DE102015215938A1

DE102015215938A1 - Verfahren zur lokalen Verbesserung der Bildqualität

Info

Publication number: DE102015215938A1
Application number: DE102015215938.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Flohr
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2017-02-23
Also published as: US20170053414A1; US10335095B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lokalen Verbesserung der Bildqualität einer bildgebenden Röntgenaufnahme aufweisend die Schritte: Lokalisieren 1 eines Abbildungsbereiches 15 einer Struktur, Auswählen 3 einer Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15, Einstellen 5 eines Aufnahmeparameters für die Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15, wobei sich der Aufnahmeparameter für die Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 unterscheidet von einem Bereich außerhalb der Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15, und Aufnehmen 7 eines Bilddatensatzes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lokalen Verbesserung der Bildqualität einer bildgebenden Röntgenaufnahme und ein medizinisches Gerät zum Ausführen des Verfahrens.
Bildgebende Röntgenaufnahmen können mit einer Vielzahl an medizinischen Geräten zur Röntgenbildgebung, beispielsweise Computertomographen, C-Bogen-Angiographiesysteme, Radiographiegeräte oder Mammographiegeräte, aufgenommen werden. Die medizinischen Geräte zur Röntgenbildgebung enthalten mindestens eine Röntgenquelle. Die Röntgenquelle beleuchtet ein Untersuchungsobjekt und den dahinterliegenden Röntgendetektor. Die Röntgenstrahlen werden teilweise vom Untersuchungsobjekt absorbiert oder geschwächt. Der Röntgendetektor kann Röntgenstrahlen, die das Untersuchungsobjekt passieren, detektieren.
In heutigen Computertomographen werden Röntgendetektoren mit einem Szintillatormaterial zur Umwandlung von Röntgenstrahlung in optische Signale verwendet. Die optischen Signale werden mittels Photodioden in elektrische Signale umgewandelt. Die räumliche Auflösung ist auf 15 bis 20 Linienpaare pro cm beschränkt. Neben der Begrenzung der Bildqualität, werden auch die klinischen Einsatzmöglichkeiten durch die beschränkte räumliche Auflösung limitiert. Bei der Bildgebung von kleinen Strukturen, beispielsweise Stents in den Koronararterien, der Beurteilung von in-stent Stenosen oder der Bildgebung während Interventionen unter Einsatz von beispielsweise Nadeln wäre eine verbesserte Bildqualität, insbesondere eine verbesserte räumliche Auflösung, wünschenswert. Unter Verwendung von Nadeln während einer Intervention können durch die unzureichende räumliche Auflösung Partialvolumenartefakte hervorgerufen werden. Die Partialvolumenartefakte sind als dunkle Strichartefakte an der Nadelspitze ausgebildet, dadurch wird eine genaue Ortsbestimmung erschwert. In heutigen Computertomographen können kleine Strukturen, wie etwa Stents in den Koronararterien, nur bis zu einer minimalen Größe untersucht werden. Die Partialvolumenartefakte bei der Verwendung von Nadeln während Interventionen können nur unzureichend mit softwarebasierten Bildkorrekturen reduziert oder unterdrückt werden.
Der Erfinder hat erkannt, dass zukünftige Computertomographen mit direkt-konvertierenden Röntgendetektoren deutlich kleinere Detektorelemente aufweisen können. Die Seitenlängen der Detektorelemente können beispielsweise 250µm betragen. Die erreichbare räumliche Auflösung kann bis zu 35 Linienpaare oder mehr pro cm betragen. Damit können kleine Strukturen mit einer erhöhten räumlichen Auflösung aufgenommen werden. Die Strukturen können schärfer, beispielsweise mit verbessertem Kontrast und erhöhter räumlicher Auflösung, abgebildet werden. Insbesondere in-stent Stenosen können vorteilhaft besser beurteilt werden. Partialvolumenartefakte bei der Verwendung von Nadeln während einer Intervention bei gleichzeitiger Bildgebung mit einem Computertomographen können vorteilhaft reduziert werden.
Das Datenvolumen eines Bilddatensatzes, welcher eine verbesserte räumliche Auflösung ermöglicht und beispielsweise mehrere Energiekanäle bereitstellt, und die auszulesende Datenrate kann sich deutlich gegenüber heutigen Computertomographen mit geringerer räumliche Auflösung erhöhen. Die Abtastung eines Messfelds mit einem Durchmesser von beispielsweise 50 cm und kleinen Detektorelementen mit beispielsweise 250µm sowie die Auslese mehrerer Energiekanäle kann zu einem erhöhten Datenvolumen führen. Zusätzlich kann außerhalb der mit erhöhter Auflösung abzubildenden Strukturen der Bildeindruck durch ein hohes Bildrauschen beeinträchtigt werden, wenn die Strahlendosis nicht entsprechend der erhöhten räumlichen Auflösung erhöht wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur lokalen Verbesserung der Bildqualität einer bildgebenden Röntgenaufnahme und ein medizinisches Gerät zum Ausführen des Verfahrens anzugeben, welche eine lokale Verbesserung der Bildqualität in einer Umgebung kleiner Strukturen, beispielsweise Stents oder Nadeln, ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur lokalen Verbesserung der Bildqualität einer bildgebenden Röntgenaufnahme nach Anspruch 1 und ein medizinisches Gerät zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 12.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lokalen Verbesserung der Bildqualität einer bildgebenden Röntgenaufnahme aufweisend den Schritt des Lokalisierens, den Schritt des Auswählens, den Schritt des Einstellens und den Schritt des Aufnehmens. Im Schritt des Lokalisierens oder Ermittelns eines Abbildungsbereiches einer Struktur wird der Abbildungsbereich einer Struktur bestimmt. Die Struktur kann klein sein. Die Struktur kann stark absorbierend, beispielsweise metallisch, sein. Dies kann von einem Benutzer in einer Übersichtsaufnahme oder von einer zur Bildauswertung geeigneten Recheneinheit durchgeführt werden. Im Schritt des Auswählens einer Umgebung des Abbildungsbereiches wird eine Umgebung einschließlich des Abbildungsbereichs ausgewählt. Im Schritt des Einstellens eines Aufnahmeparameters für die Umgebung des Abbildungsbereichs wird der Aufnahmeparameter eingestellt, sodass sich der Aufnahmeparameter für die Umgebung des Abbildungsbereiches von einem Bereich außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereiches unterscheidet. Im Schritt des Aufnehmens eines Bilddatensatzes wird eine Röntgenaufnahme mit dem eingestellten Aufnahmeparameter aufgenommen.
Die Struktur ist eine kleine Struktur. Die Größe der Struktur kann im Bereich von 100µm bis wenigen cm liegen. Der Durchmesser der Struktur kann beispielsweise wenige Millimeter betragen. Die Länge der Struktur kann beispielsweise wenige Zentimeter betragen. Die Struktur kann beispielsweise ein Stent in einer Koronararterie oder eine Nadel, die bei einer Intervention verwendet wird, sein.
