NL8402630A - Werkwijze en stelsel voor het tot een minimum beperken van artefacten veroorzaakt door niet-coplanairiteit tussen de bronmiddelen en de detectiemiddelen bij ct aftasters. - Google Patents

Description

N.0. 32685 *

**' I

Werkwijze en stelsel voor het tot een minimum beperken van artefacten veroorzaakt door niet-coplanairiteit tussen de bronmiddelen en de de* tectiemiddelen bij CT aftasters.

De uitvinding heeft betrekking op gecomputeriseerde tomografie, en heeft meer in het bijzonder betrekking op een werkwijze en een stelsel voor het elimineren of voor het tenminste tot een minimum beperken van artefacten veroorzaakt door niet-coplanairiteit tussen de detectiemid-5 delen en de stralingsbronmiddelen bij gecomputeriseerde-tomografie (CT) aftasters.

Bij de ontwikkeling van x-straal berekende-tomografie (CT) zijn aftasters verkregen die minder tijd nodig hebben voor beeldverkrijging en beeldreconstructie en die een verbeterde dichtheid en ruimtelijke 10 resolutie hebben. Deze verbeteringen zijn hoofdzakelijk verkregen door de toepassing van meer verfijnde stelsels van gegevensverkrijging en een snellere beeldreconstructie-hardware. De beeldkwaliteit is eveneens verbeterd door de reëvaluatie van veronderstellingen toegepast in de algoritmen van de oudere generaties van CT aftasters en door de invoer 15 van correcties en/of verfijningen van deze veronderstellingen in het beeldreconstructie-algoritme.

%

De veronderstellingen werden oorspronkelijk gemaakt om de verenig* baarheid veilig te stellen van de door een feitelijke aftaster verzamelde werkelijke gegevens met theoretische reconstructie-algoritmen 20 waarvoor bijvoorbeeld een oneindig aantal lijn-integraalwaarden van de twee-dimensie verzwakkingsfunctie nodig zijn. Bij reconstructie-algoritmen worden de lijn-integraalwaarden geïnverteerd waaruit twee-dimen-sie objectdichtheidfuncties resulteren die aan de gebruiker als beelden worden gepresenteerd.

25 Bij CT aftasters worden meerdere bronmiddelen en meerdere dectec- tiemiddelen toegepast die elk aan een aftastbeweging ten opzichte van een lichaam onderworpen worden om een graad van verzwakking aan elke straling van een aantal rechte-lijnstralingen vanuit de bronmiddelen naar de detectiemiddelen te verschaffen. Deze verzwakkingsmetingen wor— 30 den vervolgens door geschikte middelen verwerkt om een verdeling van lijn-integraalwaarden van objectdichtheidfunctie te verschaffen. Teneinde het vereiste aantal lijn-integralen te verschaffen worden de bron en de detectoren volgens vooraf bepaalde patronen bewogen.

Bij een translatie-rotatiestelsel onder de veronderstelling dat de 35 bron een uit een aantal potloodbundels gevormde waaierbundel emitteert, verschaffen de detectoren tijdens de translatie informatie met betrek- 8402630

V

*'* i *

J

/ ' . 2 king tot een aantal stellen van evenwijdige bundelbanen. De stellen bundelbanen zijn door de hoekscheiding van de bundels hoekgewijs gescheiden. Elke potloodbundel verschaft tijdens de dwarsaftasting gegevens voor een stel evenwijdige bundelbanen. De gegevens van elk derge-5 lijk evenwijdig stel worden verwerkt om evenwijdige projecties van de objectdichtheidfunctie af te geven. Gewoonlijk worden gefilterde-terug-projectiemethoden gebruikt om de dichtheidfunctie uit de over een minimum van 180° draaiing verzamelde evenwijdige projecties te reconstrueren.

10 Bij rotatie-rotatie aftasters, waarin de bron en de detectoren met betrekking tot elkaar vast zijn en gezamenlijk rond het object roteren, is het gebruikelijk om de daardoor verzamelde niet-geparallelliseerde gegevens om te zetten in een parallel gegevensformaat door een geschikte resorteer- of re-binningstechniek. Dit is een gevolg van het feit 15 dat gebruikelijke terugprojectiemethoden aangepast zijn aan de door een aftaster van het translatie-rotatietype opgewekte geparallelliseerde gegevens. Resorteer- of re-binningstechnieken zijn beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.266.136. Voor het resorteeralgoritme is een rotatiehoek van 180° plus de door de bron-waaier onderspannen hoek 20 nodig. Methoden zijn eveneens beschikbaar om op directe wijze de voor het resorteeralgoritme vereiste waaier-bundelgegevens te reconstrueren. Deze methode is beschreven in het artikel "Optimal Short Scan Convolution Reconstruction for Fanbeam CT” van D.L. Parker in Medical Physics, Vol. 9, No. 2, maart 1982, blz. 254-258.

