DE102004020861A1 - Verfahren zur Rekonstruktion von Projektionsdatensätzen bei Dosis-reduzierter abschnittsweiser spiralförmiger Abtastung in der Computertomographie - Google Patents
Verfahren zur Rekonstruktion von Projektionsdatensätzen bei Dosis-reduzierter abschnittsweiser spiralförmiger Abtastung in der Computertomographie Download PDFInfo
- Publication number
- DE102004020861A1 DE102004020861A1 DE102004020861A DE102004020861A DE102004020861A1 DE 102004020861 A1 DE102004020861 A1 DE 102004020861A1 DE 102004020861 A DE102004020861 A DE 102004020861A DE 102004020861 A DE102004020861 A DE 102004020861A DE 102004020861 A1 DE102004020861 A1 DE 102004020861A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- dose
- data
- projection data
- image
- reconstruction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 title description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 8
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 description 4
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 4
- 238000013170 computed tomography imaging Methods 0.000 description 3
- 210000002149 gonad Anatomy 0.000 description 3
- 210000005075 mammary gland Anatomy 0.000 description 3
- 210000001685 thyroid gland Anatomy 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000002594 fluoroscopy Methods 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 230000005779 cell damage Effects 0.000 description 1
- 208000037887 cell injury Diseases 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2985—In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
- A61B6/542—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving control of exposure
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
- A61B6/542—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving control of exposure
- A61B6/544—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving control of exposure dependent on patient size
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
- G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
- G06T11/006—Inverse problem, transformation from projection-space into object-space, e.g. transform methods, back-projection, algebraic methods
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/027—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis characterised by the use of a particular data acquisition trajectory, e.g. helical or spiral
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2210/00—Indexing scheme for image generation or computer graphics
- G06T2210/41—Medical
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2211/00—Image generation
- G06T2211/40—Computed tomography
- G06T2211/432—Truncation
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Algebra (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rekonstruktion von unvollständigen Projektionsdatensätzen bei Dosis-reduzierter abschnittsweiser spiralförmiger Abtastung entlang einer z-Achse eines auf einem in z-Richtung bewegbaren Tisch (2) liegenden Patienten (1) mittels eines CT-Gerätes mit einer Röhrenstrom beaufschlagten Strahlenquelle (7), die ein Strahlenbündel aussendet, das auf ein Detektorsystem trifft, welches Abtastdaten liefert, anhand welcher in einer Bildrecheneinrichtung zwei- und dreidimensionale Abtastbilder des Untersuchungsobjektes (1) ermittelt werden, wobei bei einem Pitch größer/gleich eins und z-Positionen mit unvollständigem Projektionsdatensatz zur Rekonstruktion des Bildes bei einer solchen z-Position in einem Vorverarbeitungsschritt Daten auf einer anderen Zeile dieser Projektion und/oder Daten einer vorherigen oder nachfolgenden 360 DEG -Rotation zur Berechnung eines vollständigen Projektionsdatensatzes herangezogen werden.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Computertomographie, wie sie in der Medizin zur Untersuchung von Patienten Anwendung findet. Dabei bezieht sich die vorliegende Erfindung insbesondere auf ein Verfahren zur Bildrekonstruktion bei abschnittsweiser Dosis-reduzierter spiralförmiger Abtastung.
- Mit modernen medizinischen Diagnoseverfahren, wie beispielsweise der Röntgen-Computertomographie können Bilddaten eines zu untersuchenden Messobjektes gewonnen werden. In der Regel handelt es sich bei dem untersuchten Messobjekt um einen Patienten.
- Die Röntgen-Computertomographie – im nachfolgenden kurz mit CT bezeichnet – ist ein spezielles Röntgenaufnahmeverfahren, das sich im Bildaufbau grundsätzlich von den klassischen Röntgenschichtaufnahmeverfahren unterscheidet. Bei CT-Aufnahmen erhält man Transversalschnittbilder, also Abbildungen von Körperschichten, die im Wesentlichen senkrecht zur Körperachse orientiert sind. Die im Bild dargestellte gewebespezifische physikalische Größe ist die Verteilung des Schwächungswertes von Röntgenstrahlung μ(x,y) in der Schnittebene. Das CT-Bild erhält man durch Rekonstruktion der vom verwendeten Messsystem gelieferten eindimensionalen Projektionen der zweidimensionalen Verteilung von μ(x,y) aus zahlreichen verschiedenen Blickwinkeln.
-
- Der Integrationsweg L repräsentiert die Bahn des betrachteten Röntgenstrahls durch die zweidimensionale Schwächungsverteilung μ(x,y). Eine Bildprojektion setzt sich dann aus den mit den Röntgenstrahlen einer Blickrichtung gewonnenen Messwerten der Linienintegrale durch die Objektschicht zusammen.
