DE19936409A1 - Vorrichtung zur Bestimmung von Projektionsgeometrien eines Röntgensystems, Verwendung der Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Projektionsgeometrien - Google Patents
Vorrichtung zur Bestimmung von Projektionsgeometrien eines Röntgensystems, Verwendung der Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der ProjektionsgeometrienInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (P) zur offline-Bestimmung von Projektionsgeometrien eines um eine Systemachse (S) drehbaren Röntgensystems (14, 15) für die Rekonstruktion von 3-D-Bildern eines Objektes aus 2-D-Projektionen des Objektes. Die Vorrichtung weist wenigstens zwei eine Achse (A) umgebende, mit röntgenpositiven Marken (4, 6) versehene Bereiche (1, 2) auf, wobei die Marken (4) des zweiten Bereiches (2) in größerer Entfernung von der Achse (A) als die Marken (6) des ersten Bereiches (1) angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Bestimmung der Projektionsgeometrien.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung von
Projektionsgeometrien eines um eine Systemachse drehbaren
Röntgensystems für die Rekonstruktion von 3D-Bildern eines
Objektes aus mit dem Röntgensystem aufgenommenen 2D-
Projektionen von dem Objekt. Die Erfindung betrifft außerdem
die Verwendung der Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Be
stimmung der Projektionsgeometrien für ein derartiges Rönt
gensystem.
Zur Gewinnung einer Serie von 2D-Projektionen von dem Objekt
wird das eine Röntgenstrahlenquelle und einen Röntgenstrah
lenempfänger aufweisende Röntgensystem in der Regel um die
Systemachse eines mit dem Röntgensystem versehenen Röntgenge
rätes verstellt. Aus den unter verschiedenen Projektionsrich
tungen gewonnen 2D-Projektionen können anschließend mit an
sich bekannten Rekonstruktionsalgorithmen 3D-Bilder von dem
Objekt rekonstruiert werden. Die Rekonstruktion von 3D-
Bildern setzt allerdings die genaue Kenntnis der Projektions
geometrien, d. h. die Kenntnis der Positionen der Röntgen
strahlenquelle und des Röntgenstrahlenempfängers relativ zu
dem Objekt sowie der Projektionswinkel und der Orientierung
des Röntgenstrahlenempfängers während der Aufnahme einer je
den der 2D-Projektionen voraus.
Die Projektionsgeometrien für die 2D-Projektionen lassen sich
online oder offline bestimmen. Bei der online-Bestimmung wer
den gleichzeitig mit jeder Aufnahme einer 2D-Projektion von
dem Objekt entweder röntgenpositive Marken in der 2D-
Projektion mit abgebildet oder geeignete Signale aufgezeich
net, welche eine Ermittlung der Projektionsgeometrien für je
de 2D-Projektion gestatten. Im Unterschied hierzu werden bei
der offline-Bestimmung vor der Gewinnung von 2D-Projektionen
von einem Objekt beispielsweise mit Hilfe eines röntgenposi
tive Marken aufweisenden Phantoms in einem Kalibriervorgang,
bei dem 2D-Projektionen von dem Phantom aufgenommen und aus
gewertet werden, die Projektionsgeometrien für das Röntgensy
stem ermittelt und für den späteren wiederholten Gebrauch ge
speichert. Die offline-Bestimmung der Projektionsgeometrien
ist jedoch nur mit Röntgensystemen möglich, deren Verstellbe
wegung um die Systemachse reproduzierbar ist, so daß die ein
mal ermittelten Projektionsgeometrien wiederholt zur Rekon
struktion von 3D-Bildern aus Serien von 2D-Projektionen von
verschiedenen Objekten einsetzbar sind.
Die Verwendung von mit röntgenpositiven Marken versehenen
Phantomen zur Bestimmung der Projektionsgeometrien sowohl bei
der offline- als auch bei der online-Bestimmung ist erforder
lich, da bei der Verstellung des Röntgensystems systemimma
nente mechanische Instabilitäten auftreten, weshalb die Posi
tionen der Röntgenstrahlenquelle und des Röntgenstrahlenemp
fängers zum jeweiligen Zeitpunkt der Aufnahme einer 2D-
Projektion mit in den Röntgengeräten vorhandenen Positionsge
bern in der Regel nicht derart genau erfaßt werden können,
daß qualitativ hochwertige 3D-Bilder rekonstruierbar sind.
