NL1030477C2 - Werkwijze en systeem voor CT-gegevenscorrectie. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze en systeem voor CT-gegevenscorrectie.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op diagnostische beeldvorming en meer in het bijzonder op een systeem en een werkwijze voor het voorkomen van verzadiging van detectoren tijdens CT-gegevensverwerving, die CT-detectoren met te groot bereik corri-5 geert en de nauwkeurigheid van een CT-aanzichtcorrectie verifieert.

In radiografische systemen zend een röntgenbron typisch röntgenstralen naar een subject of object, zoals een patiënt of een stuk bagage. Hierna kunnen de termen "subject" en "object" onderling verwisselbaar worden gebruikt om iets dat kan worden afgebeeld, te be-10 schrijven. De röntgenbundel valt na door het subject te zijn afgezwakt op een array van stralingsdetectoren. De intensiteit van de op de de-tectorarray ontvangen stralingsbundel is typisch afhankelijk van de door het afgetaste object veroorzaakte verzwakking van de röntgenstralen. Elke detector van de detectorarray produceert een afzonderlijk 15 signaal, dat een indicatie is van de door elke detector ontvangen afgezwakte bundel. De signalen worden naar een gegevensverwerkingssys-teem gezonden voor analyse en verdere bewerking, hetgeen uiteindelijk een beeld produceert.

Op een soortgelijke wijze worden stralingsdetectoren toegepast 20 in emissiebeeldvormingssystemen, zoals deze worden gebruikt in nucleaire medische (NM) gammacamera's en Positron Emission Tomography (PET) systemen. In deze systemen is de stralingsbron niet langer een röntgenbron, maar is in de plaats daarvan een in het te onderzoeken lichaam ingebracht radiofarmaceutisch middel. In deze systemen produ-25 ceert elke detector van de array een signaal in relatie tot de gelokaliseerde intensiteit van de concentratie van het radiofarmaceutische middel in het object. Soortgelijk aan conventionele röntgenbeeldvor-ming, wordt de sterkte van het emissiesignaal ook afgezwakt door de tussenliggende lichaamsdelen. Elk detectorelement van de detectorarray 30 produceert een afzonderlijk signaal, dat een indicatie is van de door elk detectorelement ontvangen geëmitteerde bundel. De signalen worden naar een gegevensverwervingssysteem gezonden voor analyse en verdere bewerking, hetgeen uiteindelijk een beeld produceert.

In de meeste computertomografie(CT)beeldvormingssystemen, wor-35 den de röntgenbron en de detectorarray rond een portaal, dat een beeldvormingsvolume rond het subject omringt, geroteerd. Röntgenbron- 1030477 - 2 - nen bevatten typisch röntgenbuizen, die de röntgenstralen als een waaier- of kegelbundel vanaf het brandpunt van de anode uitzenden. Röntgendetectorsamenstellen bevatten typisch een collimator om het bereiken van de detector door verstrooide röntgenfotonen te reduceren, 5 een aan de collimator grenzende scintillator voor het omzetten van röntgenstralen in lichtenergie en een aan de scintillator grenzende fotodiode voor het ontvangen van de lichtenergie en het daaruit produceren van elektrische signalen. Elke scintillator van een scintilla-torarray zet typisch röntgenstralen om in lichtenergie. Elke fotodiode 10 detecteert de lichtenergie en genereert een corresponderend elektrisch signaal. De uitgangssignalen van de fotodiode worden vervolgens naar het gegevensverwervingssysteem en vervolgens naar het verwerkingssysteem gezonden voor beeldreconstructie.

Conventionele CT-beeldvormingssystemen gebruiken detectoren, 15 die röntgenfotonenergie in stroomsignalen omzetten, welke stroomsigna-len over een tijdsperiode worden geïntegreerd, vervolgens gemeten en uiteindelijk gedigitaliseerd. Een nadeel van dergelijke detectoren is hun onvermogen om onafhankelijk gegevens of terugkoppeling met betrekking tot de energie en invallende flux van gedetecteerde fotonen 20 te verschaffen. Dit wil zeggen, dat conventionele CT-detectoren een scintillatorcomponent en een fotodiodecomponent hebben, waarbij de scintillatorcomponent na ontvangst van röntgenfotonen straling afgeeft en de fotodiode de straling van de scintillatorcomponent detecteert en een geïntegreerd elektrisch stroomsignaal als een functie van de in-25 tensiteit en energie van de invallende straling verschaft. Hoewel in het algemeen wordt onderkend, dat CT-beeldvorming geen uitvoerbaar diagnostisch beeldvormingsgereedschap zonder de met een conventioneel CT-detectorontwerp verkregen verbeteringen zou zijn, is een nadeel van deze detectoren hun onvermogen om energie-onderscheidende gegevens te 30 verschaffen of anderszins het aantal fotonen te tellen en/of de energie van fotonen te meten, welke fotonen in wezen door een gegeven de-tectorelement of pixel zijn ontvangen. Dienovereenkomstig hebben recente detectorontwikkelingen het ontwerp van een energie-onderscheidende detector opgenomen, welke detector fotontelling en/of energie-35 onderscheidende terugkoppeling kan verschaffen. Op dit punt kan de detector in een röntgentelmodus, een energiemeetmodus van elke rönt-gengebeurtenis, of in beide werken.

Deze energie-onderscheidende detectoren zijn in staat om niet alleen röntgenstraling te tellen, doch verschaffen ook een meting van 40 het energieniveau van elke gedetecteerde röntgenstraal. Hoewel een - 3 - aantal materialen in de constructie van een energie-onderscheidende detector kunnen worden gebruikt, bevattende scintillatoren en fotodio-des, directe-omzettingsdetectoren met een röntgenfotogeleider, zoals amorf selenium- of cadmiumzinktelluride, dat röntgenfotonen recht-5 streeks omzet in een elektrische lading, blijken onder de voorkeursmaterialen te zijn. Een nadeel van fotontellingsdetectoren is, dat deze typen detectoren beperkte telsnelheden hebben en moeilijkheden hebben bij het bestrijken van de brede dynamische bereiken, die typisch bij conventionele CT-systemen ondervonden zeer hoge röntgenfotonfluxdebie-10 ten omvatten. In het algemeen is een dynamisch bereik van een CT-de-tector van 1.000.000 tot één vereist om op adequate wijze de bij CT-beeldvorming ondervonden mogelijke variaties in fotonfluxsnelheden aan te kunnen. In de tegenwoordig beschikbare snelle scanners is het niet ongebruikelijk om röntgenfluxdebieten van meer dan 108 fotonen/mmVsec. 15 te ondervinden, wanneer zich geen object in het aftastveld bevindt, waarbij hetzelfde detectiesysteem slechts tientallen fotonen behoeft te tellen, welke erin slagen het midden van grote objecten te traverseren .

De zeer hoge röntgenfotonfluxdebieten leiden uiteindelijk tot 20 detectorverzadiging. Dit wil zeggen, dat deze detectoren typisch verzadigen bij relatief lage röntgenfluxniveaus. Deze verzadiging kan optreden in detectorlocaties, waarin een subject met kleine dikte tussen de detector en de stralingsbron of röntgenbuis is geplaatst. Er is gebleken, dat deze verzadigde gebieden corresponderen met wegen van 25 kleine subjectdikte nabij of buiten de breedte van het subject, geprojecteerd op de detectorarray. In vele gevallen is het subject meer of minder cilindervormig in het effect op de verzwakking van de röntgen-flux en daaropvolgende invallende intensiteit op de detectorarray. In dit geval representeren de verzadigde gebieden twee uit elkaar ge-30 haalde gebieden in extremen van de detectorarray. In andere minder typische, doch niet zeldzame gevallen, treedt verzadiging op in andere locaties en in meer dan twee uit elkaar gehaalde gebieden van de detector. In het geval van een cilindervormig subject kan de verzadiging aan de randen van de array worden verminderd door de plaat-35 sing van een vlinderfilter tussen het subject en de röntgenbron. Het filter is typisch geconstrueerd om te passen bij de vorm van het subject op een zodanige wijze om de totale verzwakking, filter en subject over de detectorarray te egaliseren. De op de detector invallende flux is vervolgens relatief uniform over de array en resulteert 40 niet in verzadiging. Het kan echter problematisch zijn, dat het vlin- - 4 - derfilter niet optimaal is, met het gegeven dat een subjectpopulatie aanzienlijk minder dan uniform en niet exact cilindrisch van vorm is noch centraal in de röntgenbundel is geplaatst. In dergelijke gevallen is het mogelijk dat één of meer uit elkaar gehaalde gebieden van 5 verzadiging optreden of daarentegen de röntgenflux overfilteren en niet noodzakelijkerwijs gebieden van zeer lage flux creëren. Een lage röntgenflux in de projectie resulteert in de reductie van de informa-tie-inhoud, die uiteindelijk zal bijdragen aan ongewenste ruis in het gereconstrueerde beeld van het subject.

10 Een aantal technieken is voorgesteld om verzadiging van enig deel van de detector tegen te gaan. Deze technieken bevatten handhaving van een lage röntgenflux over de breedte van een detectorarray, door bijvoorbeeld de buisstroom of röntgenspanning tijdens aftasten te moduleren. Deze oplossing leidt echter tot een toegenomen aftasttijd. 15 Dit wil zeggen, dat de verwervingstijd voor het beeld is toegenomen in evenredigheid met de nominale flux, die benodigd is om een bepaald aantal röntgenstralen, die voldoen aan de beeldkwaliteitsvoorwaarden, te verwerven.