- Man erhält die aus verschiedensten Richtungen stammenden Projektionen – charakterisiert durch den Projektionswinkel ϕ – durch ein kombiniertes Röntgenröhren-Detektor-System (Gantry) das in der Schichtebene um das Objekt rotiert. Die derzeit gebräuchlichsten Geräte sind sogenannte „Fächerstrahlgeräte", bei denen Röhre und ein Array aus Detektoren (eine lineare Anordnung von Detektoren definierter Breite S) in der Schichtebene gemeinsam um ein Drehzentrum, welches auch Mitte des kreisförmigen Messfeldes ist, rotieren. Die mit sehr langen Messzeiten behafteten „Parallelstrahlgeräte" werden hier nicht erläutert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass eine Transformation von Fächern – auf Parallelprojektionen und umgekehrt – möglich ist, so dass die vorliegende Erfindung, die anhand eines Fächerstrahlgerätes erklärt werden soll, ohne Einschränkung auch für Parallelstrahlgeräte anwendbar ist.
- In
6 ist schematisch ein Computer-Tomographiegerät für ein Fächerstrahlverfahren dargestellt. Bei diesem Gerät rotieren Röntgen-Röhre7 und Strahlenempfänger13 (Array von linear angeordneten Detektorelementen) – beide zusammen werden als "Gantry" bezeichnet – gemeinsam um eine Drehmitte, die auch Mitte des kreisförmigen Messfeldes5 (Gantry-Öffnung) ist, und in der sich der zu untersuchende Patient1 auf einer Patientenliege4 befindet. Um verschiedene parallele Ebenen des Patienten1 untersuchen zu können, kann die Patientenliege entlang der Körperlängsachse verschoben werden. Wie man aus der Zeichnung erkennen kann, ergeben sich bei CT-Aufnahmen Transversalschnittbilder, also Abbildungen von Kör perschichten, die im wesentlichen senkrecht zur Körperachse orientiert sind. Die CT benötigt Projektionen unter sehr vielen Winkeln ϕ. Zur Erzeugung einer Schichtaufnahme wird der von der Röntgenröhre7 emittierte Strahlenkegel so ausgeblendet, dass ein ebener Strahlenfächer entsteht, der eindimensionale Zentralprojektionen der durchstrahlten Schicht entwirft. Zur exakten Rekonstruktion der Verteilung der Schwächungswerte μz(x,y) (z ist die Position auf der Körperlängsachse) muss dieser Strahlenfächer senkrecht auf der Drehachse stehen und außerdem soweit gespreizt sein, dass er aus jeder Projektionsrichtung ϕ die anvisierte Schicht des Messobjektes vollständig überdeckt. Dieser das Objekt durchdringende Strahlenfächer wird von Detektoren die auf einem Kreissegment linear angeordnet sind aufgefangen. Bei handelsüblichen Geräten sind dies bis zu 1000 Detektoren. Der einzelne Detektor reagiert auf die eintreffenden Strahlen mit elektrischen Signalen, deren Amplitude proportional zur Intensität dieser Strahlen ist. Bei sogenannten Mehrzeilendetektoren sind eine Vielzahl von Detektorreihen parallel angeordnet. - Jedes einzelne zu einer Projektion ϕ gehörige Detektorsignal wird jeweils von einer Messelektronik
7 aufgenommen und an eine Recheneinheit (Computer bzw. Systemrechner)16 weitergeleitet. Mit der Recheneinheit16 lassen sich die gemessenen Daten nun in geeigneter Weise verarbeiten und in Form eines Röntgenbildes in sogenannten Hounsfield-Einheiten an einem Monitor14 visualisieren. - Größere Volumina des Untersuchungsobjektes werden üblicherweise mittels Spiralabtastung (Spiralscan) aufgenommen. Bei einer spiralförmigen Abtastung rotiert die Gantry mit der Strahlenquelle kontinuierlich um das Untersuchungsobjekt, während die Patientenliege relativ zur Gantry kontinuierlich entlang einer Systemachse (üblicherweise die Patientenlängsachse oder z-Achse) verschoben wird.
- Die Strahlenquelle beschreibt so, bezogen auf das Untersuchungsobjekt, eine Spiralbahn, bis das vor der Untersuchung festgelegte Volumen abgetastet wurde. Aus den so gewonnenen Spiraldaten werden dann Bilder einzelner Schichten errechnet.
- Die Parameterauswahl in der Spiral-CT entspricht weitgehend der in der konventionellen CT.
- Als zusätzlicher Parameter bei Spiralscans muss der Tischvorschub d in mm pro 360° Rotation gewählt werden. Das Verhältnis Tischvorschub d zu Schichtkollimierung M·S (das Produkt aus Anzahl M der Detektorreihen und Breite S der Detektorreihe) als dimensionslose Größe wird allgemein als Pitch oder Pitchfaktor p bezeichnet:
- Üblicherweise werden Pitchwerte zwischen 1 und 2 gewählt. Je größer der Pitch desto schneller wird das Scanvolumen abgedeckt.