Exemplarisch für derartige Instabilitäten seien für den Fall
eines C-Bogen-Röntgengerätes die Verwindungen des C-Bogens
genannt, welche bei einer Verstellung des C-Bogens entlang
seines Umfanges eine Abweichung der Röntgenstrahlenquelle so
wie des Röntgenstrahlenempfängers von deren Ideallinien be
wirken. Diese Verwindungen können jedoch anhand der Abbildung
der Marken in den 2D-Projektionen berücksichtigt und die Pro
jektionsgeometrien entsprechend ermittelt werden.
Die zur online-Bestimmung vorgesehenen Phantome müssen dabei
anderen Anforderungen genügen als die zur offline-Bestimmung
der Projektionsgeometrien vorgesehenen Phantome. So sollte
bei der online-Bestimmung der Projektionsgeometrien das Phan
tom so beschaffen sein, daß keine in den 2D-Projektionen ab
zubildende Details eines Objektes durch die röntgenpositiven
Marken überlagert sind.
Aus der DE 195 12 819 A1 sind beispielsweise zwei mit rönt
genpositiven Marken versehene Ringe zur online-Bestimmung von
Projektionsgeometrien bekannt. Die Ringe werden beidseitig
eines Meßobjektes, d. h. oben und unten im Meßfeld, angeord
net und deren Marken bei der Aufnahme von 2D-Projektionen von
dem Objekt zur online-Bestimmung der Projektionsgeometrien
mit abgebildet.
Was die offline-Bestimmung der Projektionsgeometrien anbe
langt, sollen die hierfür vorgesehenen Phantome einen Groß
teil des Meßfeldes abdecken, so daß möglichst viele der Mar
ken für die Bestimmung der Projektionsgeometrien im Röntgen
bild abgebildet werden. Die Anordnung der für die offline-
Bestimmung der Projektionsgeometrien vorgesehenen Marken er
folgt vorzugsweise an dem voraussichtlichen Ort des in einem
3D-Bild darzustellenden Objektes, im folgenden als interes
sierendes Volumen bezeichnet, um die Projektionsgeometrien
bezüglich dieses diagnostisch interessierenden Volumens mög
lichst genau bestimmen zu können. Aufgrund des in der Regel
geringen Ausmaßes des interessierenden Volumens weisen die
Phantome eine nur geringe Anzahl von Marken auf, um eine
Überlagerung von Marken in den 2D-Projektionen von dem inter
essierenden Volumen zu vermeiden, welche eine Auswertung und
somit eine Bestimmung der Projektionsgeometrien sehr schwie
rig, wenn nicht unmöglich macht. Eine Anordnung der Marken in
speziellen Mustern soll zusätzlich derartige Überlagerung
vermeiden helfen.
In der US 5,442,674 ist ein zur offline-Bestimmung der Pro
jektionsgeometrien geeignetes Phantom beschrieben, bei dem
eine helixförmige Anordnung von röntgenpositiven Marken ge
wählt wurde, um eine Überlagerung von Marken in den 2D-
Projektionen von dem Phantom zu vermeiden.
Als nachteilig erweist sich bei derartigen für die offline-
Bestimmung vorgesehenen Phantomen, daß, wie bereits erwähnt,
eine nur geringe Anzahl von Marken zur Bestimmung der Projek
tionsgeometrien zur Verfügung steht, wodurch beim Auftreten
von Überlagerungen von Marken in 2D-Projektionen, insbesonde
re bezüglich des interessierenden Volumens, Ungenauigkeiten
bei der Bestimmung der Projektionsgeometrien auftreten kön
nen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich
tung zur offline-Bestimmung von Projektionsgeometrien derart
auszubilden, daß die Genauigkeit bei der Bestimmung der Pro
jektionsgeometrien, insbesondere im interessierenden Volumen
erhöht werden kann. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe
zugrunde ein geeignetes Verfahren für die offline-Bestimmung
der Projektionsgeometrien anzugeben.
