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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Generierung von Bilddaten von einem Untersuchungsobjekt mittels eines Computertomographie-Systems. Sie betrifft außerdem ein Computertomographie-System und ein Computerprogrammprodukt.
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Computertomographen weisen typischerweise eine sogenannte Gantry mit einer Röntgenstrahlungsquelle sowie mit einem Röntgenstrahlungsdetektor auf und dienen bekanntermaßen der Untersuchung von Objekten mittels Röntgenstrahlung. Hierbei wird ein entsprechendes Objekt in den meisten Fällen mittels eines sogenannten Spiralscans oder einer Spiralabtastung untersucht und im Zuge eines solchen Spiralscans wird ein Rohdatensatz generiert, auf Basis dessen sich nachfolgend Bilddaten, beispielsweise Schnittbilder vom Objekt, erzeugen oder berechnen lassen. Dabei wird bei der Generierung eines entsprechenden Rohdatensatzes ein zu untersuchendes Volumen eines zu untersuchenden Objektes mittels eines Rasters in sogenannte Voxel oder 3-D-Pixeln unterteilt und jedem Voxel wird eine Art Abschwächungswert zugeordnet, der charakteristisch ist für die Abschwächung von Röntgenstrahlung beim Durchtritt durch das entsprechende Voxel.
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Die Berechnung oder Zuordnung von entsprechenden Abschwächungswerten setzt dabei die Kenntnis der relativen Position der Röntgenstrahlungsquelle und des Röntgenstrahlungsdetektors relativ zum zu untersuchenden Volumen zu jedem Zeitpunkt während des entsprechenden Spiralscan voraus und je genauer die Relativpositionen zu den verschiedenen Zeitpunkten bekannt sind, desto höhere Bildqualitäten lassen sich bei den Bilddaten, zum Beispiel den Schnittbildern vom Objekt, erreichen.
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In der Praxis ist es üblich bei der Berechnung der Abschwächungswerte davon auszugehen, dass der Röntgenstrahlungsdetektor einerseits und die Röntgenstrahlungsquelle andererseits bei jedem Spiralscan entlang einer idealen Spiralbahn um eine z-Achse oder z-Richtung verfahren und zwar mit einer konstanten Geschwindigkeit, die durch den vor der Untersuchung auswählbaren und somit variabel vorgebbaren Pitch-Faktor bestimmt ist. Mittels einer aufwändigen Bewegungsmechanik wird dann diese idealisierte Bewegung soweit möglich nachvollzogen, so dass die vorausgesetzten Relativpositionen in guter Näherung den realen Relativpositionen entsprechen. Mögliche Bewegungsfehler, also Abweichungen der realen Relativpositionen von den vorausgesetzten Relativpositionen entlang der idealen Spiralbahn, werden üblicherweise nicht messtechnisch erfasst und dementsprechend bei der Berechnung der Abschwächungswerte nicht berücksichtigt.
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Um eine möglichst präzise Bewegungsmechanik zu realisieren werden in vielen Fällen die Gantry einerseits und ein Untersuchungstisch oder zumindest ein Sockel des Untersuchungstisches andererseits im Zuge der Installation in einer festen Relativposition zueinander und in fester relativen Ausrichtung zueinander in einem Untersuchungsraum angeordnet und zudem beispielsweise am Boden des Untersuchungsraumes fest verankert. Für die benötigten Relativbewegungen ist in solchen Fällen dann typischerweise eine Tischplatte des Untersuchungstisches durch eine Zwangsführung linear in z-Richtung verfahrbar und der Röntgenstrahlungsdetektor sowie die Röntgenstrahlungsquelle sind zwangsgeführt rotierbar in der Gantry aufgehängt.
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Bekannt sind zudem auch sogenannte Sliding-Gantry-Systeme, die sich vom zuvor beschriebenen System dadurch unterscheiden, dass nicht mittels des Untersuchungstischs und dessen Tischplatte eine Linearbewegung in oder entgegen der z-Richtung realisiert wird sondern dass mittels der Gantry, die hierfür auf einem fest montierten Schienensystem in z-Richtung verfahrbar gelagert ist.