- Generell hängt die Patientendosis sowohl in der konventionellen als auch in der Spiral-CT von vielen Parametern ab, neben den technischen Eigenschaften des CT-Systems und den gewählten Untersuchungsparametern insbesondere auch von der Patientengröße und dem gewählten anatomischen Untersuchungsbereich.
- Da die CT-Bildgebung auf der Schwächung bzw. Absorption von Röntgenstrahlung im organischen Gewebe basiert kommt es während der Bestrahlung zu einer Energiedeposition (Strahlendosis) die zu Zellschäden führen kann.
- Ziel in der CT-Bildgebung ist es deswegen, die Dosis bei CT-Aufnahmen für den Patienten möglichst gering zu halten. Insbesondere ist darauf zu achten, dass besonders strahlenintensive Organe möglichst gering exponiert werden. Zu besonders strahlensensitiven Organen gehören nach "ICRP: Publication 60 – Recommendation of the International Commission on Radiologial Protection; Pergamon Press, Oxford, 1990" unter anderem Gonaden, weibliche Brustdrüse, Schilddrüse und Augenlinse.
- Die Dosis für den Patienten in der CT-Bildgebung wird nach dem Stand der Technik beispielsweise dadurch reduziert, dass generell der Röhrenstrom abgesenkt wird. Eine einfache Absenkung des Röhrenstromes reduziert die Dosis für den Patienten. Im gleichen Maße verschlechtert sich jedoch die Bildqualität.
- Der Einfluss einer Dosisreduktion auf die Bildqualität darf jedoch nicht außer Acht gelassen werden. Eine diesbezüglich weiterentwickelte Dosisreduktion besteht in einer schwächungsabhängigen Röhrenstrommodulation (CAREDose, Gies, Kalender, Wolf, Suess: Dose reduction in CT by anatomically adopted tube current modulation, 1 Simulation Studies Med. Phys. 26 (11) : 2231-2247, 1999). In dieser Technik wird bei Projektionen mit hoher Schwächung – beispielsweise lateral entlang der Schulterachse des Patienten – der Röhrenstrom leicht angehoben; für Projektionen mit geringer Schwächung – beispielsweise von anterior nach posterior (a.p.) oder umgekehrt (p.a.) – wird der Röhrenstrom stark abgesenkt. Dabei wird ausgenutzt, dass das Bildpunktrauschen hauptsächlich durch die Projektionen bestimmt wird, in denen die Schwächung durch das Objekt hoch ist. Ein Absenken des Röhrenstromes in den Projektionen mit geringer Schwächung hat somit keinen negativen Einfluss auf die Bildqualität.
- Auf eine ähnliche Weise wird in der CT-Fluoroskopie vorgegangen, bei der von ein und derselben Schicht kontinuierlich Daten akquiriert und sofort rekonstruiert werden. Die Aufnahme erfolgt ohne Tischbewegung. Auf diese Weise kann beispielsweise im Rahmen einer Punktion oder Biopsie die Position des jeweils verwendeten medizinischen Instrumentes verfolgt werden. Dem untersuchenden Arzt steht immer ein aktuelles Bild zur Verfügung. Zum Schutz der Hand des Arztes wird in einer möglichen Ausführungsform der Fluoroskopie (HandCARE) die Röntgenstrahlung in anterior-posterior-Richtung stark reduziert bzw. ganz ausgeschaltet. Diese Methode (HandCARE) hat somit das Ziel die dem Untersucher zugeführte Strahlendosis d.h. die Dosis für die Hand des Untersuchers zu minimieren. Die fehlenden Daten von Projektionen mit reduzierter bzw. fehlender Strahlung werden in HandCARE durch geeignete Algorithmen rekonstruiert.
- Wie bereits erwähnt, erfolgt die Datenaufnahme bei den zuvor dargestellten Verfahren schichtweise bzw. scheibenweise und ohne selektive Dosisreduktion.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein schnelles CT-Volumenaufnahme- und Rekonstruktionsverfahren bereitzustellen, durch welches eine gezielte Strahlendosisreduktion für besonders strahlungssensitive Organe vorgenommen werden kann.
- Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
- Erfindungsgemäß wird ein Verfahren beansprucht zur Rekonstruktion von unvollständigen Projektionsdatensätzen bei Dosis-reduzierter abschnittsweiser spiralförmiger Abtastung entlang einer z-Achse eines auf einem in z-Richtung bewegbaren Tisch liegenden Patienten mittels eines CT-Gerätes mit einer Röhrenstrom beaufschlagten Strahlenquelle die ein Strahlenbündel aussendet, das auf ein Detektorsystem trifft, welches Abtastdaten liefert, anhand welcher in einer Bildrecheneinrichtung zwei- und dreidimensionale Abtastbilder des Untersuchungsobjektes ermittelt werden, wobei bei einem Pitch größer gleich eins und z-Positionen mit unvollständigem Projektionsdatensatz zur Rekonstruktion des Bildes bei einer solchen z-Position in einem Vorverarbeitungsschritt Daten auf einer anderen Zeile dieser Projektion und/oder Daten einer vorherigen oder nachfolgenden 360°-Rotation zur Berechnung eines vollständigen Projektionsdatensatzes herangezogen werden.
