DE102006036327A1 - Verfahren zum Bereitstellen von 3D-Bilddaten und System zum Aufnehmen von Röntgenbildern - Google Patents

Verfahren zum Bereitstellen von 3D-Bilddaten und System zum Aufnehmen von Röntgenbildern Download PDF

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Abstract

Bei einer bekannten Art der Tomosynthese werden Röntgenstrahlungsquelle (10) und Röntgendetektor (12) linear verfahren und für eine Vielzahl von Stellungen Röntgenbilder aufgenommen, die zu einem 3-D-Bilddatensatz rekonstruiert werden. Erfindungsgemäß werden Röntgenstrahlungsquelle (10) und Röntgendetektor (12) verschwenkt, und anschließend wird abermals eine Folge von Röntgenbildern aufgenommen, wobei wiederum Röntgenstrahlungsquelle (10) und Röntgendetektor (12) geradlinig verfahren werden. Dadurch wird ein Nachteil der einfachen Tomosynthese unter geradliniger Bewegung unterdrückt, der darin besteht, dass in einer bestimmten Richtung die Qualität der Rekonstruktion besonders schlecht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von 3D-Bilddaten eines Objekts, insbesondere eines Patienten, nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein System zum Aufnehmen von Röntgenbildern.
  • Ein solches Verfahren ist unter dem Begriff Tomosynthese bekannt. Es wird eine Folge von Röntgenbildern aufgenommen. Um nicht immer dieselben Röntgenbilder aufzunehmen, wird jeweils die Relativstellung zwischen Röntgenstrahlungsquelle und Objekt variiert. Dies erfolgt vorliegend so, dass die Röntgenstrahlungsquelle geradlinig verfahren wird. Da der Röntgendetektor üblicherweise nicht ausreichend groß ist, um bei einem Verfahren der Röntgenstrahlungsquelle stets die Röntgenstrahlen zu empfangen, die den Patientenkörper durchdrungen haben, wird üblicherweise auch der Röntgendetektor geradlinig verfahren. Das geradlinige Verfahren von Röntgenstrahlungsquelle und Röntgendetektor erfolgt koordiniert, also gekoppelt. Der Röntgendetektor kann gleichläufig mit der Röntgenstrahlungsquelle oder gegenläufig verfahren werden. Alternativ zum Verfahren von zumindest der Röntgenstrahlungsquelle und gegebenenfalls zusätzlich des Röntgendetektors kann auch das Objekt geradlinig verfahren werden. In der Regel geschieht dies so, dass der Patiententisch, auf dem sich der Patient befindet, verfahren wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass sich sowohl Röntgenstrahlungsquelle/Röntgendetektor, als auch das Objekt gleichzeitig geradlinig bewegen.
  • Ein von der Tomosynthese verschiedenes Verfahren, bei dem eine Vielzahl von Röntgenbildern aufgenommen wird, ist die Computertomographie (CT). Kennzeichen der CT ist es, dass die Bilddichte und der Bereich, aus dem die Bilder gewonnen werden, ausreichend hoch beziehungsweise groß ist, um eine im Rahmen der Bildauflösung exakte Rekonstruktion des abgebilde ten Objektes durch 3D-Bilddaten zu ermöglichen. Ein CT-Bilddatensatz kann somit als vollständig bezeichnet werden. Kennzeichen der Tomosynthese ist, dass die Bilddaten nicht vollständig sind, d. h. dass es grundsätzlich Einschränkungen bei der Qualität der Rekonstruktion gibt. Dem steht der Vorteil der Tomosynthese gegenüber, dass deutlich weniger Röntgenbilder aus einem deutlich kleineren Bereich insgesamt aufgenommen werden, wodurch die Tomosynthese im Vergleich zu einer CT deutlich schneller durchführbar ist und wegen des kleineren Bereichs Vorteile bei der Patientenzugänglichkeit hat.