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In beiden Fällen ist dabei eine gewisse (Ort-)Koppelung zwischen Untersuchungstisch und Gantry gegeben, durch die Bewegungsfreiheiten für Relativbewegungen zwischen Untersuchungstisch, auf dem ein zu untersuchendes Objekt gelagert wird, und Röntgenstrahlungsquelle sowie Röntgenstrahlungsdetektor, die in der Gantry aufgehängt sind, einschränkt werden und/oder durch die ein gemeinsames (Orts-)Bezugssystem vorgegeben wird. Eine solche Koppelung reduziert mögliche Bewegungsfehler, also Abweichungen der realen Relativpositionen von den vorausgesetzten Relativpositionen entlang der idealen Spiralbahn, und erhöht somit die erreichbare Bildqualität.
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In der Anmeldung
DE 10 2016 208 123 A1 ist außerdem eine Anordnung offenbart, aufweisend eine Gantry einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung und ein omnidirektionales Fahrwerk zum Bewegen der Anordnung relativ zu einer Unterlage.
In der Druckschrift
US 8 186 880 B1 wird ein Kalibrations- und Referenzphantom offenbart, welches eine Mehrzahl an Referenzmaterialien und Testobjekte umfasst, welche permanent in einer Patientenliege integriert sind und simultan mit einem Patientenscan gescannt werden.
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In der Druckschrift
US 5 799 059 A ist ein transparentes Messphantom offenbart, welches eine schnelle Prüfung der Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Scan-Positionsmechanismen der Bewegung des Patientenlagerungstisches in der computergestützten Tomographie erleichtern soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren zur Generierung von Bilddaten, ein vorteilhaftes Computertomographie-System und ein vorteilhaftes Computerprogrammprodukt anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Computertomographie-System mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten. Die im Hinblick auf das Verfahren angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Computertomographie-System und/oder das Computerprogrammprodukt übertragbar und umgekehrt.
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Das Verfahren dient hierbei der Generierung von Bilddaten von einem Untersuchungsobjekt, beispielsweise einem Patienten, mittels eines Computertomographie-Systems, welches eine Datenverarbeitungseinheit aufweist, welches eine Röntgenstrahlungsquelle sowie einen Röntgenstrahlungsdetektor aufweist, die an einem Träger aufgehängt sowie um eine z-Achse rotierbar gelagert sind, und welches einen Untersuchungstisch oder Patiententisch zur Lagerung des Untersuchungsobjekts sowie ein in fester Relativposition zum Untersuchungstisch angeordnetes Referenzobjekt aufweist.
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Der Träger der Röntgenstrahlungsquelle sowie des Röntgenstrahlungsdetektors ist dabei beispielsweise nach Art eines sogenannten C-Bogens ausgestaltet. Bevorzugt ist der Träger jedoch durch einen Rotor einer Gantry ausgebildet, so dass das Computertomographie-System in diesem Fall eine Gantry aufweist.
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Bei der Datenverarbeitungseinheit handelt es sich zum Beispiel um eine Steuereinheit, um einen Computer oder um einen Server. Einer bevorzugten Ausführungsvariante entsprechend weist das Computertomographie-System zwei Datenverarbeitungseinheiten auf, nämlich eine erste Datenverarbeitungseinheit und eine zweite Datenverarbeitungseinheit, also beispielsweise eine Steuereinheit und einen Computer, wobei dann typischerweise ein Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels der ersten Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird und ein anderer Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels der zweiten Datenverarbeitungseinheit.
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Insbesondere wenn das Computertomographie-System zudem eine Gantry aufweist, ist dann weiter bevorzugt die erste Datenverarbeitungseinheit, beispielsweise eine Steuereinheit, Teil der Gantry, während die zweite Datenverarbeitungseinheit, beispielsweise ein Computer oder ein Server, als eine von der Gantry zumindest räumlich getrennte Baueinheit ausgebildet ist, die beispielsweise über eine Kabelverbindung, einen Schleifkontakt oder eine Funkverbindung zum Zwecke eines Datenaustauschs mit der Gantry gekoppelt oder koppelbar ist. In einem solchen Fall ist die zweite Datenverarbeitungseinheit üblicherweise auch in einem anderen Raum aufgestellt als die Gantry.