Het zou daarom wenselijk zijn om een werkwijze en een systeem 20 te ontwerpen voor besturing van de röntgenflux op een CT-detectorsa-menstel om de waarschijnlijkheid van detectorelementverzadiging of overbereik te reduceren en voor de detectorelementen, die overbereik hebben", zou het ook wenselijk zijn om een gegevenscorrectietechniek te hebben voor het op effectieve en efficiënte wijzen corrigeren van 25 verzadigde CT-aanzichten.

De uitvinding is een gerichte werkwijze en inrichting voor het reduceren van het optreden van detectorelementverzadiging tijdens CT-gegevensverwerving alsmede voor het op effectieve wijze corrigeren van de met een detectorelement met overbereik verbonden gegevens, 30 welke werkwijze en inrichting de hiervoor genoemde nadelen overwinnen .

Een aanpassende CT-gegevensverwervingstechniek wordt gepresenteerd, waarbij voor CT-gegëvensverwerving uitgezonden straling op dynamische wijze wordt bestuurd om belichting van de detectoren van 35 een CT-detectorsamenstel, die in het bijzonder gevoelig kunnen zijn voor verzadiging, tijdens een gegeven gegevensverwerving te beperken. De gegevensverwervingstechniek onderkent dat voor een gegeven sub-jectomvang en -positie, voorfiltering en -collimering van een stra-lingsbundel onvoldoende kan zijn om detectorelementverzadiging volle-40 dig te voorkomen. De uitvinding bevat ook de implementatie van een - 5 - aantal CT-gegevenscorrectietechnieken voor het corrigeren van anderszins onbruikbare gegevens van een verzadigde CT-detector. Deze gege-venscorrectietechnieken bevatten een meest-nabije-buurcorrectie, ex-centrisch-fantoomcorrectie, excentrische synthetische gegevenscorrec-5 tie, verkenningsgegevenscorrectie, vlakke radiogramcorrectie en een aantal andere correcties. De uitvinding is in het bijzonder toepasbaar bij energie-onderscheidende CT-systemen, doch is op equivalente wijze toepasbaar bij conventionele CT-systemen alsmede andere multi-energie CT-systemen, zoals dubbele kVp-gebaseerde systemen.

10 Volgens één aspect van de uitvinding is daarom een scanner ge openbaard, welke scanner een stralingsbron en een stralingsdetectorsa-menstel, dat een aantal stralingsdetectoren heeft, bevat. De scanner bevat ook een computer, die operationeel is verbonden met het stra-lingsdetectorsamenstel en is geprogrammeerd om een uitgangssignaal van 15 een detector met overbereik te corrigeren met het uitgangssignaal van een detector zonder overbereik.

Volgens een ander aspect van de uitvinding bevat een werkwijze van CT-gegevenscorrectie het van een object verwerven van CT-gegevens en het vergelijken van een profiel van de CT-gegevens met een excen-20 trisch fantoomprofiel. De werkwijze bevat verder het corrigeren van verzadigde delen van de van het excentrisch fantoomprofiel afkomstige CT-gegevens. Bovendien kunnen voor correctie gebruikte excentrische fantoomprofielen als alternatief onder gebruikmaking van analytische middelen worden gegenereerd op basis van objectgeometrie en voorspelde 25 materiaal/röntgeninteracties om synthetische profielgegevens van de vereiste omvang, geometrie en materiaal te genereren.

Volgens een ander aspect bevat de uitvinding een op een computer leesbaar opslagmedium, dat een daarop geïnstalleerd computerprogramma heeft, dat een reeks van instructies representeert, welke in-30 structies bij uitvoering door een computer de van elk detectorelement van een CT-detector afkomstige signaalwaarden doen normaliseren en een signaalwaarde met een paar drempels doen vergelijken. De computer wordt ook aangestuurd om aflezingen van een CT-aanzicht, dat correspondeert met de signaalwaarde van een gegeven detector, te karakteri-35 seren als één van een normaal aanzicht, een met ruis behept aanzicht en een verzadigd aanzicht uit de vergelijkingswerking. De computer wordt vervolgens aangestuurd om een filterkernel op het CT-aanzicht toe te passen, indien het CT-aanzicht als een met ruis behept aanzicht is gekarakteristeerd en om een verzadigd-aanzichtcorrectie op het CT- - 6 - aanzicht toe te passen, indien het CT-aanzicht als een verzadigd aanzicht is gekarakteristeerd.

Volgens een ander aspect bevat de uitvinding een werkwijze van CT-gegevenscorrectie, welke werkwijze de stappen bevat van: het lucht-5 corrigeren van verzadigde aanzichten van een reeks van CT-aanzichten en het genereren van een lucht-gecorrigeerd sinogram uit de reeks van CT-aanzichten. De werkwijze bevat verder het reconstrueren van een beeld uit de reeks van CT-aanzichten en het herprojecteren van het beeld om een andere reeks van CT-aanzichten te genereren. De CT-gege-10 venscorrectietechniek bevat ook het genereren van een hergeprojecteerd sinogram uit de andere reeks van CT-aanzichten en het vergelijken van het hergeprojecteerde sinogram met een verzadigd-aanzicht sinogrammas-ker. Het lucht-gecorrigeerde sinogram wordt vervolgens bijgewerkt op basis van het resultaat van de vergelijking en de werkwijze recon-15 strueert vervolgens het beeld uit het bijgewerkte lucht-gecorrigeerde . sinogram.

Volgens nog een verder aspect van de uitvinding bevat een werkwijze van CT-gegevenscorrectie het filteren zonder het terugprojecteren van gecorrigeerde CT-aanzichten en het bepalen van een maat van 20 vlakheid van de gefilterde CT-aanzichten. De werkwijze bevat verder de stap van het bepalen van een correctiewaarde voor een gecorrigeerd CT-aanzicht uit de maat van vlakheid alsmede de stap van het hercorrige-ren van het gecorrigeerde CT-aanzicht op basis van de correctiewaarde.

Verschillende andere kenmerken en voordelen van de uitvinding 25 zullen duidelijk worden uit de volgende gedetailleerde beschrijving en de tekeningen.

De tekeningen tonen één, op dit moment beoogde voorkeursuitvoeringsvorm voor het uitvoeren van de uitvinding.

In de tekeningen: 30 Fig. 1 is een geïllustreerd aanzicht van een CT-beeldvormings- systeem.

Fig. 2 is een blokschema van het in fig. 1 getoonde systeem.

Fig. 3 is een schematisch aanzicht van één uitvoeringsvorm van een voor-subject, bundelvormingsfiltersamenstel, toepasbaar bij de in 35 fig. 2-3 getoonde CT-beeldvormingssystemen.

Fig. 4 is een stroomschema, dat de stappen van een CT-aanzicht-karakteriseringstechniek volgens één aspect van de uitvinding uiteenzet .

Fig. 5 is een grafiek, die een verkenningsdosisprofiel ten op-40 zichte van een beeldvormingsdosisprofiel toont.

- 7 -

Fig. 6 is een grafiek, die een aan een beeldvormingswaaier aangepaste verkenningswaaier toont.

Fig. 7 toont een aantal voorbeelden van stralingsprofielen, die in een CT-gegevensverwerving kunnen worden ondervonden.

5 Fig. 8 is een schema, dat één voorbeeld van een verzadigingsge- gevenscorrectietechniek volgens de uitvinding toont.

Fig. 9 is een grafiek die een röntgenfluxprofiel voor een gegeven af te beelden subject toont.

Fig. 10 is een schema, dat een voorbeeld van een techniek voor 10 het bepalen van een excentrisch profiel, dat voor verzadigde gegevens-correctie dient te worden gebruikt, toont.

Fig. 11 is een schema, dat nog een andere techniek voor het bepalen van een excentrisch profiel, dat voor verzadigde gegevenscorrec-tie, toont.

15 Fig. 12 is een schema, dat nog een verdere techniek voor het bepalen van een voor gegevenscorrectie te gebruiken excentrisch profiel toont.

Fig. 13 toont een reeks van afbeeldingen, die zijn gecorrigeerd volgens de verzadigingscorrectietechnieken van de uitvinding, 20 weergegeven ten opzichte van bekende correctietechnieken.

Fig. 14 is een schema, dat een techniek voor het corrigeren van verzadigde gegevens volgens een ander aspect van de uitvinding toont.

Fig. 15 is een grafiek, die een verzadigd gegevensprofiel ten 25 opzichte van een onverzadigd gegevensprofiel toont.

Fig. 16 is een grafiek, die een gecorrigeerd verzadigd gegevensprofiel ten opzichte van het onverzadigde gegevensprofiel toont.

Fig. 17 is een geïllustreerd aanzicht van een CT-systeem voor gebruik bij een niet-ingrijpend bagage-inspectiesysteem.

