NL1028225C2 - Werkwijze en inrichting voor artefactreductie in met een kegelbundel werkende CT-beeldreconstructie. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor artefactreductie in met een kegelbundel werkende CT-beeldreconstruc-tie.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op computertomografie (CT) beeldvorming en meer in het bijzonder op werkwijzen en inrichtingen voor artefactreductie in CT-systemen, welke in het bijzonder bruikbaar zijn voor dergelijke systemen met een brede-boring-5 geometrie.

Hoewel het Feldkamp-algoritme heeft laten zien effectief te zijn in het bestrijden van kegelbundelartefacten voor gemiddelde ke-gelbundels, heeft dit algoritme het nadeel van een verminderde z-asbe-strijking ten opzichte van andere beeldreconstructiewerkwijzen. Om 10 bijvoorbeeld een artefact-vrije reconstructie te waarborgen, dient elk voxel in een beeld door alle projecties te worden bemonsterd. Om een continu reconstructievolume met meerdere axiale aftastingen te verkrijgen is het gereconstrueerde volume voor elke aftasting in de praktijk beperkt, alsook de afstand tussen aangrenzende axiale aftastin-15 gen. In ten minste één bekend CT-systeem is bijvoorbeeld het cilindrische volume, dat door elke axiale aftasting kan worden bestreken, beperkt tot 10,8 mm. Om een continue bestrijking van een orgaan te verkrijgen, is de afstand tussen aangrenzende aftastingen beperkt tot 10,8 mm, hetgeen de helft van de z-bestrijking van de detector in het 20 isocentrum is. Om een volume van 20 mm te reconstrueren, dient extrapolatie te worden uitgevoerd om het FDK (Feldkamp) reconstructiealgoritme te gebruiken. Deze extrapolatie introduceert echter artefacten in het gereconstrueerde beeld.

Enkele configuraties van de uitvinding verschaffen daarom een 25 werkwijze voor het produceren van een beeld van een object onder gebruikmaking van een computertomografie(CT)beeldvormingssysteem. De werkwijze bevat het axiaal aftasten van een object onder gebruikmaking van het CT-beeldvormingssysteem om meer dan 180° van projectiegegevens van het object te verkrijgen, het wegen van de projectiegegevens vol-30 gens de projectielocatie en pixellocatie van een te reconstrueren beeld, en het reconstrueren van het beeld van het object onder gebruikmaking van de gewogen projectiegegevens.

In enkele configuraties verschaft de uitvinding een werkwijze voor het produceren van een beeld van een object onder gebruikmaking 102 8 225 - 2 - van een computertomografie(CT)beeldvormingssysteem, waarin de werkwijze het onder gebruikmaking van het CT-beeldvormingssysteem axiaal aftasten van een object bevat om meer dan 180° van projectiegegevens van het object te verkrijgen. De werkwijze bevat verder het wegen van de 5 projectiegegevens volgens de projectielocatie, en het reconstrueren van een beeld van het object onder gebruikmaking van de gewogen projectiegegevens in een Cartesiaans coördinatensysteem.

Nog andere configuraties van de uitvinding verschaffen een werkwijze voor het produceren van een beeld van een object onder ge-10 bruikmaking van een computertomografie(CT)beeldvormingssysteem. Deze configuraties bevatten het onder gebruikmaking van het CT-beeldvormingssysteem axiaal aftasten van een object om meer dan 180° van projectiegegevens van het object te verkrijgen, het selecteren van een bereik van projecties volgens locaties van pixels van een te recon-15 strueren beeld van het object, en het onder gebruikmaking van het geselecteerde bereik van projecties reconstrueren van het beeld van het object.

Enkele configuraties van de uitvinding verschaffen een compu-tertomografiebeeldvormingssysteem met een detectorarray en een stra-20 lingsbron. Om een beeld van een object te produceren, is het systeem ingericht om een object axiaal af te tasten teneinde meer dan 180° van projectiegegevens van het object te verkrijgen. Het beeldvormingssysteem is ook ingericht om de projectiegegevens te wegen volgens de projectielocatie en pixellocatie in een te reconstrueren beeld, en om on-25 der gebruikmaking van de gewogen projectiegegevens een beeld van het object te reconstrueren.

Bovendien verschaffen enkele configuraties van de uitvinding een computertomografiebeeldvormingssysteem met een detectorarray en een stralingsbron, waarin het beeldvormingssysteem is ingericht om een j 30 object axiaal af te tasten teneinde meer dan 180° van projectiegege- ' vens van het object te verkrijgen. Het beeldvormingssysteem is verder ingericht om de projectiegegevens volgens de projectielocatie te wegen, en om onder gebruikmaking van de gewogen projectiegegevens een beeld van het object te reconstrueren in een Cartesiaans cöordinaten-35 systeem.