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Ist nun das Untersuchungsobjekt auf dem Untersuchungstisch, oder kurz dem Tisch, positioniert, so wird im Zuge der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Generierung eines Rohdatensatzes die Röntgenstrahlungsquelle sowie der Röntgenstrahlungsdetektor relativ zum Untersuchungsobjekt verfahren und es wird bei der Generierung des Rohdatensatzes zumindest ein Teil des Untersuchungsobjekts zusammen mit zumindest einem Teil des Referenzobjekts mittels Röntgenstrahlung abgetastet. Die Abtastung des zumindest einen Teils des Referenzobjekts wird dann nachfolgend genutzt, um den Einfluss von Bewegungsfehlern, also insbesondere von Bewegungsfehlern der eingangs beschriebenen Art, beim Verfahren von Röntgenstrahlungsquelle sowie Röntgenstrahlungsdetektor relativ zum Untersuchungsobjekt zumindest teilweise zu kompensieren.
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Das Computertomographie-System ist hierbei typischerweise derart ausgestaltet, dass eine (Orts-)Kopplung der eingangs beschriebenen Art nicht gegeben ist oder zumindest im geringeren Umfang gegeben ist, sodass mit Bewegungsfehlern, also insbesondere von Bewegungsfehlern der eingangs beschriebenen Art, zu rechnen ist, die die für die Bilddaten vom Untersuchungsobjekt erreichbare Bildqualität signifikant reduzieren. Es wird also beim Spiralscan oder der Spiralabtastung zweckdienlicherweise weiterhin eine Relativbewegung realisiert, bei der die Röntgenstrahlungsquelle und der Röntgenstrahlungsdetektor jeweils eine spiralförmige Bahn mit recht konstanter Geschwindigkeit abfahren, jedoch ist die Bewegungsmechanik typischerweise weniger präzise und daher sind größere und/oder häufigere Abweichungen der realen Relativpositionen von den vorausgesetzten Relativpositionen einer idealen Spiralbahn anzunehmen.
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Dabei weist das Computertomographie-System bevorzugt eine Gantry auf, die als freie verfahrbare Gantry oder selbst fahrende ausgebildet ist und zum Beispiel Räder oder einen Kettenantrieb aufweist. Diese Gantry ist somit dann nicht verankert sondern frei relativ zum Erdsystem, also beispielsweise frei auf einem Boden eines Untersuchungsraums, verfahrbar. Sie ist dabei üblicherweise auch nicht an einen Raum, also insbesondere einen Untersuchungsraum, gebunden, sondern kann zum Beispiel auch zwischen verschiedenen Untersuchungsräumen verfahren werden. Die Gantry ist zudem bevorzugt nicht zwangsgeführt, beispielsweise mittels Schienen. Sie ist typischerweise in zwei linear unabhängige und insbesondere orthogonale Richtungen frei verfahrbar und weist hierzu beispielsweise eine Lafette mit Rädern oder mit einem Kettenantrieb auf. Die für den Spiralscan notwendige Linearbewegung in Richtung der z-Achse oder in z-Richtung wird dann bevorzugt durch die Gantry ausgeführt, wobei diese hierfür eine Steuereinheit, also insbesondere die zuvor genannte erste Datenverarbeitungseinheit, aufweist, mit der eine entsprechende Linearbewegung bei einem Spiralscan automatisch ausgeführt wird.
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Eine solche Linearbewegung erfolgt dabei zum Beispiel auch auf einem welligen Boden eines Untersuchungsraums, was dann zu relevanten Bewegungsfehlern führt. So oder so sind typischerweise größere und/oder häufigere Abweichungen der realen Relativpositionen von den vorausgesetzten Relativpositionen einer idealen Spiralbahn anzunehmen. Die realisierte Trajektorie wird also typischerweise stärker von der idealen Trajektorie abweichen. Die ideale Trajektorie wird dennoch bevorzugt weiterhin bei der Generierung des Rohdatensatzes und der Berechnung von Abschwächungswerten für die Voxel zugrunde gelegt. Ergänzend erfolgt aber eine Nachbearbeitung des Rohdatensatzes, bei dem der Einfluss der Bewegungsfehler zumindest teilweise und bevorzugt vollständig kompensiert wird.
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Für die Nachbearbeitung werden dabei vorzugsweise lediglich Daten aus dem Rohdatensatz und in einem Speicher des Computertomographie-Systems hinterlegten Daten genutzt und es wird weiter bevorzugt auf die Nutzung von Sensordaten verzichtet, die mittels einer zusätzlichen Sensorik zur messtechnischen Erfassung der Relativpositionen generiert werden. Die Nachbearbeitung des Rohdatensatzes erfolgt dabei zweckdienlicherweise in der Datenverarbeitungseinheit des Computertomographie-Systems und bevorzugt in der zuvor genannten zweiten Datenverarbeitungseinheit. Die jeweilige Datenverarbeitungseinheit weist dann typischerweise ein ausführbares Programm auf, welches nach einem Start die entsprechenden Verfahrensschritte automatisch ausführt, also insbesondere die Nachbearbeitung des Rohdatensatzes.
