er geen tussenruimte is in het histogramsignaal HIST(i,j), getoond in fig. 4A. Terwijl de filters 332, 334 de neiging hebben om betrekkelijk smalle tussenruimten te vullen zullen ze niet volledig betrekkelijk wijde tussenruimten vullen. Tussenruimten in de histogramsignalen interfereren 20 echter niet met de resultaten van het ringonderdrukkings-filter 74, omdat een tussenruimte in de histogramsignalen correspondeert met een afwezigheid van projectiedata bij een bijzondere amplitude en derhalve zullen de tussenruimten slecht voorzien in een correctie voor data 25 die niet bestaan.

Het kan de voorkeur verdienen dat de laag-doorlaat-filters 332, 334 een verschillende methode gebruiken voor het berekenen van de gefilterde histogramsignalen nabij de uiteinden van de projectie-amplitude (b.v. bij gebied j 30 gelijk aan één). In vergelijkingen (6) en (7), kan de parameter M gedacht worden als definiërende de grootte van een middelingsvenster dat wordt gebruikt de gefilterde histogramsignalen voort te brengen. Het kan de voorkeur verdienen om de grootte van het middelingsvenster te 35 reduceren (b.v. door het laten afnemen van de waarde van M) wanneer men een gefilterd histogramsignaal berekend nabij de uiteinden van de projectie-amplitude zodat het 1005512 - 24 - middelingsvenster zich niet uitstrekt voorbij één van de

uiteinden. Zo kan het bijvoorbeeld bij het berekenen van HISTLFi(i,3) en HISTLF2(i,3) de voorkeur verdienen om M

gelijk aan twee te maken. Ook kan de grootte van het 5 middelingsvenster constant worden gehouden en de gewichten Bjc kunnen zodanig worden ingesteld dat waarden van histogramsignalen die voorbij de uiteinden liggen niet in aanmerking worden genomen (in vergelijkingen (6) en (7) kan men zo maken wanneer j+k minder dan één is).

10 Het kan ook de voorkeur verdienen dat de laag- doorlaatfliters 332, 334 het gebied dat correspondeert met de minimum projectie-amplitude (d.w.z. j = 1) verschillend van de andere gebieden behandelen. In het algemeen verdient het de voorkeur om dit gebied niet te omvatten in 15 een middeling die wordt uitgevoerd door de laag-doorlaat-filters 332, 334 zodat HISTLFi(i,1), HISTLF2(i,l) gelijk wordt gemaakt aan Ηίετ^ί,Ι), HIST2(i,l), respectievelijk voor alle kanalen i. Het verdient ook de voorkeur om de waarden in dit gebied niet te omvatten in een middeling 20 die wordt uitgevoerd in de andere gebieden. Het verdient de voorkeur om dit gebied verschillend te behandelen omdat in het algemeen de ringfout zich significant verschillend kan gedragen als de projectie-amplitude nul nadert zodat de ringfout die voor dit gebied wordt gemeten, niet moet 25 worden gemiddeld met de ringfouten die zijn gemeten in andere gebieden. Dit gebied correspondeert met stralen waarin een minimale absorptie van röntgenfotonen is opgetreden, dat wil zeggen stralen die slechts door lucht zijn gegaan (en niet een deel van de patiënt) alvorens te 30 vallen op een röntgendetector. Bij de meeste scans worden de projectiedatasignalen in kanalen die corresponderen met detectoren nabij de rand van de detectorreeks bijna steeds gekwantiseerd naar het minimum amplitudegebied (d.w.z. de patiënt wordt bijna nooit opgesteld tussen de röntgenbron 35 en de detectoren nabij de rand van de reeks, zodat de detectoren nabij de rand van de reeks zelden de patiënt "zien"), en de projectiedatasignalen m kanalen bij het 1005512 - 25 - centrum van de detectorreeks worden bijna nooit gekwantiseerd naar het minimum amplitudegebied (d.w.z. detectoren nabij het centrum van de reeks "zien" bijna altijd de patiënt). Derhalve zijn er in een gegeven kanaal 5 op typende wijze hetzij vele metingen van het foutsignaal voor het minimum amplitudegebied, of ze zijn er helemaal niet. In een kanaal met vele metingen van het foutsignaal voor het minimum amplitudegebied, is er geen behoefte om deze metingen met foutensignalen uit andere gebieden te 10 middelen; een meting van hoge kwaliteit van de ringfout wordt eenvoudig verkregen door het middelen van het grote aantal metingen van het foutsignaal in het minimum amplitudegebied. In een kanaal met geen metingen van het foutsignaal voer het minimum amplitudegebied is er geen 15 behoefte om de ringfout te schatten voor het minimum amplitudegebied.

Zoals vermeld in het bovenstaande hebben bekende stelsels getracht om de ringfout te meten door het middelen van hoog-frequente gefilterde versies van de 20 projectiedatasignalen (d.w.z. hoog-frequente signalen) over verscheidene naburige projeetiehoeken. Bijvoorbeeld hebben bekende stelsels de ringfout gemeten in één kanaal voor een projeetiehoek van 22,5 graden door het middelen van de hoog-frequente signalen in dat kanaal voor alle 25 projectiehoeken tussen nul en 45 graden. Dergelijke bekende stelsels zijn beperkt omdat ze gebruik maken van "lokale data" om de metingen van de ringfout voort te brengen. In tegenstelling tot dergelijke bekende stelsels maakt het ringonderdrukkingsfilter 74, getoond in fig. 3 30 en hier beschreven, gebruik van "globale data" om de metingen van de ringfout voort te brengen. Voor elke projectie-amplitude wordt het histogramsignaal voortgebracht door het middelen van de beneden-drempel-foutsignalen uit alle projeetiehoeken. Dit maakt het 35 mogelijk dat filter 74 ringen corrigeert in delen van het beeld waar geen goede ringcorrectiedata beschikbaar zijn 1005512 - 26 - door het gebruik van data uit andere delen van het beeld, hetgeen niet mogelijk was in bekende stelsels.

Terwijl bovendien bekende stelsels één enkele compensatiemeting voortbrachten voor elk kanaal door het 5 middelen van hoog-frequente signalen over naburige projectiehoeken, separeert het filter 74 het middelings-proces in verscheidene verschillende gebieden (van projeetie-amplitude) en verkrijgt het daarbij een meting van de ringfout van elk gebied. Dit is van nut daar de 10 responsie van een detector kan fluctueren als functie van de intensiteit van de röntgenstraling die op de betreffende detector valt.