Im Schritt des Lokalisierens kann ein Benutzer den Abbildungsbereich bestimmen, beispielsweise in einer Übersichtsaufnahme oder einer vorherigen Aufnahme. Der Abbildungsbereich umfasst die Abbildung der Struktur. Im Schritt des Lokalisierens kann eine Recheneinheit den Abbildungsbereich bestimmen, beispielsweise mit Hilfe einer Bildauswertesoftware oder einer Positionsbestimmung der Struktur durch optische Marker innerhalb oder außerhalb des Untersuchungsobjekts. Die Struktur, die hochaufgelöst abgebildet werden soll, kann im Messfeld lokalisiert werden.
Im Schritt des Auswählens wird eine Umgebung des Abbildungsbereichs ausgewählt. Die Umgebung umfasst zumindest teilweise den Abbildungsbereich. Die Umgebung kann zumindest teilweise den Abbildungsbereich und einen zusätzlichen Bereich umfassen, beispielsweise in einem festgelegten oder gewählten Abstand um den Abbildungsbereich. Der Abstand zum Abbildungsbereich kann vorgegebenen oder auswählbar sein, beispielsweise ein fixer Abstand. Alternativ kann die Umgebung beispielsweise so ausgewählt sein, dass die Fläche der Umgebung in einer zweidimensionalen Projektion um einen vorgegebenen oder auswählbaren Prozentsatz bzw. relativen Anteil größer ist, als die Fläche des Abbildungsbereichs. Die Umgebung kann beispielsweise kreisförmig ausgebildet sein. Die Umgebung kann als sogenannten region-of-interest (ROI) bezeichnet werden. Die Umgebung kann beispielsweise kreisförmig mit einem Radius mit einem vorgegebenen oder auswählbaren Abstand markiert oder ausgewählt werden. Die Umgebung des Abbildungsbereichs kann so gewählt werden, dass die Struktur mit ihrer näheren Umgebung aufgenommen werden kann. Vorteilhaft kann eine verbesserte Diagnose oder eine verbesserte Lokalisation der Struktur erreicht werden. Der Schritt des Auswählens kann von einem Benutzer oder einer Recheneinheit durchgeführt werden. Für Strukturen, deren Position sich während der Intervention von Aufnahme zu Aufnahme oder von Scan zu Scan verändert, kann die Position der Struktur durch bekannte Verfahren automatisch im Bild detektiert werden. Für unterschiedliche Strukturen oder Anwendungen können unterschiedlich festgelegte Abstände verwendet werden.
Im Schritt des Einstellens wird ein Aufnahmeparameter für die Umgebung des Abbildungsbereichs eingestellt. Es kann veränderte räumliche Auflösung, spektrale Auflösung oder Röntgenintensität im Vergleich zu einem Bereich außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs eingestellt werden. Der Aufnahmeparameter kann ein Rekonstruktionsparameter sein. Der Aufnahmeparameter wird so eingestellt, dass in der Umgebung des Abbildungsbereichs eine verbesserte lokale Bildqualität erreicht wird. Der Aufnahmeparameter kann im Schritt des Aufnehmens oder auch nach dem Schritt des Aufnehmens verwendet werden.
Aus der Lage des Abbildungsbereichs und der Lage der Umgebung des Abbildungsbereichs im Messfeld kann errechnet oder zugeordnet werden, welcher Detektorbereich während des Scans bei jedem Projektionswinkel oder jeder Aufnahme zur Abbildung der Struktur beiträgt. Die Umgebung des Abbildungsbereichs kann in einem Schritt des Zuordnens zum Detektorbereich zugeordnet werden. Der entsprechende Detektorbereich bewegt sich in einem Sinogramm der Rohdaten auf einer sinusartigen Kurve. Für jeden Projektionswinkel oder für jede Aufnahme werden die im errechneten Detektorbereich liegenden Detektorkanäle oder Detektorelemente mit erhöhter räumlicher Auflösung und/oder veränderter spektraler Auflösung im Vergleich zu einem Bereich außerhalb des Detektorbereichs ausgelesen oder übertragen. Außerhalb des errechneten Detektorbereichs werden die Detektorkanäle oder Detektorelemente mit reduzierter räumlicher Auflösung und/oder veränderter spektraler Auflösung im Vergleich zum Detektorbereich ausgelesen oder übertragen. Der errechnete oder zugeordnete Detektorbereich kann sich dynamisch von Projektion zu Projektion oder von Aufnahme zu Aufnahme verändern. Die Übertragung oder die Auslese kann derart durchgeführt werden, dass innerhalb des errechneten Detektorbereichs zur Abbildung der Umgebung des Abbildungsbereichs die Detektorelemente im Subpixel-Modus ausgelesen werden können. Das bedeutet, dass alle Subpixel in dem errechneten Detektorbereich ausgelesen werden können. Dies entspricht der höchsten möglichen räumlichen Auflösung. Außerhalb des errechneten Detektorbereichs können mehrere Subpixel zu einem Detektorelement oder Makropixel zusammengefasst werden. Beispielsweise können 3×3 Subpixel oder 4×4 Subpixel zusammengefasst werden. Die zusammengefasste Information eines derartigen Detektorelements oder Makropixels wird ausgelesen. Alternativ können Subpixel außerhalb des errechneten Bereichs durch geeignete Mittelung oder Signalzusammenfassung kombiniert werden. Vorteilhaft kann die Datenmenge und die Datenrate gegenüber der Auslese aller Subpixel des Röntgendetektors reduziert werden. Vorteilhaft kann die Auslese an die abzubildende Struktur dynamisch angepasst werden. Durch eine geeignet gewählte Umgebung des Abbildungsbereichs können Partialvolumenartefakte an einer Nadelspitze vermieden oder reduziert werden, ohne dass sich das Datenvolumen drastisch erhöht und ohne dass das gesamte Bild mit unnötig hoher Bildschärfe und unnötig hohem Bildrauschen dargestellt wird. Beispielsweise kann vorteilhaft in einer kardiologischen Computertomographie nur ein Stent und seine unmittelbare Umgebung mit erhöhter Bildqualität oder Bildschärfe aufgenommen werden, ohne dass das gesamte Herz mit unangemessen hoher Bildschärfe und hohem Bildrauschen abgebildet wird. In einer Ausführungsform, bei der die Datenrate und das Datenvolumen eine untergeordnete Rolle spielen, kann der Röntgendetektor mit einer einheitlichen Größe von Detektorelementen, beispielsweise allen Subpixeln, ausgelesen werden. Vorteilhaft kann hohes Bildrauschen aufgrund von unangemessen hoher Bildschärfe vermieden werden, indem die Bildrekonstruktion nur in der Umgebung des Abbildungsbereichs mit hoher räumlicher Auflösung und außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs mit reduzierter räumlicher Auflösung durchgeführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein beweglicher röhrenseitiger Filter dynamisch so gesteuert werden, dass für jeden Projektionswinkel oder für jede Aufnahme nur die Umgebung des Abbildungsbereichs mit hoher Photonenstatistik oder hoher Strahlendosis beleuchtet wird. Der Bereich außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs wird mit reduzierter Photonenstatistik oder reduzierter Strahlendosis beleuchtet. Dadurch kann vorteilhaft eine beispielsweise hohe räumliche Auflösung mit geringem Bildrauschen und verbesserter Bildqualität in der Umgebung des Abbildungsbereichs erreicht werden, ohne dass die gesamte Strahlendosis oder gesamte Patientendosis deutlich erhöht wird.