- Vorteilhafter Weise erfolgt die Berechnung des vollständigen Projektionsdatensatzes erfindungsgemäß durch Interpolation. Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Interpolation linear erfolgt.
- Insbesondere bei einem Pitch gleich eins wird in einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung zur Rekonstruktion eines Bildes bei einer z-Position zwischen zwei Strahlungssegmenten eine Umsortierung von Daten aus benachbarten Rotationen vorgenommen.
- Vorteilhafterweise erfolgt die Dosisreduktion anterior und zwar in einem Winkelbereich β = 180°– α, wobei α der Fächerwinkel der Strahlenquelle ist.
- Ebenso vorteilhaft erfolgt die Dosisreduktion in einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung durch Abschalten des Röhrenstromes im dosisreduzierten Abschnitt.
- Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung beansprucht zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
- Ferner wird erfindungsgemäß ein Computersoftwareprodukt beansprucht welches ein Verfahren gemäß den obigen Ansprüchen 1 bis 6 implementiert, wenn es auf einer mit einem CT-Gerät verbundenen Recheneinrichtung läuft.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
-
1 zeigt schematisch in der Frontansicht die Winkelverhältnisse der Projektionen bei dem erfindungsgemäßen Abtastverfahren, -
2 zeigt schematisch perspektivisch die Spiralbahnen der Abtastung hervorgerufen durch den Tischvorschub d entlang der Patientenlängsachse z, -
3 zeigt schematisch welche Daten der Mehrzeilendetektor bei eingeschalteter Röntgenröhre und einem Pitchfaktor kleiner 1 erfasst, -
4 zeigt schematisch welche Daten der Mehrzeilendetektor bei eingeschalteter Röntgenröhre und einem Pitchfaktor gleich 1 erfasst, -
5 zeigt schematisch welche Daten der Mehrzeilendetektor bei eingeschalteter Röntgenröhre und einem Pitchfaktor größer 1 erfasst, und -
6 zeigt schematisch ein Computertomographiegerät. -
1 zeigt schematisch in einer Frontansicht den Patienten1 auf der Patientenliege2 . Der Patient1 liegt auf dem Rücken so, dass die strahlensensitiven Organe (eingezeichnet sind Brustdrüsen4 und Augenlinsen3 ) dem oberen Bereich (anterior) der Gantry-Öffnung5 zugewandt sind. Die Abtastung erfolgt derart, dass die Röntgenröhren-Detektoreinheit (Gantry) kreisförmig um den Patienten rotiert, während der Patient mit gleichförmiger Geschwindigkeit (konstantem Tischvorschub d) entlang der Patientenlängsachse z verfahren wird. Die Kombination der Gantry-Rotation mit dem Patientenversatz ergibt gemäß2 eine spiral- bzw. helixförmige Abtasttrajektorie6 wie es bei einer Spiral-CT üblich ist. - Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, im Rahmen einer Spiral-Abtastung die erwähnten strahlensensitiven Organe zu schützen bzw. geringstmöglicher Strahlendosis auszusetzen bei bestmöglicher Bildqualität bzw. minimalem Informationsverlust. Erfindungsgemäß wird dies dadurch realisiert, dass die Röntgenröhre ausschließlich im unteren Bereich der Gantry- Öffnung über einen Winkelbereich γ = 180°+ α mit Strom beaufschlagt wird.