De begrenzer 320 (getoond in fig. 3) ontvangt de hoog-frequente signalen uit de deler 336 en wekt daaruit 15 de compensatiesignalen op. De begrenzer 320 wekt elk compensatiesignaal op zodat dit gelijk is aan het corresponderende histogramsignaal wanneer de grootte van het histogramsignaal minder is dan een drempel, en is begrensd tot de drempel wanneer de grootte de drempel 20 overschrijdt. Dit is nuttig daar het gescande object 50 (getoond in fig. 2) ringvormige structuren kan bevatten die leiden tot verkeerde HIST(i,j) waarden voor de corresponderende detector en amplitude. De begrenzer 320 verzadigt bij voorkeur de histogramsignalen tot een 25 compensatiegrens van MAX_ERR en wekt compensatiesignalen OFFSET(i,j) op volgens de volgende verzameling van vergelijkingen (9).

= MAX_ERR, indien HIST(i,j)>MAX_ERR OFFSET(i,j) = -MAX_ERR, indien HIST(i,j)<-MAX_ERR (9) 30 = HIST(i,j), anders

Aan deskundigen zal duidelijk zijn dat het compensatiesignaal OFFSET(i,j) een vorm van een histogramsignaal is, gelijk aan HIST(i,j). De werkelijke waarde van MAX_ERR die wordt gebruikt wordt empirisch bepaald.

1005512 - 27 -

De compensatiesignalen en de projectiedatasignalen worden aangelegd aan een aftrekker 322, die de ring-gecorrigeerde signalen opwekt door de geschikte compensatiesignalen af te trekken van de 5 projectiedatasignalen. De aftrekker 322 kan men denken als opwekkende een matrix RCS van ring-gecorrigeerde signalen, en elk element RCS(i,0) wordt voortgebracht volgens formule getoond in de volgende vergelijking (10).

RCS (i , Θ) =PDS (i , Θ) -OFFSET (i , QUANT [PDS (ΐ,θ) ] ) (10 ) 10 De ring-gecorrigeerde signalen worden vervolgens aangelegd aan de terugprojector 76, die daaruit de gereconstrueerde CT beelden voortbrengt. Daar elk projectiedatasignaal kan worden gedacht als bevattende een datacomponent en de ringcomponent en daar de 15 compensatiesignalen metingen van de ringfout zijn, bevatten de ring-gecorrigeerde signalen slechts de datacomponenten. Door de ring-gecorrigeerde signalen in plaats van de projectiedatasignalen te gebruiken, brengt de terugprojector 76 derhalve verbeterde geconstrueerde 20 CT beelden voort.

Zoals duidelijk zal zijn aan deskundigen zijn er vele manieren om het ringonderdrukkingsfilter 74 te implementeren. Elk van de componenten van het ringonderdrukkings-filter 74 kan worden geïmplementeerd met gebruikmaking van 25 discrete componenten of één of meer van de componenten in het filter 74 kunnen ook worden geïmplementeerd op een digitale computer zoals een matrix-verwerker. Een implementatie van de aftrekker 322 kan bijvoorbeeld een geheugen omvatten, zoals een opzoektabel (LUT), die een 30 tabel van compensatiesignalen opslaat. Een dergelijke LUT kan worden gebruikt om de ring-gecorrigeerde signalen voort te brengen als de projectiedatasignalen worden ontvangen door de aftrekker. Terwijl voorts het filter 74 is besproken als digitaal systeem, waarin elk van de 35 signalen werd gemonsterd (b.v. werden de projectiedata- 1005512 - 28 - signalen gemonsterd om een matrix PDS te vormen) zal het duidelijk zijn aan deskundigen dat het filter 74 ook kan worden geïmplementeerd als een analoog filter met gebruikmaking van componenten die de signalen niet 5 monsteren en in plaats daarvan deze behandelen als continue signalen.

Fig. 6 is een CT beeld dat is gereconstrueerd met gebruikmaking van dezelfde data die werden gebruikt om het CT beeld getoond in fig. 1 te reconstrueren. In fig. 6 10 werden de projeetiedatasignalen echter eerst verwerkt met gebruikmaking van het ringonderdrukkmgsfilter 74. Voor het het voortbrengen van dit beeld maakte het ringonderdrukkingsfilter 74 gebruik van een drempel THR van 0,004 en een compensatiegrens MAX_ERR van 0,002, en de 15 maximum projectie-amplitude van de patiënt lag op typerende wijze in het gebied van 5 tot 10. Het beeld, dat is getoond in fig. 6, heeft veel minder merkbare ringen dan en een verbeterde helderheid boven het beeld getoond in fig. 1.

20 Het ringonderdrukkingsfilter 74 is beschreven als voortbrengende een reeks van compensatiesignalen uit de projectiedatasignalen die in één scan zijn verzameld, en als gebruik makende van deze compensatiesignalen om de projectiedatasignalen te corrigeren (d.w.z. om een reeks 25 van ring-gecorngeerde signalen voort te brengen) m deze zelfde scan. Het ringonderdrukkingsfi1 ter 74 kan ook worden gebruikt in andere modes. Het kan bijvoorbeeld de voorkeur verdienen om gebruik te maken van een reeks compensatiesignalen, die zijn voortgebracht gedurende één 30 of meer voorafgaande scans om de projectiedatasignalen in een huidige scan te corrigeren. In deze mode kunnen de compensatiesignalen "niet-gekoppeld" worden voortgebracht wanneer het CT stelsel anders onbezet is, in welk geval de snelheid van het ringonderdrukkingsfilter 74 niet van 35 belang is. In andere modes kan het ringonderdrukkings- filter 74 gebruik maken van projectiedatasignalen uit één of meer voorafgaande scans om de compensatiesignalen voort 1005512 - 29 - te brengen. Dit kan de voorkeur verdienen daar, indien een scan een tekort aan goede data heeft voor het berekenen van de compensatiesignalen (b.v. indien een ongewoon groot percentage foutsignalen boven-drempel zijn), de andere 5 scans voor dit tekort kunnen compenseren. Voorts is het door het middelen over verscheidene scans mogelijk om nauwkeuriger compensatiesignalen voort te brengen die minder onderhevig zijn aan bijvoorbeeld overgangsverschijnselen .