Im Schritt des Aufnehmens wird ein Bilddatensatz aufgenommen, wobei der Bilddatensatz eine Röntgenaufnahme oder eine Serie von Röntgenaufnahmen darstellen kann. Der Bilddatensatz oder die Serie von Röntgenaufnahmen kann mehrere Aufnahmen oder Projektionen umfassen. Es kann der eingestellte Aufnahmeparameter zur Aufnahme verwendet werden. Der eingestellte Parameter kann zur Weiterverarbeitung des Bilddatensatzes, beispielsweise zur Rekonstruktion eines Bildes, verwendet werden. Der eingestellte Aufnahmeparameter kann ein Parameter eines Röntgendetektors, einer Filterung oder einer Rekonstruktion sein.
Der Röntgendetektor zur Aufnahme des Bilddatensatzes kann ein indirekt-konvertierender oder ein direkt-konvertierender Röntgendetektor sein. Bevorzugt wird ein zählender Röntgendetektor verwendet. Der Röntgendetektor kann eine Vielzahl von Detektorelemente in einer zweidimensionalen Anordnung aufweisen. Die Größe der Detektorelemente kann 25µm bis 1mm betragen. Bevorzugt beträgt die Größe der Detektorelemente 100µm bis 500µm. Die Detektorelemente können Subpixel sein. Mehrere Subpixel können zu einem Makropixel mit Hilfe einer logischen Schaltung zusammengefasst werden. Bevorzugt weist der Röntgendetektor mehrere Energiekanäle pro Detektorelement auf. Es kann eine lokale veränderte räumliche Auflösung oder eine lokale veränderte spektrale Auflösung eingestellt werden. Die räumliche Auflösung und die spektrale Auflösung können unabhängig voneinander eingestellt werden.
Vorteilhaft kann eine verbesserte räumliche Auflösung oder eine verbesserte spektrale Auflösung in der Umgebung des Abbildungsbereichs erreicht werden. Beispielsweise kann innerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs die räumliche Auflösung verdoppelt, verdreifacht oder vervierfacht werden. Vorteilhaft kann eine erhöhte Bildqualität in der Umgebung des Abbildungsbereichs erreicht werden. Vorteilhaft kann eine verbesserte Ortsbestimmung für Nadeln während einer Intervention durchgeführt werden. Vorteilhaft können Partialvolumenartefakte reduziert werden. Vorteilhaft können Stents verbessert abgebildet werden. Vorteilhaft können in-stent Stenosen verbessert beurteilt werden. Es können innerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs mehrere, beispielsweise vier, Energiekanäle ausgelesen werden. Außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs können weniger Energiekanäle oder nur die Zählinformation ausgelesen werden. Die räumliche Auflösung kann dabei innerhalb und außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs gleich oder verändert sein. Vorteilhaft kann eine Gewichtung räumlicher Informationen und spektraler Informationen für eine verbesserte Bildqualität genutzt werden. Vorteilhaft können Informationen zur Materialzusammensetzung in der Umgebung des Abbildungsbereichs gewonnen werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein medizinisches Gerät zum Ausführen des Verfahrens aufweisend einen Röntgendetektor zum Aufnehmen eines Bilddatensatzes, und eine Steuerungseinheit zum Einstellen eines Aufnahmeparameters in Abhängigkeit einer Umgebung eines Abbildungsbereichs.
Die Steuerungseinheit kann den Aufnahmeparameter in Abhängigkeit einer Umgebung eines Abbildungsbereichs einstellen. Die Steuerungseinheit kann mit Hilfe der Lokalisation oder Lokalisierung des Aufnahmebereichs, beispielsweise in einer Übersichtsaufnahme, vorherigen Aufnahme oder mittels eines optischen Markers, den Aufnahmeparameter einstellen. Die Steuerungseinheit kann einen Aufnahmeparameter für den Röntgendetektor, einen Filter oder für die Rekonstruktion einstellen. Die Steuerungseinheit kann den Zusammenhang zwischen einer räumlichen Anordnung der Umgebung des Abbildungsbereichs, beispielsweise in einer Übersichtsaufnahme, und der räumlichen Anordnung der Detektorelemente eines Röntgendetektors, einer räumlichen Anordnung des Filters oder Datenpunkten im Bilddatensatz herstellen. Es kann eine Zuordnung von der ausgewählten Umgebung zu Detektorelementen, Filterpositionen oder Datenpunkten im Bilddatensatz hergestellt werden. Die Steuerungseinheit kann den Aufnahmeparameter beispielsweise für verschiedene Projektionen, verschiedene Positionen des Untersuchungsobjekts oder bewegte Strukturen einstellen. Ein Benutzer kann die Steuerungseinheit zum manuellen Einstellen von Aufnahmeparametern verwenden.
Vorteilhaft kann mit dem erfindungsgemäßen medizinischen Gerät eine verbesserte räumliche Auflösung oder eine verbesserte spektrale Auflösung in der Umgebung des Abbildungsbereichs erreicht werden. Vorteilhaft kann eine erhöhte Bildqualität in der Umgebung des Abbildungsbereichs erreicht werden. Vorteilhaft kann eine verbesserte Ortsbestimmung für Nadeln während einer Intervention durchgeführt werden. Vorteilhaft können Partialvolumenartefakte reduziert werden. Vorteilhaft können Stents verbessert abgebildet werden. Vorteilhaft können in-stent Stenosen verbessert beurteilt werden. Vorteilhaft kann eine Gewichtung räumlicher Informationen und spektraler Informationen für eine verbesserte Bildqualität genutzt werden. Vorteilhaft kann das medizinische Gerät Schritte des Verfahrens ausführen oder den Benutzer unterstützen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren ferner einen Schritt des Zuordnens oder Bestimmens eines Detektorbereichs zur Aufnahme der ausgewählten Umgebung des Abbildungsbereiches.
Im Schritt des Zuordnens eines Detektorbereichs zur Aufnahme der ausgewählten Umgebung des Abbildungsbereiches wird der Zusammenhang zwischen einer räumlichen Anordnung der Umgebung des Abbildungsbereichs, beispielsweise in einer Übersichtsaufnahme, und der räumlichen Anordnung der Detektorelemente eines Röntgendetektors hergestellt. Es kann eine Zuordnung von der ausgewählten Umgebung zu Detektorelementen hergestellt werden. Die die Zuordnung kann beispielsweise für verschiedenen Projektionen, verschiedene Aufnahmen, verschiedene Positionen des Untersuchungsobjekts oder bewegte Strukturen bestimmt werden. Die Positionen von Röntgenquelle und Röntgendetektor können sich für Aufnahmen einer Serie von Aufnahme relativ zum Untersuchungsobjekt verändern, beispielsweise durch eine Rotation der Gantry aufweisend die Röntgenquelle und den Röntgendetektor oder durch eine Translation des Untersuchungsobjekts oder der Struktur. Das Untersuchungsobjekt kann entlang der Rotationsachse verschoben werden. Die Position des Untersuchungsobjekts kann für mehrere aufeinanderfolgende Aufnahmen unverändert sein. Die Steuerungseinheit oder der Benutzer kann den Schritt des Zuordnens durchführen.