  • Die genannte Art der Tomosynthese, bei der das bildgebende System oder der Patient geradlinig verfahren wird, zeigt Nachteile in der Auflösungsqualität insbesondere in einer besonderen ausgezeichneten Richtung. Diese Richtung ist bei verfahrbarer Röntgenstrahlungsquelle und verfahrbarem Röntgendetektor durch eine Verbindungslinie der jeweiligen Verfahrachsen definiert. Bei Verwendung eines Röntgen-Flachdetektors definiert diese Verbindungslinie dieselbe Richtung wie die Flächennormale des Röntgen-Flachdetektors.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, den Nachteil der schlechten Auflösung in der ausgezeichneten Richtung zu beseitigen, ohne dass Vorteile der Tomosynthese verloren gehen.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und ein System nach Patentanspruch 13 gelöst.
  • Erfindungsgemäß werden nach dem Aufnehmen der ersten Folge von Röntgenbildern (bei geradlinigem Verfahren) zumindest einmal
    • a) die Röntgenstrahlenquelle und der Röntgendetektor verschwenkt, und
    • b) eine weitere Folge von Röntgenbildern aufgenommen, für die die Röntgenstrahlungsquelle, eventuell gekoppelt mit dem Röntgendetektor, und/oder das Objekt geradlinig verfahren werden.
  • Dann werden anhand von den Röntgenbildern der ersten und von allen weiteren Folgen die 3D-Bilddaten unter Verwendung eines (vorbestimmten) Rekonstruktionsverfahrens erzeugt.
  • Es werden somit zumindest zwei Tomosynthese-Röntgenbildfolgen aufgenommen. Durch das Verschwenken von Röntgenstrahlenquelle und Röntgendetektor unterscheiden sich die beiden Folgen dadurch, dass sich diejenige Richtung, in der die Qualität der Auflösung besonders schlecht ist, ändert. Verwendet man nun sämtliche Bilddaten zur Rekonstruktion, so findet ein gewisser Ausgleich statt, und im Gesamtergebnis wird eine bessere Auflösung erzielt. Zwar wird die Zahl der Röntgenbilder zumindest verdoppelt, wenn nicht sogar verdreifacht oder vervierfacht. Im Vergleich zu der Zahl der Röntgenbilder, die bei einer herkömmlichen CT aufgenommen werden, kann die Gesamtzahl der Röntgenbilder dennoch deutlich geringer bleiben, so dass der Vorteil der Tomosynthese erhalten bleibt, dass die 3D-Bilddaten wesentlich schneller zur Verfügung stehen. Die beanspruchte Bewegungsform (geradlinige Bewegung – Verschwenken – geradlinige Bewegung, etc.) ist auch effizienter als die bei der CT verwendete übliche Abtastung, bei der das System um die Körperlängsachse des Patienten gedreht wird und jeweils eine Vielzahl von Röntgenbildern aufgenommen wird, anschließend eine Verschiebung (von System oder Patient) stattfindet, dann eine erneute Drehung des Systems etc.
  • Grundsätzlich ist es zwar möglich, dass bei den verschiedenen Folgen von Röntgenbildern die geradlinige Bewegung nicht stets in dieselbe Richtung verläuft, bevorzugt ist jedoch eine einzige Achse festgelegt, längs der die geradlinige Verfahrbewegung bei allen Röntgenbildfolgen erfolgt. Dann ist es eine natürliche Konsequenz, dass Röntgenstrahlungsquelle und Röntgendetektor um genau diese Achse verschwenkt werden.