- Die geometrische Situation ist folgende: Der Patient liegt in der Mitte der Gantry-Öffnung
5 . Diese wird durch die Schulterachse des Patienten (laterale-Projektion) horizontal in zwei Hälften geteilt. Die obere Hälfte wird als anterior-Bereich bezeichnet während die untere Hälfte als posterior-Bereich bezeichnet wird. Wird von anterior nach posterior gestrahlt, spricht man von einer a.p-Projektion; wird umgekehrt von posterior nach anterior gestrahlt, so spricht man von einer p.a.-Projektion. - Erfindungsgemäß wird nur im Winkelbereich γ = α/2 + 180° + α/2 = 180° + α (also lateral und p.a.) eingestrahlt, wobei der Fächerwinkel α der Röntgenröhre
7 so gewählt ist, dass der Patient unter jedem Projektionswinkel der Röntgenröhre und damit durch den Strahlenfächer aus der unteren Hälfte (γ = α/2 + 180° + α/2, laterale und p.a.) vollständig erfasst wird. - Bei Röhrenpositionen im a.p.-Bereich (β = 180° – α: gestrichelte Linie in der oberen Hälfte der Gantry-Öffnung
5 ) erfolgt erfindungsgemäß keine Bestrahlung. Dies bedeutet, dass auch noch in lateraler Projektion bzw. bei lateraler Position der Strahlungsquelle bestrahlt wird, so dass insgesamt pro 360°-Rotation Projektionsdaten in einem Bereich vonalso von 180° plus Fächerwinkel – gewonnen werden. Auf diese Weise wird die a.p.-Seite des Patienten geschont und die Dosis für strahlensensitive Organe (z.B. Gonaden, Brustdrüse, Schilddrüse und Augenlinse), die hauptsächlich auf der a.p.-Seite liegen, deutlich abgesenkt. - Eine solche Beschränkung des Einstrahlungs- bzw. Projektionsbereiches auf den p.a.-Bereich hat allerdings zur Folge, dass in einem p.a.-seitigen Bereich der entlang der gesamten Spirale einen stumpfwinkligen Zylindersektor
8 repräsentiert, keine Messwerte existieren. Fehlende Werte dieses Bereiches können jedoch rekonstruiert werden wie im Rahmen der Beschreibung von5 kurz skizziert wird. Erfindungsgemäß ist der Rekonstruktionsalgorithmus Bestandteil eines Computersoftware-Produktes welches auf der mit dem CT-Gerät (vgl.6 ) verbundenen Recheneinheit16 implementiert ist. -
3 ,4 und5 zeigen schematisch wie die Datenaufnahme in Abhängigkeit vom Pitch erfolgt. Aufgetragen ist jeweils der Projektionswinkel gegen die z-Position des Detektors. In3 ist für einen Pitch kleiner als eins, in4 für einen Pitch gleich eins dargestellt welche Daten der Detektor bei eingeschalteter Röntgenröhre (100%-Bereich bzw. Strahlungssegment) erfasst. Für die a.p.-Projektionen β = 180° – α ist der Röhrenstrom ausgeschaltet (0%). Der Pitch charakterisiert den Detektorverlauf während der Rotation. Jede Zeile9 entspricht den aufgenommenen Daten gemäß dem Verlauf eines Detektorelementes einer Detektorreihe einer gewissen Breite. Die Steilheit oder Steigung des Zeilenverlaufes wird durch den Tischvorschub definiert. Der Pitch oder Pitchfaktor ist (wie eingangs erwähnt) einerseits durch die Anzahl und die Breite der Detektorkanäle andererseits durch den Tischvorschub (entlang der z-Achse) charakterisiert. Ist der Pitch gleich eins oder kleiner (3 und4 ) so liegen in jeder z-Position unter Umständen auf das vorhergehende und darauffolgende 100%-Segment (Strahlungssegment) aufgeteilt ausreichend Daten vor, um für diese z-Position ein Schichtbild rekonstruieren zu können. Ein vollständiger Datensatz ist in beiden Figuren (3 und4 ) als weißer Balken symbolisiert. Insbesondere bei einem Pitch p = 1 muss zur Rekonstruktion eines Bildes bei einer Datenaufteilung auf benachbarte Strahlungssegmente eine Umsortierung vorgenommen werden. - In
5 ist die Situation der Datenaufnahme bei einem Pitch größer eins dargestellt. Auch bei der z-Position 10 liegen ausreichend Daten vor (180° + Fächerwinkel) um ein vollständiges Bild zu rekonstruieren. Für die Rekonstruktion eines Bildes bei z-Position 11 jedoch ist diese Bedingung nicht erfüllt, da im schraffierten Bereich12 keine Daten akquiriert worden sind. Der Projektionsdatensatz für z-Position 11 ist somit unvollständig, kann aber gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vervollständigt werden. Dazu genügt es, die Daten des schraffierten Bereiches in einem Vorverarbeitungsschritt zu berechnen. Dies kann beispielsweise durch (lineare) Interpolation zwischen den nächstliegenden Datenpunkten desselben Projektionswinkels (im Falle von5 der Bereich umerfolgen. Geeignete Datenpunkte sind entweder in derselben Projektion auf einer anderen Zeile (schwarzer Bereich13 ) oder auch einer 360°-Rotation davor (schwarzer Bereich14 ) oder danach (nicht dargestellt) zu finden. Nach diesem Vorverarbeitungsschritt kann wie bei z-Position 10 verfahren werden. - Zusammengefasst kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Strahlendosis auf der a.p.-Seite des Patienten erheblich reduziert werden. Insbesondere a.p.-seitige strahlensensitive Organe wie Gonaden, Brustdrüse, Schilddrüse und Augenlinse, werden auf diese Weise extrem geschont. Die Dosisreduktion nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist erheblich größer als eine reine konstante Reduktion des mAs-Wertes nach dem Stand der Technik. Ferner reduziert sich in erheblichem Maße auch die effektive Dosis für den Patienten (diese gibt den über alle Organge entsprechend ihrer Strahlungsempfindlichkeit gewichteten Summenwert an gemäß den international gültigen Empfehlungen (ICRP, 1990). Im Gegensatz zu weiteren dosisreduzierten Verfahren nach dem Stand der Technik (beispielsweise HandCARE) zielt das erfindungsgemäße dosisreduzierte Aufnahme- und Rekonstruktionsverfahren im Spiralmodus auf ein schnelles Aufnahmeverfahren großer Volumina ab. Die erläuterten Rekonstruktionsmethoden erlauben dabei die Berechnung von Bildern an beliebigen z-Positionen bei den unterschiedlichsten Pitchwerten.