Nog andere configuraties van de uitvinding verschaffen een com-putertomografiebeeldvormingssysteem met een detectorarray en een stralingsbron. Om een beeld van een object te produceren is het beeldvormingssysteem in deze configuratie ingericht om een object axiaal af te 40 tasten teneinde meer dan 180° van projectiegegevens van het object te 10 2 8 2 25 - 3 - verkrijgen. Het beeldvormingssysteem is verder ingericht om een bereik van projecties volgens locaties van pixels van een te reconstrueren beeld van het object te selecteren, en om het beeld van het object te reconstrueren onder gebruikmaking van het geselecteerde bereik van 5 projecties.

Verschillende configuraties van de uitvinding verminderen op aanzienlijke wijze of elimineren ongewenste kegelbundelartefacten in uit axiale CT-aftastingen verkregen gegevens geproduceerde beelden. Derhalve kan een continue bestrijking worden verkregen met een toege-10 nomen afstand tussen aangrenzende axiale aftastingen ten opzichte van bekende werkwijzen en inrichtingen, die trachten kegelbundelartefacten voor gemiddelde kegelhoeken te verminderen.

Fig. 1 is een illustratief aanzicht van een configuratie van een CT-beeldvormingssysteem.

15 Fig. 2 is een blokschema van het in fig. 1 getoonde systeem.

Fig. 3 is een illustratie van de geometrie van de verminderde volumebestrijking in bekende configuraties van stap-en-schiet multi-plak CT-beeldvormingssystemen.

Fig. 4 is een illustratie van gewenste en actuele reconstruc-20 tievolumes in bekende configuraties van stap-en-schiet multi-plak CT-beeldvormingssystemen .

Fig. 5 is een gereconstrueerd beeld van een 16 x 1,25 mm verwerving onder gebruikmaking van een bekend Feldkamp-algoritme, waarin de plak 8,125 mm boven een middenvlak ligt, met ww = 400.

25 Fig. 6 is een andere illustratie van de geometrie van een ver minderde volumebestrijking in stap-en-schiet modus.

Fig. 7 is een illustratie van de geometrie van een configuratie van een CT-beeldvormingssysteem, waarin hierin gebruikte bepaalde variabelen door middel van illustratie zijn gedefinieerd.

30 Fig. 8 is een gereconstrueerd beeld met alleen 180° projectie.

Fig. 9 is een illustratie van de bron van in fig. 8 zichtbare artefacten.

Fig. 10 is een illustratie van een gereconstrueerd beeld onder gebruikmaking van een configuratie van. de uitvinding, met ww = 400.

35 In enkele bekende CT-beeldvorraingssysteemconfiguraties projec teert een röntgenstralingsbron een waaiervormige bundel, die gecolli-meerd wordt om binnen een X-Y vlak van een Carthesiaans coördinatensysteem te liggen en die in het algemeen als een "beeldvormingsvlak" wordt aangeduid. De röntgenstralingsbundel gaat door een af te beelden 40 object, zoals een patiënt. Na door het object te zijn afgezwakt treft 1028225 - 4 - de bundel een array van stralingsdetectoren. De intensiteit van de op de detectorarray ontvangen afgezwakte stralingsbundel is afhankelijk van de door het object veroorzaakte verzwakking van een röntgenstra-lingsbundel. Elk detectorelement van de array produceert een afzonder-5 lijk elektrisch signaal, dat een meting van de bundelintensiteit op de detectorlocatie is. De resultaten van de intensiteitsmetingen van alle detectoren worden gescheiden verzameld om een doorlaatprofiel te produceren.

In CT-systemen van de derde generatie worden de röntgenstra-10 lingsbron en de detectorarray met een portaal in het beeldvormingsvlak en rond het af te beelden object geroteerd, zodat de hoek, waaronder de röntgenstralingsbundel het object snijdt, constant verandert. Een groep van röntgenstralingverzwakkingsmetingen, d.w.z. projectiegege-vens, afkomstig van de detectorarray bij één portaalhoek, wordt als 15 een "aanzicht" aangeduid. Een "aftasting" van het object bevat een reeks van onder verschillende portaalhoeken of kijkhoeken gemaakte aanzichten tijdens één omwenteling van de stralingsbron en de detector.

In een axiale aftasting worden de projectiegegevens bewerkt om 20 een beeld, dat correspondeert met een tweedimensionele plak van het object, te construeren. Eén werkwijze voor het reconstrueren van een beeld uit een reeks van projectiegegevens wordt in de techniek als de gefilterde terugprojectietechniek aangeduid. Dit proces zet de ver-zwakkingsmetingen van een aftasting om in gehele getallen, "CT-getal-25 len" of "Hounsfield-eenheden" (HU) genoemd, die worden gebruikt om de helderheid van een corresponderend pixel op een kathodestraalbuisweer-gave of ander type weergave te regelen.