30 Onder verwijzing naar fig. 1 en 2, is een computertomografie- (CT)beeldvormingssysteem 10, dat een portaal 12 bevat, representatief voor een "derde-generatie" CT-scanner, weergegeven. Het portaal 12 heeft een röntgenbron 14, die een bundel röntgenstralen 16 naar een detectorsamenstel 18 aan de tegenovergestelde zijde van het portaal 12 35 projecteert. De bundel van röntgenstralen wordt door een collimator 19 gecollimeerd. Het detectorsamenstel 18 wordt gevormd door een aantal detectoren 20, die tezamen de door een medische patiënt 22 doorgelaten geprojecteerde röntgenstralen waarnemen. Elke detector 20 produceert een elektrisch signaal, dat de intensiteit van een invallende röntgen-40 bundel representeert en ook in staat kan zijn om foton- of rönt- - 8 - genstralingstelgegevens en energieniveau te verschaffen, en daardoor de verzwakte bundel, wanneer deze bundel door de patiënt 22 heen gaat. Tijdens een aftasting voor het verwerven van röntgenprojectiegegevens, roteren het portaal 12 en de daarop gemonteerde componenten rond een 5 rotatiemidden 24.

De rotatie van het portaal 12 en de werking van de röntgenbron 14 worden bestuurd door een stuurmechanisme 26 van het CT-systeem 10. Het stuurmechanisme 26 bevat een röntgenbesturing 28, die energie en tijdbepalingssignalen aan een röntgenbron 14 verschaft, een portaalmo-10 torbesturing 30, die de draaisnelheid en de positie van het portaal 12 bestuurt, en een collimatorbesturing 29, die de collimator 19 bestuurt om de röntgenbundel in de x-richting (zoals weergegeven in fig. 2) te collimeren. Een gegevensverwervingssysteem (DAS) 32 in het stuurmechanisme 26 bekijkt gegevens van de detectoren 20 en zet de gegevens om 15 in digitale signalen voor daaropvolgende verwerking. Een beeldrecon-structie-element 34 ontvangt van DAS 32 afkomstige bemonsterde en gedigitaliseerde röntgengegevens en voert een snelle reconstructie uit. Het gereconstrueerde beeld wordt als een ingangssignaal aan een computer 36 toegevoerd, welke computer het beeld in een massaopslag-20 inrichting 38 opslaat.

De computer 36 ontvangt via een console 40, dat een toetsenbord heeft, ook commando's en aftastparameters van een bediener. Een bijbehorend weergavescherm 42 maakt het voor de bediener mogelijk om het gereconstrueerde beeld en andere van de computer 36 afkomstige gege-25 vens waar te nemen. De door de bediener geleverde commando's en parameters worden door de computer 36 gebruikt om stuursignalen en informatie aan DAS 32, röntgenbesturing 28 en portaalmotorbesturing 30 te verschaffen. Bovendien bedient de computer 36 een tafelmotorbesturing 44, die een gemotoriseerde tafel 46 bestuurt, om de patiënt 22 en het 30 portaal 12 te positioneren. In het bijzonder beweegt de tafel 46 delen van de patiënt 22 door een portaalopening 48 heen.

De uitvinding bevat een röntgenfluxbeheerbesturing, die is ontworpen om verzadiging van detectorelementen, gekarakteristeerd door een laag dynamisch bereik, zoals in foton-tellende/energie-on-35 derscheidende röntgendetectiesystemen, te voorkomen. Het dynamische bereik van een detectorkanaal definieert het bereik van röntgenfluxni-veaus, die het detectorkanaal aankan om betekenisvolle gegevens aan het lage-fluxeinde te verschaffen en geen overbereik of verzadiging aan het hoge-fluxeinde te ondervinden. Niettegenstaande de noodzaak 40 van het voorkomen van overbereik, is het aankunnen van lage-fluxom- - 9 - standigheden, die gewoonlijk optreden tijdens beeldvorming door dikkere dwarsdoorsneden en andere gebieden van beperkte röntgendoorlaat heen, ook kritisch in detectorontwerp om diagnostisch waardevolle gegevens te verschaffen. Als zodanig is de hierin beschreven röntgen-5 fluxbeheerbesturing ontworpen om te voldoen aan hoge-flux- en lage-fluxomstandigheden.

Er wordt nu verwezen naar fig. 3, waarin een röntgenopwek- en -filtersamenstel, dat toepasbaar is bij het hierboven beschreven CT-systeem, op schematische wijze is weergegeven. Het samenstel 50 bevat 10 een röntgenbron 52, die een bundel röntgenstralen 54 of andere hoogfrequente elektromagnetische energiebundel naar een subject (niet weergegeven) projecteert. Zoals zal worden beschreven, heeft de bundel 54 een profiel 56, dat is afgestemd op ten minste benaderde fysische karakteristieken, bijv. vorm, van het subject. Het verzwakken van de 15 röntgenbundel 54 voorafgaande aan afzwakking door het subject om het profiel 56 te definiëren is een voor-subject, bundelvormend filtersamenstel 58.

Het filtersamenstel 58 bevat een paar filters of filtercompo-nenten 60 en 62, die in het algemeen elkaar in vorm en oriëntatie 20 spiegelen. In dit opzicht vormt elk filter 60, 62 ruwweg één helft van het filtersamenstel. Elk filter wordt gedefinieerd door een basis 64, 66, een staart 68, 70 en een gekromd of boogvormig gedeelte 72, 74. In dit opzicht is de afzwakking van röntgenstralen door elk filter niet-uniform over het filterlichaam. Aangezien de basis van elk filter dik-25 ker is dan de staart van elk filter, wil dit zeggen, dat de basis van elk filter meer röntgenstralen afzwakt dan de staart van elk filter.

In één uitvoeringsvorm heeft de basis van elk filter een dikte van 30 nm en heeft elke staart een dikte van 0,25 nm. De mate van verzwakking is een functie van het voor het vervaardigen van het filter ge-30 bruikte verzwakkingsmateriaal en de relatieve dikte van elk filterge-deelte.

Elk filter 60, 62 is operationeel verbonden met een motorsamen-stel 76 respectievelijk 78. Elk motorsamenstel ontvangt stuursignalen van een besturing en/of computer van het beeldvormingssysteem, die bij 35 ontvangst elk motorsamenstel een respectief filter in de röntgenbundel of -weg 54 doen positioneren. In één uitvoeringsvorm bevat elk motorsamenstel een stappenmotor, doch er wordt beoogd, dat andere typen motoren kunnen worden gebruikt om de filters te positioneren. De motor-samenstellen 76, 78 zijn ook ontworpen om de filters onafhankelijk 40 over de gehele gegevensverwerving te herpositioneren. In dit opzicht - 10 - kan elk filter afzonderlijk en dynamisch worden bestuurd of gepositioneerd om een bepaald verzwakkingsprofiel 56 over de gehele gegevensverwerving te verkrijgen. Het verdient bovendien de voorkeur dat beide filters door een respectief motorsamenstel worden aangesloten en be-5 stuurd. Bovendien kan één filter vast bevestigd zijn en stationair blijven ten opzichte van het andere filter. Er wordt verder beoogd, dat meer dan twee filters kunnen worden gebruikt.

In een voorbeelduitvoeringsvorm ligt het distale einde (ten opzichte van de röntgenbron) van het filter 60 117 mm van de röntgenbron 10 52. Het distale einde van het filter 62 is gelegen op een afstand van 148 mm van de röntgenbron in deze voorbeelduitvoeringsvorm. In deze voorbeelduitvoeringsvorm heeft de basis van het filter 60 bovendien een lengte langs de x-as van 45 mm, heeft de staart een lengte van 135 mm en heeft het verbindende gekromde gedeelte een lengte van 15 24,9 mm. Daarentegen heeft de basis van het filter 62 een lengte in de x-richting van 53 mm, heeft de staart een lengte van 168 mm en heeft het verbindende gekromde gedeelte een lengte van 34,2 mm. De afmetingen van elk gekromd gedeelte zijn in de onderstaande tabel uiteengezet. De vakman zal gemakkelijk onderkennen, dat de bovenstaande afme-20 tingen illustratief zijn voor slechts één van een aantal mogelijke uitvoeringsvormen.

Kromming X, Y coördinaatdimensies

Filter 96 X Filter 96 Y Filter 98X Filter 98Y 0,00000 0,140964 0,00000 0,140964 1,52658 0,277455 1,92109 0,277455 3,02431 0,736801 3,81409 0,736801 4,48315 1,49686 5,66911 1,49686 5,89467 2,53118 7,47786 2,53118 7,25198 3,81159 9,23358 3,81159 8,54973 5,30908 10,9311 5,30908 9,78406 6,99454 12,5666 6,99454 10,9524 8,83954 14,1378 8,83954 12,0536 10,8169 15,6436 10,8169 13,0874 12,9009 17,0839 12,9009 14,0545 15,0681 18,4596 15,0681 14,9562 17,2971 19,7722 17,2971 15,7946 19,5688 21,0238 19,5688 - 11 - 16,5720 21,8668 22,2169 21,8668 17,2910 24,1766 23,3544 24,1766 17,9543 26,4862 24,4391 26,4862 18,8075 27.9529 27,7168 27,9529 19,8335 28,7495 27,1705 28,7495 20,9281 29,2923 28,6963 29,2923 22,0739 29,6668 30,2769 29,6668 23,2688 29,9013 31,9104 29,9013 24,5186 29,9983 33,6029 29,9983