Nach der Erfindung wird die die Vorrichtung betreffende Auf
gabe gelöst durch eine Vorrichtung zur offline-Bestimmung der
Projektionsgeometrien eines um eine Systemachse drehbaren
Röntgensystems für die Rekonstruktion von 3D-Bildern eines
Objektes aus mit dem Röntgensystem aufgenommenen 2D-
Projektionen des Objektes aufweisend eine Achse und wenig
stens zwei die Achse umgebende, relativ zueinander in axialer
Richtung versetzt angeordnete, mit röntgenpositiven Marken
versehene Bereiche, wobei die Marken des ersten Bereiches na
he der Achse und die Marken des zweiten Bereiches überwiegend
in größerer Entfernung von der Achse als die Marken des er
sten Bereiches angeordnet sind. Der Vorteil der Erfindung be
ruht darauf, daß durch die Plazierung von Marken in größerer
Entfernung von der Achse ein verhältnismäßig großer Raum für
deren Anordnung zur Verfügung steht, wodurch vielfältige Va
riationen von Anordnung der Marken möglich sind, ohne daß
sich die Marken in 2D-Projektionen einander überlagern. Auf
diese Weise läßt sich bereits eine hohe Genauigkeit bei der
Bestimmung der Projektionsgeometrien für Punkte in einiger
Entfernung von dem interessierenden Volumen erreichen. Diese
gut identifizierbaren, in größerer Entfernung von der Achse
systematisch, beispielsweise in Mustern, angeordneten Marken
bilden die Grundlage für eine genaue Bestimmung der Projekti
onsgeometrien im Bereich des interessierenden Volumens, ins
besondere dann, wenn Überlagerungen von Marken des ersten Be
reiches, welche nahe der Achse und somit nahe bzw. im inter
essierenden Volumen angeordnet sind, in den 2D-Projektionen
auftreten. Da die Lagen, d. h. die Abstände der Marken in den
zwei Bereichen des Phantoms, relativ zueinander bekannt sind,
können im Falle der Überlagerung einzelner Marken des ersten
Bereiches, d. h. im Bereich des interessierenden Volumens,
dennoch nahezu alle Marken rechnerisch durch eine Rückprojek
tion identifiziert und lokalisiert und somit zur Bestimmung
der Projektionsgeometrien herangezogen werden, um die Genau
igkeit der Ermittlung der Projektionsgeometrien für die im
interessierenden Volumen liegenden Punkte zu erhöhen. Die er
findungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es sogar zur offline-
Bestimmung der Projektionsgeometrien nur die nahe oder im in
teressierenden Volumen abgebildeten und die gegebenenfalls
beim Auftreten von Überlagerungen aufgrund der bekannten La
gebeziehungen identifizierten Marken zu verwenden.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin
dung weist die Vorrichtung einen dritten mit röntgenpositiven
Marken versehenen Bereich auf, dessen Marken überwiegend in
größerer Entfernung von der Achse als die Marken des ersten
Bereiches angeordnet sind, wobei der erste Bereich zwischen
dem zweiten und dritten Bereich angeordnet ist. Auf diese
Weise steht eine größere Anzahl von gut identifizierbaren, in
größerer Entfernung von der Achse angeordneter Marken zur
Verfügung, welche die Identifikation und Lokalisierung even
tuell in den 2D-Projektionen einander überlagerter Marken des
ersten Bereiches erleichtern.
Die Anordnung der Marken in den drei Bereichen der Vorrich
tung kann in beliebiger, dem jeweiligen Anwendungsfall ange
paßter Weise erfolgen, wobei bereits durch die Anordnung der
Marken eine Überlagerung von Marken in 2D-Projektionen mög
lichst vermieden werden sollte.
Bedeutsam für die Qualität derartig für das interessierende
Volumen ermittelter Projektionsgeometrien ist, daß die Vor
richtung bei der offline-Bestimmung der Projektionsgeometrien
in annähernd gleicher Weise relativ zu dem Röntgensystem po
sitioniert wird, wie später zu untersuchende Objekte. Für ei
nen medizinischen Anwendungsfall bedeutet dies, daß die Vor
richtung, beispielsweise in vergleichbarer Weise wie ein spä
ter zu untersuchender Patient auf einer Patientenlagerungs
vorrichtung, bei der Gewinnung der Projektionsgeometrien an
geordnet wird.