Om de totale aftasttijd te verminderen, kan een "schroefvormige" aftasting worden uitgevoerd. Om een "schroefvormige" aftasting uit 30 te voeren wordt de patiënt verplaatst terwijl de gegevens voor het voorgeschreven aantal plakken worden verworven. Een dergelijk systeem genereert een enkele schroeflijn uit een schroefvormige aftasting met een waaierbundel. De door de waaierbundel afgebeelde schroeflijn levert projectiegegevens op, waaruit beelden in elke voorgeschreven plak 35 gereconstrueerd kunnen worden.

Reconstructiealgoritmen voor schroefvormige aftasting gebruiken typisch schroefvormige-wegingsalgoritmen, die de verzamelde gegevens als een functie van de kijkhoek en de detectorkanaalindex wegen. In het bijzonder worden de gegevens voorafgaande aan een gefilterde-te-40 rugprojectieproces gewogen volgens een schroefvormige-wegingsfactor, 1028225 - 5 - die een functie van de portaalhoek en de detectorhoek is. De gewogen gegevens worden vervolgens bewerkt om CT-getallen te genereren en om een beeld te construeren, dat correspondeert met een tweedimensionele plak van het object.

5 Om de totale verwervingstijd verder te verminderen is multi- plak CT geïntroduceerd. In multi-plak CT worden op elk tijdsmoment gelijktijdig meerdere rijen van projectiegegevens verworven. In combinatie met een schroefvormige aftastmodus genereert het systeem een enkele schroeflijn van kegelbundelprojectiegegevens. Soortgelijk aan het 10 enkelvoudige-plak schroefvormige wegingsschema kan een werkwijze worden afgeleid om de wegingsfactor te vermenigvuldigen met de projectiegegevens voorafgaande aan het gefilterde-terugprojectiealgoritme.

Zoals hierin gebruikt, dient een in enkelvoud vermelde en door het woord "een" voorafgegaan element of stap niet opgevat te worden 15 als meervoudsvormen daarvan uitsluitend, tenzij een dergelijke uitsluiting expliciet vermeld is. Verwijzingen naar "één uitvoeringsvorm" van de uitvinding zijn bovendien niet bedoeld om te worden opgevat als het bestaan van aanvullende uitvoeringsvormen, die ook de vermelde kenmerken bevatten, uitsluitend.

20 Zoals hierin gebruikt, is de zinsnede "het reconstrueren van een beeld" niet bedoeld om uitvoeringsvormen van de uitvinding, waarin gegevens, die een beeld representeren, worden gegenereerd doch een zichtbaar beeld niet, uit te sluiten. Echter genereren vele uitvoeringsvormen (of zijn ingericht om te genereren) ten minste één zicht-25 baar beeld.

Verwijzend naar fig. 1 en 2, is een multi-plakaftastbeeldvor-mingssysteem, bijvoorbeeld een computertomografie(CT)beeldvormings-systeem 10, weergegeven, welk systeem een portaal 12, dat representatief is voor een "derde generatie" CT-beeldvormingssysteem, bevat. Het 30 portaal 12 heeft een stralingsbron 14, die een röntgenstralingsbuis 14 (hierin ook röntgenstralingsbron 14 genoemd) die een stralingsbundel 16 op een detectorarray 18 aan de tegenovergestelde zijde van het portaal 12 projecteert. (Configuraties van de uitvinding zijn niet beperkt tot röntgenstralingsbronnen of röntgenstraling, hoewel de confi-35 guratie van het in fig. 1 en 2 weergegeven CT-beeldvormingssysteem 10 gebruikmaakt van een röntgenstralingsbron en röntgenstraling). De detectorarray 18 wordt gevormd door een aantal detectorrijen (niet weergegeven) , welke rijen een aantal detectorelementen 20 bevatten, welke elementen tezamen de straling (d.w.z., in de hierin beschreven ccnfi-40 guratie, geprojecteerde röntgenstralen), die door een object, zoals 10 2 8 2 2 5 - 6 - een medische patiënt 22 tussen array 18 en bron 14, heen gaan, waarnemen. Elk detectorelement 20 produceert een elektrisch signaal, dat de intensiteit van een daarop invallende röntgenstralingsbundel representeert, en daardoor gebruikt kan worden om de verzwakking van de bundel 5 bij doorgang door het object of de patiënt 22 te schatten. Tijdens een aftasting voor het verwerven van röntgenstralingsprojectiegegevens, draaien het portaal 12 en de daarop gemonteerde componenten rond een rotatiecentrum 24. Fig. 2 toont slechts een enkele rij van detector-elementen 20 (d.w.z., een detectorrij). Een multi-plak detectorarray 10 18 bevat echter een aantal evenwijdige detectorrijen van detectorele- menten 20, zodat met een aantal quasi-evenwijdige of evenwijdige plakken corresponderende projectiegegevens tijdens een aftasting gelijktijdig worden verworven.