25 De meeste tegenwoordig beschikbare CT aftasters maken gebruik van wat als coplanaire bron-detectorconfiguraties genoemd kan worden. Dat wil zeggen, dat de middens van de openingen van al de detector- en de bronposities in hetzelfde vlak zijn gelegen wat als het aftastvlak bekend is. Deze twee-dimensie configuratie is het gevolg van de mathema-30 tica van de gebruikelijke reconstructietheorie die vereist dat alle lijn-integralen van de dichtheidfunctie in één vlak liggen.

Een belangrijk probleem bij feitelijke CT aftasters is dat de detector en bronmiddelen openingen hebben die zich in axiale richting uitstrekken: dat wil zeggen loodrecht op het aftastvlak. Impliciet aan 35 het beeldreconstructie-algoritme is de veronderstelling dat het object in axiale richting ruimtelijk invariant is. Aan deze veronderstelling wordt zelden voldaan. Derhalve treden er wat als "ruimtelijke volume" artefacten bekend zijn op in de uiteindelijke reconstructie van het aftastvlak. Teneinde gedeeltelijke volume-artefacten te verminderen wor-40 den de hoogten van de bron en detectoropeningen zo klein mogelijk ge- 8402630 * * 3 maakt.

Bij sommige CT aftasters worden de bron en de detectoropeningen met opzet ontworpen om in afzonderlijke vakken te liggen. Van deze machines is beschreven dat zij niet-coplanaire configuraties hebben.

5 Niet-coplanaire machines zijn beschreven in de volgende artikelen: "Theoretical Possibilities for CT Scanner Development" van D.P. Boyd in Diagnostic Imaging, december 1982; en "X-ray Computed Tomography: An Engineering Synthesis of Multiscientific Principles" van R.A. Robb in "Critical Reviews in Biomedical Engineering” Ed. J.R. Bourne, CRC 10 Press, maart 1982, biz. 265-327. Een gevolg van deze nieuwe niet-copla-naire geometrie is dat de gedeeltelijke volume-artefacten versterkt zullen worden. Dit nieuwe niveau van gedeeltelijke volume-artefacten wordt als "niet-coplanairiteitartefacten" aangeduid.

Niet-coplanairiteit veroorzaakt verschillende typen van artefacten 15 waarvan er twee van primair belang zijn. Het eerste heeft betrekking op axiale resolutie en het andere heeft betrekking op inconsistenties in de gegevens die met het reconstructie-algoritme in wisselwerking staan.

Het schijf (slice) of stukvolume van een aftaster is het volume 20 dat gevormd wordt door de verzameling van alle door de lijn-integraal-waarden ingenomen wégen. Het stukvolume in de'niet-coplanaire-geometrie is veel groter en onregelmatiger dan het stukvolume in de coplanaire geometrie. Daar de objecten in de axiale richting ruimtelijke variaties hebben zijn de axiale resoluties van niet-coplanaire machines beduidend 25 minder dan in de overeenkomstige coplanaire aftasters.

Het tweede type van door niet-coplanairiteit veroorzaakte artefacten is een gevolg van inconsistenties in de gemeten lijn-integraalgege-vens. Bij alle tegenwoordige reconstructie-algoritmen wordt verondersteld of vereist dat lijnintegralen langs twee tegengestelde wegen 30 identiek zijn. Wanneer er echter enige variatie van de verzwakkingsco-efficiënt van het object in axiale richting optreedt zullen de lijn-in-tegralen langs de twee tegenovergestelde wegen in de niet-coplanaire configuratie niet identiek zijn. Het gevolg van deze inconsistentie is dat artefacten in gereconstrueerde beelden veroorzaakt worden. Als ge-35 volg van de fysieke vorm en de dichtheidsverdeling van de artefacten worden deze "vlinderartefacten” genoemd.

Wanneer van aftasters met niet-coplanaire geometrieën ooit verwacht wordt dat zij waardevolle beelden teweegbrengen, moeten het grote schijf of stukvolume en de "vlinderartefacten" verminderd worden. Daar 40 er altijd een zekere niet-coplanairiteit bestaat, is er altijd een punt 8402630 i· ψ 4 waarin de niet-coplanairiteitsartefacten de beelden klinisch onbruik*· baar maken. Er zal daarom altijd een behoefte aan stelsels en werkwijzen bestaan om niet-coplanairiteitsartefacten te corrigeren.