Vorteilhaft kann die Bildqualität trotz Translationen des Untersuchungsobjekts oder der Struktur lokal erhöht werden. Vorteilhaft kann die Bildqualität trotz Rotationen der Röntgenquelle und des Röntgendetektors erhöht werden. Vorteilhaft kann die Datenmenge durch Zuordnen eines Detektorbereichs für jede Aufnahme reduziert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Aufnahmeparameter so gewählt, dass die räumliche Auflösung in der Umgebung des Abbildungsbereiches erhöht ist.
In der Umgebung des Abbildungsbereichs kann eine erhöhte räumliche Auflösung mittels des eingestellten Aufnahmeparameters erreicht werden. Die erhöhte räumliche Auflösung kann vorteilhaft in der Aufnahme oder dem rekonstruierten Bild erreicht werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die räumliche Auflösung der auf den Detektorbereich projizierten Umgebung des Abbildungsbereiches erhöht.
Mittels des eingestellten Aufnahmeparameters kann eine erhöhte räumliche Auflösung am Röntgendetektor eingestellt werden. In einem Detektorbereich, der der ausgewählten Umgebung des Abbildungsbereichs zugeordnet ist, können kleinere Detektorelemente ausgelesen werden. Beispielsweise können in dem Detektorbereich, der der ausgewählten Umgebung des Abbildungsbereichs zugeordnet ist, Subpixel ausgelesen werden, in einem weiteren Detektorbereich, der dem Bereich außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs zugeordnet ist, können Makropixel ausgelesen werden. Beispielsweise können in dem Detektorbereich, der der ausgewählten Umgebung des Abbildungsbereichs zugeordnet ist, wenige zusammengefasste Subpixel ausgelesen werden, in dem weiteren Detektorbereich, der dem Bereich außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs zugeordnet ist, können mehrere zusammengefasste Subpixel ausgelesen werden. Vorteilhaft kann der Röntgendetektor die Umgebung des Abbildungsbereichs mit einer lokal erhöhten räumlichen Auflösung aufnehmen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Aufnahmeparameter so gewählt, dass die spektrale Auflösung in der Umgebung des Abbildungsbereiches verändert ist.
In der Umgebung des Abbildungsbereichs kann eine erhöhte spektrale Auflösung mittels des eingestellten Aufnahmeparameters erreicht werden. Die erhöhte spektrale Auflösung kann vorteilhaft in der Aufnahme oder dem rekonstruierten Bild erreicht werden. Vorteilhaft kann eine Gewichtung von Ortsinformation und Energieinformation zur Verbesserung der Bildqualität oder zur Unterscheidung von Materialien in der Umgebung des Abbildungsbereichs genutzt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die spektrale Auflösung der auf den Detektorbereich projizierten Umgebung des Abbildungsbereiches verändert.
Mittels des eingestellten Aufnahmeparameters kann eine erhöhte spektrale Auflösung am Röntgendetektor eingestellt werden.
In einem Detektorbereich, der der ausgewählten Umgebung des Abbildungsbereichs zugeordnet ist, können mehr oder weniger Energiekanäle pro Detektorelement ausgelesen werden. Beispielsweise können in dem Detektorbereich, der der ausgewählten Umgebung des Abbildungsbereichs zugeordnet ist, mehr Energiekanäle ausgelesen werden, in einem weiteren Detektorbereich, der dem Bereich außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs zugeordnet ist, können weniger Energiekanäle ausgelesen werden. Vorteilhaft kann der Röntgendetektor die Umgebung des Abbildungsbereichs mit einer lokal erhöhten spektralen Auflösung aufnehmen. Das Einstellen einer veränderten spektralen Auflösung kann mit einer erhöhten räumlichen Auflösung kombiniert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Lokalisieren des Abbildungsbereiches der Struktur oder das Auswählen der Umgebung des Abbildungsbereiches durch einen Benutzer durchgeführt.
Der Benutzer kann den Schritt des Lokalisierens durchführen, beispielsweise mittels eine Ausgabevorrichtung und einer Eingabevorrichtung. Der Benutzer kann den Schritt des Auswählens beispielsweise mittels einer Ausgabevorrichtung und einer Eingabevorrichtung durchführen. Ein geübter, erfahrener oder geschulter Benutzer kann den Abbildungsbereich der Struktur lokalisieren. Ein geübter, erfahrener oder geschulter Benutzer kann die Umgebung des Abbildungsbereichs auswählen. Vorteilhaft kann der Benutzer seine Erfahrungen zur Lokalisation durchführen oder auch weitere Informationen in die Entscheidung zur Lokalisation nutzen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Lokalisieren des Abbildungsbereiches der Struktur oder das Auswählen der Umgebung des Abbildungsbereiches von einer Recheneinheit durchgeführt.
Die Recheneinheit führt die Schritte des Lokalisieren oder des Auswählens automatisiert oder mittels Benutzerinteraktion durch. Die Schritte des Lokalisierens oder des Auswählens können vom Benutzer oder der Recheneinheit durchgeführt werden. Mit Hilfe der Recheneinheit kann beispielsweise ein Abbildungsbereich oder eine Umgebung des Abbildungsbereichs vorgeschlagen werden. Der Benutzer kann den Vorschlag annehmen, verändern oder verwerfen. Die Recheneinheit kann auf eine Speichereinheit mit verschiedenen Informationen oder Parametern zu Untersuchungsszenarien oder Strukturen zugreifen. Die Recheneinheit kann die Informationen oder Parameter zur Lokalisation oder zum Auswählen verwenden. Vorteilhaft kann die Recheneinheit Informationen aus vielen zuvor durchgeführten Szenarien oder Untersuchungen nutzen. Vorteilhaft kann die Recheneinheit mit Hilfe einer Bilderkennungssoftware die Lokalisation verbessert durchführen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Verfahren ferner den Schritt einer Bildrekonstruktion zur Rekonstruktion eines Bildes aus dem Bilddatensatz auf, wobei der Aufnahmeparameter ein Rekonstruktionsparameter ist.