De rotatie van componenten op het portaal 12 en de werking van 15 de röntgenstralingsbron 14 worden bestuurd door een stuurmechanisme 26 van het CT-systeem 10. Het stuurmechanisme 26 bevat een röntgenstra-lingsbesturing 28, die energie en tijdbepalingssignalen aan de röntgenstralingsbron 14 verschaft, en een portaalmotorbesturing 30, die de draaisnelheid en de positie van de componenten op het portaal 12 be-20 stuurt. Een gegevensverwervingssysteem (DAS) 32 in het stuurmechanisme 26 bemonstert de van de detectorelementen 20 afkomstige analoge gegevens en zet de gegevens om in digitale signalen voor daaropvolgende verwerking. Een beeldreconstructie-element 34 ontvangt de bemonsterde en gedigitaliseerde röntgenstralingsgegevens van DAS 32 en voert een 25 hoge-snelheid beeldreconstructie uit. Het gereconstrueerde beeld wordt toegevoerd als,een invoer aan een computer 36, die het beeld in een opslaginrichting 38 opslaat. Het beeldreconstructie-element 34 kan gespecialiseerde apparatuur en computerprogramma's voor uitvoering op de computer 36 zijn.

30 De computer 36 ontvangt ook commando's en aftastparameters van een bediener via een console 40, dat een toetsenbord heeft. Een bijbehorende kathodestraalbuisweergave of ander type weergave 42 maakt het voor de bediener mogelijk om het gereconstrueerde beeld en andere van de computer 36 afkomstige gegevens te observeren. De door de bediener 35 geleverde commando's en parameters worden door de computer 36 gebruikt om stuursignalen en informatie aan DAS 32, de röntgenstralingsbestu-ring 28 en de portaalmotorbesturing 30 te verschaffen. Bovendien stuurt de computer 36 een tafelmotorbesturing 44 aan, welke besturing een gemotoriseerde tafel 46 bestuurt om een patiënt 22 in het portaal 10 2 8 2 2 5 - 7 - 12 te positioneren. In het bijzonder verplaatst de tafel 46 delen van de patiënt 22 door een portaalopening 48 heen.

In één uitvoeringsvorm bevat de computer 36 een geheugenopslag-inrichting 50, bijvoorbeeld een flexibele-schijfstation, CD-ROM-sta-5 tion, DVD-station, magnetisch-optische schijf(MOD)inrichting of elke andere digitale inrichting, die een netwerkverbindingsinrichting, zoals een Ethernet-inrichting, bevat voor het lezen van instructies en/of gegevens vanaf een computer-leesbaar medium 52, zoals een flexibele schijf, een CD-ROM, een DVD of een andere digitale bron, zoals 10 een netwerk of het Internet, alsmede nog te ontwikkelen digitale middelen. In een andere uitvoeringsvorm voert de computer 36 de in de door de fabrikant geïnstalleerde programmatuur (niet weergegeven) opgeslagen instructies uit. De computer 36 is geprogrammeerd om hierin beschreven functies uit te voeren, en daarom is de hierin gebruikte 15 term computer niet beperkt tot alleen die geïntegreerde schakelingen, die in de techniek als computers worden aangeduid, doch verwijst deze term in brede zin naar computers, processoren, microbesturingen, microcomputers, programmeerbare logische besturingen, toepassingsspeci-fieke geïntegreerde schakelingen en andere programmeerbare schakelin-20 gen, en deze termen worden hierin onderling uitwisselbaar gebruikt. Hoewel de hierboven vermelde specifieke uitvoeringsvorm verwijst naar een derde-generatie CT-systeem, zijn de hierin beschreven werkwijzen gelijkelijk van toepassing op vierde-generatie CT-systemen (stationaire detector en roterende röntgenstralingsbron) en vijfde-generatie CT-25 systemen (stationaire detector en röntgenstralingsbron). Bovendien wordt er beoogd, dat de voordelen van de uitvinding geldig zijn voor beeldvormingsmodaliteiten anders dan CT. Hoewel de hierin beschreven werkwijzen en inrichtingen zijn beschreven in een medische omgeving, wordt er bovendien beoogd, dat de voordelen van de uitvinding geldig 30 zijn voor niet-medische beeldvormingssystemen, zoals de systemen, die typisch worden toegepast in een industriële omgeving of een transport-omgeving, zoals bijvoorbeeld, doch niet daartoe beperkt, een bagageaf-tastsysteem voor een luchthaven of ander transportcentrum.