Varianten der Erfindung sehen vor, daß der zweite und der
dritte Bereich als Marken tragende Ringe ausgebildet sind
bzw. daß die Marken im ersten Bereich helixförmig um die Ach
se angeordnet sind. Die helixförmig Anordnung der Marken hat
sich dahingehend als vorteilhaft erwiesen, daß nur relativ
wenige Überlagerungen von Marken des ersten Bereiches in den
2D-Projektionen auftreten und falls doch, daß mit Hilfe der
in den 2D-Projektionen abgebildeten Marken der Marken tragen
den Ringe genügend Stützpunkte existieren, welche aufgrund
der bekannten Lagebeziehungen der Marken der drei Bereiche
relativ zueinander eine rechnerische Identifikation und Loka
lisierung praktisch aller überlagerter Marken im bzw. nahe
des interessierenden Volumens zur Bestimmung der Projektions
geometrien, insbesondere für das interessierende Volumen, ge
statten.
Die Verwendung der Vorrichtung ist vorzugsweise zur offline-
Bestimmung der Projektionsgeometrien eines Röntgensystems ei
nes verfahrbaren C-Bogen-Röntgengerätes vorgesehen.
Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird gelöst durch ein
Verfahren zur offline-Bestimmung von Projektionsgeometrien
mit einer der vorstehend erwähnten Vorrichtungen und einem um
eine Systemachse drehbaren Röntgensystem aufweisend folgende
Verfahrensschritte:
- a) Anordnung der Vorrichtung relativ zu dem Röntgensystem derart, daß die Achse der Vorrichtung wenigstens im we sentlichen parallel zu der Systemachse des Röntgensystems verläuft,
- b) Aufnahme von 2D-Projektionen von der Vorrichtung aus un terschiedlichen Projektionsrichtungen durch Drehung des Röntgensystems um die Systemachse und
- c) Bestimmung der Projektionsgeometrien des Röntgensystems anhand der in den 2D-Projektionen abgebildeten Marken des ersten und zweiten Bereiches bzw. der ersten bis dritten Bereiche der Vorrichtung.
Vorteilhaft bei der Bestimmung der Projektionsgeometrien er
weist sich, wie bereits erwähnt, daß aufgrund der bekannten
Lagebeziehungen der Marken der Bereiche relativ zueinander
gegebenenfalls in den 2D-Projektionen einander überlagerte
Marken des ersten Bereiches dennoch identifiziert und lokali
siert werden können, so daß es insbesondere in dem diagno
stisch interessanten Volumen möglich ist, die Anzahl der für
die Bestimmung der Projektionsgeometrien zur Verfügung ste
henden Marken und somit die Genauigkeit bei der Bestimmung
der Projektionsgeometrien im interessierenden Volumen zu er
höhen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten
schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur offline-Be
stimmung der Projektionsgeometrien eines Röntgensy
stems,
Fig. 2 die Anordnung der Vorrichtung aus Fig. 1 relativ zu
einem Röntgensystem,
Fig. 3, 4 2D-Projektionen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
aufgenommen unter zwei voneinander verschiedenen
Projektionsrichtungen und
Fig. 5, 6 weitere erfindungsgemäße Vorrichtungen zur offline-
Bestimmung der Projektionsgeometrien.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur offline-
Bestimmung von Projektionsgeometrien eines Röntgensystems,
welche im folgenden als Phantom P bezeichnet ist. Das Phantom
P weist eine Achse A auf, die im Falle des vorliegenden Aus
führungsbeispiels drei in Richtung der Achse A relativ zuein
ander versetzt angeordnete Bereiche 1 bis 3 umgeben. Die Be
reiche 1 bis 3 sind jeweils mit röntgenpositiven Marken bzw.
Mustern von röntgenpositiven Marken versehen, wobei die Mar
ken der zweiten und dritten Bereiche 2, 3 in größerer Entfer
nung von der Achse A des Phantoms P als die Marken des ersten
Bereiches 1 angeordnet sind.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind der zwei
te Bereich 2 und der dritte Bereich 3 als Marken tragende
Ringe 7, 8 ausgebildet. Die Ringe 7, 8 sind aus einem rönt
gentransparenten Material, z. B. Plexiglas, und weisen längs
ihres Umfanges, wie bereits erwähnt, Muster aus röntgenposi
tiven Marken 4 bzw. 5 auf. Bei den Marken 4, 5 handelt es
sich beispielsweise um Bleikugeln oder andersartige, gut
identifizierbare, aus einem röntgenpositiven Material herge
stellte Formen.