Claims (8)
- Verfahren zur Rekonstruktion von unvollständigen Projektionsdatensätzen bei Dosis-reduzierter abschnittsweiser spiralförmiger Abtastung entlang einer z-Achse eines auf einem in z-Richtung bewegbaren Tisch (
2 ) liegenden Patienten (1 ) mittels eines CT-Gerätes mit einer mit Röhrenstrom beaufschlagten Strahlenquelle (7 ) die ein Strahlenbündel aussendet, das auf ein Detektorsystem trifft, welches Abtastdaten liefert, anhand welcher in einer Bildrecheneinrichtung zwei- und dreidimensionale Abtastbilder des Untersuchungsobjektes (1 ) ermittelt werden, wobei bei einem Pitch größer gleich eins und z-Positionen mit unvollständigem Projektionsdatensatz zur Rekonstruktion des Bildes bei einer solchen z-Position in einem Vorverarbeitungsschritt Daten auf einer anderen Zeile dieser Projektion und/oder Daten einer vorherigen oder nachfolgenden 360°-Rotation zur Berechnung eines vollständigen Projektionsdatensatzes herangezogen werden. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des vollständigen Projektionsdatensatzes durch Interpolation erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Interpolation linear erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Pitch gleich eins zur Rekonstruktion eines Bildes bei einer z-Position zwischen zwei Strahlungssegmenten eine Umsortierung von Daten aus benachbarten Rotationen vorgenommen wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosisreduktion anterior erfolgt und zwar in einem Winkelbereich β = 180° – α, wobei α der Fächerwinkel der Strahlenquelle ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosisreduktion durch Abschalten des Röhrenstromes im dosisreduzierten Abschnitt erfolgt.
- Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
- Computersoftwareprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Verfahren gemäß den obigen Ansprüchen 1 bis 6 implementiert, wenn es auf einer mit einem CT-Gerät verbundenen Recheneinrichtung läuft.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004020861A DE102004020861B4 (de) | 2004-04-28 | 2004-04-28 | Verfahren zur Rekonstruktion von Projektionsdatensätzen bei Dosis-reduzierter abschnittsweiser spiralförmiger Abtastung in der Computertomographie |
CNA2005100669967A CN1689525A (zh) | 2004-04-28 | 2005-04-26 | 在剂量减小的分段式螺旋扫描中再现投影数据组的方法 |
JP2005129131A JP2005312970A (ja) | 2004-04-28 | 2005-04-27 | コンピュータ断層撮影における線量低減された部分的スパイラル走査時の投影データセットの再構成方法 |
US11/116,196 US7283606B2 (en) | 2004-04-28 | 2005-04-28 | Method for reconstructing projection data sets for dose-reduced sectional spiral scanning in computed tomography |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004020861A DE102004020861B4 (de) | 2004-04-28 | 2004-04-28 | Verfahren zur Rekonstruktion von Projektionsdatensätzen bei Dosis-reduzierter abschnittsweiser spiralförmiger Abtastung in der Computertomographie |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004020861A1 true DE102004020861A1 (de) | 2005-11-17 |
DE102004020861B4 DE102004020861B4 (de) | 2009-10-01 |
Family
ID=35160359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102004020861A Expired - Fee Related DE102004020861B4 (de) | 2004-04-28 | 2004-04-28 | Verfahren zur Rekonstruktion von Projektionsdatensätzen bei Dosis-reduzierter abschnittsweiser spiralförmiger Abtastung in der Computertomographie |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7283606B2 (de) |
JP (1) | JP2005312970A (de) |
CN (1) | CN1689525A (de) |
DE (1) | DE102004020861B4 (de) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8086010B2 (en) * | 2006-06-30 | 2011-12-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Medical image diagnosis apparatus and the control method thereof |
CN101512380A (zh) * | 2006-08-30 | 2009-08-19 | 通用电气公司 | 使用静止计算机x射线断层造影几何学的投影数据的采集和再现 |
US7990394B2 (en) | 2007-05-25 | 2011-08-02 | Google Inc. | Viewing and navigating within panoramic images, and applications thereof |
CA2688339C (en) * | 2007-05-25 | 2017-04-04 | Google Inc. | Rendering, viewing and annotating panoramic images, and applications thereof |
JP5536440B2 (ja) * | 2009-12-25 | 2014-07-02 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | X線ct装置 |
CN102451014A (zh) * | 2010-10-20 | 2012-05-16 | 上海西门子医疗器械有限公司 | 一种ct设备以及一种定位像的成像方法 |