Een technisch effect van de uitvinding is de productie van een 35 beeld of beelden van een patiënt of object 22, waarbij artefacten in het beeld of de beelden zijn verminderd. Het technische effect wordt verkregen door een gebruiker, die onder gebruikmaking van een CT-beeldvormingssysteem 10 een object of patiënt 22 aftast en het CT-beeldvcrmingssysteem 10 bedient om beelden van het afgetaste object te 40 reconstrueren.

1028225 - 8 -

Hoewel het Feldkamp-algoritme effectief bleek te zijn in het bestrijden van kegelbundelartefacten voor middelmatige kegelhoeken, heeft dit algoritme het nadeel van verminderde z-asbestrijking ten opzichte van andere beeldreconstructiewerkwijzen. Onder verwijzing naar 5 fig. 3 is bijvoorbeeld een cilindrisch gebied 100, dat een gereconstrueerd volume voor een axiale aftasting van een multi-plak CT-af-tastinrichting 10 representeert, weergegeven. Onder verwijzing naar fig. 4 is een rechthoek, die een gewenst reconstructiegebied 102 representeert, weergegeven. De hoogte H van de rechthoek 102 is identiek 10 aan de geprojecteerde hoogte van de detector 18 in het isocentrum 120. Voor een FDK-type reconstructiealgoritme, waarin 2n projectie wordt gebruikt, dient elk voxel in een beeld door alle projecties bemonsterd te worden. Een volume, dat aan deze voorwaarde voldoet, wordt door een trapezoïde 104 gerepresenteerd. Om een continu reconstructievolume met 15 meerdere axiale aftastingen te verkrijgen, is het gereconstrueerde volume voor elke aftasting in praktijk beperkt tot een rechthoek 106, die door de door de trapezoïde 104 omsloten dikke omlijning is weergegeven. Als gevolg hiervan kan de afstand tussen aangrenzende axiale aftastingen niet groter zijn dan de lengte L van de rechthoek 106.

20 De geprojecteerde detectorbreedte in het isocentrum met D, de bron tot isocentrum afstand met S en de straal van het reconstructie-gezichtsveld (FOV) (x-y) met R aangevend, dient de afstand t tussen aangrenzende axiale aftastingen voor een continue bestrijking aan de volgende voorwaarde te voldoen: 25 ·<Ψ>

Voor bijvoorbeeld een CT-systeem met S = 541 mm, R = 250 mm en D =20 mm, is het cilindrische volume, dat door elke axiale aftasting 30 kan worden bestreken, slechts 10,8 mm. Om een continue bestrijking van een orgaan te verkrijgen, is de afstand tussen aangrenzende aftastingen beperkt tot 10,8 mm, hetgeen ruwweg de helft van de z-bestrijking van de detector in het isocentrum is. Om een volume van 20 mm te reconstrueren, dient extrapolatie te worden uitgevoerd om het FDK 35 (Feldkamp) reconstructiealgoritme te gebruiken. Deze extrapolatie introduceert echter artefacten in het gereconstrueerde beeld. Bijvoorbeeld toont fig. 5 een uit een 16 x 1,25 mm aftasting in de axiale modus gereconstrueerd beeld. Het weergegeven beeld is 9,375 mm boven een 10 2 8 2 2 5 - 9 - j i middenvlak van de waaierbundel gelegen. Schaduwvormingsartefacten zijn duidelijk waarneembaar nabij de gesimuleerde ribben.

Om de introductie van artefacten in beeldreconstructie te voorkomen wordt in enkele configuraties van de uitvinding projectie-extra-5 polatie vermeden. Onder verwijzing naar bijvoorbeeld fig. 6 wordt een geval beschouwd, waarin de oorspronkelijke kegelbundelgegevens opnieuw worden verzameld tot een reeks van gekantelde parallelle bundelmon-sters. Voor beeldplakken nabij de bovenzijde en onderzijde van het afgetaste volume, belicht elke projectie slechts de helft 122 van een 10 cirkelvormig gebied 124, de gereduceerde volumebestrijking van een stap-en-schiet multi-plak CT-beeldvormingssysteem. Onder verwijzing naar fig. 6, bedraagt het minimale hoekbereik voor een complete reconstructie 180° voor parallelle geometrie. Het gedeelte van de gegevens, dat volledig door een gehele 180° projectie is bemonsterd, is dus een 15 op het bereik van de projectie gecentreerde lijn 126. Het enige gebied, dat volledig door een 180° bereik van projectiegegevens kan worden ondersteund, is dus slechts de lijn 126. De consequentie voor reconstructie is, dat voor elke radiale lijn, die vanaf het isocentrum 120 straalt, een verschillende 180° projectiegegevensreeks is vereist.

