DE102008045449B4 - Verfahren zur Erstellung von computertomographischen Aufnahmen eines Patienten mit metallischen Anteilen und Computersystem zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Erstellung von computertomographischen Aufnahmen eines Patienten (7) mit metallischen Anteilen, mit folgenden Verfahrensschritten: 1.1. Abtastung des Patienten entlang einer Systemachse (9) eines CT-Systems (1) durch mindestens ein Röntgenröhren-Detektor-System (2, 3; 4, 5) wobei aus einer Vielzahl von Projektionswinkeln Detektorsignaldaten in mindestens einem Sinogramm gesammelt werden, 1.2. Bestimmung der Detektorsignaldaten, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwächt wurden, wobei diese bei der Abtastung mindestens eine Strahlenspur in dem mindestens einen Sinogramm bilden, 1.3. Entfernen der Detektorsignaldaten, die durch metallische Anteile beeinflusst wurden, aus dem mindestens einen Sinogramm, 1.4. Ermitteln der Strahlenspuren in dem mindestens einen Sinogramm zumindest der Volumenelemente im Patienten, die durch Strahlen getroffen werden, die durch die metallischen Anteile geschwächt werden, und die die Strahlenspur der entfernten Detektorsignaldaten im mindestens einen Sinogramm kreuzen, 1.5. Bestimmung jeweils eines minimalen Detektorsignaldatenwertes auf jeder ermittelten Strahlenspur, 1.6. Ersetzen der entfernten Detektorsignaldaten durch die jeweils zuvor bestimmten minimalen Detektorsignaldatenwerte auf jeder der zuvor ermittelten Strahlenspuren in dem mindestens einen Sinogramm, 1.7. Verwendung dieses so ermittelten mindestens einen Sinogramms zur Rekonstruktion von computertomographischen Aufnahmen des Patienten ohne metallischen Anteil, und 1.8. Anzeige von computertomographischen Aufnahmen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung von computertomographischen Aufnahmen eines Patienten mit metallischen Anteilen, wobei eine Abtastung des Patienten entlang einer Systemachse eines CT-Systems durch mindestens ein Röntgenröhren-Detektor-System durchgeführt wird und aus einer Vielzahl von Projektionswinkeln Detektorsignaldaten in mindestens einem Sinogramm gesammelt werden, mit denen anschließend eine Rekonstruktion von computertomographischen Aufnahmen ausgeführt wird, sowie ein Computersystem zur Durchführung des Verfahrens.
- Ein solches Verfahren zur Erstellung computertomographischer Aufnahmen aus Detektorsignaldaten, die durch eine spiralförmige oder kreisförmige Abtastung eines Patienten gewonnen werden, beziehungsweise aus den hieraus berechneten Projektionsdaten, ist allgemein bekannt. Werden diese Detektorsignaldaten allerdings von einem Patienten als Untersuchungsobjekt ermittelt, der eine metallische Struktur enthält, zum Beispiel aufgrund eines zuvor eingesetzten künstlichen Gelenkes aus Metall, so werden durch diese metallische Struktur und die hiermit erzeugte starke Absorption der abtastenden Röntgenstrahlung strahlenförmig von der Struktur ausgehende Bildartefakte erzeugt.