Zur Bildrekonstruktion wird der Bilddatensatz des Aufnehmens zur Rekonstruktion eines Bildes verwendet. Der Bilddatensatz kann ein Rohdatensatz des Röntgendetektors sein. Das Bild kann als Schichtbild, dreidimensionales Bild oder als vierdimensionales Bild rekonstruiert werden. Der Aufnahmeparameter kann ein Rekonstruktionsparameter sein. Der Rekonstruktionsparameter kann zum Einstellen einer räumlichen Auflösung oder einer spektralen Auflösung verwendet werden. Ferner kann der Rekonstruktionsparameter die Information über das Einstellen des Aufnahmeparameters des Röntgendetektors oder des Filters enthalten und der Rekonstruktionsparameter kann während der Rekonstruktion verwendet werden. Beispielsweise kann aus der Zuordnung der Umgebung des Abbildungsbereichs zum Detektorbereich die erzielbare räumliche Auflösung oder spektrale Auflösung vorteilhaft ermittelt werden. Vorteilhaft kann die Zuordnung der Umgebung des Abbildungsbereichs zum Detektorbereich oder der eingestellte Aufnahmeparameter in Rekonstruktionsalgorithmen, beispielsweise in Frequenzfiltern oder Faltungskernen, verwendet werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das Einstellen des Aufnahmeparameters die Verwendung eines Filters.
Es kann ein Filter vor der Röntgenquelle verwendet werden. Der Filter ist einstellbar und kann vorteilhaft vor der Röntgenquelle bewegt werden. Der Filter kann die Röntgenstrahlung vorteilhaft schwächen. Die Strahlendosis oder die Röntgenintensität kann innerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs 10mal so hoch sein wie außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der Filter derart eingestellt, dass eine Röntgenintensität in dem Bereich außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereiches reduziert ist.
Der Filter ist einstellbar und es kann eine reduzierte Intensität der Röntgenstrahlung in dem Bereich außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs erreicht werden. Der Filter kann die Röntgenstrahlung außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs schwächen und vorteilhaft die Intensität der Röntgenstrahlung in der Umgebung des Abbildungsbereichs erhöhen. Vorteilhaft kann die Strahlendosis im Bereich außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs reduziert sein. Vorteilhaft kann die Strahlendosis außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs gegenüber einer konventionellen, lokal nichterhöhten Bildqualität gleich oder kaum erhöht sein. Vorteilhaft kann eine bessere Auflösung in der Umgebung des Abbildungsbereichs erreicht werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das medizinische Gerät ferner eine Segmentierungseinheit zum Bestimmen oder Zuordnen eines Detektorbereichs zur Aufnahme der ausgewählten Umgebung des Abbildungsbereiches auf.
Die Segmentierungseinheit kann den Detektorbereich mit beispielsweise erhöhter spektraler Auflösung oder räumlicher Auflösung bestimmen oder zuordnen. Die Segmentierungseinheit kann den Schritt des Zuordnens durchführen. Die Segmentierungseinheit kann der Umgebung des Abbildungsbereichs dem Detektorbereich, den Detektorelementen sowie den Aufnahmeparametern zuordnen. Beispielsweise kann die Segmentierungseinheit den Detektorbereich vorteilhaft für verschiedenen Projektionen oder Aufnahmen bestimmen oder zuordnen. Vorteilhaft kann die Bildqualität für alle Projektionen oder eine Serie von Aufnahmen in der Umgebung des Abbildungsbereichs verbessert werden. Die Segmentierungseinheit kann Teil der Recheneinheit sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das medizinische Gerät eine Recheneinheit zum Lokalisieren eines Abbildungsbereiches einer Struktur, zum Auswählen einer Umgebung des Abbildungsbereiches oder zur Bildrekonstruktion auf.
Die Recheneinheit kann die Schritte des Lokalisierens, des Auswählens oder der Bildrekonstruktion durchführen. Die Recheneinheit kann auf eine Speichereinheit mit verschiedenen Informationen oder Parametern zu Untersuchungsszenarien oder Strukturen zugreifen. Diese Informationen oder Parameter können aus früheren Untersuchungen des gleichen Patienten stammen, entsprechende Referenz-Informationen oder Referenzparameter umfassen, die aus vergleichenden Untersuchungen mit anderen Patienten stammen, spezifisch für bestimmte Untersuchungs- oder Interventionsszenarien sein, z.B. Nadelbiopsie, Katheterintervention, und Ähnliches. Die Recheneinheit kann die Informationen oder Parameter zur Lokalisation, zum Auswählen oder zur Bildrekonstruktion vorteilhaft verwenden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das medizinische Gerät eine Ausgabevorrichtung zum Lokalisieren des Abbildungsbereichs durch einen Benutzer oder eine Eingabevorrichtung zum Auswählen der Umgebung des Abbildungsbereichs durch einen Benutzer auf.
Die Ausgabevorrichtung kann ein Bildschirm sein. Die Eingabevorrichtung kann eine Tastatur, ein Touchpad, eine Vorrichtung zur Gestenerkennung oder zur Sprachsteuerung sein. Vorteilhaft kann der Benutzer den Abbildungsbereich basierend auf seinen Erfahrungen lokalisieren. Vorteilhaft kann der Benutzer die Umgebung basierend auf seinen Erfahrungen auswählen. Vorteilhaft kann der Benutzer Vorschläge der Recheneinheit zur Lokalisation, dem Auswählen oder dem Einstellen annehmen, verändern oder ablehnen. Vorteilhaft kann der Benutzer beim Auswählen der Umgebung aus mehreren Vorschlägen auswählen, welche sich beispielsweise bezüglich der Größe des zusätzlichen Bereichs, der über den Abbildungsbereich hinaus geht, unterscheiden. So kann der Benutzer nach eigener Wahl eine engere oder weitere Umgebung des Abbildungsbereichs aus mehreren entsprechenden Vorschlägen wählen, die von der Recheneinheit bereitgestellt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die räumliche Auflösung oder die spektrale Auflösung des Röntgendetektors im Detektorbereich zur Aufnahme der ausgewählten Umgebung des Abbildungsbereiches und in einem weiteren Detektorbereich zur Aufnahme eines Bereichs außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs unterschiedlich einstellbar.
Der Röntgendetektor weist eine einstellbare räumliche Auflösung oder eine einstellbare spektrale Auflösung auf. Die räumliche Auflösung und die spektrale Auflösung können lokal einstellbar sein. Der Detektorbereich und der weitere Detektorbereich können von der Recheneinheit oder dem Benutzer bestimmt werden. Vorteilhaft kann eine lokal erhöhte Bildqualität erreicht werden. Vorteilhaft kann das Datenvolumen und die Datenrate gesteuert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung reduziert ein Filter eine Röntgenintensität in dem Bereich außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereiches. Der Filter ist zwischen der Röntgenquelle und dem Untersuchungsobjekt angebracht. Der Filter ermöglicht eine erhöhte Röntgenintensität in der Umgebung des Abbildungsbereichs, z.B. indem der Filter eine lokale Veränderung der Röntgenintensität über verschiedene Bereiche eines zu untersuchenden Objekts, bzw. Patienten ermöglicht. Vorteilhaft kann die Struktur und die Umgebung des Abbildungsbereichs mit einer höheren Photonenstatistik untersucht werden. Der Filter kann beispielsweise Aluminium oder Teflon aufweisen.