Vólgens een algemeen aspect van de uitvinding wordt een correctie-5 werkwijze verschaft voor het tot een minimum beperken van artefacten veroorzaakt ..door een soort van niet*-coplanairiteit tussen bronmiddelen en detectiemiddelen in gecomputeriseerde tomografie, welke niet-copla-nairiteit bepaald wordt door de verzameling van de posities van de bronmiddelen die een eerste vlak beschrijven, de verzameling van de po-10 sities van de detectiemiddelen die een tweede vlak beschrijven dat axiaal ten opzichte van en evenwijdig aan het eerste vlak verschoven is, welkejwerKwijze omvat de stappen van: —' ' -Tiet bekrachtigen van de bronmiddelen om een straling te verschaffen die vanaf de bronmiddelen via een object naar de detectiemiddelen ver-15 loopt, - het detecteren van de straling en het vormen van lijn-intetralen van de verzwakkingscoëfficienten van het object, - het vormen van de gegevens in 360° projecties, - het filteren van de verzamelde gegevens, en 20 - het reconstrueren van twee beelden door een eindig aantal radiale lijnen tweemaal te reconstrueren, eenmaal door de minimale gefilterde projectiegegevens te gebruiken nodig voor het reconstruct!e-algoritme gecentreerd over de hoek van elke radiale lijn en de tweede maal door de gefilterde projectiegegevens te gebruiken nodig voor het reconstruc-25 tie-algoritme gecentreerd over de hoek van de radiale lijn plus 180°.

Volgens een kenmerk van de uitvinding omvat de werkwijze de stap van het vormen van de twee reconstructies van de radiale lijnen die gelijktijdig een beeld omvatten. Het resultaat van de beschreven werkwijze is de produktie van twee duidelijke beelden die de boven- en onder-30 delen van het schijf of stukvolume representeren. De toepassing van de twee beelden verbetert op beteken!svolle wijze de axiale resolutie en vermindert de "vlinderartefacten” die een karakteristiek van niet-co-planairiteit zijn.

De bovenvermelde werkwijze wordt op impliciete wijze tot een opti-35 mum gevoerd voor gegevens die van een translatie-rotatie GT aftaster afkomstig zijn die eveneens als een eerste- of tweede-generatiemachine bekend is. Het is echter mogelijk om gegevens van een willekeurige ma-chineconfiguratie te resorteren of rebinnen teneinde de gegevens te laten lijken op van de translatie-rotatie configuratie verzamelde gege-40 vens. Derhalve omvat de inventieve werkwijze de extra stap van: 8402630 5 φ « - het resorteren van. de van een willekeurige configuratie verkregen gegevens in evenwijdige projectiegegevens en het verder vöortgaan zoals boven aangegeven.

Volgens een ander kenmerk van de uitvinding wordt een meer gegene-5 raliseerde werkwijze beoogd om gegevens te behandelen voor het corrigeren van niet-coplanairiteit. Voor het resorteren is vaak de toepassing van interpolatie nodig zoals bij het gebruik van rotatie-rotatie aftasters. Geïnterpoleerde waarden behoeven niet noodzakelijkerwijs consistent te zijn en daarom heeft resorteren vaak flits-artefacten bij de 10 reconstructies tot gevolg. Derhalve kan deze interpolatiestap artefacten invoeren die slechter zijn dan de oorspronkelijke niet-coplanairi- teitsartefacten. Daarom wordt een rechtstreeks terugprojectië-algoritme___ (zonder interpolatie in parallelle projectiegegevens) in de bekende techniek aangebracht welke ontworpen is voor de specifieke geometrie 15 wanneer de gegevens van een aftaster met een rotatie-rotatie configuratie verkregen worden. Bij een andere werkwijze die binnen het kader van deze uitvinding ligt worden waaier-bundelprojectiegegevens toegepast die rechtstreeks van de rotatie-rotatie aftaster in plaats van de even- • * wijdige projecties verkregen worden. Deze werkwijze omvat de stappen 20 van: - het verdelen van het beeld in dikke wigvormige' spaken en het verder voortgaan met de bovenvermelde werkwijze door de wiggen als de radiale lijnen te behandelen.

De uitvinding zal nader worden toegelicht met verwijzing naar de 25 bijbehorende tekeningen, waarin:

Fig. 1 een gedeeltelijk blokschema geeft van een niet-coplanaire bron-detectorconfiguratie volgens de uitvinding;

Fig. 2 een beeldaanzicht geeft van een dwarsdoorsnede van copla-naire en niet-coplanaire bron-detectorconfiguraties; 30 Fig. 3 een gedetailleerd blokschema geeft van de in fig. 1 aange geven beeldverwerkingsmiddelen;

Fig. 4 een beeldaanzicht geeft van de verdeling van de terugprojectie in boven- en onderbeelden volgens de uitvinding; en

Fig. 5 een beeldaanzicht geeft van een dikke wigvormige spaak toe-35 gepast bij waaier-bundelconfiguraties volgens de uitvinding.