US8798228B2 (en) | 2011-03-03 | 2014-08-05 | General Electric Company | Method to reduce radiation dose delivered by imaging system |
US9235907B2 (en) * | 2012-03-20 | 2016-01-12 | Juan C. Ramirez Giraldo | System and method for partial scan artifact reduction in myocardial CT perfusion |
EP4295970A3 (de) | 2012-09-26 | 2024-03-27 | Nikon Corporation | Röntgenvorrichtung und strukturherstellungsverfahren |
JP5805689B2 (ja) | 2013-03-08 | 2015-11-04 | 株式会社モリタ製作所 | X線ct撮影装置及びx線ct撮影方法 |
DE102014211150A1 (de) * | 2014-06-11 | 2015-12-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben eines Computertomographen und Computertomograph |
CN104224220B (zh) * | 2014-08-25 | 2016-10-05 | 沈阳东软医疗***有限公司 | 一种优化的螺旋剂量调制扫描方法及装置 |
KR101863064B1 (ko) | 2015-10-26 | 2018-05-31 | 주식회사 바텍 | 엑스선 ct 촬영장치 |
WO2016076643A1 (ko) | 2014-11-12 | 2016-05-19 | 주식회사바텍 | 촬영부 하우징을 갖는 치과용 엑스선 촬영 장치 |
WO2016170685A1 (ja) | 2015-04-24 | 2016-10-27 | 株式会社ニコン | X線検査装置、x線検査方法および構造物の製造方法 |
US10932746B2 (en) * | 2015-06-30 | 2021-03-02 | General Electric Company | Systems and methods for dynamic scanning with multi-head camera |
KR101863062B1 (ko) | 2015-10-26 | 2018-05-31 | 주식회사 바텍 | 엑스선 ct 촬영장치 및 그 촬영방법 |
US10217283B2 (en) | 2015-12-17 | 2019-02-26 | Google Llc | Navigation through multidimensional images spaces |
DE102017215059B3 (de) * | 2017-08-29 | 2019-02-21 | Siemens Healthcare Gmbh | Verfahren zum Betrieb einer bildgebenden Röntgeneinrichtung, insbesondere Computertomograph, Röntgeneinrichtung und Computerprogrammprodukt |
CN109009193A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-18 | 沈阳东软医疗***有限公司 | 剂量调制方法、装置及螺旋ct设备 |
US20220245867A1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-08-04 | James R. Glidewell Dental Ceramics, Inc. | Simultaneous ct scanning and reconstruction |
US11721017B2 (en) | 2021-03-31 | 2023-08-08 | James R. Glidewell Dental Ceramics, Inc. | CT reconstruction quality control |
CN117045273B (zh) * | 2023-10-09 | 2024-03-15 | 赛诺威盛科技(北京)股份有限公司 | Ct扫描辐射剂量确定方法、装置、设备和存储介质 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3662352B2 (ja) * | 1996-07-19 | 2005-06-22 | ジーイー横河メディカルシステム株式会社 | X線ct装置 |
JP2001515378A (ja) * | 1997-02-20 | 2001-09-18 | ピッカー メディカル システムズ リミテッド | らせん走査ctスキャナにおけるオンライン画像再構成 |
US5867555A (en) * | 1997-03-04 | 1999-02-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Adaptive dose modulation during CT scanning |
US6298111B1 (en) * | 1998-06-04 | 2001-10-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | X-ray computed tomography apparatus |
JP4726287B2 (ja) * | 1999-10-20 | 2011-07-20 | 株式会社日立メディコ | マルチスライスx線ct装置 |
US6597803B1 (en) * | 1999-10-29 | 2003-07-22 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Hybrid reconstruction for high pitch multi-slice helical cardiac imaging |
US6381297B1 (en) * | 2000-08-15 | 2002-04-30 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | High pitch reconstruction of multislice CT scans |
EP1324699B1 (de) * | 2000-09-29 | 2009-03-25 | GE Medical Systems Global Technology Company LLC | Spiralabtastrekonstruktion des herzens für tomograph mit zweidimensionaler detektoranordung |
US6463118B2 (en) * | 2000-12-29 | 2002-10-08 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Computed tomography (CT) weighting for high quality image recontruction |
US6452996B1 (en) * | 2001-03-16 | 2002-09-17 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Methods and apparatus utilizing generalized helical interpolation algorithm |
DE10140740C1 (de) * | 2001-08-20 | 2003-04-17 | Siemens Ag | Verfahren zum Abtasten eines Untersuchungsobjekts mittels eines Computer-Tomographiegeräts sowie Computer-Tomographiegerät |
JP3864106B2 (ja) * | 2002-03-27 | 2006-12-27 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 透過x線データ獲得装置およびx線断層像撮影装置 |
US6850588B2 (en) * | 2002-07-25 | 2005-02-01 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Radiation exposure limiting scheme |
US6775352B2 (en) * | 2002-08-16 | 2004-08-10 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Method and system for implementing variable x-ray intensity modulation schemes for imaging systems |
US6744846B2 (en) * | 2002-09-26 | 2004-06-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for automatic exposure control in CT scanning |