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Im Zuge der Nachbearbeitung werden dann bevorzugt Daten aus dem Rohdatensatz oder abgeleitete Daten aus dem Rohdatensatz mit trainierten Daten, also insbesondere mit in einem Datenspeicher des Computertomographie-Systems hinterlegten Daten, verglichen und hierdurch wird eine Korrekturgröße oder werden Korrekturgrößen ermittelt wird, welche für die Generierung von Bilddaten vom Untersuchungsobjekt genutzt wird bzw. werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung werden bei der Weiterverarbeitung oder Nachbearbeitung des Rohdatensatzes und typischerweise vor einer Generierung von Bilddaten vom Untersuchungsobjekt basierend auf dem Rohdatensatz Bilddaten vom Referenzobjekt generiert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante wird dabei eine Anzahl Schnittbilder vom Referenzobjekt generiert und dementsprechend handelt es sich dann bei den Bilddaten um die Anzahl Schnittbilder.
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Hierbei werden weiter bevorzugt mehr als 5 Schnittbilder und insbesondere mehr als 10 Schnittbilder generiert oder berechnet, also zum Beispiel 20 Schnittbilder. Bei den Schnittbildern handelt es sich zweckdienlicherweise um aufeinanderfolgende Schnitte, sodass die Anzahl Schnittbilder einen Volumenbereich des Referenzobjekts wiedergibt. Werden also beispielsweise 20 Schnittbilder generiert mit einem Bildabstand von jeweils 0,5 mm, so wird hierdurch ein durchgehender Objektbereich von etwa 1 cm abgebildet. Weiter wird es als zweckdienlich angesehen, wenn die Anzahl Schnittbilder kleiner 40 und insbesondere kleiner 30 ist.
Die generierten Bilddaten vom Referenzobjekt werden vorteilhafterweise nachfolgend in einem Auswerteprozess mit trainierten Bilddaten vom Referenzobjekt verglichen, also insbesondere mit in einem Speicher hinterlegten Bilddaten. Hierbei wird dann beispielsweise ein sogenanntes Deep-Learning-Network oder ein sogenanntes Deep Convolutional-Network genutzt und eine automatische Bilderkennung oder ein automatischer Bildabgleich realisiert. Entsprechende Systeme sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden unter anderem bereits zur Bilderkennung genutzt. Gemäß einer Ausführungsvariante werden die Bilddaten vom Referenzobjekt für den Auswerteprozess und insbesondere für die Auswertung in einem zuvor genannten Network um sogenannte Metainformationen ergänzt, also beispielsweise um Zeitstempel.
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Bevorzugt werden weiter während eines entsprechenden Auswerteprozesses mithilfe des Bilddatenvergleiches Korrekturgrößen ermittelt und mithilfe dieser Korrekturgrößen wird dann weiter bevorzugt ein korrigierter Rohdatensatz generiert. Die Korrekturgrößen geben dabei zum Beispiel die Abweichung einer tatsächlichen Trajektorie von einer idealen Trajektorie wieder, wobei die tatsächliche Trajektorie die Bewegung des Röntgenstrahlungsdetektors während der Generierung des Rohdatensatzes und somit während des Spiralscan relativ zum gescannten Volumen des Referenzobjekts und zum gescannten Volumen des Untersuchungsobjekts wiedergibt, wohingegen die ideale Trajektorie eine idealisierte Bewegung wiedergibt, also beispielsweise eine ideale Spiralbahn entlang derer sich der Röntgenstrahlungsdetektor mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.
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Bilddaten und insbesondere Schnittbilder vom Untersuchungsobjekt werden schließlich bevorzugt basierend auf dem korrigierten Rohdatensatz generiert.
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Das bei diesem Verfahren genutzte Referenzobjekt ist weiter vorzugsweise am Untersuchungstisch, auch Patiententisch genannt, und insbesondere einer Tischplatte des Untersuchungstisches befestigt. Das Referenzobjekt ist hierbei bevorzugt derart positioniert, dass dieses räumlich getrennt vom Untersuchungsobjekt, also mit einem gewissen Abstand zum Untersuchungsobjekt, angeordnet ist. D. h., dass das Untersuchungsobjekt und das Referenzobjekt einander bevorzugt nicht berühren.