In fig. 1 geeft het verwijzingscijfer 1 bronmiddelen aan voor het emitteren van stralingsbundels door een lichaam dat tussen de detectie-middelen 3 en de bronmiddelen 1 in het gebied van de axiale as 13 is geplaatst. De detectiemiddelen 3 zijn in een vlak geplaatst dat ver-40 schillend is van en in wezen evenwijdig verloopt aan een vlak waarin de 8402630 6 g bronmiddelen 1 zijn geplaatst. De detectiemiddelen 3 nemen stralings-bundels van de bronmiddelen 1 op en wekken intensiteit signalen op die de intensiteit van bundels die door het te onderzoeken lichaam zijn gepasseerd representeren. Het uitgangssignaal van de detectiemiddelen 3 5 wordt aan een voorverwerkingseenheid 57 toegevoerd die projectiegege-vens opwekt welke lijn-integralen door het te onderzoeken lichaam representeren. De lijn-integraalgegevens worden aan de beeldverwerkings-eenheid 59 toegevoerd die een aantal beelden opwekt dat het lichaam, dat onderzocht wordt, representeren.

10 In fig. 1 is een rotatie-rotatie stelsel aangegeven waarin de bronmiddelen 1 volgens de gestreepte cirkelvormige lijn 51 rond de as 13 worden gedraaid en de detectiemiddelen 3 volgens de gestreepte cirkelvormige lijn 53 worden gedraaid. Hierbij zijn de bronmiddelen 1 en de detectiemiddelen 3 ten opzichte van elkaar vast opgesteld. Opgemerkt 15 moet worden dat de uitvinding niet beperkt is tot een rotatie-rotatie configuratie, maar dat ook andere CT configuraties toegepast kunnen worden, zoals translatie-rotatie, rotatie-stationaire of geheel stationaire pulsgewijs bedreven bronconfiguraties. Het dient natuurlijk duidelijk te zijn dat de bronmiddelen 1 en de detectiemiddelen 3 beide op 20 een (niet aangegeven) geschikt draagorgaan zijn gemonteerd.

In fig. 1 duidt het verwijzingscijfer 17 een door de bronmiddelen 1 geëmitteerde stralingsbundel aan die op de detectiemiddelen 3 invalt.

Het verwi jzingsci jfer 16 duidt een fokaal of brandvlak aan dat evenwijdig aan en bij benadering halverwege tussen de respectievelijke vlak-25 ken, waarin de bronmiddelen 1 en de detectiemiddelen 3 zijn geplaatst, is gelegen. De verplaatsingsmiddelen 55 hebben tot gevolg dat de bronmiddelen 1 een straling emitteren vanuit een aantal plaatsen waardoor over een gehele omtrek van 360° evenwijdige projectiesignalen ten aanzien van het te onderzoeken lichaam voor een translatie-rotatie stelsel 30 of een gehele omtrek van 360° voor waaierbundelgegevens ten aanzien van het lichaam voor een rotatie-rotatie stelsel verschaft worden. Opgemerkt wordt dat de verplaatsingsmiddelen 55 zowel de bronmiddelen 1 als de detectiemiddelen 3 in tandem in een rotatie-rotatie stelsel doen draaien, maar dat deze verplaatsingsmiddelen de bronmiddelen 1 alleen 35 in een rotatie-stationair systeem doen draaien. Verder zullen in een translatie-rotatie stelsel de verplaatsingsmiddelen 55 zowel de bronmiddelen 1 als de detectiemiddelen 3 ten opzichte van het lichaam doen translateren als roteren.

Bij de in het algemeen beschikbare CT aftasters bestaat er op 40 ideale wijze coplanairiteit zoals aangegeven in fig. 2A tussen de mid- 8402630 / • * 7 dens van alle openingen van de bronmiddelen en de detectiemiddelen. Een stralingsbron, zoals een X-straalbuis 21, bevindt zich in hetzelfde vlak als de detector 22. Wanneer het bron-detectorpaar over 180° respectievelijk naar de posities 21· en 22’ draait, verbindt dezelfde weg 5 de middens van de bron en de detectoropeningen.

Fig. 2B toont bij wijze van tegenstelling bronmiddelen en detec-tiemiddelen die niet coplanair zijn. De bronmiddelen liggen in het bronvlak 23 en de detectlemiddelen liggen in het detectorvlak 24. Het tussen de bron en de detectorvlakken gecentreerde vlak wordt het brand-10 of beeldvlak genoemd en is met 16 in fig. 2 aangeduid. Zoals in fig. 2B is aangegeven is, wanneer de bron 21 naar de positie 21' en de detector 22 naar de positie 22* beweegt, de baan die de middens van de openingen van de bronmiddelen en de detectlemiddelen verbindt verschillend van de oorspronkelijke verbindingsbaan.

15 De inconsistenties in de bovenbeschreven banen leiden tot de bo venvermelde vlinderartefacten. De niet-coplanairiteit van de bron en de detectlemiddelen leidt tot een afgenomen resolutie in axiale richting.