- Aus der dem Gegenstand dieser Schrift am nächsten kommenden Druckschrift
WO 2006/039809 A1 - Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Reduktion von Metallartefakten in CT-Aufnahmen zu beschrieben.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
- Die Erfinder haben erkannt, dass es möglich ist, die durch die Abtastung des Patienten gewonnenen Detektorsignaldaten, soweit sie von der metallischen Struktur beeinflusst wurden, zu entfernen und durch angenäherte Detektorsignaldaten zu ersetzen. Wird aus derart korrigierten Detektorsignaldaten anschließend eine computertomographische Darstellung rekonstruiert, so verschwinden auch die durch das Metall bedingten strahlenförmigen Bildartefakte. Die zu ersetzenden Daten konnen dabei zumindest in guter Näherung ihrem Wert nach aus den sonstigen Detektorsignaldaten aller Voxel gewonnen werden, die bei der Abtastung von einem Strahl getroffen werden, der auch die zu eliminierende metallische Struktur schneidet. Dabei ist zu berücksichtigen, dass diese Voxel bei der Abtastung jeweils eine Strahlenspur auf dem Sinogramm abbilden, die durch die Strahlen vom Fokus der Strahlenquelle über das Voxel zum Detektor beschrieben wird. Eine sich als sehr günstig erweisende Auswahl ist hierbei der Minimumwert aller gemessenen Detektorsignale auf einer Strahlenspur. Dieser Wert wird entlang der Spur auf alle metallbeeinflussten und aus dem Sinogramm entfernten Pixel übertragen, wobei mehrere Strahlenspuren, die ein Pixel treffen, zu einer Aufsummierung der Werte führen. Da dieses Verfahren bis hierher ohne Normierung arbeitet, sollten die künstlich erzeugten Pixelwerte relativ zu den gemessenen Werten des Sinogramms angeglichen werden.
- Demgemäß schlagen die Erfinder eine Verbesserung eines an sich bekannten Verfahrens zur Erstellung von computertomographischen Aufnahmen eines Patienten mit metallischen Anteilen vor, wobei dieses weiterverbesserte Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- – Abtastung des Patienten entlang einer Systemachse eines CT-Systems durch mindestens ein Röntgenröhren-Detektor-System, wobei aus einer Vielzahl von Projektionswinkeln Detektorsignaldaten in mindestens einem Sinogramm gesammelt werden, und
- – Bestimmung der Detektorsignaldaten, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwächt wurden, wobei diese bei der Abtastung mindestens eine Strahlenspur in dem mindestens einen Sinogramm bilden,
- – Entfernen der Detektorsignaldaten, die durch metallische Anteile beeinflusst wurden, aus dem mindestens einen Sinogramm,
- – Ermitteln der Strahlenspuren in dem mindestens einen Sinogramm zumindest der Volumenelemente im Patienten, die durch Strahlen getroffen werden, die durch die metallischen Anteile geschwächt werden, und die die Strahlenspur der entfernen Detektorsignaldaten im mindestens einen Sinogramm kreuzen,
- – Bestimmung jeweils eines minimalen Detektorsignaldatenwertes auf jeder ermittelten Strahlenspur,
- – Ersetzen der entfernten Detektorsignaldaten durch die jeweils zuvor bestimmten minimalen Detektorsignaldatenwerte auf jeder der zuvor ermittelten Strahlenspuren in dem mindestens einen Sinogramm,
- – Verwendung dieses so ermittelten mindestens einen Sinogramms zur Rekonstruktion von computertomographischen Aufnahmen des Patienten ohne metallischen Anteil, und
- – Anzeige von computertomographischen Aufnahmen.
- Vorteilhaft kann das Verfahren nicht nur in Verbindung mit einer 2D-Rekonstruktion, sondern auch in Verbindung mit einer Volumenrekonstruktion angewendet werden. Weiterhin kann bezuglich der Abtastgeometrie sowohl eine Spiralabtastung als auch eine Kreisabtastung angewendet werden.
- Zur Bestimmung der Detektorsignaldaten, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwächt wurden, kann beispielsweise ein einfaches Schwellwertverfahren bezogen auf die gemessenen Detektorsignaldaten verwendet werden.
- Eine genauere Spezifizierung der Detektorsignaldaten, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwächt wurden, ist möglich, wenn eine Rückprojektion mit den ursprünglich aus den Detektorsignaldaten ermittelten Projektionsdaten und anschließende Segmentierung der metallischen Anteile durchgeführt wird, wobei dann durch geometrische Berechnungen die Daten in dem mindestens einen Sinogramm ermittelt werden, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwächt wurden.