  • Vorliegend wird von einer Achse für die geradlinige Verfahrbewegung gesprochen, längs der die Verfahrbewegung erfolgt. Dies ist so zu verstehen, dass die Achse die Verfahrbewegungsrichtung vorgibt, nicht jedoch den genauen Ort der jeweils bewegten Vorrichtung. Naturgemäß lässt sich eine Vielzahl von derartigen Parallelachsen definieren, und es ist klar, dass Röntgenstrahlenquelle und Röntgendetektor nur um eine Achse aus dieser Vielzahl verschwenkt werden. Die genannte Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Motoren für das geradlinige Verfahren und gegebenenfalls für das Verschwenken besonders einfach gestaltet werden können.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird bei jeder weiteren Folge von Röntgenbildern jeweils die Röntgenstrahlenquelle mit dem Röntgendetektor oder das Objekt in einer Gegenrichtung zu der bei der vorherigen Folge von Röntgenbildern eingenommenen Richtung verfahren. Kurz ausgedrückt bedeutet dies, dass einmal hin und einmal her verfahren wird. Durch das Umkehren der Verfahrrichtung von Folge zu Folge wird vermieden, dass die Apparatur immer wieder an einen Ausgangspunkt zurückgefahren werden muss. Naturgemäß wird dadurch bei der Bildaufnahme Zeit gewonnen.
  • Bisherige herkömmliche Röntgenapparaturen ermöglichen die beanspruchte Bewegungsform noch nicht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Roboterarm verwendet, an dem Röntgenstrahlenquelle und Röntgendetektor befestigt ist, und an dem sie um eine Schwenkachse schwenkbar sind, wobei der Rotoberarm längs der Schwenkachse verfahrbar ist.
  • In Kombination mit einem herkömmlichen Röntgen-C-Bogen-System kann vorgesehen sein, dass beim Aufnehmen der Folgen von Röntgenbildern ein Patiententisch, auf dem sich der Patient befindet, längs einer Schwenkachse des Röntgen-C-Bogens verfahren wird. Zwischen dem Aufnehmen der Folgen kann dann der Röntgen-C-Bogen in üblicher Weise um seine Schwenkachse verschwenkt werden.
  • Es ist nicht notwendigerweise so, dass Röntgenstrahlenquelle und Röntgendetektor gleichläufig verfahren werden müssen. Vielmehr ist es auch möglich, dass sie gegenläufig verfahren werden. Hierzu können beispielsweise Röntgenstrahlenquelle und Röntgendetektor jeweils an unterschiedlichen Röntgenroboterarmen befestigt werden, die jeweils ein Verschwenken ermöglichen und geradlinig verfahrbar sind.
  • Als Rekonstruktionsverfahren kann bei der Erfindung grundsätzlich jedes bei der Tomosynthese übliche und an sich aus dem Stand der Technik bekannte Rekonstruktionsverfahren verwendet werden. Beispielsweise kann aus jeder Folge von Röntgenbildern ein 3D-Bilddatensatz mit Einträgen für eine Vielzahl von Teilvolumina erzeugt werden. Nachfolgend werden dann die Einträge zu allen Folgen von Röntgenbildern für jedes Teilvolumen addiert. Es wird dann nicht zwischen Röntgenbildern der einen und der anderen Folge unterschieden.