De voor het verminderen van de effecten van niet-coplanairiteit toegepaste unieke werkwijzen zullen beter begrepen worden door de volgende 20 mathematica, die betrekking heeft op reconstructietheorie, te onderzoeken.

Beschouwd wordt de functie f(x,y) die een dwarsdoorsnede van een object representeert waarbij de baan gekenmerkt door (e,t) gegeven wordt door: 25 t ? X*cos(&) + y*sin(&) (1)

Een bemonstering p(ö,t) van de projectie van de objectfunctie langs de baan gekenmerkt door (θ,t) wordt gegeven door: 30 p(8,t) ? Jƒ" f(x,y) </*(t-x*cos(©)i7,*sin(e))dxdy (2) waarin <T (z) beschreven wordt door de volgende integraalvergelijking: 35 J </*(z)g(z) dz 9 g(0) (3)

De projectie van een object of voorwerp wordt op een aan de deskundige welbekende wijze verkregen.

40 Gefilterde objectprojecties worden gegeven door: 8402630 y'* % 8 q(e,t) ? p(e,t)<*>h(t) (4) waarin de convolutiewerking aangeduid wordt door < * > en h(t) een van 5 de bekende filterfuncties vereist voor terugprojectie-algoritmen is.

Bij de inrichtingen uit de stand van de techniek wordt de terug** projectiebewerking, toegepast voor het reconstrueren van het object i(x,y), gegeven door: 10 f(x,y) 5 J q(e,x*cos(e) + y*sin(&)) de (5) waarin de grenzen van de integraal liggen over elk gebied van d dat zich over 180° uitstrekt. Het gebied echter is voor alle waarden van 'x' en 'y' vast.

15 Aangenomen wordt dat F( <p, y°) de polaire*-coördinaatrepresentatie van de objectfunctie f(x,y) is. De twee functies kunnen onderling als volgt op elkaar betrokken zijn: f(x,y) 9 F(^, /») (6) 20 voor: x 7 f* * cos(<p) (7a) 25 y 7 {* * sin(^) (7b) waarin 0 9 /3 ( » is.

De reconstructie*-integraal kan in polaire coördinaten uitgedrukt worden wanneer (6) en (7) gesubstitueerd worden in (5): 30 πγ,ρ) ? ƒ q(e,/° *cos(e - ψ)) dB .(8) waarbij benadrukt wordt dat ψ alle waarden tussen nul en 2 It aanneemt en niet negatief is.

35 Beschouw nu een radiale lijn van 1 f1 bij Cf> . Het is gemakkelijk uit de geometrie van de niet*-coplanaire configuratie in te zien dat p(^?,Q) zijn.grootste bijdragen zal hebben van objecten langs de radiatie lijn van ψ, die boven het brandvlak liggen en van objecten die on*-der het brandvlak langs de radiale lijn van ψ + 7C liggen. Derhalve 40 kan een geoptimiseerde reconstructie van de radiale lijn overeenkomend 8402630 , * * 9 met het stukvolume boven het brandvlak gegeven worden door: f +^/2 Ψ f q(&,^*cos(& -ip)) d6 (9) 5 ψ - 7t/2

Het is eenvoudig om het boven aangegeven argument uit te breiden teneinde aan te tonen dat p(ψ + 7Γ ,0) zijn grootste bijdragen heeft van objecten die onder het brandvlak liggen voor de door ψ gekenmerkte 10 lijn en voor objecten langs de door ψ + 'K gekenmerkte radiale lijn die boven het brandvlak liggen. Derhalve kan een geoptimiseerde recon-structie van de met het stukvolume overeenkomstige radiale lijn onder het brandvlak gegeven worden door: 15 ψ + 3*7T/2 Πφ,/>) 7 ƒ q(e,/**cos(e - f)) d6 (10) f +1Γ/2

Daar elk beeld een verzameling is van 360° van radiale lijnen kun-20 nen de integraalvergelijkingen in (9) en (10) gebruikt worden om twee beelden te reconstrueren. Het resultaat van de boven beschreven werk*· wijze is dat twee duidelijke beelden worden verkregen die de boven*· en onderdelen van het schijf of stukvolume representeren. De twee beelden verbeteren op duidelijke wijze de axiale resolutie en verminderen de 25 "vlinderartefacten” die een kenmerk van niet**coplanairiteit zijn.