- Alternativ hierzu kann auch – falls das vorliegende Verfahren im Rahmen einer Mehr-Energie-Abtastung, zum Beispiel im Rahmen einer Dual-Energy-CT, oder unter Verwendung energieauflösender Detektoren stattfindet – eine Materialzerlegung mit Hilfe mindestens zweier energiespezifischer Bilddaten zur Bestimmung der metallischen Anteile durchgeführt werden, wobei dann durch geometrische Berechnungen die Daten in dem mindestens einen Sinogramm ermittelt werden, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwächt wurden. Bezüglich des Verfahrens der Materialzerlegung wird beispielhaft auf die deutschen Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen
101 43 131 und10 2005 049 586 verwiesen. - Das vorliegende Verfahren kann unter Verwendung von Sinogrammen sowohl auf der Basis von Parallelprojektion als auch von Kegelprojektion angewendet werden.
- Es ist vorteilhaft, wenn die neu berechneten Sinogrammdaten des mindestens einen Sinogramms geglättet oder normiert werden, wobei diese Glättung gegenüber den bereits vorhandenen Messdaten stattfinden kann, um möglichst weiche Übergänge im Sinogramm zu erzeugen. Eine Normierung kann beispielsweise vorgenommen werden, indem der Signalwert in einem Pixel durch die Anzahl der Trajektorien, die das Pixel schneiden, dividiert wird.
- Um einen Datenabgleich zwischen den ersetzten Messdaten gegenüber den ursprünglich gemessenen Daten durchzuführen, kann eine Mittelwertbildung im Grenzbereich stattfinden und die entsprechenden Daten mit dem Verhältnis der Mittelwerte reskaliert werden. Weiterhin kann zur Glättung auch ein gerichteter Mittelwert zwischen den neu berechneten Sinogrammdaten und den originär gemessenen Sinogrammdaten gebildet und zur Rekonstruktion verwendet werden.
- Damit die computertomographische Darstellung möglichst realistisch ist, können in den letztendlich rekonstruierten computertomographischen Aufnahmen im zuvor ermittelten Bereich der metallischen Anteile vorgegebene Schwächungswerte eingetragen werden. Alternativ konnen in diesem Bereich der metallischen Anteile auch Werte eingetragen werden, die den vorgegebenen Schwächungswerten von Metall entsprechen oder aber Werte aus einer Rekonstruktion, die ohne die zuvor beschriebenen Korrekturmaßnahmen durchgeführt wurde, übernommen werden.
- Im Rahmen der Erfindung liegt neben dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ein Computersystem zur Rekonstruktion, Auswertung und Darstellung von CT-Bilddaten mit einem Programmspeicher mit Computerprogrammen, wobei mindestens eines der Computerprogramme im Betrieb eines der oben beschriebenen Verfahren ausführt.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Hierbei werden die folgenden Bezugszeichen verwendet:
1 : CT-System;2 : erste Röntgenröhre;3 : erster Detektor;4 : zweite Röntgenröhre;5 : zweiter Detektor;6 : Gantrygehäuse;6.1 : C-Bogen;6.2 : C-Bogen-Antriebssystem;7 : Patient;8 : verschiebbare Patientenliege;9 : Systemachse;10 : Steuer- und Recheneinheit; Computer;11 : Kontrastmittelapplikator;12 : EKG-Leitung;13 : Steuerleitung für die Kontrastmittelapplikation;14 : Messöffnung im Gantrygehäuse;15 : metallische Struktur;16 : Spur einer metallischen Struktur im Sinogramm;17 : Strahlenspur im Sinogramm; Prg1–Prgn: Computerprogramme; S: Strahlen; V: Volumenelement. - Es zeigen im Einzelnen:
-
1 : CT-Schnittdarstellung eines Patienten mit einer im Körper befindlichen metallischen Struktur und davon ausgehenden Bildartefakten; -
2 : Ausschnitt aus einem Sinogramm mit entfernten Messdaten, die durch Metall beeinflusst wurden; -
3 : Darstellung der Abtastgeometrie; -
4 : 3D-Sinogramm mit einer Strahlenspur eines Volumenelementes; -
5 : CT-System; -
6 : C-Bogen-System. - Im Folgenden wird eine rohdatenbasierte Methode angegeben, die die Metallartefakte weitestgehend beseitigt. Der Algorithmus verwendet die Grundidee einer Sinogramm-Zerlegung, wie sie beispielhaft in R. Chityala, K. R. Hoffmann, S. Rudin, D. R. Bednarek, 'Artifact reduction in truncated CT using Sinogram completion', Proceedings of SPIE, Medical Imaging, Vol. 5747, 2005, pp. 1605, beschrieben ist. In dem hier dargestellten Beispiel wird der Algorithmus auf 3D-CT-Spiraldaten angewendet, wobei nun Metallartefakte korrigiert werden.