10 In een voorkeursuitvoeringsvorm brengt de histogram- generator 318 signalen voort die gewogen gemiddelden zijn van vooraf voortgebrachte histogramsigr. .len uit voorafgaande scans en maakt het ringonderdrukkingsfilter 74 gebruik van de gewogen gemiddelden om de compensatie-15 signalen voort te brengen. In een dergelijke vorm worden in de histogramgenerator 318 van fig. 3 signalen H_AVEi(i,j) en H_AVE2(i,j) verschaft aan de uitgangen van de deler 336 en het laag-doorlaatfilter 334 waarbij de laatste signalen gewogen gemiddelden zijn van het 20 histogramsignaal HIST(i,j) en het laag-doorlaat-gefilterde signaal HISTLF2(i,j) respectievelijk. In het begin worden H_AVE]_(i,j) en H_AVE2(i,j) gelijk gemaakt aan nul voor alle waarden van i en j. Na elke scan werkt de histogramgenerator 318 een reeks gewichten WOUd(i,j) en 25 Wnieuw(i,j) bij volgens de reeks vergelijkingen (11), (12) en (13) .

H_AVE2(i,j)

WoudU,j)= - UI) SUM (i , j) 30 histlf2 (i , j )

Wnieuw (i / j ) - -— 1 ^ ) SUM (i , j 1 35 SUM (i , j ) =H_AVE2 (i , j } +HISTLF2 (i , j i 1005512 - 30 -

Wanneer eenmaal de gewichten Woud(i,j) en Wnieuw(i,j) zijn berekend, worden de signalen H_AVEi(i,j) en H_AVE2(i,j) bijgewerkt volgens de formules getoond in de volgende vergelijkingen (14) en (15): 5 H_AVE! (ij) =H_AVE! (i,j) *Woud (i,j) +HIST (ij) *Wnieuw (ij) (14 ) | H_AVE2 (i , j) +HISTLF2 (i,j) H_AVE2 (i , j) =\ wanneer [H_AVE2 (ï , j) +HISTLF2 (i, j ) ] <T (15) 10 I T anders waarbij T een constante drempel is. De vergelijkingen (14) en (15) voorkomen dat de signalen H_AVE2(i,j) groter worden dan T. Zoals duidelijk zal zijn aan deskundigen heeft dit het effect van het begrenzen van de bijdragen 15 die oudere histogramsignalen uit voorafgaande scans kunnen maken aan de signalen H_AVEi(i,j)· Andere schema's voor het begrenzen van de bijdragen van oudere histogramsignalen aan de signalen H_AVEi(i,j) zullen ook goed bij de uitvinding functioneren.

20 Na iedere scan worden signalen HIST(i,j) voort- gebracht volgens de formule getoond in de volgende vergelijking (16) (die identiek is aan vergelijking (8)) en vervolgens worden de H_AVEi(i,j) signalen bijgewerkt met gebruikmaking van de signalen die gedurende die scan 25 zijn voortgebracht.

HISTLF(i, j) HIST (i , j ) = _ (16) HISTLF2(i,j)

Zoals duidelijk zal zijn aan deskundigen omvatten de 30 signalen H_AVE1(i,j) gewogen gemiddelden van histogrammen uit het verleden. Wanneer de histogramgenerator 318 eenmaal de signalen H_AVEi(i,j) voortbrengt kunnen vervolgens de ccmpensatiesignalen worden voortgebracht door het aanleggen van de H_AVEi(i,j) signalen aan 1005512 - 31 - begrenzer 320 en kunnen de ring-gecorrigeerde signalen vervolgens worden voortgebracht volgens vergelijking (10).

Wanneer het ringonderdrukkingsfilter 74 gebruik maakt van een verleden van projectiedatasignalen uit 5 verscheidene scans om de ring-gecorrigeerde signalen voort te brengen, zijn verscheidene wijzen voor de werking van het filter 74 mogelijk. In één mode houdt het filter 74 het verleden van de ringfoutinformatie vast en gebruikt deze historische informatie om de compensatiesignalen 10 voort te brengen. Een voorbeeld van deze mode is dat het filter 74 de H_AVEx(i,j) signalen voortbrengt en deze signalen gebruikt om de compensatiesignalen voort te brengen.

Fig. 7 toont een andere werkwijze voor het filter 74. 15 Fig. 7 is een blokschema van een signaalverwerkingsdeel van een CT stelsel 700 dat volgens de uitvinding geconstrueerd is. In stelsel 700 omvat het projectiefilter 72 een responsiekalibratietabel 710 en een ringcompensa-tietabel 712. Zoals in het bovenstaande vermeld wordt de 20 responsiekalibratietabel gebruikt om te compenseren voor variaties in detectorresponsies of meer in het bijzonder de overdrachtsfuncties van de detectoren, en wordt normaliter niet vaak bijgewerkt en wordt voortgebracht door het scannen van "fantomen" op een bekende wijze. In 25 het stelsel 700 worden de uitgangssignalen die worden voortgebracht door de responsiekalibratietabel 710 aangelegd aan de ringcompensatietabel 712 die daaruit projectiedatasignalen voortbrengt die worden aangelegd aan het ringonderdrukkingsfilter 74. Het ringonderdrukkings-30 filter 74 brengt de ring-gecorrigeerde signalen voort die worden aangelegd aan de terugprojector 76 en werkt ook de inhoud van de ringcompensatietabel 712 via een terug-koppelbaan bij. De ringcompensatietabel 712 en de responsiekalibratietabel 710 kunnen beide worden geïmplementeerd 35 op een zodanige wijze dat ze geheugens zoals opzoektabel-len (look-up tables; LUT's) omvatten, of, zoals duidelijk zal zijn aan deskundigen, kunnen de ringcompensatietabel 1005512 - 32 - 712 en de responsiekalibratietabel 710 worden gecombineerd en geïmplementeerd als één enkele LUT.