Een stelsel voor het implementeren van bovenvermelde werkwijze is in fig. 3 aangegeven waarin een uitgebreid schema van de beeldprocessor 59 is aangegeven. De parallel-projectievormingsmiddelen 61 wekken over 360° evenwijdige projectiegegevens op. Het uitgangssignaal van 61 wordt 30 aan het filter 63 toegevoerd. De reconstructiemiddelen 67 wekken een beeld uit de gefilterde projectiegegevens op door de beelden te reconstrueren door de reconstructies van een reeks van radiale lijnen te verzamelen. De door de reconstructiemiddelen 67 gebruikte gegevens worden door de selectiemiddelen 65 geselecteerd. De selectiemiddelen 65 35 selecteren gegevens als een functie van de huidige radiale lijn die door de reconstructiemiddelen 67 gereconstrueerd wordt. De selectiemiddelen 65a zijn ontworpen om projectiegegevens gecentreerd op de hoek van de radiale lijn te selecteren en de selectiemiddelen 65b zijn ontworpen om gegevens gecentreerd op de hoek van de radiale lijn plus 180° 40 te selecteren. De terugkoppelmlddelen 71 verschaffen de hoek van de ra- 8402630 ' /

V V

* s' 10 dlale lijn, die door de reconstructiemiddelen 67 gereconstrueerd wordt, aan de selectiemiddelen 65. De resulterende beelden worden op de beeld4* weergeefmiddelen 69 weergegeven.

De integralen in (9) en (10) zijn in standaardvorm van terugpro-5 jectie-integralen. Het is gemakkelijk om de normale terugprojectiewerk-wijze uit te breiden om de bovenvermelde duale-beeldwerkwijze daarin op te nemen. Dit is een gevolg van het feit dat elke radiale lijn onder toepassing van 180° van gefilterde projecties gereconstrueerd wordt.

De uitgebreide werkwijze is in fig. 4 aangegeven. De werkwijze om** 10 vat de volgende stappen van: *- het vormen over 360° van evenwijdige projecties, - het filteren van de evenwijdige projecties, - het terugstellen op nul van een het bovenvolume representerend beeld en van een het ondervolume representerend beeld, en 15 - het terugprojecteren van alle 360° van gefilterde projecties, welke terugprojectiestap gewijzigd wordt zodat een projectie teruggeprojec** teerd wordt in het bovenbeeld voor alle pixelwaarden voor de brandvlakovergang, en in het onderbeeld na de brandvlakovergang, waarbij de brandvlakovergang de rechte lijn is die de aftastoorsprong doorsnijdt 20 in dezelfde hoek als de projectie die op dat moment teruggeprojecteerd wordt.

De werkwijze resulteert in cirkelvormige artefacten als gevolg van de "scherpe" overgang wanneer de omschakeling tussen de beelden gemaakt wordt wanneer de brandvlakovergang gekruist wordt. De cirkelartefacten 25 verbinden hoge**dichtheidobjecten met de oorsprong van het aftastvlak. Deze cirkelartefacten kunnen verminderd worden door de overgang rond het blankvlak af te vlakken. De afvlakprocedure wordt ingevoerd door in beide beelden terug te projecteren voor een gebied nabij de brandvlak** overgang. De in dit gebied teruggeprojecteerde waarden zijn echter ge** 30 wogen zodat de som van de bijdrage van een gegeven projectie en de bij*· drage van de projectie verschoven over precies 180® ten opzichte van de gegeven projectie precies gelijk is aan één.

De boven beschreven procedures kunnen gegeneraliseerd worden daar uit mathematisch oogpunt gezien de in de translatie-rotatie configure** 35 tie verzamelde gegevens identiek zijn aan de in elke andere reconstrueerbare configuratie verzamelde gegevens. Het is altijd mogelijk om gegevens te resorteren of te rebinnen teneinde met gegevens uit de translatie-rotatie mode overeen te komen. Wanneer het resorteren eenmaal bewerkstelligd is kan de eerder beschreven procedure toegepast 40 worden om niet-coplanairiteit te corrigeren.

8402630 - 11

Voor het resorteren moet vaak interpolatie toegepast worden zoals bij het gebruik van rotatie-rotatie aftasters. Geïnterpoleerde waarden behoeven niet noodzakelijkerwijs consistent te zijn en het resorteren brengt daarom vaak flits-artefacten bij de reconstructies teweeg. Deze 5 interpolatiestap kan derhalve artefacten introduceren die erger zijn dan de oorspronkelijke niet-coplanairiteitartefacten. Het is daarom ge** wenst om de bovenvermelde werkwijzen uit te breiden tot het geval van rotatie-rotatie aftasters zonder de stap van het resorteren toe te pas** sen.

10 Opgemerkt wordt dat bij de werkwijze voor het corrigeren van niet** coplanairiteit beschreven in samenhang met fig. 4, elke reconstructie van de twee oppervlakreconstructies bijdragen ontvangen over 180° van gefilterde projecties in plaats van over de gehele 360°. Opgemerkt wordt dat de werkwijze van fig. 4 voor alle pixels in beide beelden een 15 snel algoritme omvat. Het algoritme van fig. 4 kan echter niet recht** streeks toegepast worden op de rotatie**rotatie gegevens daar er over 180° plus de waaierhoek projecties nodig zijn. Daarenboven worden de projecties voorafgaande aan het filteren gewogen met een van de hoek van een projectie afhankelijke functie.