Der Filter kann aus verschiebbaren Lamellen bestehen. Es können sich zwei gegenüberliegende Reihen von Lamellen verwendet werden. Die Lamellen sind länglich. Die Lamellen können entlang der Längsachse verschoben werden. Gegenüberliegende Lamellen der gegenüberliegenden Lamellen können eine kontinuierliche Filterung aufweisen. Benachbarte Lamellen weisen einen Überlappungsbereich zur Homogenisierung der Schwächung auf. Die Lamellen können unabhängig voneinander bewegt werden. Es kann vorteilhaft ein zusammenhängender Bereich reduzierter Schwächung eingestellt werden. Der zusammenhängende Bereich kann vorteilhaft die Umgebung des Abbildungsbereichs umfassen. In einer Ausführungsform können sich jeweils eine einzige Lamelle oder Blende gegenüberliegen. Die Lamellen können an der Seite, welche der anderen Lamelle gegenüberliegt, eine Aussparung in Form eines Kreissegments oder Kreisausschnitts aufweisen. Vorteilhaft können die beiden einzigen sich gegenüberliegenden Lamellen oder Blenden die Röntgenintensität außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs schwächen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Filter eine Irisblende umfassen.
Der Filter kann als sogenannter Bowtie-Filter ausgebildet sein. Im Querschnitt entlang des Zentralstrahlstrahls der Röntgenquelle bildet der Bowtie-Filter die Form einer Herrenfliege. Der Filter kann symmetrisch ausgestaltet sein, sodass in der Mitte des Filters eine geringe Materialstärke vorhanden ist. Zu den Seiten verdickt sich die Materialstärke. Der Filter kann radialsymmetrisch ausgebildet sein. Vorteilhaft kann der Filter eingestellt werden, sodass die Photonenstatistik außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs reduziert ist und die Umgebung des Abbildungsbereichs mit einer höheren Photonenstatistik untersucht oder abgebildet werden kann. Vorteilhaft wird eine übermäßig erhöhte Strahlendosis außerhalb der Umgebung des Abbildungsbereichs vermieden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das medizinische Gerät ein Computertomograph oder ein C-Bogen-Angiographiesystem.
Medizinische Geräte, die als Computertomograph oder C-Bogen-Angiographiesystem ausgebildet sind, können mehrere Projektionen zur Rekonstruktion von Schichtbildern, dreidimensionalen Bildern oder vierdimensionalen Bildern nutzen. Ein Computertomograph oder C-Bogen-Angiographiesystem kann vor, während oder nach Interventionen am Untersuchungsobjekt verwendet werden, beispielsweise unter Einsatz von zu lokalisierenden Nadeln oder Stents. Vorteilhaft kann die Bildqualität in Schichtbildaufnahmen lokal erhöht werden. Vorteilhaft können in-stent Stenosen, Stents oder Nadeln mit einer erhöhten Bildqualität dargestellt werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß einer dritten Ausführungsform;
4 schematisch ein erfindungsgemäßer Computertomograph gemäß einer ersten Ausführungsform;
5 schematisch ein erfindungsgemäßer Computertomograph gemäß einer zweiten Ausführungsform;
6 schematisch ein erfindungsgemäßes C-Bogen-Angiographiesystem;
7 schematisch ein erfindungsgemäßer Filter gemäß einer ersten Ausführungsform; und
8 schematisch ein erfindungsgemäßer Filter gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Verfahren zur lokalen Verbesserung der Bildqualität einer bildgebenden Röntgenaufnahme weist den Schritt des Lokalisierens 1, den Schritt des Auswählens 3, den Schritt des Einstellens 5 und den Schritt des Aufnehmens 7 auf. Im Schritt des Lokalisierens 1 eines Abbildungsbereiches 15 einer Struktur wird der Abbildungsbereich 15 einer Struktur bestimmt. Die Struktur ist eine kleine Struktur. Die Größe der Struktur liegt im Bereich von 100µm bis wenigen cm. Der Durchmesser der Struktur beträgt beispielsweise wenige Millimeter. Die Länge der Struktur beträgt beispielsweise wenige Zentimeter. Die Struktur ist beispielsweise ein Stent in einer Koronararterie oder eine Nadel, die bei einer Intervention verwendet wird. Das Lokalisieren 1 wird von einem Benutzer in einer Übersichtsaufnahme oder von einer Recheneinheit mit Hilfe einer Bildauswertesoftware oder in Kombination durchgeführt. Im Schritt des Lokalisierens 1 bestimmt ein Benutzer den Abbildungsbereich 15, beispielsweise in einer Übersichtsaufnahme oder einer vorherigen Aufnahme. Im Schritt des Lokalisierens 1 bestimmt alternativ eine Recheneinheit 95 den Abbildungsbereich 15, beispielsweise mit Hilfe einer Bildauswertesoftware oder einer Positionsbestimmung der Struktur durch optische Marker innerhalb oder außerhalb des Untersuchungsobjekts 89. Im Schritt des Auswählens 3 einer Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 wird eine Umgebung 17 einschließlich des Abbildungsbereichs 15 ausgewählt. Die Umgebung 17 umfasst den Abbildungsbereich 15 und einen zusätzlichen Bereich, beispielsweise in einem festgelegten oder gewählten Abstand um den Abbildungsbereich 15. Der Abstand der äußeren Begrenzung der Umgebung 17 zur äußeren Begrenzung des Abbildungsbereichs 15 kann als fixer Abstand gewählt werden und beträgt beispielsweise 2cm. Die Umgebung 17 ist beispielsweise kreisförmig oder elliptisch ausgebildet. Die Umgebung 17 wird beispielsweise kreisförmig mit einem Radius von 2cm markiert oder ausgewählt. Die Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 kann so gewählt werden, dass die Struktur mit ihrer näheren Umgebung 17 aufgenommen werden kann. Der Schritt des Auswählens 3 kann von einem Benutzer oder der Recheneinheit 95 durchgeführt werden. Für unterschiedliche Strukturen oder Anwendungen können unterschiedlich festgelegte Abstände verwendet werden. Im Schritt des Einstellens 5 eines Aufnahmeparameters für die Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 wird der Aufnahmeparameter eingestellt, sodass sich der Aufnahmeparameter für die Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 von einem Bereich außerhalb der Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 unterscheidet. Es wird eine veränderte räumliche Auflösung, spektrale Auflösung oder Intensität im Vergleich zu einem Bereich außerhalb der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 eingestellt. Der Aufnahmeparameter ist alternativ ein Rekonstruktionsparameter. Beispielsweise wird der Röntgendetektor 79 mit einheitlicher räumlicher Auflösung ausgelesen und im Schritt der Bildrekonstruktion wird ein Bild mit einer veränderten räumlichen Auflösung in der Umgebung des Abbildungsbereichs rekonstruiert. Der Aufnahmeparameter wird so eingestellt, dass in der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 eine verbesserte lokale Bildqualität erreicht wird. Im Schritt des Aufnehmens 7 eines Bilddatensatzes wird eine Röntgenaufnahme mit dem eingestellten Aufnahmeparameter aufgenommen. Der Bilddatensatz stellt eine Röntgenaufnahme oder eine Serie von Röntgenaufnahmen dar. Der eingestellte Aufnahmeparameter kann zur Aufnahme verwendet werden. Der eingestellte Parameter kann zur Weiterverarbeitung des Bilddatensatzes, beispielsweise zur Rekonstruktion eines Bildes, verwendet werden. Der eingestellte Aufnahmeparameter ist ein Parameter eines Röntgendetektors 79, eines Filters 75 oder einer Bildrekonstruktion 11.