Aanvankelijk wekt, volgende op een bijwerking van de responsiekalibratietabel, de ringcompensatietabel 712 bij 5 voorkeur de projectiedatasignalen op, zodat ze gelijk zijn aan de uitgangssignalen die worden voortgebracht door de responsiekalibratietabel 710. Na iedere scan werkt echter het ringonderdrukkingsfilter 74 de inhoud van de ringcompensatietabel 712 bij zodat de projectiedatasignalen 10 worden voortgebracht met gebruikmaking van een verleden van ringfoutinformatie die is verkregen uit vorige scans. De ringcompensatietabel 712 kan men denken als opslaande een reeks schattingen van de ringfouten waarbij elke schatting een meting is van de afwijking van de responsie 15 van het corresponderende kanaal van een kalibratiewaarde sinds de laatste bijwerking van de responsiekalibratietabel 710.

Zo compenseert in het stelsel 700 het projectiefilter 72 voor fouten in de detectorresponsie die wordt 20 waargenomen door het filter 74 in voorafgaande scans, en compenseert het ringonderdrukkingsfilter 74 voor de fouten in de detectorresponsie die wordt waargenomen gedurende de huidige scan. Eén manier om het stelsel 700 te implementeren is bij het ringonderdrukkingsfilter 74 het 25 aanleggen van de laag-doorlaat-gefilterde histogram-signalen HISTLFi en HISTLF2 aan het projectiefilter 72 zodat het filter 72 daardoor de H_AVEi(i,j) signalen kan opwekken en deze signalen kan opslaan in de tabel 712. De ringcompensatietabel 712 kan ook een begrenzer omvatten 30 die gelijk is aan de begrenzer 320 (getoond in fig. 3) voor het begrenzen van de waarde van de H_AVEi(i,j) signalen tot een drempel zoals MAX_ERR. Het projectie-filter 72 brengt vervolgens de projectiedatasignalen voort volgens de volgende vergelijking (17): 35 PDS (i , 0) =PDSpre (i , 0) -H_AVEZ i'i , QUANT [ PDS (i , 0} ] 1 ' 17 ) 1005512 - 33 - waarin PDSpre(i,6) metingen zijn van de projectiedata- signalen voorafgaande aan de correctie door de ring-compensatietabel 712 (d.w.z. PDSpre(i,0) zijn de metingen die worden voortgebracht door de responsiekalibratietabel 5 710) .

Zo zijn in het stelsel 700 de projeetiedatasignalen die worden voortgebracht door het filter 72 gemodificeerd om te corrigeren voor ringfouten die worden waargenomen gedurende voorafgaande scans door het filter 74 (d.w.z. de 10 ringcompensatietabel 712 compenseert voor afwijkingen in kanaalresponsies die worden waargenomen tussen de laatste bijwerking van de responsiekalibratietabel 710 en de meest recente scan). Het ringonderdrukkingsfilter 74 corrigeert vervolgens de projectiedatasignalen voor ringfouten die 15 worden waargenomen gedurende de huidige scan door het voortbrengen van de ring-gecorrigeerde signalen volgens vergelijking (10). Het ringonderdrukkingsfilter 74 brengt ook een nieuwe verzameling schattingen voort van de ringfouten, waarbij elk van deze schattingen een meting is 20 van de afwijking van de responsie van één kanaal die optrad tussen de huidige scan en de meest recente voorafgaande scan. Het projectiefilter maakt vervolgens gebruik van de nieuwe schattingen uit het ringonderdrukkingsf ilter 74 om de opgeslagen schattingen ervan bij 25 te werken in de ringcompensatietabel 712.

In elk van de modes waarin historische informatie van projeetiedatasignalen die zijn verzameld gedurende verscheidene scans wordt gebruikt om de ring-gecorrigeerde signalen voort te brengen, kan het CT stelsel worden 30 gedacht als zijnde een inrichting voor het automatisch kalibreren van de overdrachtsfuncties van de componenten die de detectoren van het samenstel 44 die de signaal-verwerkingskanalen die zijn verbonden met de ingang van het ringonderdrukkingsfilter omvatten. Het CT stelsel wekt 35 natuurlijk nog gereconstrueerde CT beelden op, maar bovendien gebruikt het CT stelsel data die zijn verzameld 1005512 - 34 - terwijl patiënten werden gescand om kalibratie van het detectorsamenstel te behouden.

Het ringonderdrukkingsfilter 74 is besproken in samenhang met het gebruik in een CT stelsel voor het 5 voortbrengen van de ring-gecorrigeerde signalen uit de projectiedatasignalen die worden verschaft door het projectiefilter 72. CT stelsels volgens de uitvinding kunnen echter gebruik maken van vele verschillende typen filtering voor de projectiedatasignalen voorafgaande aan 10 het reconstrueren van een CT beeld. Fig. 8 is een blokschema van het signaalverwerkingsdeel van een voorkeurs-CT-stelsel 900 volgens de uitvinding. Het stelsel 900 omvat behalve het ringonderdrukkingsfilter 74 een parallelle bundelomzetter 910, een bewegings-15 compensatief ilter 912, een streep- (11 streak") -onderdruk-kingsfilter 914, en een interpolatiefilter 920. De parallelle bundelomzetter 910, het bewegingscompensatie-filter 912 en het streep-onderdrukkingsfilter 914 worden gebruikt om andere typen artefacten uit de CT beelden te 20 onderdrukken. In een voorkeursuitvoeringsvorm van het stelsel 900, worden de projectiedatasignalen die worden voortgebracht door het projectiefilter 72 aangelegd aan de parallelle bundelomzetter 910 die daaruit een reeks parallelle bundelsignalen voortbrengt. De parallelle 25 bundelsignalen worden aangelegd aan het ringonderdrukkingsf ilter 74 dat de ring-gecorrigeerde signalen voortbrengt. De ring-gecorrigeerde signalen worden aangelegd aan het bewegingscompensatiefilter 912 dat een reeks bewegings-gecompenseerde signalen voortbrengt. De 30 bewegings-gecompenseerde signalen worden vervolgens aangelegd aan het streep-onderdrukkingsfilter 1005512 - 35 - 914 dat daaruit een reeks streep-onderdrukte signalen voortbrengt. De streep-onderdrukte signalen worden vervolgens aangelegd aan het interpolatiefilter 920, waarvan de uitgang wordt aangelegd aan de terugprojector 5 76 die daaruit de gereconstrueerde CT beelden voortbrengt.