- In der
1 wird eine CT-Aufnahme eines Patienten gezeigt, in der eine im Patienten befindliche Metallstruktur, hier eine metallische Oberschenkelhalsprothese, zu starken strahlenförmig zur Metallstruktur und in Richtung der abtastenden Strahlung angelegten Bildartefakten führt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduktion dieser Bildartefakte in computertomographischen Aufnahmen eines Patienten mit metallischen Anteilen, gemäß dem oben geschilderten grundlegenden Gedanken der Erfindung, das hier speziell auf 3D-CT-Spiraldaten angewendet wird, kann wie folgt gegliedert werden: - 1. Segmentierung der Metallstrukturen in einem rekonstruierten 3D-Bildstapel.
- Eine solche Segmentierung kann auf an sich bekannte Weise zum Beispiel mittels Schwellwertbildung oder andere bekannte Methoden, wie eine Materialzerlegung, mit Hilfe von mehreren energiespezifischen CT-Aufnahmen erfolgen.
- 2. Reprojektion einer in Schritt 1. erkannten Metallstruktur in den Rohdatenraum, vorzugsweise in Parallelgeometrie.
- Man erhält dabei ein Sinogramm pM(θ, t, q), welches allein durch die Signale der Metallstruktur bestimmt ist. Dabei bezeichnen (θ, t, q) die Parallelkoordinaten. Das Sinogramm pM(θ, t, q) definiert somit alle Strahlen und Messwerte, die durch die Metallstruktur eine Schwächung erfahren haben.
- 3. Zeilenweises Parallelrebinning der CT Cone-Beam Daten.
- Da die Messdaten meist als Cone-Beam-Projektionsdaten p(α, β, q) vorliegen, die in Fächergeometrie durch den Projektionswinkel α, die Fächerposition β und die Zeilennummer q beschrieben werden, können diese nun mittels folgender Gleichungen in Parallelkoordinaten (θ, t, q) umsortiert werden:
θ = α + β und t = Rfsinβ - Dabei ist die z-Position der Schicht q einer parallelen Conebeam-Projektion in Parallelgeometrie in Bezug auf das Detektorzentrum gegeben mit: hierbei bezeichnet Rf den Abstand des Fokus zum Drehzentrum, zrot den Vorschub pro Umlauf im Spiralbetrieb in z-Richtung und Nq die Anzahl der Detektorzeilen. Die Projektionswerte liegen dann als dreidimensionales Parallelsinogramm p'(θ, t, q) vor.
- 4. Subtraktion der Sinogramme p'(θ, t, q) und pM(θ, t, q).