  • Ein Beispiel für ein Rekonstruktionsverfahren, das grundsätzlich bekannt ist, ist das Verfahren der gefilterten Rückprojektion. Dieses ist beispielsweise in dem Übersichtsartikel von G. L. Zeng, „Image reconstruction – a tutorial", Computerized Medical Imaging and Graphics 25 (2001), Seiten 97 bis 103 beschrieben. Weitere Informationen über die gefilterte Rückprojektion finden sich auch im Artikel von G. Lauritsch und W. Härer, „A theoretical framework for filtered backprojection in tomosynthesis", in: Hanson K M (Hrsg), Medical Imaging 1998: Image Processing Bd 3338, SPIE, Bellingham (USA), Seiten 1127 bis 1137. Bei der Rückprojektion wird von einem Modellvolumen des abzubildenden Objekts ausgegangen, und es wird zurückverfolgt, welcher Röntgenstrahl die Bildinformation auf einem bestimmten Datenpunkt des Röntgenbildes erzeugt hat. Diese Bildinformation ist nichts anderes als ein Zahlenwert, der die Absorption durch das abgebildete Objekt längs des betrachteten Strahles repräsentiert. Im Rahmen der Rückprojektion wird von der Prämisse ausgegangen, dass die Absorption gleichmäßig durch den Körper erfolgt ist, und zur Rekonstruktion dieses Körpers wird Teilvolumina des Körpermo dells jeweils ein Teil des Zahlenwerts zugeordnet, der durch die Gleichverteilung definiert ist. Führt man die Rückprojektion für eine Vielzahl von Bildern durch, gibt es Teilvolumina des Modellkörpers, in denen sich die Werte zu hohen Werten aufaddieren, und Bereiche, in denen es kaum zu Überschneidungen kommt. Führt man die Rückprojektion also für eine Vielzahl von Röntgenbildern durch, erhält man eine Information über die Struktur des abgebildeten Körpers. Wie oben erwähnt, erlaubt die Tomosynthese keine exakte Rekonstruktion, d. h. eine Rekonstruktion, die genauso genau ist wie die Auflösung des Bildgebungssystems. Eine Verbesserung erhält man durch eine Filterung. Hierbei wird entweder jedes Röntgenbild einzeln mit einem Filter gefiltert, oder der 3D-Bild-Datensatz wird einer Filterung unterzogen. Es können auch Mehrfachfilter eingesetzt werden, d. h. Filter, die auf das Frequenzspektrum hintereinander, also multipliziert, wirken, siehe beispielsweise den oben genannten Artikel von Lauritsch und Härer. Es ist nicht von Bedeutung, ob ein Teil dieser Filter auf die Röntgenbilder angewandt wird und ein Teil dieser Bilder auf die 3D-Bilddaten, oder ob die gesamten Filter jeweils nur auf die Röntgenbilder oder nur auf die 3D-Bilddaten angewendet werden.
  • Der Filter muss naturgemäß eine Art Information über die Bedingungen der Bildgebung enthalten. So lässt sich bei der vorliegenden Erfindung an die Definition von derartigen Filtern besonders gut anknüpfen, wenn für jede Röntgenbildfolge ein eigener Filter verwendet wird. Da jede Röntgenbildfolge im Stand der Technik eine Einzel-Tomosynthese repräsentiert, ist die Definition eines derartigen Filters besonders leicht.
  • Bei einer abgewandelten vorteilhaften Version wird für alle Folgen von Röntgenbildern nur ein einziger Gesamtfilter eingesetzt. Dieser Filter beinhaltet somit die Information auch über alle Schwenkbewegungen von Röntgenstrahlungsquelle und Röntgendetektor.
  • Im Stand der Technik werden Filter für die gefilterte Rückprojektion häufig analytisch ermittelt. Es wird hierbei ein geometrisches Modell des Abbildungssystems verwendet, und es gibt an sich bekannte Verfahren, anhand dieser Modelle einen Filter zu definieren, siehe hierzu auch den oben genannten Artikel von Lauritsch und Härer. Da durch das Einbeziehen des Verschwenkens die analytischen Verfahren komplizierter werden, kann ein Verfahren zum Definieren von Filtern für die gefilterte Rückprojektion Bedeutung gewinnen, das in der nach dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung veröffentlichten DE 10 2005 050 917 beschrieben ist. Der Filter wird hierbei dadurch bereitgestellt, dass in ihrem 3D-Aufbau bekannte Testobjekte eingesetzt werden und Röntgenbilddaten für jedes Testobjekt erzeugt werden. Da der 3D-Aufbau der Testobjekte bekannt ist, können aus den Röntgenbildern 3D-Bilddaten erzeugt werden und mit dem bekannten 3D-Aufbau verglichen werden. Der Filter soll dann, angewandt auf die 3D-Bilddaten (oder vorher auf die Röntgenbilder) bewirken, dass die resultierenden 3D-Bilddaten nach der Filterung exakt mit dem bekannten 3D-Aufbau des Testobjekts übereinstimmen.