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Das Referenzobjekts weist weiter zweckdienlicherweise eine Längsachse auf. Die Ausdehnung des Referenzobjekts in Richtung der Längsachse beträgt dabei üblicherweise mehr als 20 cm, bevorzugt mehr als 30 cm und insbesondere mehr als 50 cm cm oder sogar mehr als 100 cm.
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Weiter ist die Längsachse des Referenzobjekts typischerweise in guter Näherung parallel zur Längsachse der Tischplatte ausgerichtet. Die Längsachse der Tischplatte ist dabei während eines Spiralscan zweckdienlicherweise in erster Näherung parallel zur z-Achse ausgerichtet. D. h. dass sich üblicherweise eine selbstfahrende Gantry automatisch während eines Spiralscan parallel zur Längsachse der Tischplatte ausrichtet und dann in eine Richtung parallel zur Längsachse der Tischplatte bewegt oder dass sich zum Beispiel eine selbstfahrende Gantry automatisch während eines Spiralscan in eine Richtung parallel zur Längsachse der Tischplatte bewegt, sofern sie zuvor parallel zur Längsachse ausgerichtet wurde, beispielsweise von einem Bediener. Die Tischplatte und insbesondere der Untersuchungstisch werden dagegen während eines Spiralscans bevorzugt nicht bewegt und dementsprechend bleiben deren Positionen und Ausrichtungen relativ zum Erdsystem während eines Spiralscans unverändert.
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Von Vorteil ist es außerdem, wenn sich der Querschnitt des Referenzobjekts quer zu seiner Längsachse entlang der Längsachse ändert. Günstig ist es auch, wenn sich der Querschnitt des Referenzobjekts quer zu einer Querachse entlang der Querachse, wobei die Querachse senkrecht zur Längsachse ausgerichtet ist. Ist beides der Fall, so ist dann typischerweise eine feine dreidimensionale Struktur realisiert.
Weiter weist das Referenzobjekt erfindungsgemäß mehrere torusförmige oder scheibenförmige Elemente auf. Ein solches Element weist dabei zum Beispiel in Richtung der Längsachse des Referenzobjekts eine Ausdehnung von etwa 5 mm auf. Je nach Ausführungsvariante ist zwischen zwei Elementen ein Zwischenraum belassen von beispielsweise 5 mm.
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Gemäß einer Ausgestaltung weisen mehrere Elemente des Weiteren unterschiedliche Durchmesser auf. Hierbei bildet zum Beispiel eine Anzahl Elemente eine Gruppe aus, bei der der Durchmesser in Richtung der Längsachse des Referenzobjekts gesehen von Element zu Element zunimmt oder von Element zu Element abnimmt. Je nach Ausführungsvariante bildet dann eine Gruppe das Referenzobjekt aus oder mehrere Gruppen, beispielsweise mehrere identische Gruppen, bilden das Referenzobjekt aus.
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Weiter ist es von Vorteil, wenn mehrere Elemente eine Erhebung oder eine Vertiefung aufweisen, beispielsweise eine Kerbe, eine Durchbohrung oder ein Sackloch. Günstig ist es weiter wenn diese Erhebungen bzw. Vertiefungen unterschiedlich ausgestaltet sind und/oder an unterschiedlichen Winkelpositionen um die Längsachse des Referenzobjekts herum positioniert sind.
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Bevorzugt wandert dabei die Winkelpositionen in Richtung der Längsachse des Referenzobjekts gesehen von Element zu Element in einer Umfangsrichtung um die Längsachse, beispielsweise jeweils um 5° oder jeweils um 10°, sodass die Erhebungen bzw. Vertiefungen aller Elemente entlang einer Spiralbahn angeordnet oder positioniert sind. Alternativ ist die Erhebung bzw. die Vertiefung erst bei jedem dritten oder jedem vierten Element um einen vorgegebenen Winkel versetzt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in einer Frontalansicht ein Computertomographie-System mit einem Referenzobjekt,
- 2 in einem Blockdiagramm ein Verfahren zur Generierung von Bilddaten mittels des Computertomographie-Systems,
- 3 in einer perspektivischen Ansicht eine erste Ausgestaltung des Referenzobjekts und
- 4 in einer perspektivischen Ansicht eine zweite Ausgestaltung des Referenzobjekts.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein nachfolgend exemplarisch beschriebenes Verfahren dient der Generierung von Bilddaten mittels eines Computertomographie-Systems 2, wie es in 1 schematisch wiedergegeben ist.