De motorsamenstellen 76, 78 positioneren de filters 60 respectievelijk 62 in axiale richting en onafhankelijk van elkaar, zodat de collectieve verzwakking van de filters een beoogd verzwakkingsprofiel 5 definieert. In één uitvoeringsvorm positioneert elke motor een respectief filter door middel van het verlengen en terugtrekken van respectieve zuigersamenstellen 80 en 82. De vakman zal onderkennen, dat andere samenstellen kunnen worden gebruikt om de filters in de röntgen-baan te brengen en daaruit terug te trekken. Op basis van de positio-10 nering van de filters wordt de door het filter 60 veroorzaakte verzwakking opgeteld bij de door het filter 62 veroorzaakte verzwakking. Aangezien elk filter een contour heeft, die een meervoudige dikte definieert, definiëren de gecombineerde contouren gezamenlijk een aantal mogelijke bundelprofielen. Een bepaald bundelprofiel kan daardoor uit 15 het aantal mogelijke bundelprofielen worden geselecteerd, zodat het resulterende bundelprofiel aan de bepaalde patiënt of het bepaalde subject is aangepast. Dit wil zeggen, dat de filters 60, 62 door middel van hun respectieve motorsamenstellen 76, 78 ten opzichte van elkaar kunnen worden gepositioneerd om een bundelprofiel te definiëren, 20 dat in hoofdzaak past bij een benaderde vorm van de patiënt, en als gevolg daarvan een relatief uniforme röntgenflux over het detectorsamenstel handhaaft. De filters 60, 62 zijn weergegeven als ten minste gedeeltelijk elkaar overlappend. Er wordt echter beoogd, dat de filters zodanig gepositioneerd worden, dat er geen overlapping optreedt. 25 Hoewel er wordt beoogd, dat een variabel vlinderfilter, dat aan een subjectomvang en -positie kan worden aangepast, kan worden gebruikt om een relatief uniforme röntgenflux over een CT-detectorsamen-stel te verkrijgen, wordt er onderkend ,dat ook vaste vlinderfilters kunnen worden gebruikt. In dit opzicht kan het CT-systeem worden uit-30 gerust met meerdere vlinderfilters en kunnen op basis van een verken-ningsaftasting of andere vorm van meting de subjectomvang en -positie 4 - 12 - worden vastgesteld en kan het geschikte vlinderfilter uit de verzameling van filters worden geselecteerd. In één uitvoeringsvorm wordt het vlinderfilter geselecteerd op basis van tijdens een verkenningsaftas-ting, zoals een laterale of AP-verkenning, verworven informatie. Niet-5 tegenstaande de door een variabel vlinderfilter of het bijhouden van een verzameling van vaste vlinderfilters verschafte robuustheid, blijft het mogelijk dat de verworven CT-aanzichten worden aangetast of verzadigd.

Als voorbeeld wordt een vlinderfilter, dat is geconstrueerd om 10 een uniforme röntgenflux over een detectorsamenstel tijdens beeldvorming van een cirkelvormig object met een straal R te verschaffen, gegeven. De dikte van het vlinderfilter over zijn lengte x kan worden gekenmerkt door de uitdrukking: 2R[l-sqrt(l-x2/R2) ] . De familie van beschikbare vlinderfilters kan in straal variëren van 5 cm tot 45 cm.

15 In het algemeen wordt de filterstraal aangepast aan de mediaanbreedte van een af te beelden subject. (Verkenningsgegevens kunnen worden gebruikt om de mediaanbreedte te bepalen). Indien een vlinderfilter met kleine R ten opzichte van de mediaanbreedte van het subject wordt geselecteerd, zullen weinig verzadigde aanzichten verwacht worden; ech-20 ter kan ruis toenemen als gevolg van de agressieve filtering van de straling. Dit wil zeggen, dat enkele CT-aanzichteh zulke lage fotonstatistieken kunnen ondervinden, dat de relevante informatie verloren is gegaan. Deze aanzichten worden als aangetast opgevat. Indien anderzijds een vlinderfilter met grote R wordt geselecteerd, kan detector-25 verzadiging optreden voor een aantal detectorelementen, niettegenstaande, dat goede fotonstatistieken beschikbaar zijn voor niet-verza-digde detectorelementen. Beide zijn mogelijk ondanks selectie van een voor het handhaven van een relatief uniforme röntgenflux over het CT-detectorsamenstel geselecteerd vlinderfilter. Dit wil zeggen, dat door 30 toepassing van een vast vlinderfilter of door de onnauwkeurigheid van een variabel vlinderfilter, enkele CT-aanzichten aangetast of verzadigd kunnen zijn. Deze CT-aanzichten introduceren ruis, strepen en artefacten (zoals, bundelverhardingsartefacten) in het gereconstrueerde beeld.

35 De uitvinding bevat dientengevolge ook een implementatie van na-verwerkingsprocessen om met ruis behepte en aangetaste of verzadigde aanzichten te kunnen bevatten. In dit opzicht bevat de uitvinding ook een iteratief proces voor het classificeren van een CT-aanzicht als met ruis behept, aangetast of geen van beide. De stappen van dit 40 iteratieve proces zijn weergegeven in fig. 4.

- 13 -

Het proces begint in blok 84 met de verwerving van van een object of subject afkomstige CT-gegevens in blok 86. De CT-gegevens of de CT-aanzichten worden op een conventionele wijze verworven en kunnen worden verworven met een conventioneel CT-systeem of een meervoudige-5 energie CT-systeem. Hoewel energie-onderscheidende CT-detectoren gevoeliger zijn voor verzadiging, kan het proces worden geïmplementeerd met conventionele op detectoren gebaseerde CT-systemen, aangezien de detectoren van deze systemen ook kunnen verzadigen, hoewel bij hogere fluxsnelheden dan bij energie-onderscheidende detectoren. Zodra 10 de CT-aanzichten in blok 86 zijn verworven, wordt een CT-aanzicht in blok 88 geïsoleerd en geselecteerd voor correctie. De in het geselecteerde CT-aanzicht opgenomen gegevens worden vervolgens in blok 90 met een paar van drempelwaarden vergeleken. Meer in het bijzonder heeft elk CT-aanzicht een waarde, zoals een fotonentelling of signaalsterk-15 te, die met drempelwaarden voor aanzichtclassificatiedoeleinden kan worden vergeleken. De CT-aanzichtswaarde kan een ruwe waarde zijn of genormaliseerd zijn met betrekking tot alle andere CT-aanzichten of een basismaat zijn. Het paar van drempelwaarden wordt gebruikt om een gegeven CT-aanzicht (of het met het gegeven CT-aanzicht geassocieerde 20 detectorelement) als met ruis behept, verzadigd of geen van beide te definiëren. In het algemeen geldt dat des te kleiner de CT-aanzichts-waarde, des te meer ruis het aanzicht bevat, d.w.z., minder fotonen zijn gedetecteerd. Indien de CT-aanzichtswaarde kleiner is dan een eerste drempelwaarde, wordt in dit opzicht het CT-aanzicht als een met 25 ruis behept aanzicht gekarakteristeerd. Indien de CT-aanzichtswaarde anderzijds groter is dan beide drempelwaarden, wordt het CT-aanzicht als een aangetast of verzadigd aanzicht gekarakteristeerd. Indien de CT-aanzichtswaarde de eerste drempelwaarde overschrijdt en kleiner is dan de tweede drempelwaarde, wordt het CT-aanzicht als een normaal 30 aanzicht gekarakteristeerd, dat geen filtering of correctie behoeft. Aan het in blok 88 geselecteerde CT-aanzicht wordt dienovereenkomstig in blok 92 een label toegekend op basis van de het geselecteerde aanzicht opleverende karakterisering. Indien het CT-aanzicht als normaal is gelabeld, dat wil zeggen, geen correctie of filtering behoevend, 35 worden geen corrigerende maatregelen op het CT-aanzicht uitgevoerd. Indien het CT-aanzicht als een met ruis behept CT-aanzicht is gelabeld, dan wordt in blok 94 een geschikt filteringsproces toegepast.

Meer in het bijzonder wordt een aanpassend filterkernel toegepast op het CT-aanzicht, dat als met ruis behept is gelabeld om ruis 40 in het CT-aanzicht ten koste van ruimtelijke resolutie te reduceren.

- 14 -

In dit opzicht wordt het CT-aanzicht gefilterd om daaruit ruis te verwijderen, maar een gevolg van het ruisverwijderingsproces is een verlies aan ruimtelijke resolutie. Er wordt beoogd, dat het type, de sterkte en het kader van de toegepaste kernei met de CT-aanzichtswaar-5 de kan worden verbonden. Dit wil zeggen, dat het CT-aanzicht slim gefilterd wordt op basis van het niveau om een aanvaardbaar compromis tussen ruisreductie en ruimtelijke resolutie te verkrijgen. Er wordt echter beoogd, dat ook een vaste kernei kan worden toegepast voor elk met ruis behept CT-aanzicht ongeacht de mate van ruis in het CT-aan-10 zicht.

Er wordt ook beoogd, dat een meest-nabije-buurcorrectie kan worden toegepast om een met ruis behept CT-aanzicht te corrigeren. In dit opzicht kan de fotonentelling van het met ruis behepte CT-aanzicht rechtstreeks worden bepaald uit de door een fotonentellend CT-detec-15 torelement afgegeven fotonentellingsgegevens of empirisch worden geschat uit de kennis van de detectorelementconstructie en de CT-aan-zichtswaarde, dat wil zeggen, signaalsterkte. Dit wil zeggen, dat het aantal fotonen N kan worden vastgesteld uit het gedetecteerde signaal S voor het CT-aanzicht. De signaalwaarde S kan vervolgens worden ver-20 vangen door een signaalwaarde S', die uit het gemiddelde van n meest naburige detectorelementen wordt verkregen, zoals uiteengezet is in de volgende uitdrukking: S'=som(Si)/n. Deze middeling van de n meest nabije buren filtert het met ruis behepte CT-aanzicht in ruimtelijke zin om ruis in het CT-aanzicht te verlagen.