  • An den Testobjekten wird somit das vollständige Verfahren, wie es oben als erfindungsgemäß beschrieben ist durchgeführt, nur mit dem Testobjekt anstelle des Objekts. Die Durchführung kann real erfolgen oder virtuell als Computersimulation. Es wird dann nachfolgend durch einen Vergleich der hierbei gewonnen 3D-Bilddaten mit dem bekannten 3D-Aufbau des Testobjekts ein Filter bestimmt, der nachfolgend bei den Röntgenbildern des Objekts zum Erzeugen (Rekonstruieren) der 3D-Bilddaten verwendet wird. Bei der Durchführung des Verfahrens mit den Testobjekten sollte in vorteilhafter Weise das Testobjekt genauso verfahren werden wie später das Objekt beziehungsweise der Patient. Es sollten also zuvor die Verfahrstellungen definiert werden und dann sowohl für das Testobjekt als auch später für das Objekt/den Patienten eingesetzt werden.
  • Anstelle der gefilterten Rückprojektion kann auch ein Verfahren verwendet werden, das im Stand der Technik als iteratives Verfahren an sich bekannt ist und insbesondere in der Frühzeit der CT eingesetzt wurde. Dieses Verfahren ist beispielsweise auch in dem oben genannten Artikel von Zeng beschrieben. Bei iterativen Verfahren wird mit einer Folge von so genannten „Vorwärtsprojektionen", d. h. der Berechnung von Projektionen aus einem Bildvolumen und Rückwärtsprojektionen, wie in der CT gearbeitet. Zu Beginn wird ein Näherungsbild bereitgestellt, das zum Beispiel aus einer konstanten Vorbelegung bestehen kann. Anschließend werden aus diesem Bild Projektionen berechnet und deren Differenz zu den gemessenen Projektionen bestimmt. Die Differenzbilder werden rückprojiziert, und zwar für sämtliche Röntgenbilder. Man erhält so einen verbesserten Näherungsbilddatensatz für den zu erzielenden 3D-Bilddatensatz. Aus dieser Näherung können wieder neue Vorwärtsprojektionen erzeugt werden, dann kann wieder die Differenz gebildet werden etc. Nach einer endlichen Anzahl von Iterationen ändern sich die Daten nicht mehr (die Differenzen werden zu null), und der dann erzielte 3D-Bilddatensatz ist das endgültige Ergebnis des iterativen Verfahrens. Das iterative Verfahren hat bekanntermaßen im Vergleich zu gefilterten Rückprojektionen den Vorteil einer hohen Präzision und den Nachteil eines hohen Rechenaufwands.
  • Die Erfindung wird auch verwirklicht durch ein System zum Aufnehmen von Röntgenbildern, das einen Roboterarm aufweist, an dem eine Röntgenstrahlungsquelle und ein Röntgendetektor befestigt sind. Der Roboterarm ist längs einer Achse verfahrbar und um die Achse verschwenkbar. Das genannte System ermöglicht erstmals eine koordinierte Längsbewegung von Röntgenstrahlenquelle und Röntgendetektor für eine Vielzahl von Schwenkpositionen.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollte das System eine Steuereinheit umfassen, die dazu ausgelegt ist, Röntgenstrahlungsquelle und Röntgendetektor zu aktivieren und einen Motor zum Verfahren und Verschwenken des Roboterarms anzusteuern. Die Steuereinheit soll im Weiteren so programmiert sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren in einem automatischen Ablauf durchführbar ist.
  • Zum erfindungsgemäßen Verfahren gehört auch die Verwendung eines Rekonstruktionsverfahrens, die mit Rechenschritten einhergeht. Zur Vornahme dieser Rechenschritte sollte die Steuereinheit eine Recheneinheit zum Auswerten der Röntgenbilder umfassen und entsprechend programmiert sein, insbesondere so programmiert sein, die oben genannten Rekonstruktionsverfahren einzusetzen.
  • Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der
  • 1 die Anordnung der bildgebenden Einheiten bei einem ersten Tomosyntheseverfahren gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht,
  • 2 die Anordnung der bildgebenden Einheiten bei einem zweiten Tomosyntheseverfahren gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht, und
  • 3 schematisch die Stellung der bildgebenden Einheiten gemäß der Erfindung veranschaulicht.
  • Die FIG veranschaulichen jeweils ein Röntgensystem, wobei eine als Röntgenstrahlungsquelle dienende Röntgenröhre 10 und ein Röntgen-Flachdetektor 12 jeweils durch Symbole veranschaulicht sind. Durch eine Strichelung symbolisch dargestellt ist ein Patiententisch 14, auf dem sich ein Patient 16 befindet.
  • Bei der Tomosynthese wird eine Folge von Röntgenbildern mit Hilfe der Röntgenröhre 10 und des Röntgen-Flachdetektors 12 aufgenommen. Von Bild zu Bild wird die Stellung von Röntgenröhre 10 und Röntgen-Flachdetektor 12 geändert. Bei der in 1 und 2 gezeigten Art der Tomosynthese, welche Grund lage für die vorliegende Erfindung ist, wird die Röntgenröhre 10 auf einer geradlinigen Bahn, nämlich längs einer Achse 18 bewegt. Der Röntgen-Flachdetektor 12 wird ebenfalls geradlinig bewegt, nämlich längs einer Achse 20. Die Achsen 18 und 20 stehen parallel.
  • 1 und 2 betreffen unterschiedliche Arten der Relativbewegung von Röntgenröhre 10 und Röntgen-Flachdetektor 12. In 1 eingezeichnet ist ein Pfeil 22, der die Bewegungsrichtung der Röntgenröhre 10 anzeigt. Ein Pfeil 24 zeigt die Bewegungsrichtung des Röntgen-Flachdetektors 12 an. Somit werden Röntgenröhre 10 und Röntgen-Flachdetektor 12 gegenläufig bewegt. In 2 ist ein Pfeil 26 eingezeichnet, der die Bewegung der Röntgenröhre 10 anzeigt, sowie ein Pfeil 28, der die Bewegung des Röntgen-Flachdetektors 12 anzeigt. Im Fall von 2 werden Röntgenröhre 10 und Röntgen-Flachdetektor 12 gleichläufig bewegt. Die vorliegende Erfindung kann von beiden Arten der Bewegung Gebrauch machen.
  • In beiden 1 und 2 ist jeweils der Tomosynthesewinkel α eingezeichnet. Dieser ist zwischen einer Geraden definiert, die die Röntgenröhre 10 mit einem Mittelpunkt des Röntgen-Flachdetektors 12 verbindet, und einer Geraden, die die beiden Geraden 18 und 20 miteinander verbindet und senkrecht auf ihnen steht. Eingezeichnet ist die z-Achse, zu der der Winkel α definiert ist. Diese Achse ist gleichzeitig auch Flächennormale des Röntgenflachdetektors 12. Die Tomosynthese zeichnet sich dadurch aus, dass α niemals 90° erreicht, d. h. dass die Röntgenröhre 10 endlich weit auf der Geraden 18 bewegt wird. Für eine vollständige Abbildung des Patienten 16, die eine im Rahmen der Abbildungsgenauigkeit exakte Rekonstruktion der Struktur des Patienten 16 ermöglicht, dürfte der Tomosynthesewinkel α nicht beschränkt werden. Bei der Tomosynthese wird aber nur eine beschränkte Anzahl von Röntgenbildern aus einem beschränkten Winkelbereich aufgenommen, um Zeit zu sparen.
  • Den beiden anhand der 1 und 2 erläuterten Art der Tomosynthese ist gemeinsam, dass die Qualität der Rekonstruktion eines 3D-Bilddatensatzes, welcher den Patienten 16 repräsentieren soll, i. a. schlecht ist, was eine Auflösung längs der z-Achse angeht.