In andere uitvoeringsvormen van het stelsel 900 kunnen elke één, twee of drie van de parallelle bundel, ring-onderdrukkings-, bewegingscompensatie-, en streep-onderdrukkingsfilters worden geëlimineerd. De voorkeurs-10 uitvoeringsvorm van het stelsel 900 echter omvat alle vier filters 910, 74, 912, 914. In andere uitvoeringsvormen kan het ringonderdrukkingsfilter 74 natuurlijk worden gekoppeld aan het projectiefilter 72 via een terugkoppel-baan zoals besproken in samenhang met fig. 7. In nog 15 andere uitvoeringsvormen kan het ringonderdrukkingsfilter 74 en/of het streep-onderdrukkingsfilter 914 worden gekoppeld tussen het projectiefilter 72 en de parallelle bundelomzetter 910 in plaats van tussen de parallelle bundelomzetter 910 en de terugprojector 76.

20 De parallelle bundelomzetter 910 omvat een herordeningsomzetter 916 en een doorschiet("interleave")-omzetter 918. De herordeningsomzetter 916 ontvangt de projectiedatasignalen uit het projectiefilter 72 en brengt daaruit een reeks van opnieuw geordende signalen voort.

2 5 De opnieuw geordende signalen worden aangelegd aar. de doorschiet-omzetter 918 die daaruit de parallelle bundelsignalen voortbrengt. De projecties die worden voortgebracht door het projectiefilter 72 kunnen worden beschouwd als "waaierbundel"-data, daar alle projecties 30 worden voortgebracht met gebruikmaking van de waaierbundel 52 (getoond in fig. 2). De parallelle bundelomzetter 910 herorganiseert de projecties om parallelle bundel-projecties te vormen.

Fig. 9A geeft een reeks stralen 1010 weer die een 35 deel van één enkel projectie-aanzicht van een doorsnede van de patiënt 50 tonen. Daar elk van de stralen uitgaat van de röntgenbron 42, die in wezen een puntbron is, is 1005512 - 36 - geen van de stralen 1010 parallel en de resulterende projectie is een waaierbundelprojectie. Elke rij van de PDS matrix correspondeert met één enkele waaierbundel-projectie. De herordeningsomzetter 916 herorganiseert de 5 projectiedatasignalen zodanig dat elke geherorganiseerde projectie wordt gevormd door een reeks parallelle stralen zoals de stralen 1020, getoond in fig. 9B.

Fig. 10A-B geven een voorkeurswerkwijze weer die kan worden gebruikt door de herordeningsomzetter 916 voor het 10 voortbrengen van de geherorganiseerde projecties. Fig. 10A-B tonen de posities van de röntgenbron 42 en de detectorreeks 44 gedurende het opwekken van twee opeenvolgende projectieaanzichten. Gedurende een scan roteren de röntgenbron 42 en de detectorreeks 44 in een 15 richting tegen de klok in rond een centrum 1110 van de cirkel 1120. Gedurende de eerste projectie getoond in fig. 10A, valt een straal 1130 op een detector 44:4 (d.w.z. de detector van de reeks 44 vormt een deel van het vierde kanaal). Gedurende de volgende projectie, getoond in 20 fig. 10B, valt een straal 1132 op een detector 44:3 (d.w.z. de detector van de reeks 44 vormt een deel van het derde kanaal). In een voorkeursuitvoeringsvorm past de ruimte tussen de detectoren bij de grootte van de rotatie tussen het opwekken van opeenvolgende projecties zodat de 25 straal 1130 parallel is aan en enigszins verschoven is ten opzichte van de straal 1132. In de voorkeursuitvoeringsvorm geldt deze basisbetrekking voor alle detectoren zodat elke twee stralen die op naburige detectoren vallen gedurende opeenvolgende projecties parallel en enigszins 30 verschoven zijn ten opziche van elkaar. Zoals in het bovenstaande vermeld is in de voorkeursuitvoeringsvorm ΔΘ gelijk aan 0,125 graden, zodat in de voorkeursuitvoeringsvorm elke detector in de reeks 44 een afstand heeft vanaf zijn naburige detectoren met 0,125 graden. De 35 herordeningsomzetter 916 maakt gebruik van deze basisbetrekking om de data te herordenen en de geherorganiseerde projecties voort te brengen.

1005512 - 37 -

De herordeningsomzetter 916 herorganiseert bij voorkeur de PDS matrix om een matrix RE van opnieuw geordende signalen te vormen zodat elke rij van de RE matrix equivalent is aan een projectie, die wordt 5 gevormd door een parallelle bundel. De herordeningsomzetter 916 brengt bij voorkeur de RE matrix voort zodat elk element RE(i,0) van de RE matrix gekozen wordt volgens de formule die getoond is de volgende vergelijking (18): RE(i ,θ) =PDS (i , [i-k] [Δθ]+Θ) (18) 10 waarbij het ke-kanaal het kanaal is dat het dichtst bij het geometrisch centrum ligt van de detectorreeks. Elk der RE(i,0) vam de RE matrix vertegenwoordigt een afmeting van het opnieuw geordende signaal in het ie-kanaal voor een parallelle bundelprojectiehoek van Θ.

15 De herordeningsomzetter 916 kan ook een laag- doorlaatfilter omvatten om de projecties van naburige projeetiehoeken voor eik kanaal te middelen. De gemiddelde, of gedecimeerde, parallele bundelmatnx RE(i,0) zal minder aantallen rijen hebben die op afstand 2 0 liggen met een groter hoekinterval ΔΘ. Het decimeren van RE matrix op deze wijze kan voordelig daar dit de berekeningen voor volgende bewerkingen reduceert.

De doorschiet-omzetter 918 (getoond in fig. 8) ontvangt de opnieuw geordende signalen en brengt daaruit 25 de parallelle bundelsignalen voort. De doorschiet-omzetter 918 combineert bij voorkeur paren parallelle bundel-projecties, die op een afstand van 180 graden staan om dichtere projecties te vormen. Fig. 11A en 11B geven de ruimtelijke betrekking weer tussen de röntgenbron 42, een 30 doorsnede van de patiënt 50, en de detectorreeks 44 voor projectiehoeken van nul en 180 graden, respectievelijk. In fig. 11A-B is een detectorreeks 44 getoond met zeven detectoren, en de detector die een deel van het vierde kanaal 44:4 vormt, is de centrale detector van de reeks 35 44. Zoals vermeld in het bovenstaande heeft in de 1005512 - 38 - voorkeursuitvoeringsvorm de detectorreeks 44 384 detectoren maar ter wille van de illustratie zal echter een uitvoering met zeven detectoren nu worden besproken.