Der erste zwischen dem Ring 7 und dem Ring 8 angeordnete Be
reich 1 des Phantoms P weist Marken 6 auf, welche, wie be
reits erwähnt, nahe der Achse A angeordnet sind und zwar der
art, daß sie sich bei entsprechender Positionierung des Phan
toms P relativ zu einem Röntgensystem nahe bei oder wie im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels in einem schema
tisch angedeuteten interessierenden Volumen 9, d. h. dem vor
aussichtlichen Ort eines in einem 3D-Bild darzustellenden Ob
jektes befinden. Die Marken 6 sind im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels auf einem aus einem röntgentransparenten
Material, beispielsweise Plexiglas, gebildeten Zylinder 10
angeordnet, welcher die Ringe 7 und 8 miteinander verbindet.
Da das interessierende Volumen 9 in der Regel klein ist, kann
der erste Bereich 1 eine im Vergleich zu der Anzahl der Mar
ken 4, 5 der Ringe 7, 8 nur kleine Anzahl von Marken 6 auf
weisen. Diese Beschränkung von Marken 6 ist erforderlich, um
Überlagerungen von in den 2D-Projektionen abgebildeten Marken
6' möglichst zu vermeiden. Im Falle des vorliegenden Ausfüh
rungsbeispieles sind die Marken 6 daher zusätzlich helixför
mig um die Achse A angeordnet. Die Marken 6 können jedoch
auch auf andere Art und Weise angeordnet sein, soweit eine
Überlagerung der Marken in den 2D-Projektionen weitgehend
vermieden ist.
Die Muster der Marken 4, 5 sowie die Anordnung der Marken 6
sind derart systematisch, wobei die Lagen und Abstände der
Marken 4, 5 und 6 relativ zueinander bekannt sind, daß bei
einer Abbildung der Muster der Marken 4, 5 bzw. der Marken 6
in einer 2D-Projektion die Projektionsgeometrien des zur der
Abbildung verwendeten Röntgensystems, d. h. die Positionen
der Röntgenstrahlenquelle und des Röntgenstrahlenempfängers
des Röntgensystems relativ zu den Marken 4, 5, 6 des Phantoms
P sowie der jeweilige Projektionswinkel, durch Auswertung der
in der 2D-Projektion abgebildeten Marken 4', 5', 6' eindeutig
ermittelbar sind.
In Fig. 2 ist der Einsatz des Phantoms P zur Kalibrierung ei
nes Röntgensystems dargestellt. Im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels dient das Phantoms P zur offline-Be
stimmung der Projektionsgeometrien eines verfahrbaren C-Bo
gen-Röntgengerätes 11, wobei der Einsatz des Phantoms P nicht
auf ein derartiges Röntgengerät beschränkt ist, sondern auch
bei stationären Röntgengeräten eingesetzt werden kann.
Das C-Bogen-Röntgengerät 11 weist in an sich bekannter Weise
einen in einer Halterung 12 gelagerten C-Bogen 13 auf, an dem
einander gegenüberliegend eine Röntgenstrahlenquelle 14 und
ein Röntgenstrahlenempfänger 15 angeordnet sind. Der C-Bogen
13 ist in Richtung des Doppelpfeiles a längs seines Umfanges
in der Lagerung 12 um eine Systemachse S verstellbar gehal
ten. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der
C-Bogen 13 isozentrisch verstellbar, d. h. ein von der Rönt
genstrahlenquelle 14 ausgehender zu dem Röntgenstrahlenemp
fänger 15 verlaufender Zentralstrahl ZS eines Röntgenstrah
lenbündels verläuft bei Verstellbewegungen des C-Bogens 13 in
Richtung des Doppelpfeiles a stets durch das Isozentrum IZ
des C-Bogens 13.