US6865250B2 (en) * | 2002-12-23 | 2005-03-08 | Ge Medical Systems Global Technology Company Llc | High pitch cardiac helical scan with extended reconstruction windows |
US6873676B2 (en) * | 2003-03-05 | 2005-03-29 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Convolution reconstruction algorithm for multi-slice CT |
US6956929B2 (en) * | 2003-09-11 | 2005-10-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for controlling modulation of X-ray tube current using a single topogram |
-
2004
- 2004-04-28 DE DE102004020861A patent/DE102004020861B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-04-26 CN CNA2005100669967A patent/CN1689525A/zh active Pending
- 2005-04-27 JP JP2005129131A patent/JP2005312970A/ja not_active Withdrawn
- 2005-04-28 US US11/116,196 patent/US7283606B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JCRP Pubilikation 87: Managing, Patient Dose in Computed Tomography. J.Valentin (ed.) 4 Edition, N.Y., Elsevier Science, Dec. 2000, ISBN: 008 044 0835 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1689525A (zh) | 2005-11-02 |
JP2005312970A (ja) | 2005-11-10 |
DE102004020861B4 (de) | 2009-10-01 |
US7283606B2 (en) | 2007-10-16 |
US20050254621A1 (en) | 2005-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102004020861B4 (de) | Verfahren zur Rekonstruktion von Projektionsdatensätzen bei Dosis-reduzierter abschnittsweiser spiralförmiger Abtastung in der Computertomographie | |
DE102013200337B4 (de) | Verfahren, Computertomopraph und Computerprogrammprodukt zum Bestimmen von Intensitätswerten einer Röntgenstrahlung zur Dosismodulation | |
DE102007024158B4 (de) | Auswahlverfahren für zwei Kontrastmittel zur Verwendung in einer Dual-Energy-CT-Untersuchung, Kontrastmittelkombination und Erzeugung von CT-Aufnahmen mit einer Kontrastmittelkombination mit unterschiedlichen Energiespektren | |
DE10356116A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Erleichtern eines Verringerns von Artefakten | |
DE102009057066B4 (de) | Strahlentherapiegerät mit einer Bildgebungsvorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Bildes | |
EP1764040A2 (de) | Verfahren zur artefaktreduzierten radiologischen 3D-Bildgebung, Medizinische Bildgebungsvorrichtung und Verfahren zur Erstellung eines Therapieplans | |
DE102004004295A1 (de) | Verfahren zur Bilddatenaufnahme und -auswertung mit einem Tomographiegerät | |
DE102011055616A1 (de) | System und Verfahren zur Brustbildgebung mittels Röntgen-Computertomographie | |
DE10302565A1 (de) | Bildgebendes Tomographiegerät mit wenigstens zwei Strahler-Detektor-Kombinationen | |
DE102010006585A1 (de) | CT-Bildrekonstruktion im erweiterten Messfeld | |
DE102010027227A1 (de) | Verfahren und Computertomographiegerät zur Durchführung einer angiographischen Untersuchung | |
DE102012204980A1 (de) | Verfahren zur Rekonstruktion von CT-Bildern mit Streustrahlenkorrektur, insbesondere für Dual-Source CT-Geräte | |
DE102012215997A1 (de) | Kontrastverstärkte Aufnahme von Objekten | |
DE10229113A1 (de) | Verfahren zur Grauwert-basierten Bildfilterung in der Computer-Tomographie | |
DE202014002844U1 (de) | Röntgenfilter und Röntgengerät | |
DE10159927B4 (de) | Verfahren zur Bildrekonstruktion für die Computertomographie | |
DE102009053523B4 (de) | Filter zur Filterung von Röntgenstrahlung und Röntgencomputertomograph | |
DE10141346A1 (de) | Verfahren zur Aufnahme von Messdaten mit einem Computertormographen | |
DE102007021023A1 (de) | Verfahren zur Bilderstellung für die Spiral-CT mit veränderlichem Pitch und CT-Gerät zur Durchführung des Verfahrens | |
DE102012222714A1 (de) | Ermittlung eines Mehrfachenergie-Bildes | |
DE102010042683B4 (de) | Einrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Röntgenstrahlung sowie Rechenprogramm und Datenträger | |
DE102006014629A1 (de) | Verfahren zur Korrektur von Trunkierungsartefakten | |
DE102011005161B4 (de) | Verfahren, Bilddatensatzrekonstruktionseinrichtung, Röntgen-System und Computerprogramm zur Artefaktkorrektur | |
DE60214022T2 (de) | Verfahren zur verringerung von artefakten in objektbildern | |
DE102009057716A1 (de) | Rauschreduktion bei Dual-Source CT Aufnahmen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SIEMENS AG, 80333 MUENCHEN, DE |
|
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20111101 |