In de voorkeursuitvoeringsvorm is de detectorreeks 44 5 licht verschoven vanaf het centrum 1210 van de schijf 46 zodat een lijn 1234 die het brandpunt van de bron 42 en het centrum 1210 snijdt, niet het centrum van de centrale detector 44:4 snijdt.

Fig. 12 geeft de ruimtelijke betrekking weer tussen 10 de detectorreeks 44 bij projectiehoeken van nul en 180 graden, en de stralen 1310, 1312, 1314 vallen op drie van de detectoren. Vanwege de verschuiving tussen de reeks 44 en het centrum 1210 van de schijf 46, is de detectorreeks 44 bij een projectiehoek van nul graden iets 15 verschoven vanaf de detectorreeks 44 bij 180 graden.

Dientengevolge valt de straal 1310, die invalt op de zesde kanaaldetector 44:6 voor een projectiehoek van 180 graden tussen de stralen 1312 en 1314 die invallen op de detectoren 44:2 en 44:3, respectievelijk voor een 20 projectiehoek van nul graden. In dit voorbeeld kan men denken dat de detector 44:6 een "centrale" detector is en dat de detectoren 44:2 en 44:3 "tegenovergesteld-naburige" detectoren zijn. Bij elke projectiehoek meet elke detector de dichtheid van een deel van de patiënt en in het 25 algemeen zijn de delen die worden gemeten door de tegenovergelegen-naburige detectoren dichterbij het deel dat wordt gemeten door de centrale detector dan de delen die worden gemeten door alle andere detectoren (b.v. de delen die worden gemeten door de detectoren 44:2, 44:3 bij 30 een projectiehoek van nul graden zijn dichterbij het deel dat wordt gemeten door de detector 44:6 bij een projectie 1005512 - 39 - hoek van 180 graden dan de delen die worden gemeten door detectoren 44:5, 44:7 bij een projectiehoek van 180 graden). Elke twee projecties die worden gescheiden met 180 graden kunnen doorgeschoten zijn met gebruikmaking 5 van deze betrekking tussen centrale en tegenovergelegen-naburige detectoren om één enkele dichtere projectie te vormen. Een dergelijke doorgeschoten projectie voor de opstelling, getoond in fig. 12, bestaat bijvoorbeeld uit de grootheden: [RE(1,0), RE(7,180), RE(2,0), RE(6,180), 10 RE (3,0) , RE (5,180) , RE(4,0), RE(4,180), RE(5,0), RE(3,18 0) , RE(6,0) , RE(2,180), RE(7,0), RE(1,180)] waarbij RE(i,0) het opnieuw geordende signaal is dat is voort-gebracht uit de detector in het ie-kanaal bij een projectiehoek 0. De doorschiet-omzetter 918 interlinieert 15 de opnieuw geordende signalen op deze wijze om dichtere projecties te vormen.

De doorschiet-omzetter 918 wekt bij voorkeur een matrix PAR op van metingen van de parallelle bundelsignalen, en elk element PAR(i,9) van de PAR matrix 20 is een metingen van het parallelle bundelsignaal in het ie-kanaal voor een parallelle bundelprojectiehoek gelijk aan Θ. De structuur van de PAR matrix is getoond in de volgende vergelijking (19): 2 5 PAR (0,0) PARI 1,0) ... PAR {2N-1,0) PAR ( 0 , Δθ) PAR (1, Δθ) ... PAR(2N-1,&Q) PAR ( 0,2Δθ) PAR (1,2ΔΘ) ... PAR (2N-1,2ΔΘ) PAR= . (19) 30 PAR (0,180-ΔΘ) PAR (1, 180-ΔΘ) ...PAR{2N-1, 180-ΔΘ)

Zoals getoond in vergelijking (19) heeft de PAR matrix tweemaal zoveel kolommen als de PDS matrix en half zoveel ^ rijen. Derhalve geeft iedere rij van de PAR matrix een parallelle bundelprojectie weer die tweemaal zoveel data 1005512 - 40 - bevat als een rij van de PDS matrix. Derhalve kan men denken dat elke de parallelle bundelprojectie beelddata heeft uit tweemaal zoveel kanalen dan een waaierbundelprojectie. Enigszins verschillend van de 5 PDS matrix, heeft de PAR matrix een cyclische eigenschap waarin de laatste rij voort gaat naar de eerste rij in omgekeerde volgorde zodat PAR(0,180)=PAR(2N-1,0); PAR(1,180)=PAR(2N-2,0) enz. In de voorkeursuitvoeringsvorm wekt de doorschiet-omzetter 918 de elementen op van de 10 PAR matrix volgens de formule getoond in de volgende reeks vergelijkingen (20): PAR (2ί,θ) =RE(i,0) PAR (2 i + 1,0) =RE(N-l-i, tf+180j (20)

15 voor 0<_i<N

Zoals bekend is, omvat een parallelle bundelomzetter zoals de omzetter 910 (getoond in fig. 8) voor het omzetten van waaierbundeldata in parallelle bundeldata 20 normaliter een interpolatiefilter, zoals het filter 920 (getoond in fig. 8). Het interpolatiefilter is echter normaliter aangebracht onmiddellijk volgend op de doorschiet-omzetter 918. Daar de detectoren in het algemeen een afstand hebben zodat de hoekverschuiving 25 tussen naburige detectoren ten opzichte van de röntgenbron gelijk is voor alle detectoren, hebben de detectoren geen gelijke afstand in lineaire zin. Elke rij van de PAR matrix (d.w.z. elke parallelle bundelprojectie) bevat derhalve datapunten die niet equidistant zijn. In plaats 30 daarvan zijn de elementen nabij het midden van elke projectie, d.w.z. nabij de centrumstraal die door het isocentrum gaat, op een grotere afstand geplaatst dan de elementen nabij de einden van elke projectie. Het interpolatief ilter interpoleert de data en brengt een nieuwe 35 matrix voort van parallelle bundeldata zodanig dat alle elementen van elke projectie equidistant zijn. In de voorkeursuitvoeringsvorm maakt het interpolatiefilter 920 1005512 - 41 - gebruik van bekende technieken om de data te interpoleren en om projecties voort te brengen die equidistant geplaatste elementen bevatten, maar het filter 920 is bij voorkeur aangebracht na het streep-compensatiefilter 914 5 zoals getoond in fig. 8 in plaats van onmiddellijk te volgen op de doorschiet-omzetter 918. De uitvinding zal echter ook goed functioneren indien het interpolatiefilter 920 onmiddellijk is aangebracht volgende op de doorschiet-omzetter 918 zoals gebruikelijk is in de stand der 10 techniek.