25 Indien het geselecteerde CT-aanzicht als aangetast of verzadigd is gelabeld, wordt in blok 94 een geschikt correctieproces uitgevoerd op het CT-aanzicht. Hoewel een aantal verzadigingscorrectietechnieken wordt beoogd, zal een aantal voorbeeldtechnieken hieronder in detail worden beschreven.

30 Zodra het met ruis behepte of aangetaste CT-aanzicht op ge schikte wijze is gefilterd of gecorrigeerd, wordt in blok 96 bepaald of een ander CT-aanzicht dient te worden geanalyseerd. Indien dit zo is, keert het proces via weg 98 terug naar stap 88 met de selectie van een CT-aanzicht voor onderzoek. Indien dit niet het geval is, wordt 35 een beeld op een conventionele wijze in blok 102 gereconstrueerd en eindigt het proces in blok 104. Er wordt onderkend, dat alle CT-aan-zichten kunnen worden bewerkt om een gegeven label met elk CT-aanzicht te associëren. Er wordt ook beoogd, dat slechts die CT-aanzichten, die met detectorelementen met een neiging tot het afgeven van met ruis be- - 15 - hepte of verzadigde gegevens zijn geassocieerd, worden geëvalueerd om het reconstructieproces te bespoedigen.

Hierna zal een aantal CT-aanzichtcorrectietechnieken worden beschreven. Deze technieken zijn uitvoerbaar met conventionele CT-syste-5 men alsmede multi-energie CT-systemen, zoals dubbele-energie kvp, energie-onderscheidende en fotonentellende systemen. In het algemeen gesproken is elk van de technieken gericht op de correctie van een aangetast of verzadigd CT-aanzicht met gegevens van een niet-aangetast of niet-verzadigd CT-aanzicht. De voor correctiedoeleinden niet-aange-10 taste of niet-verzadigde CT-gegevens kunnen in een verkenningsaftas-ting, een beeldvormingsaftasting worden verworven of uit een fantoom-profiel, in het bijzonder een excentrisch waterprofiel, worden vastgesteld. Als alternatief kan het fantoomprofiel worden vervangen door analytisch bepaalde kunstmatige profielen gebaseerd op objectgeometrie 15 en materiaal.

Eén correctietechniek gebruikt één of meer verkenningsaftastin-gen (radiogrammen) om een indicatie van röntgenabsorptie aan de randen van een weer te geven subject te verschaffen. Een verkenningsaftasting of vlak radiogram wordt routinematig gebruikt als een voorspellend ge-20 reedschap voor CT-procedures. De verkenningsaftasting wordt regelmatig uitgevoerd met een stralingsdosis, die veel lager is dan bij axiale of schroefvormige beeldvormingsaftastingen. In het algemeen bedraagt de stralingsdosis voor een verkenningsaftasting een-tiende van de voor een normale axiale of schroefvormige beeldvormingsaftasting gebruikte 25 dosis. Bij dit lage röntgenfluxniveau verzadigen CT-detectoren typisch niet tijdens de verwerving van verkenningsgegevens. Bovendien worden de verkenningsaftastgegevens verbonden om nauwkeurig te passen bij de aanzichten van beeldvormingsgegevens, die tijdens een axiale of schroefvormige aftasting zijn verworven. Voorvereiste voor het aanpas-30 sen van de aanzichten tussen de verschillende aftastingen is de tafel-positie en de kijkhoek. Op deze wijze kan een individuele waaieraftas-ting in een axiale of schroefvormige aftasting nauwkeurig worden aangepast aan een onverzadigd verkenningsaanzicht. Als resultaat hiervan kan het axiale of schroefvormige aanzicht worden gecorrigeerd voor 35 gegevensaantasting of gegevensverzadiging met een corresponderend verkenningsaanzicht. Bovendien kunnen de verkenningsaanzichtgegevens worden gebruikt om naburige verzadigde of aangetaste aanzichten te corrigeren.

Deze techniek is schematisch weergegeven in fig. 5. Fig. 5 40 toont een verkenningsdosisprofiel 106 (lage mA) ten opzichte van een - 16 - beeldvormingsdosisprofiel 108 (nominale of beeldvormings-mA). Zoals is weergegeven kunnen de dosisprofielen relatief symmetrisch zijn, maar het beeldvormingsdosisprofiel 108 heeft een grotere amplitude dan het verkenningsdosisprofiel 106. Als gevolg hiervan overschrijdt de stra-5 lingsdosis of -flux aan de randen van het subject, in het algemeen met 110 aangeduid, in sterke mate de met het centrale gebied van het subject, in het algemeen met 112 aangeduid, corresponderende dosis of flux. Deze ongelijkheid in de röntgenflux aan de randen ten opzichte van de centrale gebieden kan aantasting of verzadiging van de aan de 10 randen van het subject tijdens een beeldvormingsaftasting gepositioneerde detectorelementen veroorzaken. Verzadiging wordt tijdens de verwerving van de verkenningsgegevens voorkomen door het gebruik van een buisstroom, die voldoende laag is om geen detectorverzadiging te veroorzaken. Dit wil zeggen, dat de pieken van het verkenningsdosis-15 profiel 106 onvoldoende zijn om detectoroverbereik te veroorzaken.

Wanneer een axiale of schroefvormige aftasting wordt uitgevoerd, worden de verkenningswaaiers en de axiale/schroefvormige waaiers (die dezelfde hoek en positie hebben) aan elkaar aangepast.

Dit is weergegeven in fig. 6. Zoals is weergegeven worden de voorbe-20 werkte aanzichtgegevens, In(Ilichaam/1lucht, voor een verkenningsaftasting 114 aangepast aan axiale en/of schroefvormige beeldvormingsgegevens 116. Gegevens van een onverzadigd aanzicht kunnen worden gebruikt om een aangetast of verzadigd axiaal of schroefvormig aanzicht 118 te corrigeren, zoals hieronder is beschreven. Gegeven dat de integrale 25 som (of totaal) van voorbewerkte projectiestralen voor een object, Σ=1η(Ilichaam/Ilucht) , voor een gegeven vlak constant en onafhankelijk van de kijkhoek is, kunnen gegevens voor andere waaierhoeken, die niet met de beschikbare verkenningsaftastgegevens overeenstemmen, worden benaderd. Vervolgens kan een aanzicht met verzadigde aflezingen worden be-30 naderd en gecorrigeerd onder gebruikmaking van verkenningsaftastaflezingen. Verder kunnen de verkenningsgegevens worden gebruikt om de subject- of objectafmetingen (hoogte en breedte van dwarsdoorsnede) te onttrekken en in het gezichtsveld (FOV) van de aftasting te positioneren. Er wordt ook beoogd, dat correctiegegevens kunnen worden bepaald 35 uit meerdere verkenningsaftastingen, zoals twee orthogonale verken-ningsaftastingen, dat wil zeggen, een AP en een laterale verkenningsaftasting.

Zoals hierboven is vermeldt treedt detectorelementverzadiging dikwijls op nabij de randen van het weer te geven object. Dit wordt in 40 sterke mate veroorzaakt, doordat de meeste subjecten, die worden afge- - 17 - beeld onder gebruikmaking van CT-technieken, medische patiënten zijn. Patiënten hebben typisch een elliptische dwarsdoorsnede, waarbij de extremiteiten dunner zijn dan de andere anatomische secties, bijv., romp. In dit opzicht wordt CT-gegevenscorrectie hoofdzakelijk gericht 5 op het herstellen van een relatief klein aantal detectorelementen, zoals weergegeven in fig. 7. Grafiek 120 toont een vrij transmissiepro-fiel wanneer straling door een vlinderfilter gaat. Grafiek 122 toont het kunstmatige ruwe profiel van straling door het vlinderfilter en een cilindrisch gevormd object. Grafiek of kromme 124 representeert 10 een aftastingsgegevensprofiel, waarbij het dynamische bereik van de detector zodanig is beperkt, dat verzadiging alleen op een-achtste van het vrije luchtsignaal optreedt. Daardoor geven de voorbewerkte gegevens na luchtcorrectie In (Iuchaam/1lucht) , gerepresenteerd door grafiek 126, aan dat naast de detectoren, die aan vrije luchttransmissie zijn 15 blootgesteld, significante verzadiging optreedt in slechts een klein aantal detectoren. In dit opzicht treden verzadigde-gegevensaflezingen typisch op in de aanwezigheid van een overstelpend groot aantal onver-zadigde-gegevensaflezingen. Zoals zal worden beschreven, zal dit verschijnsel worden toegepast om verzadigde aflezingen te corrigeren.

20 Eén dergelijke correctietechniek is weergegeven in fig. 8. Deze correctietechniek gebruikt bekende onverzadigde gegevens om "onverzadigde" aflezingen voor anderzijds verzadigde detectoren of detectorelementen te bepalen. In dit opzicht worden onverzadigde aanzichtgege-vens 128 grenzend aan verzadigde-aanzichtgegevensgebied 130 gebruikt 25 om waarden over het verzadigde gegevensgebied te extrapoleren. De onverzadigde aanzichtgegevens 128 worden gekanteld rond het verzadigde-aanzichtgegevensgebied 130 om een eerste spiegel van aanzichtgegevens 132 te verschaffen. De aanzichtgegevens 132 worden vervolgens wederom gespiegeld, doch alleen om zichzelf om aanzichtgegevens 134 te ver-30 schaffen. De aanzichtgegevens 134 worden vervolgens op de nulwaarde-grens vastgeklemd. Als een resultaat van deze "dubbele-kanteling" en vastklemming wordt een gelijkmatige en continue uitbreiding van de onverzadigde aanzichtgegevens 128 verschaft voor het verzadigde-aan-zichtgegevensgebied. Dientengevolge zijn onverzadigde aflezingen be-35 schikbaar voor het verzadigde-gegevensgebied en deze kunnen worden gebruikt voor beeldreconstructie.