Zur offline-Bestimmung der Projektionsgeometrien des die
Röntgenstrahlenquelle 14 und den Röntgenstrahlenempfänger 15
aufweisenden Röntgensystems des C-Bogen-Röntgengerätes 11
wird dessen in der Halterung 12 gelagerter C-Bogen 13 längs
seines Umfanges in Richtung des Doppelpfeiles a um die durch
das Tsozentrum IZ verlaufende Systemachse S verstellt und es
werden 2D-Projektionen von dem Phantom P aufgenommen. Das
Phantom P ist dabei derart relativ zu dem Röntgensystem ange
ordnet, daß seine Achse A wenigstens im wesentlichen parallel
zu der durch das Isozentrum IZ des C-Bogens 13 verlaufenden,
im wesentlichen rechtwinklig auf dem Zentralstrahl ZS stehen
den Systemachse S angeordnet ist. Im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels ist das Phantom P sogar derart angeord
net, daß die Systemachse S mit der Achse A des Phantoms P zu
sammenfällt. Eine derartige Anordnung des Phantoms P relativ
zur Systemachse S des Röntgensystems ist jedoch nicht erfor
derlich. Vielmehr können bei einer andersartigen Anordnung
des Phantoms P die bei der offline-Bestimmung ermittelten
Projektionsgeometrien in nachträglichen Rechenschritten be
züglich der Systemachse S bzw. bezüglich des Isozentrums IZ
des C-Bogens 13 normiert werden.
In den Fig. 3 und 4 sind zwei mit einem derartigen Röntgensy
stem aufgenommene 2D-Projektionen von dem Phantom P für un
terschiedliche Projektionswinkel gezeigt. Die Marken 4, 5 der
Ringe 7, 8 sind in den Projektionen als Marken 4' und 5' ab
gebildet. Die Marken 6 des ersten Bereiches sind als Marken
6' abgebildet und, wie mit gestrichelten Linien angedeutet,
im Inneren eines interessierenden Volumens 9' angeordnet. Für
jede einer derartigen 2D-Projektion können beispielsweise
mittels eines Rechners 20 des C-Bogen-Röntgengerätes 11 die
Positionen der Röntgenstrahlenquelle 14 und des Röntgenstrah
lenempfängers 15 relativ zu den Marken 4 bis 6 des Phantoms P
sowie die zugehörigen Projektionswinkel ermittelt werden.
Diese in dem Kalibriervorgang ermittelten Werte werden an
schließend, beispielsweise in einem Speicher 21 des C-Bogen-
Röntgengerätes 11, gespeichert und bei späteren Aufnahmeseri
en von 2D-Projektionen mit dem C-Bogen-Röntgengerät 11 zur
Rekonstruktion von 3D-Bildern aus den 2D-Projektionen heran
gezogen.
Die große Anzahl von Marken 4, 5 der Ringe 7, 8, welche auf
grund ihrer Vielzahl und dem längs des Umfanges der Ringe 7,
8 zur Verfügung stehenden Raum variantenreich angeordnet
sind, ermöglichen aufgrund des Variantenreichtums und damit
einer nahezu ausgeschlossenen Fehlerkennung eines Musters ei
ne erste, bereits relativ genaue Ermittlung der Projektions
geometrien. Die Ermittlung der Projektionsgeometrien für jede
2D-Projektion ist jedoch im Hinblick auf das interessierende
Volumen 9 noch nicht ideal. Um die Genauigkeit der Projekti
onsgeometrien bezüglich des interessierenden Volumens 9 zu
erhöhen, werden die abgebildeten Marken 6' im Bereich des in
teressierenden Volumens ausgewertet. Sollte es dabei zu Über
lagerungen von abgebildeten Marken 6' in 2D-Projektionen kom
men, was eine Identifikation der Marken 6' in der Regel er
schwert, können derartige einander überlagerte Marken 6' auf
grund der bekannten Lagebeziehungen zwischen den Marken 4, 5
und 6 dennoch rechnerisch durch eine Rückprojektion identifi
ziert und somit lokalisiert werden. Auf diese Weise steht ei
ne relativ große Anzahl von Marken nahe des und im interes
sierenden Volumen 9 zur Auswertung und somit zur offline-
Bestimmung der Projektionsgeometrien für den Bereich des in
teressierenden Volumens 9 zur Verfügung, wodurch die Genauig
keit der Bestimmung der Projektionsgeometrien im Bereich des
interessierenden Volumens erhöht wird.
Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung P zur
offline-Bestimmung der Projektionsgeometrien ist im übrigen
nur exemplarisch zu verstehen und kann im Rahmen der Erfin
dung auch anders ausgebildet sein. Beispielsweise muß die
Vorrichtung nicht notwendigerweise zwei Bereiche mit Marken,
welche in größerer Entfernung von der Achse angeordnet sind,
aufweisen, d. h. einer der Bereiche 2 oder 3 könnte entfal
len.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsge
mäßen Vorrichtung mit helixförmiger Anordnung von Marken ge
zeigt, wobei die Marken des ersten Bereiches nahe der Achse A
und die Marken des zweiten und dritten Bereiches der Helix
mit stetigem Übergang vom ersten in den zweiten bzw. vom er
sten in den dritten Bereich in größerer Entfernung von der
Achse A angeordnet sind.