20 Geen tweetal lijnen dient exact dezelfde gegevensreeks te gebruiken.

Om een reconstructie uit te voeren, waarin een verschillende 180° projectiegegevensreeks wordt gebruikt voor elke vanaf het isocentrum 120 stralende radiale lijn, voeren enkele configuraties van de uitvinding reconstructie in een polair coördinatensysteem in plaats 25 van een Cartesiaans coördinatensysteem uit. Voor elk vlaksegment worden alleen projectieaanzichten onder een hoek van kleiner dan 90° vanaf een vlakhoek gebruikt om aan pixels in het vlaksegment bij te dragen. Tijdens terugprojectie is er dus geen extrapolatie vereist.

Onder verwijzing naar fig. 7, wordt reconstructie uitgevoerd volgens 30 een als volgt geschreven uitdrukking: f(r,<t>,z) = iz: £ Ρ(ω, θ, ζ')\ω\^2πω,άωάθ, (2) waarin Ρ(ω,θ,ζ') de Fourier-transformatie van de kegelbundel opnieuw 35 verzamelde en gewogen projectie bij een projectiehoek Θ is, en z' de geprojecteerde hoogte van punt (γ,Φ,ζ) in de gekantelde parallelle-bundelgeometrie is.

1028225 - 10 -

Hoewel deze aanpak extrapolatie vermijdt, kunnen beeldartefac-ten worden geproduceerd, zoals is weergegeven in fig. 8. Anders dan een parallelle-bundelgeometrie, zijn projectiegegevens van een gekantelde projectie, die 180° van elkaar gescheiden zijn, niet identiek.

5 Monsters, die 180° van elkaar gescheiden zijn, zijn dus niet-redundan-te monsters zoals in een parallelle-bundelgeval. Deze inconsistentie of dit verschil kan resulteren in artefacten in de gereconstrueerde beelden. Voor een conventionele reconstructie, waarin hoeken van exact 180° worden gebruikt, lijnen de schaduwartefacten zich uit met de pro-10 jectiehoek tussen de eerste en laatste projecties, die 180° van elkaar gescheiden zijn. Het artefact doet zich voor als een lijn. In configuraties van de uitvinding is het in een beeld gebruikte projectiehoek-bereik echter locatie-afhankelijk. Onder verwijzing naar fig. 9, zijn voor een reconstructielijn 110 bijvoorbeeld twee voor een reconstruc-15 tie gebruikte eindprojecties uitgelijnd met pijl 112. De grootste mate van inconsistentie treedt op op een object van hoge dichtheid met variatie in z, zoals een rib in een patiënt (of in een fantoom), gerepresenteerd door cirkel 114. Het op de gereconstrueerde lijn 110 geproduceerde artefact is derhalve de doorsnijding van de gerecon-20 strueerde lijn 110 met de door de cirkel 114 gaande streepjeslijn 116. In alle reconstructielijnen geproduceerde artefacten vormen een cirkel 118, die door het isocentrum 120 en cirkel 114 gaat.

Om een beeld van een object te produceren wordt in enkele configuraties van de uitvinding dus een computertomogra-25 fie(CT)beeldvormingssysteem met een stralingsbron en een detectorarray gebruikt om een object axiaal af te tasten teneinde meer dan 180° van projectiegegevens te verkrijgen. De projectiegegevens worden in verschillende configuraties gewogen volgens de projectielocatie en de pixellocatie in een te reconstrueren beeld, bijvoorbeeld zoals aange- i 30 geven door vergelijking 1. Een beeld van het object wordt onder gebruikmaking van de gewogen projectiegegevens gereconstrueerd.

De grootste inconsistentie wordt geproduceerd door projecties, die 180° van elkaar gescheiden zijn. In enkele configuraties van de uitvinding worden de bijdragen van projecties, die 180° van elkaar ge-35 scheiden zijn, verminderd bij de vorming van een beeld. Daarentegen worden meer dan 180° van projectiegegevens gebruikt en worden de projecties gewogen volgens hun locatie en gereconstrueerd-beeldpixelloca-tie. In enkele configuraties van de uitvinding wordt de reconstructie uitgevoerd volgens een als volgt geschreven relatie: 40 10 2 8 2 2 5, - 11 - f(r, φ, z) = £+γΓ£ η{φ - θ)Ρ(ω, θ, z')\a\ej2mo,dG)d0 (3) waarin de weegfactor w(4>-9) = w(a) is gedefinieerd door een als volgt geschreven relatie: 5 2 3 (4) [1, anders, Γ is een parameter, die het in de reconstructie gebruikte projectiege-gevensbereik specificeert, en 10 η is een parameter, die een overgangsgebied specificeert.