In einer Variante kann das Verfahren den Schritt des Zuordnens 9 eines Detektorbereichs zur Aufnahme der ausgewählten Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 zwischen dem Schritt des Einstellens 5 und dem Schritt des Aufnehmens 7 aufweisen. Im Schritt des Zuordnens 9 wird der Zusammenhang zwischen einer räumlichen Anordnung der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15, beispielsweise in einer Übersichtsaufnahme, und der räumlichen Anordnung der Detektorelemente eines Röntgendetektors 79 hergestellt. Es kann eine Zuordnung von der ausgewählten Umgebung 17 zu Detektorelementen hergestellt werden. Die Zuordnung kann beispielsweise für verschiedene Projektionen, verschiedene Positionen des Untersuchungsobjekts 89 oder bewegte Strukturen bestimmt werden. Die Steuerungseinheit 71 oder der Benutzer kann den Schritt des Zuordnens 9 durchführen.
In einer Variante kann das Verfahren den Schritt der Bildrekonstruktion 11 nach dem Schritt des Aufnehmens 7 aufweisen. Im Schritt der Bildrekonstruktion 11 wird ein Bild aus dem Bilddatensatz rekonstruiert. Zur Bildrekonstruktion wird der Bilddatensatz des Aufnehmens 7 zur Rekonstruktion eines Bildes verwendet. Das Bild kann als Schichtbild, dreidimensionales Bild oder als vierdimensionales Bild rekonstruiert werden. Der Aufnahmeparameter kann ein Rekonstruktionsparameter sein. Der Rekonstruktionsparameter enthält die Information über das Einstellen 5 des Aufnahmeparameters des Röntgendetektors 79 oder des Filters 75 und der Rekonstruktionsparameter kann während der Bildrekonstruktion 11 verwendet werden. Beispielsweise kann aus der Zuordnung der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 zum Detektorbereich die erzielbare räumliche Auflösung oder spektrale Auflösung ermittelt werden und in Rekonstruktionsalgorithmen, beispielsweise in Frequenzfiltern oder Faltungskernen, verwendet werden.
Die 2 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform. Zur Aufnahme einer Serie von Schichtbildaufnahmen wird ein Messfeld 13 mit einem Radius R verwendet. Das Messfeld 13 weist im Zentrum das Isozentrum 19 auf. Der Untersuchungsobjekt 89 wird zumindest teilweise vom Messfeld 13 umfasst. Während einer Intervention befindet sich eine Nadel als Struktur im Untersuchungsobjekt 89. Die Nadel wird im Abbildungsbereich 15 beispielsweise in einer vorherigen Aufnahme abgebildet. Es wird eine Umgebung 17 um den Abbildungsbereich 15 ausgewählt. Die Umgebung 17 umfasst den Abbildungsbereich 15. Im Schritt des Zuordnens 9 wird der Zusammenhang zwischen Abbildungsbereich 17 und Detektorbereich des Röntgendetektors 79 bestimmt oder hergestellt. Der Detektorbereich des Röntgendetektors 79 weist mindestens eine Breite in der Rotationsebene auf, die eine Spanne zur Aufnahme des Messfelds 13 von –R bis R umfasst. Das Isozentrum 19 wird auf ein mittleres Detektorelement, beispielsweise ein Subpixel 23 oder Makropixel 21, abgebildet. Für alle N Projektionen wird der Zusammenhang zwischen der Umgebung 17 und den Detektorelementen des Röntgendetektors 79 bestimmt. Im Schritt des Einstellens 5 wird die räumliche Auflösung des Röntgendetektors 79 derart eingestellt, dass die Umgebung 17 mit einer höheren Auflösung aufgenommen wird als ein Bereich außerhalb der Umgebung 17. Die höhere Auflösung kann beispielsweise durch Auslesen der Subpixel 23 realisiert sein. Die niedrigere Auflösung kann durch Auslesen der Makropixel 21 realisiert sein. Alternativ können unterschiedliche Anzahlen von Subpixeln 23 zusammengefasst werden, sodass die Umgebung 17 mit einer höheren Auflösung aufgenommen wird.
Die 3 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform. Nach den Schritten des Lokalisierens 1 und des Auswählens 3, folgt der Schritt des Aufnehmens 7. Im Schritt des Aufnehmens 7 wird ein Bilddatensatz aufgenommen, wobei der Bilddatensatz eine Röntgenaufnahme oder eine Serie von Röntgenaufnahmen darstellt. Im Schritt des Einstellens 5 wird ein Aufnahmeparameter für die Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 eingestellt, wobei der Aufnahmeparameter ein Rekonstruktionsparameter ist. Es wird eine veränderte räumliche Auflösung oder spektrale Auflösung im Vergleich zu einem Bereich außerhalb der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 eingestellt. Der Aufnahmeparameter wird so eingestellt, dass in der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 eine verbesserte lokale Bildqualität erreicht wird. Im Schritt der Bildrekonstruktion 11 wird ein Bild aus dem Bilddatensatz rekonstruiert. Zur Bildrekonstruktion wird der Bilddatensatz des Aufnehmens 7 zur Rekonstruktion eines Bildes verwendet. Das Bild kann als Schichtbild, dreidimensionales Bild oder als vierdimensionales Bild rekonstruiert werden. Der Aufnahmeparameter ist ein Rekonstruktionsparameter. Der Rekonstruktionsparameter beeinflusst die durch die Bildrekonstruktion 11 erreichbare räumliche Auflösung oder spektrale Auflösung in der Umgebung 17 und außerhalb der Umgebung 17. Beispielsweise wird in der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 zum Detektorbereich eine erhöhte räumliche Auflösung oder eine veränderte spektrale Auflösung eingestellt.
In einer Variante kann das Verfahren den Schritt des Zuordnens 9 eines Detektorbereichs zur Aufnahme der ausgewählten Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 zwischen dem Schritt des Aufnehmens 7 und dem Schritt des Einstellens 5 aufweisen. Im Schritt des Zuordnens 9 wird der Zusammenhang zwischen einer räumlichen Anordnung der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15, beispielsweise in einer Übersichtsaufnahme, und der räumlichen Anordnung der Detektorelemente eines Röntgendetektors 79 hergestellt. Es kann eine Zuordnung von der ausgewählten Umgebung 17 zu Detektorelementen hergestellt werden. Die Zuordnung kann beispielsweise für verschiedenen Projektionen, verschiedene Positionen des Untersuchungsobjekts 89 oder bewegte Strukturen bestimmt werden. Die Steuerungseinheit 71 oder der Benutzer kann den Schritt des Zuordnens 9 durchführen. Im Bilddatensatz der Aufnahme kann die Zuordnung der Detektorelemente zur Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 durchgeführt werden. Anhand der Zuordnung wird im folgenden Schritt das Einstellen 5 des Aufnahmeparameters durchgeführt.