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Das Computertomographie-System 2 weist dabei einen Untersuchungstisch 4 mit einer nicht näher dargestellten Tischplatte auf. An dieser Tischplatte ist im Ausführungsbeispiel ein Referenzobjekts 6 befestigt, welches sich entlang einer Längsachse 26 erstreckt, die parallel zu einer Längsachse der Tischplatte ausgerichtet ist.
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Teil des Computertomographie-Systems 2 ist weiter eine Gantry 8, welche als selbst fahrende Gantry 8 ausgebildet ist. Dabei weist die Gantry 8 im Ausführungsbeispiel eine Lafette 10 mit Rädern auf, mit der die Gantry 8 auf einem Boden 12 eines Untersuchungsraumes frei verfahrbar ist. In der Gantry 8 sind nach an sich bekanntem Prinzip eine Röntgenstrahlungsquelle 14 einerseits und ein Röntgenstrahlungsdetektor 16 andererseits rotierbar um eine z-Achse 18 gelagert, wobei die Röntgenstrahlungsquelle 14 und der Röntgenstrahlungsdetektor 16 einander gegenüberliegend in fester Relativposition zueinander und in fester relativer Ausrichtung zueinander in der Gantry 8 aufgehängt sind.
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Zur Untersuchung eines Untersuchungsobjekts 20 und somit zur Generierung von Bilddaten vom Untersuchungsobjekt 20 wird dieses auf der Tischplatte des Untersuchungstisches 4 positioniert und nachfolgend mittels eines Spiralscans mit Röntgenstrahlung abgetastet. Dabei rotieren zur Ausführung des Spiralscans die Röntgenstrahlungsquelle 14 und der Röntgenstrahlungsdetektor 16 um die z-Achse 18 der Gantry 8 und zudem wird die Gantry 8, deren z-Achse 18 in erster Näherung parallel zur Längsachse der Tischplatte ausgerichtet ist, in eine Richtung parallel zur Längsachse der Tischplatte verfahren. Somit ist während des Spiralscans die z-Achse in erster Näherung parallel zur Längsachse der Tischplatte und somit auch zur Längsachse des Referenzobjekts 6 ausgerichtet.
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Außerdem weist das Computertomographie-System 2 eine Datenverarbeitungseinheit 22 auf, die beispielsweise durch einen Computer oder einen Server ausgebildet ist und nicht zwingend im selben Raum wie die Gantry 8 und der Untersuchungstisch 4 angeordnet sein muss.
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Das hier beschriebene Verfahren lässt sich in mehrere Verfahrensschritte oder Teile A bis E unterteilen, die im Ausführungsbeispiel nacheinander ablaufen oder nacheinander ausgeführt werden, so wie dies in 2 dargestellt ist. Im Zuge eines ersten Teils A wird ein Spiralscan durchgeführt und ein Rohdatensatz generiert. Hierbei wird bei dem Spiralscan zumindest ein Teil des Untersuchungsobjekts 20 zusammen mit zumindest einem Teil des Referenzobjekts 6 abgetastet, sodass der Rohdatensatz Informationen zum Untersuchungsobjekt 20 einerseits und zum Referenzobjekt 6 andererseits aufweist.
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Diese Rohdatensatz wird in einem weiteren Teil B des Verfahrens genutzt, um basierend darauf Bilddaten vom Referenzobjekt 6 zu generieren oder zu berechnen, wobei im Ausführungsbeispiel 20 Schnittbilder die Bilddaten bilden. Diese Schnittbilder stellen aufeinanderfolgende Schnitte des Referenzobjekts 6 dar, die beispielsweise einen etwa 1 cm langen Abschnitt des Referenzobjekts 6 wiedergegeben.
Die so ermittelten Bilddaten vom Referenzobjekt 6 werden in einem weiteren Verfahrensteil C, einem Auswerteprozess, mit trainierten Bilddaten, also in einem Speicher 24 der Datenverarbeitungseinheit 22 hinterlegten Bilddaten, verglichen und mithilfe dieses Vergleichs werden dann Korrekturgrößen ermittelt.
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Diese Korrekturgrößen werden in einem weiteren Teil D des Verfahrens genutzt zur Generierung eines korrigierten Rohdatensatzes, wobei ausgehend vom Rohdatensatz die den Voxeln zugewiesenen Abschwächungswerte eine Korrektur erfahren.