20 Een directe analogie van het algoritme van fig. 4 voor waaierbun- delgegevens is het reconstrueren van elke radiale lijn in elk beeld van het boven** en onderbeeld onafhankelijk van de andere radiale lijnen.

Elke radiale lijn wordt verkregen door een directe 180° plus waaierbun-delreconstructie-algoritme toe te passen. Dit algoritme neemt veel tijd 25 in beslag. Volgens de oplossing worden enige afkortingen genomen zoals aangegeven in fig. 5, waarin in feite "dikke" radiale lijnen worden aangeduid door sectoren te gebruiken.

De 360° van waaierbundelprojectiegegevens worden in K overlappende stellen van gegevens verdeeld, die elk 180° plus de waaierhoek bestrij-30 ken. Voor elk stel moet een binnen de gegevens gecentreerde sector gereconstrueerd worden. Direct wordt dan de reflectie van de sector gereconstrueerd. Daarna worden de K sectoren gecombineerd om het bovenoppervlak te vormen en worden de reflectiesectoren gecombineerd om het onderoppervlak te vormen. De overlappende sectoren worden gebruikt om 35 de overgangen over de sectorgrenzen af te vlakken.

Terwijl de uitvinding toegelicht is in betrekking tot specifieke procedures en uitvoeringen, zal het duidelijk zijn dat deze beschrijving bij wijze van voorbeeld gegeven is en dat wijzigingen en varianten mogelijk zijn zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

8402630

Claims (20)

1. Correctiewerkwijze voor het tot een minimum beperken van arte-facten veroorzaakt door niet-coplanairiteit tussen bronmiddelen en detectiemiddelen in gecomputeriseerde tomografie, welke niet-coplanairi- 5 teit bepaald wordt door de verzameling van de posities van de bronmid-delen die een eerste vlak beschrijven en de verzameling van de posities van de detectiemiddelen die een tweede vlak beschrijven dat axiaal ten opzichte van het eerste vlak verschoven is, welke werkwijze omvat de stappen van: 10. het bekrachtigen van de bronmiddelen om een straling vanaf de bron middelen via een object naar de detectiemiddelen te verschaffen, - het detecteren van de straling en het vormen van lijn-integralen van de verzwakkingscoëfficiënten van het object, - het vormen van de gegevens in projecties over 360°, 15. het filteren van de projecties, en - het reconstrueren van twee beelden door een eindig aantal radiale lijnen tweemaal te reconstrueren, eenmaal door de minimale gefilterde projectiegegevens te gebruiken nodig voor het het reconstructie-algo-ritme gecentreerd over de hoek van elke radiale lijn en de tweede maal 20 door de gefilterde projectiegegevens te gebruiken gecentreerd over de hoek van de radiale lijn plus 180°.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de stappen van het reconstrueren van alle radiale lijnen gelijktijdig teweeggebracht worden.

3. Werkwijze volgens conclusie 2 omvattende de stap van: 25. het terugprojecteren over 360° van alle gefilterde projecties, welke terugprojectiestap gewijzigd wordt zodat een projectie teruggeprojecteerd wordt in een beeld voor alle pixelwaarden voor de brandvlakover-gang en teruggeprojecteerd wordt in een ander beeld na de brandvlak-overgang, welke brandvlakovergang bepaald wordt op de rechte lijn door 30 de aftastoorsprong onder een hoek gelijk aan de hoek van de projectie die teruggeprojecteerd wordt.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarin afvlakking toegepast wordt in een gebied rond de brandvlakovergang.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarin in de afvlakstap gewogen 35 gemiddelden van de teruggeprojecteerde waarden uit tegenovergestelde richtingen worden toegepast.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin sectoren in plaats van radiale lijnen worden toegepast.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarin de sectoren elkaar over-40 lappen. 8402630 13

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarin de afvlakking wordt toe-gepast wanneer overlappende sectoren gecombineerd worden om de beelden te vormen.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarin in de afvlakstap gewogen 5 gemiddelden van de delen van de sectoren, die elkaar overlappen, worden toegepast.