Ook voert, zoals bekend is, het omzetten van waaier-bundeldata in parallelle bundeldata in het algemeen een geringe rotatie in, zodanig dat de parallelle bundel-projectiehoek van nul graden niet exact samenvalt met de 15 waaierbundelprojectiehoek van nul graden. Indien dit niet wordt gecorrigeerd, resulteert deze rotatie in het opwekken van een gereconstrueerd beeld, dat enigszins geroteerd is vanaf de horizontaal. Deze rotatie wordt in het algemeen ingevoerd omdat de centrale detector "k" 20 zoals gebruikt in vergelijking (18) in het algemeen niet exact is gecentreerd op een lijn die vanuit de bron door het isocentrum naar de centrale detector "k" gaat. De grootte van de rotatie is in het algemeen kleiner dan ΛΘ/2 en kan worden gecorrigeerd met gebruikmaking van bekende 25 technieken door hetzij het interpolatiefilter 920 hetzij door de terugprojector 76 hetzij ook eenvoudigweg kan worden geïgnoreerd.

In de uitvoeringsvorm die is weergegeven in fig. 8 werkt het ringonderdrukkingsfilter 74 op de parallelle 30 bundeldata die worden voortgebracht door de parallelle bundelomzetter 910. Vanwege de mogelijke aanwezigheid van bewegingsartefacten in de gegevens kan het in werkelijkheid de voorkeur verdienen dat het ringonderdrukkings-filter 74 het parallelle bundelhistogram en de 35 compensatïesignalen voortbrengt als functies van de niet-geïnterlinieerde signalen, (d.w.z. met gebruikmaking van de opnieuw geordende signalen die zijn voortgebracht door 100551 2 - 42 - de herordeningsomzetter 916). Fig. 13 toont een blokschema van het signaalverwerkingsdeel van een ander geprefereerd CT stelsel 1300 volgens de uitvinding. Het stelsel 1300 is gelijk aan het stelsel 900 (getoond in fig. 8), maar in 5 het stelsel 1300 is het ringonderdrukkingsfilter 74 gekoppeld tussen de herordeningsomzetter 916 en de doorschiet-omzetter 918 in plaats van tussen de doorschiet-omzetter 918 en het bewegingsonderdrukkings-filter 912. In deze uitvoeringsvorm werkt het ringonder-10 drukkingsfilter 74 in wezen zoals bovenbeschreven met uitzondering dat het ringonderdrukkingsfilter 74 werkt op de opnieuw geordende signalen die worden voortgebracht door het herordeningsfilter 916 in plaats van de projectiedatasignalen die worden voortgebracht door het 15 projectiefilter 72.

Daar zekere veranderingen kunnen worden aangebracht in de bovenstaande apparatuur zonder de beschermingsomvang van de uitvinding te boven te gaan, is het de bedoeling dat de materie die is bevat in de bovenstaande 20 beschrijving of getekend in de begeleidende tekening moet worden geïnterpreteerd op een illustratieve en niet op een beperkende wijze.

J 00 5512

Claims (13)