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Der korrigierte Rohdatensatz wird dann typischerweise permanent abgespeichert, wohingegen der Rohdatensatz in der Regel nicht weiter benötigt wird und daher wieder gelöscht werden kann und in einigen Fällen auch gelöscht wird. Der korrigierte Rohdatensatz wird dann in einem weiteren Verfahrensteil E genutzt, um basierend darauf Bilddaten vom Untersuchungsobjekt 20 zu generieren, also insbesondere Schnittbilder.
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Ein für das zuvor beschriebene Verfahren geeignetes Referenzobjekt 6 ist in 3 in einer perspektivischen Ansicht skizziert. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Referenzobjekts 6 eine Anzahl Elemente 28 auf, die alle im Wesentlichen identisch, hier torusförmig, ausgestaltet sind. Die Elemente 28 sind weiter im Ausführungsbeispiel gemäß 3 konzentrisch angeordnet und entlang der Längsachse 26 des Referenzobjekts 6 aneinandergereiht. Weiter weist jedes Element 28 eine Vertiefung 30 auf, die im Ausführungsbeispiel nach Art eines Sackloches ausgebildet ist. Wie aus 3 hervorgeht variieren zudem die Winkelpositionen der Vertiefungen 30 um die Längsachse 26 des Referenzobjekts 6 herum, wobei die Winkelpositionen in Richtung der Längsachse 26 gesehen von Element 28 zu Element 28 in Schritten von beispielsweise 5° oder 10° in Umfangsrichtung um die Längsachse 26 herumwandern.
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Eine alternative Ausgestaltungsvariante des Referenzobjekts 6 ist in 4 abgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel bilden vier scheibenförmige Elemente 28 eine Gruppe aus und neun identische Gruppen sind in Längsrichtung 26 des Referenzobjekts aneinandergereiht. Die Elemente 28 einer Gruppe weisen alle unterschiedliche Durchmesser auf und die Elemente 28 sind innerhalb der Gruppe derart angeordnet, dass der Durchmesser von Element 28 zu Element 28 in Richtung der Längsachse 26 gesehen entweder zunimmt oder abnimmt. Über die Gruppen hinweggesehen ist somit ein periodisches Muster durch die unterschiedlichen Durchmesser der Elemente 28 ausgebildet. Weiter weisen auch die Elemente 28 im Ausführungsbeispiel gemäß 4 Vertiefungen 30 auf, die allerdings als Durchbohrungen ausgebildet sind. Weiter weisen die Vertiefungen 30 der Elemente 28 einer Gruppe unterschiedliche Durchmesser auf. Dafür sind die Vertiefungen 30 der Elemente 28 einer Gruppe auf denselben Winkelpositionen angeordnet. Die Winkelpositionen der Vertiefungen 30 zwei aufeinanderfolgenden Gruppen sind dagegen wiederum versetzt, beispielsweise um 5° oder 10° in Umfangsrichtung um die Längsachse 26.
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In beiden Ausführungsbeispielen weisen die Elemente 28 in Richtung der Längsachse 26 des Referenzobjekts 6 gesehen eine Ausdehnung von etwa 5 mm auf und zwischen zwei Elementen 28 ist beispielsweise ein Abstand von etwa 5 mm belassen.
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Aufgrund der gewählten Struktur des Referenzobjekts 6 lässt sich durch Analyse oder Auswertung von Bilddaten vom Referenzobjekt 6 auf die realisierte Trajektorie oder Fahrkurve der Gantry 8 während des Spiralscans zurückschließen und/oder es lässt sich eine Abweichung von einer idealen Trajektorie oder einer idealen Fahrkurve bestimmen oder berechnen, also beispielsweise eine Abweichung von einer idealen Spiralbahn. Dabei lassen sich typischerweise für jeden Zeitpunkt Abweichungen in drei Raumrichtungen und auch Abweichungen in drei Drehrichtungen ermitteln, sodass auch Verkippungen der Gantry 8 während des Spiralscans durch Analyse der Bilddaten vom Referenzobjekt 6 bestimmt werden können. Dadurch kann dann zum Beispiel auf eine Mess-Hardware zur Bestimmung der tatsächlichen Fahrkurve verzichtet werden und gemäß einer Ausführungsvariante wird auch darauf verzichtet.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