  • Die Erfindung löst dieses Problem, dass Röntgenröhre 10 und Röntgen-Flachdetektor (gemeinsam) um eine zu den Geraden 18 und 20 parallele Achse (nicht eigens gekennzeichnet) geschwenkt werden, also in einer Ebene senkrecht zur Verfahrrichtung verschwenkt werden. Beim Verschwenken der Röntgenröhre 10 in 3 nach rechts nimmt die Röntgenröhre 10 einen anderen Platz ein und ist zur besseren Erkennbarkeit mit 10' gekennzeichnet. Beim Verschwenken nach links nimmt sie den Platz ein, wo die Röntgenröhre mit 10'' gekennzeichnet ist. Analog wird der Röntgen-Flachdetektor so verkippt, dass er die Stellungen 12' und 12'' einnimmt.
  • Bei der Erfindung wird eine erste Röntgenbildfolge im Grundzustand aufgenommen. Dann erfolgt das Verschwenken. Anschließend wird eine weitere Röntgenbildfolge aufgenommen, beispielsweise in dem durch Einfachstriche bezeichneten Zustand. Es können dann weitere Röntgenbildfolgen aufgenommen werden, zum Beispiel nach einem abermaligen Verschwenken in den Zustand, der durch Zweifachstrich gekennzeichnet ist. Es werden somit gewissermaßen Teil-Tomosynthesen jeweils gemäß 1 oder 2 durchgeführt. Die Teil-Tomosynthesen unterscheiden sich dadurch, dass sich die Richtung, in der die Abbildungsqualität besonders schlecht ist, ändert. Diese Richtung war in 1 und 2 die z-Achse. Da sich diese Achse beim Verschwenken mitdreht, ergibt sich die in 3 gezeigte Achse z' oder z'' nach dem Verschwenken ausgehend von der Achse z. Man erhält dann insgesamt eine Vielzahl von Röntgenbildern, bei denen nicht überall dieselbe Richtung bei der Rekonstruktion eines 3D-Bilddatensatzes schlecht auflösend ist. Dadurch wird die Qualität der Tomosynthese verbessert.
  • Grundsätzlich können sämtliche Rekonstruktionsverfahren zum Herstellen eines 3D-Bilddatensatzes, der die Struktur des Patienten 16 repräsentiert, verwendet werden, wobei von dem aufgenommenen Satz Röntgenbildern ausgegangen wird. Die Rekonstruktionstechnik muss nicht notwendigerweise von den für die Teil-Tomosynthesen verwendeten Rekonstruktionstechniken abweichen. Bei einer gefilterten Rückprojektion kann beispielsweise für jede Folge von Röntgenbildern, die jeweils einer Schwenkstellung aus 3 entspricht, ein eigener Filter verwendet werden. Es ist aber auch möglich, einen übergreifenden Filter zu definieren und alle Röntgenbilddaten gemeinsam und gleichzeitig auszuwerten. Bei Verwendung eines iterativen Verfahrens zur Rekonstruktion des 3D-Bilddatensatzes werden in natürlicher Weise sämtliche Röntgenbilder gleichwertig einbezogen, ohne dass unterschieden wird, im Rahmen welcher Folge diese Röntgenbilder aufgenommen wurden.