- Dies entspricht auch einem Herausschneiden aller durch die Metallstruktur beeinflussten Schwächungswerte im Sinogramm. Es ist jedem Signal im Detektorpixel eineindeutig ein Linienintegral zugeordnet. Bei der Summation der minimalen Signale von unterschiedlichen Trajektorien im Kreuzungspunkt wird gedanklich von Unterschiedsobjekten ausgegangen, die jeweils die Signaltrajektorien erzeugen. Einem Pixel ist eineindeutig eine Signaltrajektorie zugeordnet. Daher macht es Sinn im Kreuzungspunkt Minimalwerte zu summieren. Alle im Kreuzungspunkt zur Summe beitragenden Signale ergeben dann eineindeutig das Linienintergral, das dem Kreuzungspunkt zugeordnet ist.
- Es ergibt sich somit ein Sinogramm ptmM(θ, t, q), in dem der Metallbereich ausgespart ist. Die
2 zeigt einen Teilbereich eines solchen Sinogramms ptmM(θ, t, q). Die darin zu sehende schwarze Spur16 repräsentiert all die Projektionsdaten, deren Strahlen durch die metallische Struktur beeinflusst wurden. Es gilt:ptmM(θ, t, q) = p'(θ, t, q) – pM(θ, t,q) - 5. Sinogramm-Ergänzung mittels Sinogramm-Zerlegung.
- Ein Voxel V mit den Zylinderkoordinaten (r, Φ, z), gemäß der Darstellung der Koordinaten in der
3 , definiert im Spiralbetrieb einer CT-Abtastung eine Strahlenspur17 in Paralleldarstellung in einem dreidimensionalen Sinogramm, wie es in der4 gezeigt ist. - Die
3 zeigt einen Schnitt durch einen Patienten7 mit einer metallischen Struktur15 im ebenfalls zu den Zylinderkoordinaten und Parallelkoordinaten dargestellten kartesischen (x, y, z)-Koordinatensystem; die z-Achse steht nicht sichtbar senkrecht auf der Bildebene. Die parallel angeordneten Strahlen S entsprechen den parallelsortierten Strahlen einer Projektion nach einem Parallelrebinning. In der4 ist ein Stapel mit mehreren zweidimensionalen Sinogrammen in der θ, t-Ebene gezeigt, die in der Summe einem dreidimensionalen Sinogramm entsprechen, wobei die Sinogrammebenen in Richtung der (Detektor-)Zeilenzahl q entsprechen. Weiterhin ist hier die Strahlenspur17 über die Sinogramme gelegt, wobei darauf hinzuweisen ist, dass diese Darstellung lediglich schematischen Charakter hat. - Mit der Gleichung lässt sich die Strahlenspur im Sinogramm beziehungsweise die dieser Strahlenspur entsprechenden Messwerte definieren. Dabei bezeichnet ϑcone den Konusöffnungswinkel des halben Detektors und Rf den Abstand vom Fokus der verwendeten Strahlenquelle zum Isozentrum der Spiralbewegung der Strahlenquelle.
- Erfindungsgemäß können nun alle Voxel außerhalb des segmentierten Metallbereichs, oder vorzugsweise nur die Voxel außerhalb des segmentierten Metallbereichs, die von Strahlen geschnitten werden, die auch die Metallstruktur schneiden – nur diese tragen entsprechende Information in sich –, betrachtet werden. Die Ergänzung der ausgeschnittenen Daten in der Spur
16 aus2 im ausgesparten Datenbereich von ptmM(θ, t, q) kann nun wie folgt geschehen: - Es wird also ein entlang der Spur jedes Voxels gefundenes Minimum in den ausgesparten Datenbereich eingetragen. Der Grundgedanke ist dabei, dass ein δ-Objekt im Voxel (r, Ø, z) im Sinogramm genau dieses Signal im ausgesparten Bereich erzeugen würde.