Om de beeldkwaliteit te handhaven kan ook een aanvullende schalings- of vensterbewerking van de nieuw geschatte gegevens worden uitgevoerd om de wijze waarop de geschatte gegevens de subjectgrens 40 of nulwaarde benaderen, te wijzigen. Verschillende vensterbewerJcings- - 18 - werkwijzen kunnen worden toegepast, waaronder een venster, dat op een lineaire of kwadratische wijze daalt ten opzichte van de radiale afstand vanaf de laatst bekende detectorelementwaarde. Een verdere verbetering kan het gebruik van verkenningsgegevens zijn om de actuele 5 subjectdiameter te bepalen en het gebruik van deze informatie om de schaalbewerkingsfunctie op te leggen om aan deze eis te voldoen.

In bekende verzadigingscorrectiemodellen worden ontbrekende gegevens gemodelleerd door middel van een gecentreerd cilindrisch waterobject. Niettegenstaande de robuustheid van deze bekende model-10 len bleek een cilindrisch waterobject of een fantoomprofiel een subjectpositie en -vorm aan te nemen, die niet optimaal zijn voor een gegeven subject en aftasting. Volgens een andere beoogde verzadi-gingscorrectietechniek wordt daarom een excentrisch waterprofiel gebruikt om een nauwkeuriger voorspeller van gegevensverwerving van een 15 gegeven subject en dus een nauwkeuriger correctiemaat te verschaffen. In aanvulling op een excentrisch cilindrisch objectprofiel beoogt de uitvinding het gebruik van excentrische elliptische objectprofielen om verzadigde gegevens nauwkeuriger te corrigeren.

Als een voorloper van het selecteren van het geschikte onge-20 centreerde profiel, dienen de subjectvorm en -positie te worden afgeleid. De uitvinding beoogt een aantal technieken om deze informatie af te leiden. Eén dergelijk techniek is getoond in Fig. 9 en 10. Fig. 9 toont een röntgenfluxprofiel voor een gegeven subject, waarbij langs een verticale as een verzwakkingslengte wordt getoond en langs 25 een horizontale as een detectoraantal. Zoals is weergegeven, corresponderen de niet-verzadigde gegevens met de volgetrokken lijn 36 en worden de geëxtrapoleerde gegevens gerepresenteerd door lijnen 138. De geëxtrapoleerde gegevens zijn onverzadigde gegevens, die worden gebruikt in plaats van verzadigde gegevens. De geëxtrapoleerde 30 gegevens worden uit een excentrisch waterprofiel bepaald, welk profiel wordt geselecteerd op basis van subjectvorm en -positie.

Er wordt nu verwezen naar fig. 10, waarin de wijze, waarop het geschikte excentrische profiel wordt bepaald, schematisch is weergegeven. In het bijzonder wordt de straal van de laatst bekende (onver-35 zadigde) gegevens 140 van het onverzadigde-gegevensprofiel 136 (fig.

9) bepaald. Meer in het bijzonder wordt een lijn 142 aangepast aan een reeks van laatst bekende gegevenspunten 140. De helling en de lijndoorsnijding van deze lijn 142 worden vervolgens gebruikt om het meest geschikte niet-gecentreerde cilindrische water- of ander fantoompro-40 fiel, dat voor gegevensextrapolatie dient te worden gebruikt, te bepa- - 19 - len. Dit wil zeggen, dat een verzameling van niet-gecentreerde profielen in een gegevensbestand van de scanner wordt vastgehouden en met een helling en doorsnijdingswaarde wordt geoormerkt, of pseudoprofie-len naar behoefte op rekenkundige wijze worden gegenereerd. De helling 5 en lijndoorsnijdingswaarden voor de laatst bekende gegevenswaarden van het beeldvormingsgegevensprofiel worden gebruikt om op mathematische wijze het optimale correctieprofiel te selecteren of te genereren. Zodra verkregen, wordt op een conventionele wijze ontbrekende-gegevens-extrapolatie uitgevoerd onder gebruikmaking van het profiel.

10 Een verbetering op de bovenstaande "lijn-aanpassings"technieken bevat de vorm van de sinogramrand om beter te bepalen welk excentrisch profiel dient te worden gebruikt voor de ontbrekende-gegevenscorrec-tie, zoals getoond in fig. 11. Een CT-sinogram is een weergave van een plak van CT-gegevens voorafgaande aan reconstructie. Hoewel niet alge-15 meen bruikbaar in klinische evaluaties, kan een sinogram worden gebruikt om een aangetast of verzadigd gebied te identificeren. De.horizontale as van een sinogram correspondeert met de verschillende röntgenstralen in elke projectie. De verticale as representeert elke pro-jectiehoek. Een horizontale lijn van het sinogram representeert ver-20 volgens een aanzicht van röntgengegevens, zoals weergegeven in fig. 9.

De eerste schatting van een straal en verschuiving wordt bepaald voor elk aanzicht volgens de laatst bekende onverzadigde gegevens, zoals hierboven uiteen is gezet, en toegevoegd aan het sinogram, zoals dit is weergegeven in fig. 11. Deze straalbepaling wordt her-25 haald voor elk verzadigd aanzicht van het sinogram 143. Dit wil zeggen dat er in het getoonde sinogram een gebied van geschatte onverzadigde gegevens 144 bestaat. Dienovereenkomstig wordt voor elk aanzicht in dit gebied van de geschatte onverzadigde gegevens 144 een aanzicht-straal bepaald. De verschillende stralen worden gebruikt om randen, E, 30 van het sinogram 143 te benaderen, dat wil zeggen, de afstand vanaf de rand van het sinogram naar de centrale detector, zoals schematisch door middel van de streepjeslijn 145 is weergegeven. Een tweede-orde kleinste-kwadratenaanpassing wordt vervolgens op de objectrand uitgevoerd. Een tweede afgeleide, E", wordt vervolgens uit de tweede-orde 35 kleinste-kwadratenaanpassing bepaald. Deze tweede afgeleide waarde wordt tezamen met de afstand van de fantoomrand, E, tot de centrale detector, gebruikt om een kromtestraal R, gedefinieerd door R=E+E", te bepalen. Deze kromtestraal kan vervolgens worden gebruikt om het geschikte excentrische profiel voor ontbrekende-gegevenscorrectie te se-40 lecteren of te genereren.

- 20 -

De uitvinding beoogt ook een hybride van de objectvorm- en -positietechnieken, beschreven met betrekking tot fig. 9-11. In deze hybride techniek wordt de met betrekking tot fig. 9 en 10 beschreven "lijnaanpassings"techniek gebruikt om een beginkromming aan het begin 5 van verzadigde gegevens te bepalen en de met betrekking tot fig. 11 beschreven "kromme-aanpassings"techniek wordt gebruikt om een eind-kromming van het verzadigde-gegevensgebied te bepalen. Een gemiddelde van de twee krommingen wordt vervolgens gebruikt om een extrapolatie-straal te bepalen. Deze extrapolatiestraal wordt vervolgens gebruikt 10 om te bepalen welk excentrisch profiel dient te worden gebruikt voor gegevenscorrectie.

Zoals hierboven is beschreven zijn bekende verzadigingsgege-venscorrectietechnieken gebaseerd op een cilindrisch objectprofiel. De meeste subjecten stemmen echter niet overeen met een cilindrisch pro-15 fiel. In dit opzicht beoogt de uitvinding ook de implementatie van elliptische objectprofielen voor ontbrekende-gegevenscorrectie. In fig. 12 is op schematische wijze een "ellipsaanpassings"werkwijze weergegeven voor het bepalen welk elliptisch objectprofiel voor gegevenscorrectie dient te worden gebruikt.

20 Deze "ellipsaanpassings"techniek bepaalt een extrapolatie-uit- drukking onder gebruikmaking van een geometrische combinatie van de hierboven beschreven "lijnaanpassings-" en "kroirane-aanpassings"tech-nieken. In het bijzonder wordt de "lijnaanpassings"techniek gebruikt om een lijn 146, die tangentieel aan het laatst bekende gegevenspunt 25 van het onverzadigde-gegevensgebied is, te bepalen. De "kromme-aan-passings"techniek wordt vervolgens gebruikt om een kromtestraal 148 van een cilindrisch object te bepalen. Daaruit wordt een elliptische vorm 150, die tangentieel aan de lijn 176 is, met de kromtestraal 148 bepaald. Zoals hierboven is vermeld, wordt deze elliptische vorm be-30 paald uit een geometrische combinatie van de tangentiële lijn 146 en de kromtestraal 148. Gegeven dat de tangentiële lijn 146 een helling α heeft en de ellips op hoogte h snijdt, en dat de vereiste kromtestraal 148 R is, wordt de vereiste elliptische vorm 2 2 (x - sr y , 35 --- + —— = 1 verkregen, waarin a2 b2 k = tan(a) - 21 - s - h3k R2 - h2k2 1i2r 8 = R2 - h2k2 hR .....