1. 5
2. 1. Gecomputeriseerd tomografie(CT)stelsel voor het voortbrengen van een tomografisch beeld van een gescand object, omvattende een röntgenbron en kanaal-bepalende 10 organen voor het bepalen van het aantal signaalverwerkingskanalen, die worden gekarakteriseerd door een corresponderend aantal overdrachtsfuncties, waarbij de signaalverwerkingsorganen organen omvatten die een corresponderend aantal detectoren omvatten van een 15 detectorreeks voor het detecteren van röntgenstralen die worden uitgezonden vanuit de bron, voor het opwekken van een aantal datasignalen als functie van de röntgenstralen die worden gedetecteerd door de corresponderende detectoren bij elke projeetiehoek van een tomografische 20 scan door de corresponderende signaalverwerkingskanalen, met het kenmerk, dat het stelsel voorts omvat: organen voor het automatisch kalibreren van de overdrachtsfuncties van de kanalen met een foutcorrectiehistogram dat de fout in elk kanaal 25 karakteriseert als functie van de projectie-amplitude, verkregen uit datasignalen die zijn voortgebracht gedurende ten minste één voorafgaande scan van een patiënt om ringartefacten in tomografische beelden die zijn voortgebracht uit de datasignalen te minimaliseren.
3. 2. Gecomputeriseerd tomografiestelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de organen voor het automatisch kalibreren van de overdrachtsfuncties van de kanalen een functie zijn van fout-correctiedata die zijr. verkregen uit datasignalen die zijn voortgebracht 35 gedurende ten minste één voorafgaande scan van een patiënt en de huidige scan van een patiënt.
4. 3. Gecomputeriseerd tomografiestelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de organen voor het 1 005 5 1 2 - 44 - automatisch kalibreren van de overdrachtsfuncties van de kanalen een functie zijn van fout-correctiedata die zijn verkregen uit datasignalen die zijn voortgebracht gedurende een aantal voorafgaande scans van één of meer 5 patiënten.
5. 4. Gecomputeriseerd tomografiestelsel volgens één der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de organen voor het automatisch kalibreren van de overdrachtsfuncties van de kanalen organen omvatten voor het bepalen van de fout- 10 correctiedata uit elk beelddatasignaal dat is verwerkt door elk kanaal als functie van de amplitude van de datasignalen, die zijn verwerkt door dat kanaal.
6. 5. Gecomputeriseerd tomografiestelsel volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de organen voor het 15 bepalen van de fout-correctiedata uit elk beelddatasignaal dat is verwerkt door elk kanaal als functie van de amplitude van de datasignalen, die zijn verwerkt door dat kanaal, organen omvatten voor het voortbrengen van een schattingssignaal dat een representatie is van de 20 geschatte fout in de overdrachtsfunctie voor elk kanaal bij elke projeetiehoek, organen voor het vergelijken van de waarde van de amplitude van elk schattingssignaal met een vooraf bepaalde drempelwaarde, en organen voor het voortbrengen van fout-correctiedata voor elk 25 schattingssignaal slechts wanneer de waarde van het schattingssignaal beneden de drempel is.
7. 6. Gecomputeriseerd tomografiestelsel volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de organen voor het automatisch kalibreren van de overdrachtsfunctie van de 30 kanalen organen omvatten voor het bepalen van de fout-correctiedata uit elk beelddatasignaal dat is verwerkt door elk kanaal als functie van de amplitude van de datasignalen die worden verschaft door de corresponderende detector en verwerkt door dat kanaal en de amplituden van 35 de datasignalen, die zijn verwerkt door kanalen die behoren bij detectoren van de reeks naast de corresponderende detector. 1005512 - 45 -
8. 7. Gecomputeriseerd tomografiestelsel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de organen voor het automatisch kalibreren van de overdrachtsfunctie van de kanalen organen omvatten voor het bepalen van fout- 5 correctiedata uit elk beelddatasignaal dat is verwerkt door elk kanaal als functie van de amplitude van de datasignalen die zijn verschaft door de corresponderende detector en verwerkt door dat kanaal en de amplituden van de datasignalen, die zijn verwerkt door kanalen die 10 behoren bij detectoren van de reeks naast de corresponderende detectoren voor vooraf gekozen projectiehoeken.
9. 8. Gecomputeriseerd tomografiestelsel volgens één der conclusies 4-7, met het kenmerk, dat de organen voor het automatisch kalibreren van de overdrachtsfuncties van de 15 kanalen organen omvatten voor het bepalen van fout- correctiedata uit elk beelddatasignaal dat is verwerkt door elk kanaal als functie van de amplitude van de datasignalen die zijn verschaft door de corresponderende detector en verwerkt door dat kanaal voor elk van een 20 vooraf bepaald aantal projectiehoeken.
10. 9. Gecomputeriseerd tomografiestelsel volgens één der conclusies 4-8, met het kenmerk, dat de organen voor het automatisch kalibreren van de overdrachtsfuncties van de kanalen organen omvatten voor het bepalen van fout- 25 correctiedata uit elk beelddatasignaal dat is verwerkt door elk kanaal als functie van (a) de amplitude van de datasignalen die zijn verschaft door de corresponderende detector en verwerkt door dat kanaal bij elke projectiehoek, en (b) de amplitude van de datasignalen van 30 die detector bij een vooraf gekozen aantal naburige projectiehoeken.
11. 10. Gecomputeriseerd tomografiestelsel volgens één der conclusies 1-9, waarbij het stelsel omvat: een aantal signaalverwerkingsorganen die respectievelijk een aantal 35 detectoren van een detectorreeks omvatten, waarbij elk verwerkingsorgaan een respectief signaal van een aantal projectiedatasignalen voortbrengt en waarbij elk 1005512 - 46 - verwerkingsorgaan wordt gekarakteriseerd door een respectieve functie van een aantal signaaloverdrachts-functies, waarbij elk projectiedatasignaal een datacomponent en een foutcomponent omvat, waarbij de fout-5 componenten representatief zijn voor relatieve verschillen tussen de signaaloverdrachtsfuncties van de verwerkings-organen, terwijl het aantal verwerkingsorganen hun respectieve projectiedatasignalen voortbrengen voor elke scan zodat de datacomponenten een representatie zijn voor 10 de dichtheden van delen van een object dat wordt gescand, met het kenmerk, dat het stelsel omvat: (A) opslagorganen voor het opslaan van een stel voorafgaande schattingen van de foutcomponenten die zijn verzameld uit ten minste één voorafgaande scan voor elke 15 detector bij elke projectiehoek, waarbij de opslagorganen organen omvatten voor het ontvangen van een nieuwe verzameling schattingen van de foutcomponenten uit een huidige scan en voor het voortbrengen van een bijgewerkt stel schattingen als functie van de voorafgaande en nieuwe 20 verzamelingen schattingen; en (B) ringonderdrukkingsfilterorganen voor het ontvangen van de projectiedatasignalen voor het voortbrengen daaruit van de nieuwe verzameling van schattingen van de fout-componenten en voor het 25 verschaffen van de nieuwe verzameling van schattingen aan de opslagorganen.
12. 11. Gecomputeriseerd tomografiestelsel volgens één der conclusies 1-9, waarbij het stelsel omvat een aantal signaalverwerkingsorganen, waarbij elk verwerkingsorgaan 30 voor het voortbrengen van een respectief signaal van een aantal projectiedatasignalen en elk van de signaal-verwerkingsorganen wordt gekarakteriseerd door een respectieve functie van een aantal overdrachtsfuncties, waarbij elk van de projectiedatasignalen een datacomponent 35 en een foutcomponent omvat, waarbij de foutcomponenten een representatie zijn van relatieve verschillen tussen de overdrachtsfuncties van het aantal verwerkingsorganen, 1 00551 2 - 47 - waarbij het aantal verwerkingsorganen hun respectieve projectiedatasignalen voortbrengen voor elke scan zodat de datacomponenten een representatie zijn van de dichtheden van delen van een object dat wordt gescand, 5 met het kenmerk, dat het stelsel voorts omvat: (A) opslagorganen voor het opslaan van een voorafgaande verzameling van schattingen van de foutcomponenten die zijn verkregen gedurende ten minste één voorafgaande scan, terwijl de opslagorganen organen omvatten voor het 10 ontvangen van een nieuwe verzameling van schattingen van de foutcomponenten en voor het bijwerken van de verzameling van schattingen als functie van de voorafgaande verzameling van schattingen en de nieuwe verzamelingen van schattingen;
13. 15 B) combinatie-organen voor het ontvangen van de projectiedatasignalen van een scan en de oude verzameling van schattingen en voor het voortbrengen van een aantal gemodificeerde projectiedatasignalen als functie van de projectiedatasignalen en de oude verzameling van 20 schattingen; en (C) ringonderdrukkingsfilterorganen voor het ontvangen van de gemodificeerde projectiedatasignalen en voor het voortbrengen daaruit van de nieuwe verzameling van schattingen van foutcomponenten en voor het aanleggen 25 van de nieuwe verzameling schattingen aan de opslagorganen. 1005^1?