In het algemeen geldt Γ > n/2. In enkele configuraties geldt η = n/4. Resulterende beelden, die deze waarden van parameters gebruiken, produceren beelden met aanzienlijk gereduceerde artefacten.

In enkele configuraties van de uitvinding worden polaire coör-15 dinaten voor beeldreconstructie gebruikt. Indien polaire coördinaten worden gebruikt, worden de gereconstrueerde beelden geïnterpoleerd in een Cartesiaans coördinatensysteem voor weergave. In andere configuraties wordt echter een Cartesiaans coördinatensysteem gebruikt met een locatie-afhankelijke weegfunctie om de bijdrage van elke projectie aan 20 het gereconstrueerde beeld te versterken teneinde hetzelfde effect te verkrijgen. Meer in het bijzonder is de op het gereconstrueerde beeld uitgevoerde weging van elke kegel-parallelle herverzamelde projectie pixellocatie-afhankelijk. Weging van een projectie voor een deel van een beeld het dichtst bij een röntgenbron van het CT-beeldvormings-25 systeem is minder dan de weging van de andere helft van het beeld.

Voor een helft van het beeld, dat dichter bij de röntgenbron 14 ligt, is de bijdrage klein gemaakt. Het netto-effect is hetzelfde als het reconstrueren van het beeld met een polair coördinatensysteem, doch enkele configuraties, die Cartesiaanse coördinatensystemen gebruiken, 30 elimineren op gunstige wijze de tweede interpolatiestap om het gereconstrueerde beeld terug naar Cartesiaanse coördinaten te herbemon-steren.

Enkele configuraties van de uitvinding gebruiken dus een CT-beeldvormingssysteem om een object axiaal af te tasten teneinde meer 35 dan 180° van projectiegegevens van het object te verkrijgen. De pro- 10 2 8 2 2 5 - 12 - jectiegegevens worden gewogen volgens de projectielocatie en een beeld van het project wordt gereconstrueerd onder gebruikmaking van de gewogen projectiegegevens in een Cartesiaans coördinatensysteem.

In nog andere configuraties van de uitvinding is de weging van 5 projectiegegevens beperkt tot vlakken, die op een afstand van een centraal vlak zijn gelegen. Voor plakken dicht bij het centrale vlak van de waaierbundel kunnen alle projectiegegevens (360°) worden gebruikt zonder de extrapolatiekwestie te ondervinden. Enkele configuraties beperken dus het projectiegegevensbereik tot 180° voor alleen beeldplak-10 ken dicht bij beide einden van het reconstructievolume. Voor plakken tussen het centrale vlak en de einden van het reconstructievolume, zijn de projectiegegevens in enkele configuraties beperkt tot hoeveelheden meer dan 180° doch minder dan 360°. In configuraties, die hoge signaal-ruisverhoudingen bieden, worden zoveel mogelijk gegevens ge-15 bruikt. Dergelijke configuraties variëren de parameter Γ in vergelijking (2) als een functie van de plaklocatie.

Enkele configuraties gebruiken dus een computertomografie(CT)-beeldvormingssysteem om een object axiaal af te tasten teneinde meer dan 180° van projectiegegevens van het object te verkrijgen. Een be-20 reik van projecties wordt geselecteerd volgens locaties van pixels van een te reconstrueren beeld van het object, en een beeld van het object wordt gereconstrueerd onder gebruikmaking van het geselecteerde bereik van projecties. In enkele configuraties omvat het selecteren van een bereik van projecties het selecteren van een bereik van projecties 25 tussen Φ-π/2 tot Φ+π/2, waarin Φ een polaire hoek van de pixels is.

Het zal duidelijk zijn, dat de configuraties van de uitvinding ongewenste kegelbundelartefacten in beelden, die uit in axiale CT-aftastingen verkregen gegevens zijn geproduceerd, aanzienlijk reduceren of elimineren. Een continue bestrijking kan dus worden verkregen 30 met een toegenomen afstand tussen aangrenzende axiale aftastingen ten opzichte van bekende werkwijzen en inrichtingen, die pogen om kegelbundelartefacten voor gemiddelde kegelhoeken te verminderen.

Hoewel de uitvinding is beschreven in termen van verschillende specifieke uitvoeringsvormen, zal de vakman onderkennen, dat de uit-35 vinding met modificaties binnen de gedachte en het kader van de conclusies in praktijk kan worden gebracht.