Vr2 - h2k2 5 De resultaten van de "lijnaanpassings-", "kromme-aanpassings-" en "ellipsaanpassings,,technieken zijn getoond in fig. 13 voor een 15X30 cm waterfantoom, verschoven 5 cm naar links en 5 cm naar boven ten opzichte van het isomidden van het systeem. De "-aanpassings"re-sultaten zijn weergegeven met betrekking tot een referentiebeeld, een 10 "geen-correctie"beeld en een "luchtcorrectie"beeld. Zoals is weergegeven verschaffen de "-aanpassings"beelden elk een correctie van anderzijds verzadigde gegevens, die niet in het lucht-gecorrigeerde beeld is verschaft. Bovendien stemmen de gecorrigeerde beelden in hoofdzaak overeen met het referentiebeeld, dat werd verworven bij lagere dosis-15 niveaus om detectorverzadiging te voorkomen.

In aanvulling op het gebruik van lage-flux verkenningsgegevens voor directe correctie, zoals beschreven onder verwijzing naar fig. 5 en 6, kunnen verkenningsgegevens ook worden gebruikt om een ’’massamid-den" van het weer te geven subject te bepalen. Bijvoorbeeld kan een 20 laterale verkenningsaftasting worden gebruikt om gegevens te verwerven teneinde de y-positie van het subject te bepalen, en kan een AP-ver-kenningsaftasting worden gebruikt om gegevens te verwerven teneinde de x-positie van het subject te bepalen. Uit deze x- en y-positie-infor-matie kan het massamidden van het subject worden afgeleid en worden 25 gebruikt om een geschikt excentrisch profiel voor ontbrekende-gege-venscorrectie te selecteren.

In een aanpak soortgelijk aan het gebruik van het massamidden van een subject ten opzichte van een referentiepositie in de CT-scan-nerboring om subjectpositie te bepalen, beoogt de uitvinding ook een 30 massamiddenberekening, die uitsluitend is gebaseerd op axiale of schroefvormige aftastgegevens, waarbij het massamidden van het subject wordt bepaald uit 180° of 360° aanzichtgegevens. Deze techniek bevat de bepaling van een "zwaartekrachtmidden", zoals gedefinieerd door de uitdrukking [Σ(Ρ·η)/ Ση] , voor elke voorbewerkte verzwakkingswaarde 35 P=ln (Ilichaam/1lucht) in elk aanzicht (en) en het aanpassen van de aan- zicht-voor-aanzicht resultaten aan een sinusgolfvorm met de geschikte - 22 - fase en amplitude. De fase- en amplitudewaarden bepalen het massamid-den van het object in het FOV van de aftasting. Het massamidden wordt vervolgens gebruikt om het geschikte correctieprofiel te selecteren. Aangezien verzadigde punten een klein deel van de aanzichten vormen en 5 het massamidden door alle gegevenspunten wordt bepaald, blijkt het vervangen van de verzadigde gegevens door lucht-gecorrigeerde gegevens (waarin P=0) een verwaarloosbaar effect op de schattingen van het massamidden te hebben.

Er wordt nu verwezen naar fig. 14, waarin een voorbeeld van een 10 verzadigde-gegevenscorrectietechniek is getoond. Met deze techniek worden verzadigde aanzichten lucht-gecorrigeerd. Dit wil zeggen dat, wanneer detectorelementaflezingen verzadigd zijn, de detectorelement-gegevens op luchttransmissiewaarden worden ingesteld ongeacht of anatomische kenmerken door het detectorelement werden afgebeeld. Deze be-15 ginluchtcorrectie van de verzadigde gegevens produceert een lucht-gecorrigeerd ingangssinogram 152. Het lucht-gecorrigeerde sinogram wordt vervolgens teruggeprojecteerd 154 op de gebruikelijke wijze om een beeld 156 te reconstrueren. Zodra het lucht-gecorrigeerde beeld is gegenereerd, wordt het beeld opnieuw geprojecteerd 158 om een tweede 20 reeks van aanzichtgegevens te verkrijgen, welke reeks wordt gebruikt om een hergeprojecteerd sinogram 160 te genereren. Dit hergeprojec-teerde sinogram 160 wordt vervolgens vergeleken met of gemaskeerd door • een verzadigde-gegevensmasker 162, dat uit het lucht-gecorrigeerde sinogram 152 is bepaald. In één uitvoeringsvorm bevat het verzadigde-ge-25 gevensmaskersinogram 162 alleen verzadigde gegevens. In een andere uitvoeringsvorm sluit het maskersinogram 162 alle verzadigde gegevens uit. In beide gevallen worden het hergeprojecteerde sinogram 160 en het maskersinogram 162 met elkaar vergeleken 164 om een standaarddeviatie tussen het lucht-gecorrigeerde sinogram 152 en het hergeprojec-30 teerde sinogram 160 te bepalen. In het kort verschaft de vergelijking 164 een verbeterde schatting van de verzadigde-gegevensaflezingen. De bijgewerkte verzadigde-gegevensaflezingen worden vervolgens bijgewerkt 166 op het lucht-gecorrigeerde sinogram, waarna het bijgewerkte lucht-gecorrigeerde sinogram teruggeprojecteerd wordt en een beeld wordt ge-35 reconstrueerd. De hierboven beschreven herprojectie-, vergelijkings-en bijwerkingsstappen zullen herhaald worden uitgevoerd totdat de standaarddeviatie tussen het hergeprojecteerde sinogram en het lucht-gecorrigeerde sinogram is geconvergeerd tot binnen een minimum standaarddeviatie. Zodra deze convergentie optreedt, wordt het laatst bij- - 23 - gewerkte ingangssinogram teruggeprojecteerd en wordt een beeld voor klinische analyse gereconstrueerd.

Tot nu toe is een aantal correctietechnieken beschreven. De uitvinding bevat ook een aantal technieken om de nauwkeurigheid van 5 een gecorrigeerd aanzicht te verifiëren. In een verzadigingscorrectie-verificatietechniek volgens de uitvinding wordt een integraal-aan-zicht-sommatie aanzichtuitbreiding gebruikt. Deze aanpak heeft het voordeel van een eigenschap van op gelijke afstanden gelegen parallel-le-aanzichtsinogramgegevens. In het bijzonder blijft de integraal van 10 de gegevens van elk aanzicht constant onafhankelijk van de kijkhoek. Indien er een enkel onverzadigd aanzicht aanwezig is, kan de integraal van dit aanzicht dus worden bepaald en worden gebruikt als een constante, waarop alle andere geïntegreerde aanzichtgegevens worden aangepast. Dit wil zeggen dat, indien een benadering wordt gebruikt om 15 ontbrekende gegevens voor een verzadigd aanzicht te bepalen, deze constante dan een aanvullende test verschaft om de nauwkeurigheid van de benadering te verifiëren. In dit opzicht kan de integraal voor een benadering worden vergeleken met de integraalconstante om te bepalen of de benadering een goede benadering van de anderzijds verzadigde gege-20 vens is. Indien dit niet het geval is, kan een nieuwe of andere cor-rectieberekening worden toegepast in plaats van het reconstrueren van een beeld met slecht benaderde gecorrigeerde gegevens. Bovendien kan de aanzichtintegraalconstante worden bepaald uit beeldvormende gegevens of uit verkenningsgegevens, die corresponderen met de geschikte 25 tafelpositie. Bovendien kan de verificatietechniek worden uitgevoerd met parallel-aanzichtsinogrammen alsmede met waaierbundelsinogrammen.

Er wordt nu verwezen naar fig. 15-16, waarin twee grafieken een iteratieve filtertechniek voor het bepalen van de effectiviteit van een gegeven verzadigingscorrectietechniek volgens een verdere 30 uitvoeringsvorm van de uitvinding tonen. In fig. 15 zijn twee grafieken weergegeven: (1) een grafiek van verzadigde-CT-aanzichtgegevens 168 en (2) een grafiek van gefilterde gegevens, die resulteren uit een slechte verzadigingscorrectie van aanzichtgegevens 170. Wanneer verzadigingscorrectie niet correct is toegepast, vertonen de gefil-35 terde gegevens 170 grote vervormingen in het gebied van de niet-cor-rect geschatte verzadigde gegevens ten opzichte van de onverzadigde gegevens, zoals is getoond. Indien daarentegen de verzadigingscorrectie correct wordt toegepast op aanzichtgegevens 174, zoals is weergegeven in fig. 16, produceren de gecorrigeerde gegevens een "vlakke" 40 responsie 172, die consistent is over het gefilterde aanzicht. Om deze - 24 - "vlakke" responsie 172 te meten, worden gecorrigeerde aanzichtgegevens gefilterd, doch niet teruggeprojecteerd en de vlakheid van de gefilterde gegevens wordt bepaald en iteratief gebruikt om een betere schatting van de verzadigde-gegevenscorrectie te verschaffen. Dit wil 5 zeggen dat, voorafgaande aan het reconstrueren van een beeld met ver-zadiging-gecorrigeerde gegevens, de hierboven beschreven filtertest kan worden toegepast om de vlakheid van de gefilterde, doch niet teruggeprojecteerde gecorrigeerde gegevens te meten. Indien de gefilterde gegevens vervormingen vertonen, zoals de in fig. 15 getoonde ver-10 vormingen, dan is het correctieproces niet correct toegepast. Indien daarentegen een relatief vlakke responsie wordt gemeten, is de correc-tietechniek goed toegepast en dient de beeldkwaliteit geoptimaliseerd te worden.