Fig. 6 zeigt eine weitere Alternative einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einer helixförmigen Anordnung von Marken in
einem ersten und einem zweiten Bereich. Die Struktur der He
lix ist derart, daß die Marken des ersten Bereiches nahe der
Achse A und die Marken des zweiten Bereiches der Helix mit
stetigem Übergang vom ersten in den zweiten Bereich in größe
rer Entfernung von der Achse A angeordnet sind.
Zur Vereinfachung der Identifikation der Marken können ein
zelne Marken, insbesondere einzelne Marken des ersten Berei
ches, überdies durch Form oder Größe besonders gekennzeichnet
sein. Als besonders zu kennzeichnende Marke bietet sich dabei
diejenige Marke an, die beispielsweise den Koordinatenur
sprung des Phantoms definiert.
Das Verfahren zur offline-Bestimmung von Projektionsgeometri
en ist vorstehend am Beispiel eines verfahrbaren C-Bogen-
Röntgengerätes beschrieben worden. Das Verfahren zur offline-
Bestimmung der Projektionsgeometrien ist jedoch nicht auf
verfahrbare C-Bogen-Röntgengeräte beschränkt.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur offline-Bestimmung der Projektionsgeome
trien eines um eine Systemachse (S) drehbaren Röntgensystems
(14, 15) für die Rekonstruktion von 3D-Bildern eines Objektes
aus mit dem Röntgensystem (14, 15) aufgenommenen 2D-
Projektionen des Objektes aufweisend eine Achse (A) und we
nigstens zwei die Achse (A) umgebende, relativ zueinander in
axialer Richtung versetzt angeordnete, mit röntgenpositiven
Marken (4, 6) versehene Bereiche, wobei die Marken (6) des
ersten Bereiches (1) nahe der Achse (A) und die Marken (4)
des zweiten Bereiches (2) überwiegend in größerer Entfernung
von der Achse (A) als die Marken (6) des ersten Bereiches (1)
angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein dritter mit rönt
genpositiven Marken (5) versehener Bereich vorgesehen ist,
dessen Marken (5) überwiegend in größerer Entfernung von der
Achse (A) als die Marken (6) des ersten Bereiches (1) ange
ordnet sind, wobei der erste Bereich (1) zwischen dem zweiten
(2) und dritten (3) Bereich angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der zweite (2) und
der dritte (3) Bereich als Marken tragende Ringe (7, 8) aus
gebildet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die
Marken (6) im ersten Bereich (1) helixförmig um die Achse (A)
angeordnet sind.
5. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 4 zur offline-Bestimmung der Projektionsgeometrien eines
Röntgensystems eines verfahrbaren C-Bogen-Röntgengerätes
(11).
6. Verfahren zur offline-Bestimmung von Projektionsgeometrien
mit einer Vorrichtung (P) nach einem der Ansprüche 1 bis 4
und mit einem um eine Systemachse (S) drehbaren zur Gewinnung
von 2D-Projektionen geeigneten Röntgensystem (14, 15) aufwei
send folgende Verfahrensschritte:
- a) Anordnung der Vorrichtung (P) relativ zu dem Röntgensy stem (14, 15) derart, daß die Achse (A) der Vorrichtung (P) wenigstens im wesentlichen parallel zu der Systemach se (S) des Röntgensystems (14, 15) verläuft,
- b) Aufnahme von 2D-Projektionen von der Vorrichtung (P) aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen durch Drehung des Röntgensystems (14, 15) um die Systemachse (S) und
- c) Bestimmung der Projektionsgeometrien des Röntgensystems (14, 15) anhand der in den 2D-Projektionen abgebildeten Marken (4', 5', 6') des ersten (1) und zweiten (2) Berei ches bzw. der ersten bis dritten Bereiche (1 bis 3) der Vorrichtung (P).
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DE19936409A DE19936409A1 (de) | 1999-08-03 | 1999-08-03 | Vorrichtung zur Bestimmung von Projektionsgeometrien eines Röntgensystems, Verwendung der Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Projektionsgeometrien |
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