  • Die Bestimmung der Filter mit simulierten oder gemessenen Testobjekten kann auch mit Hilfe der iterativen Rekonstruktion erfolgen, wie dies in der oben genannten Anmeldung DE 10 2005 050 917 dargestellt ist. Es können die Filter auch hier jeweils für die Einzelabtastung oder vorteilhaft gleich für die Gesamtabtastung konzipiert werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Bereitstellen von 3D-Bilddaten eines Objekts (16), insbesondere eines Patienten, bei dem eine erste Folge von Röntgenbildern aufgenommen wird, für die eine Röntgenstrahlungsquelle (10), eventuell gekoppelt mit einem Röntgendetektor (12), und/oder das Objekt (16) geradlinig verfahren werden, dadurch gekennzeichnet, dass – nach dem Aufnehmen der ersten Folge zumindest einmal a) die Röntgenstrahlungsquelle (10) und der Röntgendetektor (12) verschwenkt werden und b) eine weitere Folge von Röntgenbildern aufgenommen wird, für die die Röntgenstrahlungsquelle (10), eventuell gekoppelt mit dem Röntgendetektor (12), und/oder das Objekt (16) geradlinig verfahren werden, und – anhand von den Röntgenbildern der ersten und allen weiteren Folgen die 3D-Bilddaten unter Verwendung eines Rekonstruktionsverfahrens erzeugt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) Röntgenstrahlungsquelle und Röntgendetektor um eine Achse verschwenkt werden, längs der die geradlinige Verfahrbewegung erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) bei jeder weiteren Folge von Röntgenbildern jeweils die Röntgenstrahlungsquelle (10) mit dem Röntgendetektor (12) oder das Objekt (16) in einer Gegenrichtung zur bei der vorherigen Folge von Röntgenbildern eingenommenen Richtung verfahren wird/werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Röntgenstrahlungsquelle und Röntgendetektor an einem Roboterarm befestigt sind, an dem sie um eine Schwenkachse schwenk bar sind, und wobei der Roboterarm längs der Schwenkachse verfahrbar ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Röntgenstrahlungsquelle (10) und Röntgendetektor (12) an einem Röntgen-C-Bogen befestigt sind, und dass das Objekt (16) auf einem Patiententisch (14) liegt, so dass beim Aufnehmen der Folgen von Röntgenbildern der Patiententisch längs einer Schwenkachse des Röntgen-C-Bogens verfahren wird und zwischen dem Aufnehmen der Folgen der Röntgen-C-Bogen um die Schwenkachse verschwenkt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Röntgenstrahlungsquelle (10) und Röntgendetektor (12) gegenläufig verfahren werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus jeder Folge von Röntgenbildern unabhängig von den anderen Folgen von Röntgenbildern ein 3D-Bilddatensatz mit Einträgen für eine Vielzahl von Teilvolumina erzeugt wird, und dass nachfolgend die Einträge zu allen Röntgenbildern für jedes Teilvolumen addiert werden.
  8. Verfahren nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erzeugen des 3D-Bilddatensatzes ein Verfahren der gefilterten Rückprojektion verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Folge von Röntgenbildern ein eigener Filter verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für alle Folgen von Röntgenbildern nur ein Filter eingesetzt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufnehmen von Röntgenbildern ein in seinem 3D-Aufbau bekanntes Testobjekt bereitgestellt wird und das vollständige Verfahren nach Patentanspruch 1 real oder virtuell mit dem Testobjekt anstelle des Objekts durchgeführt wird, und dass durch einen Vergleich der hierbei gewonnenen 3D-Bilddaten mit dem bekannten 3D-Aufbau des Testobjekts ein Filter bestimmt wird, der nachfolgend bei den Röntgenbildern des Objekts zum Erzeugen der 3D-Bilddaten verwendet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erzeugen des 3D-Bilddatensatzes aus den Röntgenbildern ein iteratives Verfahren durchgeführt wird.
  13. System zum Aufnehmen von Röntgenbildern, mit einem Roboterarm, an dem eine Röntgenstrahlungsquelle und ein Röntgendetektor befestigt sind, und der längs einer Achse verfahrbar und um die Achse verschwenkbar ist.
  14. System nach Anspruch 13, mit einer Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, Röntgenstrahlungsquelle und Röntgendetektor zu aktivieren und einen Motor zum Verfahren und Verschwenken des Roboterarms anzusteuern und eine Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 zu bewirken.
  15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eine Recheneinheit zum Auswerten der Röntgenbilder umfasst und dazu ausgelegt ist, eine Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 12 zu bewirken.
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