1028225

Claims (10)

1. Werkwijze voor het produceren van een beeld van een object (22) onder gebruikmaking van een computertomografie(CT)beeldvormings-systeem (10), waarbij de werkwijze omvat: het onder gebruikmaking van het CT-beeldvormingssysteem axiaal 5 aftasten van een object om meer dan 180° van projectiegegevens van het object te verkrijgen; het wegen van de projectiegegevens volgens de projectielocatie en pixellocatie in een te reconstrueren beeld; en het onder gebruikmaking van de gewogen projectiegegevens re-10 construeren van het beeld van het object.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de weging van de projectiegegevens volgens de projectielocatie het reduceren van de weging van bijdragen van 180° van elkaar gescheiden projecties aan gereconstrueerde beeldpixels omvat.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarin het wegen van de pro jectiegegevens het toepassen van een weegfactor (w(<ï>-0) = w(a) omvat, welke weegfactor door een als volgt geschreven relatie wordt gedefinieerd: 2 ρ -2^.indienla|<;i7 11, anders, 20 waarin η een parameter is, die een overgangsgebied specificeert; Φ een hoek van een beeldpixel in een polair coördinatensysteem is; en Θ de projectiehoek is.

4. Werkwijze voor het produceren van een beeld van een object (22) onder gebruikmaking van een computertomografie(CT)beeldvormings-systeem (10), waarbij de werkwijze omvat: het onder gebruikmaking van het CT-beeldvormingssysteem axiaal aftasten van een object om meer dan 180° van projectiegegevens van 30 het object te verkrijgen; het wegen van de projectiegegevens volgens de projectielocatie; en het onder gebruikmaking van de gewogen projectiegegevens in een Cartesiaans coördinatensysteem reconstrueren van een beeld van het ob-35 ject. 10 2 8 225, « - 14 -

5. Werkwijze voor het produceren van een beeld van een object (22) onder gebruikmaking van een computertomografie(CT)beeldvormings-systeem (10), waarbij de werkwijze omvat: het onder gebruikmaking van het CT-beeldvormingssysteem axiaal 5 aftasten van een object om meer dan 180° van projectiegegevens van het object te verkrijgen; het selecteren van een bereik van projecties volgens locaties van pixels van een te reconstrueren beeld van het object; en het onder gebruikmaking van het geselecteerde bereik van pro-10 jecties reconstrueren van het beeld van het object.

6. Computertomografiebeeldvormingssysteem (10) met een detec-torarray (18) en een stralingsbron (14), waarin het systeem vóór het produceren van een beeld van een object (22) is ingericht om: een object axiaal af te tasten teneinde meer dan 180° van pro-15 jectiegegevens van het object te verkrijgen; de projectiegegevens volgens de projectielocatie en de pixello-catie in een te reconstrueren beeld te wegen; en het beeld van het object onder gebruikmaking van de gewogen projectiegegevens te reconstrueren.

7. Systeem (10) volgens conclusie 6, waarin voor het wegen van de projectiegegevens volgens de projectielocatie, het systeem is ingericht om de weegfactor van bijdragen van 180° van elkaar gescheiden projecties te verminderen om beeldpixels te reconstrueren.

8. Systeem (10) volgens conclusie 7, waarin voor het wegen van 25 de projectiegegevens het systeem is ingericht om een weegfactor ν(Φ-θ) = w(a) toe te voeren, welke weegfactor door een als volgt geschreven relatie is gedefinieerd: 2 ρ „v x_ 1 — 3— -2 — indiental < η Moe)η η' i I [1, anders, 30 waarin η een parameter is, die een overgangsgebied specificeert; Φ een hoek van een beeldpixel in een polair coördinatensysteem is; en Θ de projectiehoek is.

9. Computertomografiebeeldvormingssysteem (10) met een detec-35 torarray (18) en een stralingsbron (14), waarin het systeem voor het produceren van een beeld van een object (22) is ingericht om: 1028225 - 15 - i een object axiaal af te tasten teneinde meer dan 180° van pro-jectiegegevens van het object te verkrijgen; de projectiegegevens volgens de projectielocatie te wegen; en een beeld van het object onder gebruikmaking van de gewogen 5 projectiegegevens in een Cartesiaans coördinatensysteem te reconstrueren.

10. Computertomografiebeeldvormingssysteem (10) met een detec-torarray (18) en een stralingsbron (14), waarin het systeem voor het produceren van een beeld van een object (22) is ingericht om: 10 een object axiaal af te tasten teneinde meer dan 180° van pro jectiegegevens van het object te verkrijgen; een bereik van projecties volgens locaties van pixels van een te reconstrueren beeld van het object te selecteren; en het beeld van het object onder gebruikmaking van het geselec-15 teerde bereik van projecties te reconstrueren. ' 10 2 8 2 2 5;