10. Correct!ewerkwi jze voor het tot een minimum beperken van arte4* facten veroorzaakt door niet-coplanairiteit tussen bronmiddelen en de-tectiemiddelen in gecomputeriseerde tomografie, welke niet-coplanairi- 10 teit bepaald wordt door de verzameling van de posities van de bronmiddelen die een eerste vlak beschrijven en de verzameling van de posities van de detectiemiddelen die een tweede vlak beschrijven, welke eerste en tweede vlakken gescheiden zijn door een derde vlak dat een deel van het object dat afgetast wordt bevat, welke werkwijze omvat de stappen 15 van: - het bekrachtigen van de bronmiddelen om een straling vanaf de bronmiddelen via een object naar de detectiemiddelen te verschaffen, - het,detecteren van de straling om stralingsintensiteit verzwakkings-gegevens van het object over 360° te verschaffen; en 20. het vormen uit de gegevens van twee beelden, waarbij het ene beeld verkregen wordt uit de gegevens betrokken op de ene zijde van het derde vlak en het tweede beeld verkregen wordt uit de gegevens betrokken op de andere zijde van het derde vlak.

11. Stelsel voor het tot een minimum beperken van artefacten ver-25 oorzaakt door niet-coplanairiteit tussen bronmiddelen en detectiemiddelen in gecomputeriseerde tomografie, welke niet-coplanairiteit bepaald wordt door de verzameling van de posities van de bronmiddelen die een eerste vlak beschrijven en de verzameling van de posities van de detectiemiddelen die een tweede vlak beschrijven dat axiaal ten opzichte van 30 het eerste vlak verschoven is, welk stelsel bevat: - middelen voor het bekrachtigen van de bronmiddelen óm een straling vanaf de bronmiddelen via een object naar de detectiemiddel te verschaffen, - middelen voor het detecteren van de straling en het vormen van lijn-35 integralen van de verzwakkingscoëfficiënten van het object, - middelen voor het vormen van de gegevens in projecties over 360°, - middelen voor het filteren van de projecties, en - middelen voor het verkrijgen van twee beelden door een eindig aantal radiale lijnen tweemaal te reconstrueren, eenmaal door de minimale ge- 40 filterde projectiegegevens te gebruiken nodig voor het reconstructie- é 8402630 14 js v algoritme gecentreerd over de hoek van elke radiale lijn en de tweede maal door de gefilterde projectiegegevens te gebruiken gecentreerd over de hoek van de radiale lijn plus 180°.

12. Stelsel volgens conclusie 11, waarin de radiale lijnen gelijk*· 5 tijdig gereconstrueerd worden.

13. Stelsel volgens conclusie 12 voorzien van middelen voor het terugprojecteren over 360° van gefilterde projecties, welke terugpro-jectiemiddelen middelen omvatten voor het terugprojecteren van een projectie in een beeld voor alle pixelwaarden voor de brandvlakovergang en 10 in een ander beeld voor alle pixelwaarden na de brandvlakovergang, wel-ke· brandvlakovergang bepaald wordt door de rechte lijn door de aftast-oorsprong onder een hoek gelijk aan de hoek van een projectie die teruggeprojecteerd wordt.

14. Stelsel volgens conclusie 13, waarin afvlakmiddelen zijn aan- 15 gebracht die in een gebied rond de brandvlakovergang werken.

15. Stelsel volgens conclusie 14, waarin de afvlakmiddelen middelen hebben voor het toepassen van gewogen gemiddelden van de teruggeprojecteerde waarden uit tegenovergestelde richtingen.

16. Stelsel volgens conclusie 11, waarin sectoren in plaats van 20 radiale lijnen toegepast worden.

17. Stelsel volgens conclusie 16, waarin de sectoren elkaar over- . lappen.

18. Stelsel volgens conclusie 17, waarin afvlakmiddelen zijn aangebracht voor het combineren van overlappende sectoren om de beelden te 25 vormen.

19. Stelsel volgens conclusie 18, waarin de afvlakmiddelen middelen hebben voor het toepassen van gewogen gemiddelden van de delen van de sectoren die elkaar overlappen.

20. Stelsel voor het tot een minimum beperken van artefacten ver- 30 oorzaakt door niet-coplanairiteit tussen bronmiddelen en detectiemiddelen in gecomputeriseerde tomografie* welke niet-coplanairiteit bepaald wordt door de verzamelde posities van de bronmiddelen die een eerste vlak beschrijven en de verzamelde posities van de detectiemiddelen die een tweede vlak beschrijven, waarbij de eerste en tweede vlakken ge- 35 scheiden zijn door een derde vlak dat een deel van het object dat afgetast wordt, bevat, welk stelsel omvat: - middelen voor het bekrachtigen van de bronmiddelen om straling vanaf de bronmiddelen via een object naar de detectiemiddelen te verschaffen, 40. middelen voor het detecteren van de straling om intensiteitverzwak- 8402630 15 kingsgegevens van het object over 360° te verschaffen, en *· middelen voor het vormen van twee beelden uit de gegevens, waarbij het ene beeld verkregen wordt uit de gegevens betrokken op de ene zijde van het derde vlak en het tweede beeld verkregen wordt uit de gegevens 5 betrokken op de andere zijde van het derde vlak. i H-l-H-l- 8402630