- Wenn sich Spuren überschneiden, wird in den betreffenden Pixeln des Sinogramms die Summe der gefundenen minimalen Signale der einzelnen Strahlenspuren eingetragen. Es werden also die Daten aufaddiert. An den Rändern des so ergänzten Datenbereichs im Sinogramm kann eine Anpassung der Signalniveaus im Außen – und Innenbereich erforderlich werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass in einer Spur durch Mittelwertbildung in einem Teilbereich die Signalniveaus innerhalb und außerhalb bestimmt, und durch entsprechende Skalierung der Projektionsdaten Unstetigkeiten am Rand des ausgesparten Datenbereichs beseitigt werden. Auch eine Mischung des 'Minimum'-Signals und des tatsächlichen Signals am Rande des ausgesparten Datenbereichs innerhalb einer Spur kann hilfreich sein, um Unstetigkeiten zu beseitigen.
- 6. Ruckprojektion der Sinogramm-Daten in ein 3D-Bildvolumen.
- Wird nun mit dem so gewonnenen Sinogramm eine Rückprojektion durchgeführt, so erhält man eine Darstellung ohne die störenden Metallartefakte, da die entsprechenden Informationen nicht mehr in den Sinogrammen vorliegen.
- 7. Einsetzung der segmentierten Metallsignale in das 3D-Bildvolumen.
- Anschließend kann der zuvor segmentierte Bereich der metallischen Struktur in der CT-Darstellung durch künstliche Daten ersetzt werden, die einer Abbildung dieser Metallstruktur entsprechen.
- Die
5 zeigt ein CT-System1 , welches in einem Gantrygehäuse6 auf der Gantry angebracht, ein erstes Röhren-/Detektor-System, bestehend aus einer Röntgenrohre2 und einem gegenüberliegenden Detektor3 , aufweist. Optional ist auch ein zweites Röhren-/Detektor-Systern, bestehend aus einer Rontgenröhre4 und einem gegenuberliegenden Detektor5 , dargestellt, welches fur eine schnellere Abtastung im gleichen Energiebereich des ersten Röhren/Detektor-Systems, zum Beispiel im Rahmen einer Cardio-Untersuchung, oder alternativ im Rahmen einer Dual-Energy-Abtastung für eine Abtastung mit unterschiedlicher Röntgenenergie, verwendet werden kann. Die Röhren-/Detektor-Systeme sind in diesem Beispiel bezüglich ihres Mittelstrahls um 90° winkelversetzt angeordnet. Auf der verfahrbaren Patientenliege8 befindet sich ein Patient7 , welcher mit Hilfe eines Kontrastmittelapplikators11 ein Kontrastmittel, gesteuert durch eine Steuerleitung13 über die Steuer- und Recheneinheit10 , verabreicht bekommen kann. - Der Patient
7 wird entlang der Systemachse9 durch eine Öffnung14 im Gantrygehäuse6 geschoben, während die Röhren-/Detektor-Systeme rotierend den Patienten7 abtasten. Die Abtastung kann hierbei in Form einer Spiralabtastung oder auch in Form einer sequentiellen Kreisabtastung erfolgen. Optional ist in der5 noch eine EKG-Leitung12 dargestellt, die ebenfalls zur Steuer- und Recheneinheit10 führt, so dass die Möglichkeit einer gegateten Abtastung des Patienten besteht. Die Steuer- und Recheneinheit10 steuert im Übrigen auch die Funktion des gesamten CT-Systems1 , mit Hilfe von Computerprogrammen Prg1 bis Prgn. In diesen Computerprogrammen Prg1 bis Prgn kann auch ein Computerprogramm enthalten sein, welches das erfindungsgemäße Verfahren direkt am CT-System durchführt. - Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch im Rahmen von CT-Untersuchungen in Verbindung mit C-Bogen-Systemen anwenden, wie es in der
6 dargestellt ist. Dieses C-Bogen-System1 verfügt über ein Röhren/Detektor-System, bei dem die Röntgenröhre2 und der gegenüberliegende Detektor3 auf einem C-Bogen6.1 eines C-Bogen-Antriebssystems6.2 angeordnet ist. Durch entsprechende Rotation des C-Bogens6.1 wird der Patient7 , der sich auf einer Patientenliege8 befindet ahnlich einem CT-System kreisformig über einen Rotationswinkel von mindestens 180° abgetastet, so dass aus den ermittelten Projektionsdaten computertomographische Darstellungen rekonstruiert werden können. Vor oder bei der Abtastung kann dem Patienten7 mit Hilfe eines Kontrastmittelapplikators11 Kontrastmittel zur besseren Darstellung von Gefäßen appliziert werden. - Die Steuerung des C-Bogen-Antriebssystems