Er wordt nu verwezen naar fig. 17, waarin een pakket/bagage-in-15 spectiesysteem 174 een roteerbaar portaal 176 met een opening 178 daarin bevat, door welke opening pakketten of stukken bagage kunnen passeren. Het roteerbare portaal 176 behuist een hoogfrequente elektromagnetische energiebron 180 alsmede een detectorsamenstel 182. Ook is een transportsysteem 184 verschaft, en dit transportsysteem bevat 20 een door een structuur 188 ondersteunde transportband 186 om op automatische en continue wijze af te tasten pakketten of bagagestukken 190 door de opening 178 te leiden. Objecten 190 worden via de opening 178 door de transportband 186 toegevoerd, vervolgens worden beeldvormende gegevens verworven en verwijdert de transportband 186 de pakketten 190 25 uit de opening 178 op een bestuurde en continue wijze. Als gevolg hiervan kunnen postbeambten, bagageafhandelaars en ander beveiligingspersoneel op niet-ingrijpende wijze de inhoud van pakketten 180 of ex-plosieven, messen, vuurwapens, smokkelwaar, enz. inspecteren.

De hierboven beschreven verzadigingscorrectie- en -verificatie-30 technieken zijn toepasbaar bij conventionele alsmede multi-energie CT-systemen, zoals de systemen, die energie-onderscheidende detectoren met een beperkt dynamisch bereik toepassen. De uitvinding is in het bijzonder toepasbaar bij CT-systemen met CZT directe-omzettingsdetec-toren, die werken in stroom- en/of enkel-fotontellende modi. De hierin 35 beschreven overbereikcompensatietechnieken kunnen worden gebruikt om de anderzijds stringente dynamisch-bereikeisen van CT-detectoren te reduceren. In aanvulling op het reduceren van detectorkosten ondersteunt de uitvinding verder de verwerving van minder gegevens (minder bits/woord) teneinde daardoor een positieve invloed te hebben op gege-40 venscommunicatiebandbreedten en gegevensopslageisen. De uitvinding kan - 25 - ook worden toegepast om uitgebreid-aanzichtreconstructie, die gewoonlijk bij CT-systemen met brede boring wordt ondervonden, waarin gege-vensextrapolatie voorbij de grenzen van de fysieke detectorarray kan worden geschat op een soortgelijke wijze als de verzadigde-aanzichtge-5 gevensschattingstechnieken, te verbeteren.

De uitvinding is daarom gericht op een scanner, die een stra-lingsbron en een stralingsdetectorsamenstel met een aantal stralings-detectoren bevat. De scanner bevat ook een computer, die operationeel is verbonden met het stralingsdetectorsamenstel en die is geprogram-10 meerd om een uitgangssignaal van een detector met overbereik met het uitgangssignaal van een detector zonder overbereik te corrigeren.

De uitvinding openbaart verder een werkwijze van CT-gegevens-correctie, welke werkwijze het verwerven van CT-gegevens van een object en het vergelijken van een profiel van de CT-gegevens met een ex-15 centrisch fantoom of kunstmatig gegevensprofiel bevat. De werkwijze bevat verder het corrigeren van verzadigde delen van de CT-gegevens van het excentrische fantoom of kunstmatige gegevensprofiel.

De uitvinding is ook belichaamd in een op een computer leesbaar opslagmedium opgeslagen computerprogramma dat een reeks van instruc-20 ties heeft, welke instructies bij uitvoering door een computer de com-putersignaalwaarden van elk detectorelement van een CT-detector doet normaliseren en een signaalwaarde met een paar drempels doet vergelijken. De computer doet ook een met de signaalwaarde van een gegeven detector corresponderend CT-aanzicht als één van een normaal aanzicht, 25 een met ruis behept aanzicht en een verzadigd aanzicht karakteriseren. De computer wordt vervolgens opgedragen om een filterkernel op het CT-aanzicht toe te passen indien het CT-aanzicht als een met ruis behept aanzicht is gekarakteriseerd en om een verzadigd-aanzichtcorrectie op het CT-aanzicht toe te passen, indien het CT-aanzicht als een verza-30 digd aanzicht is gekarakteristeerd.

Een verdere werkwijze van CT-gegevenscorrectie is gepresenteerd, welke werkwijze de stappen bevat van het lucht-corrigeren van verzadigde aanzichten van een reeks van CT-aanzichten en het genereren van een lucht-gecorrigeerd sinogram uit de reeks van CT-aanzichten. De 35 werkwijze bevat verder het reconstrueren van een beeld uit de reeks van CT-aanzichten en het herprojecteren van het beeld om een andere reeks van CT-aanzichten te genereren. De CT-gegevenscorrectietechniek bevat ook het genereren van een hergeprojecteerd sinogram uit een andere reeks van CT-aanzichten en het vergelijken van het hergeprojec-40 teerde sinogram met een verzadigd-aanzicht sinograimasker. Het lucht- 0 - 26 - gecorrigeerde sinogram wordt vervolgens bijgewerkt op basis van de . vergelijking, waarna een beeld uit het bijgewerkte lucht-gecorrigeerde sinogram wordt gereconstrueerd.

De uitvinding bevat nog een verdere werkwijze van CT-gegevens-5 correctie, die filtering zonder het terugprojecteren van gecorrigeerde CT-aanzichten en het bepalen van een maat van vlakheid van de gefilterde CT-aanzichten bevat. De werkwijze bevat verder de stap van het bepalen van een correctiewaarde voor een gecorrigeerd CT-aanzicht alsmede de stap van het hercorrigeren van het gecorrigeerde CT-aanzicht 10 op basis van de correctiewaarde.

De uitvinding is beschreven in termen van de voorkeursuitvoeringsvorm en er wordt onderkend dat equivalenten, alternatieven en modificaties naast de reeds uitdrukkelijk vermelde equivalenten, alternatieven en modificaties binnen het kader van de bijgevoegde conclu-15 sies mogelijk zijn.

1 030 4 77

Claims (8)

1, Scanner (10) omvattende: een stralingsbron (14) ; een stralingsdetector(20)samenstel(18) met een aantal stra-lingsdetectoren (20); en 5 een computer (36) , die operationeel is verbonden met het stra lingsdetector (20) samenstel (18) en is geprogrammeerd om: - een uitgangssignaal van een detector met overbereik (20) met een uitgangssignaal van een detector zonder overbereik (20) te corrigeren, 10. het uitgangssignaal van een detector (20) met overbereik met het uitgangssignaal van een detector (20) zonder overbereik, die grenst aan de detector met overbereik, te corrigeren, - een gegevensreeks, die een replica van het uitgangssignaal (128) van de detector (20) zonder overbereik is, te genereren; 15. een gespiegelde gegevensreeks (132) met gegevens, die een spiegelbeeld van de gegevensreeks (128) zijn, te genereren; - een tekenverandering van elk gegevenselement van de gespiegelde gegevensreeks te bewerkstellingen om een gegevensreeks (134) met veranderd teken te produceren; en vervolgens 20. de gegevensreeks (134) met veranderd teken aan het uitgangssignaal (128) van de detector (120) zonder overbereik toe te voegen.

2. Scanner (10) volgens conclusie 1, waarin de computer (36) 25 verder is geprogrammeerd om de gegevensreeks (134) met veranderd teken vast te klemmen na aan het uitgangssignaal (128) van de detector (20) zonder overbereik te zijn toegevoegd, zodat gegevens onder een drempel niet voor beeldreconstructie worden gebruikt.

3. Scanner (10) omvattende: een stralingsbron (14); een stralingsdetector(20)samenstel(18) met een aantal stra-lingsdetectoren (20); en een computer (36), die operationeel is verbonden met het stra- 35 lingsdetector(20)samenstel (18) en is geprogrammeerd om: 1 03 0 4 77 - een uitgangssignaal van een detector met overbereik (20) met een uitgangssignaal van een detector zonder overbereik (20) te corrigeren, en - een verkenningsaftasting uit te voeren en om het 5 uitgangssignaal van een detector (20) met overbereik met een tijdens de verkenningsaftasting gegenereerd uitgangssignaal zonder overbereik van betreffende detector (20) te corrigeren.

4. Scanner (10) volgens conclusie 3, waarin de verkenningsaf- 10 tasting ten minste één van een AP-aftasting en een laterale aftasting omvat.

5. Scanner (10) volgens conclusie 3, waarin de verkenningsaftasting een vlakke verkenningsaftasting is. 15

6. Scanner (10) volgens conclusie 3, waarin de computer (36) verder is geprogrammeerd om de verkenningsaftasting bij een dosisniveau, dat onvoldoende is om overbereik van een detector (20) te veroorzaken, uit te voeren. 20

7. Scanner (10) volgens conclusie 3, waarin de computer (36) verder is geprogrammeerd om tijdens de verkenningsaftasting verworven aanzichten aan te passen aan tijdens één van een axiale en een schroefvormige beeldvormingsaftasting verworven aanzichten. 25

8. Scanner (10) volgens conclusie 7, waarin de computer (36) verder is geprogrammeerd om een verzadigd aanzicht van een beeldvor-mingsaftasting met een aanzicht van de verkenningsaftasting te corrigeren. 1 03 0 A 77