6.2 erfolgt durch eine Steuer- und Recheneinheit10 über eine Steuer- und Datenleitung12 . Erganzend kann durch die Steuer- und Recheneinheit10 über eine Steuerleitung13 auch der Kontrastmittelapplikator11 getriggert werden. In den Programmen Prg1–Prgn der Steuer- und Recheneinheit10 befinden sich neben den Steuerprogrammen auch Programme zur Auswertung empfangener Daten vom Detektor3 und Programme zur Rekonstruktion und Darstellung der CT-Bilddaten, einschließlich der erfindungsgemäßen Korrekturverfahren. - Es wird allerdings darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäß Verfahren auch in Verbindung mit allein stehenden Rechensystemen ausführt werden kann, sobald diese Rechensysteme zumindest Projektionsdaten von einem CT-System oder C-Bogen-System erhält.
Claims (17)
- Verfahren zur Erstellung von computertomographischen Aufnahmen eines Patienten (
7 ) mit metallischen Anteilen, mit folgenden Verfahrensschritten: 1.1. Abtastung des Patienten entlang einer Systemachse (9 ) eines CT-Systems (1 ) durch mindestens ein Röntgenröhren-Detektor-System (2 ,3 ;4 ,5 ) wobei aus einer Vielzahl von Projektionswinkeln Detektorsignaldaten in mindestens einem Sinogramm gesammelt werden, 1.2. Bestimmung der Detektorsignaldaten, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwächt wurden, wobei diese bei der Abtastung mindestens eine Strahlenspur in dem mindestens einen Sinogramm bilden, 1.3. Entfernen der Detektorsignaldaten, die durch metallische Anteile beeinflusst wurden, aus dem mindestens einen Sinogramm, 1.4. Ermitteln der Strahlenspuren in dem mindestens einen Sinogramm zumindest der Volumenelemente im Patienten, die durch Strahlen getroffen werden, die durch die metallischen Anteile geschwächt werden, und die die Strahlenspur der entfernten Detektorsignaldaten im mindestens einen Sinogramm kreuzen, 1.5. Bestimmung jeweils eines minimalen Detektorsignaldatenwertes auf jeder ermittelten Strahlenspur, 1.6. Ersetzen der entfernten Detektorsignaldaten durch die jeweils zuvor bestimmten minimalen Detektorsignaldatenwerte auf jeder der zuvor ermittelten Strahlenspuren in dem mindestens einen Sinogramm, 1.7. Verwendung dieses so ermittelten mindestens einen Sinogramms zur Rekonstruktion von computertomographischen Aufnahmen des Patienten ohne metallischen Anteil, und 1.8. Anzeige von computertomographischen Aufnahmen. - Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in Verbindung mit einer Volumenrekonstruktion angewendet wird.
- Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass es in Verbindung mit einer Spiralabtastung verwendet wird.
- Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass es in Verbindung mit einer Kreisabtastung verwendet wird.
- Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentanspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Detektorsignaldaten, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwächt wurden, ein Schwellwert für die Detektorsignaldaten gesetzt wird.
- Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Detektorsignaldaten, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwächt wurden, eine Ruckprojektion mit den ursprunglich ermittelten Projektionsdaten und anschließende Segmentierung der metallischen Anteile durchgeführt wird, wobei dann durch geometrische Berechnungen die Daten in dem mindestens einen Sinogramm ermittelt werden, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwächt wurden.
- Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentanspruche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Detektorsignaldaten, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwacht wurden, eine Materialzerlegung mit Hilfe mindestens zweier energiespezifischer Bilddaten zur Bestimmung der metallischen Anteile durchgeführt wird, wobei dann durch geometrische Berechnungen die Daten in dem mindestens einen Sinogramm ermittelt werden, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwächt wurden.
- Verfahren gemaß einem der voranstehenden Patentanspruche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sinogramm als Parallelprojektion vorliegt.
- Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentanspruche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sinogramm als Kegelprojektion vorliegt.
- Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die neu berechneten Sinogrammdaten des mindestens einen Sinogramms geglättet werden.
- Verfahren gemaß dem voranstehenden Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Glattung der neu berechneten Sinogrammdaten zumindest auch gegenüber den bereits vorhandenen Detektorsignaldatenwerten stattfindet.
- Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentanspruche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Glättung durch Mittelwertbildung im Grenzbereich zwischen den neu berechneten Sinogrammdaten und originär gemessenen Sinogrammdaten stattfindet.
- Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Glattung durch eine Anpassung eines mittleren Datenwertes in den neu berechneten Sinogrammdaten und eines mittleren Datenwertes in benachbarten originar gemessenen Sinogrammdaten stattfindet.
- Verfahren gemaß einem der voranstehenden Patentanspruche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Glättung ein gewichteter Mittelwert zwischen den neu berechneten Sinogrammdaten und den originär gemessenen Sinogrammdaten verwendet wird.
- Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentanspruche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den letztendlich rekonstruierten computertomographischen Aufnahmen in einem zuvor ermittelten Bereich der metallischen Anteile vorgegebene Schwächungswerte eingetragen werden.
- Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als vorgegebene Schwächungswerte die Schwachungswerten von Metall verwendet werden.
- Computersystem (
10 ) zur Rekonstruktion, Auswertung und Darstellung von CT-Bilddaten, enthaltend einen Programmspeicher mit Computerprogrammen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Computerprogramme (Prg1–Prgn) im Betrieb ein Verfahren auf der Basis von mindestens einem Sinogramm, welches aus Detektorsignaldaten aus einer Vielzahl von Projektionswinkeln durch die Abtastung des Patienten entlang einer Systemachse eines CT-Systems durch mindestens ein Röntgenrohren-Detektor-System erhalten wird, gemäß einem der voranstehenden Verfahrensansprüche mit den folgenden Verfahrensschritten ausführt: 17.1. Bestimmung der Detektorsignaldaten, welche durch die metallischen Anteile im Patienten geschwacht wurden, wobei diese bei der Abtastung mindestens eine Strahlenspur in dem mindestens einen Sinogramm bilden, 17.2. Entfernen der Detektorsignaldaten, die durch metallische Anteile beeinflusst wurden, aus dem mindestens einen Sinogramm, 17.3. Ermitteln der Strahlenspuren in dem mindestens einen Sinogramm zumindest der Volumenelemente im Patienten, die durch Strahlen getroffen werden, die durch die metallischen Anteile geschwächt werden, und die die Strahlenspur der entfernten Detektorsignaldaten im mindestens einen Sinogramm kreuzen, 17.4. Bestimmung jeweils eines minimalen Detektorsignaldatenwertes auf jeder ermittelten Strahlenspur, 17.5. Ersetzen der entfernten Detektorsignaldaten durch die minimalen Detektorsignaldatenwerte in jeder Strahlenspur in dem mindestens einen Sinogramm, 17.6. Verwendung dieses so ermittelten mindestens einen Sinogramms zur Rekonstruktion von computertomographischen Aufnahmen des Patienten ohne metallischen Anteil, und 17.7. Anzeige von computertomographischen Aufnahmen.
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