Die 4 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Computertomographen 81 gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Röntgendetektor 79 kann mehrere Detektormodule mit einer Vielzahl von Detektorelementen aufweisen. Bevorzugt weist der Röntgendetektor 79 eine Mehrzahl an Detektoruntereinheiten mit einer Mehrzahl von Detektorelementen in einer zweidimensionale Matrix oder Anordnung auf. Die Detektorelemente sind Makropixel 21 und/oder Subpixel 23. Der Computertomograph 81 beinhaltet eine Gantry 83 mit einem Rotor 85. Der Rotor 85 umfasst eine Röntgenquelle 87 und den Röntgendetektor 79. Das Untersuchungsobjekt 89, beispielsweise ein Patient oder Mensch, ist auf der Patientenliege 91 gelagert und ist entlang der Rotationsachse z 93 durch die Gantry 83 bewegbar. Zur Steuerung und Berechnung der Schnittbilder bzw. der Bildrekonstruktion 11 wird eine Recheneinheit 95 verwendet. Eine Eingabevorrichtung 97 und eine Ausgabevorrichtung 99 sind mit der Recheneinheit 95 verbunden. Die Recheneinheit 95 weist eine Steuerungseinheit 71 und eine Segmentierungseinheit 73 auf.
Die 5 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Computertomographen 81 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Computertomograph 81 umfasst ferner einen Filter 75 vor der Röntgenquelle 87. Der Rotor 85 umfasst den Filter 75.
Die 6 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen C-Bogen-Angiographiesystems 67. Das C-Bogen-Angiographiesystem 67 weist einen Ständer 65, beispielsweise in Form eines Industrieroboters, mit einem vom Ständer 65 gehaltenen C-Bogen 61 auf. An den Enden des C-Bogens 61 sind eine Röntgenquelle 87 sowie der Röntgendetektor 79 als Bildaufnahmeeinheit angebracht. Der C-Bogen 61 kann mittels der durch den Ständer 65 bereitgestellten Freiheitsgrade positioniert werden. Im Strahlengang der Röntgenquelle 87 befindet sich auf der Patientenliege 91 ein zu untersuchender Patient als Untersuchungsobjekt 89. Am C-Bogen-Angiographiesystem 67 ist eine Recheneinheit 95 mit einem Hochspannungsgenerator zur Erzeugung der Röhrenspannung und einem Bildsystem angeschlossen. Das Bildsystem empfängt und verarbeitet die Bilddatensätze des Röntgendetektors 79. Die Bilder können dann auf Displays einer mittels eines deckenmontierten Trägersystems 63 gehaltenen Ausgabevorrichtung 99 betrachtet werden. Das Trägersystem 63 weist dabei Verfahr-, Schwenk- Dreh- und/oder Höhenverstelleinheiten auf. In der Recheneinheit sind weiterhin eine Steuerungseinheit 71 und eine Segmentierungseinheit 73 vorgesehen. In einer weiteren Ausführungsform kann das C-Bogen-Angiographiesystem 67 einen Filter 75 (nicht dargestellt) vor der Röntgenquelle 87 aufweisen.
Die 7 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Filters 75 gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Filter 75 kann als sogenannter Bowtie-Filter ausgebildet sein. Im Querschnitt entlang des Zentralstrahlstrahls der Röntgenquelle 87 bildet der Bowtie-Filter die Form einer Herrenfliege. Der Filter 75 kann symmetrisch ausgestaltet sein, sodass in der Mitte des Filters 75 eine geringe Materialstärke vorhanden ist. Zu den Seiten verdickt sich die Materialstärke. Der Filter 75 kann radialsymmetrisch ausgebildet sein. Der Filter 75 enthält beispielsweise Aluminium oder Teflon. Der Filter 75 kann in einer Halterung (nicht dargestellt) bewegbar sein, sodass eine Schwächung der Intensität der Röntgenstrahlung außerhalb der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 eingestellt werden kann. Die Röntgenstrahlen 77 treffen auf das Untersuchungsobjekt 89. Die Röntgenstrahlen 77, die das Untersuchungsobjekt 89 passieren, können mit dem Röntgendetektor 79 detektiert werden. Die Aufnahme weist in der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 eine höhere Photonenstatistik auf. In der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 wird eine höhere räumliche Auflösung und/oder höhere spektrale Auflösung bei gleichzeitig geringem Bildrauschen und einer guten Bildqualität erreicht. Der Filter 75 ermöglicht das Einstellen 5 eines weniger stark geschwächten Bereichs 78 in der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15.
Die 8 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Filters 75 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Filter 75 besteht aus verschiebbaren Lamellen 76. Der Filter 75 weist zwei sich gegenüberliegende Reihen von Lamellen 76 auf. Die Lamellen 76 sind länglich. Die Lamellen 76 sind in einer Reihe derart angeordnet, dass die langen Seiten der Lamellen innerhalb einer Reihe benachbart sind. Die kurzen Seiten der Lamellen 76 einer Reihe liegen den kurzen Seiten der Lamellen 76 der anderen Reihe gegenüber. Die Lamellen 76 können entlang der Längsachse der Lamellen 76 verschoben werden. Gegenüberliegende Lamellen 76 können in einer geschlossenen Position gemeinsam eine kontinuierliche Filterung oder Schwächung aufweisen. Benachbarte Lamellen 76 weisen entlang der langen Seite und entlang der kurzen Seite einen Überlappungsbereich zur Homogenisierung der Schwächung auf. Die Lamellen 76 können unabhängig voneinander bewegt werden. Es kann ein zusammenhängende Öffnung eingestellt werden. Ein Teil der Röntgenstrahlen 77 der Röntgenquelle 87 kann die Öffnung des Filters 75 ungeschwächt passieren. Ein anderer Teil der Röntgenstahlen 77 wird durch die Lamellen 76 geschwächt. Der Filter 75 ermöglicht das Einstellen 5 eines ungeschwächten oder weniger stark geschwächten Bereichs 78. Mit Hilfe des ungeschwächten oder weniger stark geschwächten Bereichs 78 wird die Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 oder der Struktur von einer höheren Photonenzahl bestrahlt. Der Filter 75 weist beispielsweise Aluminium oder Teflon auf. Die Aufnahme weist in der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 eine höhere Photonenstatistik auf. In der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 wird eine höhere räumliche Auflösung und/oder höhere spektrale Auflösung bei gleichzeitig geringem Bildrauschen und einer guten Bildqualität erreicht.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zur lokalen Verbesserung der Bildqualität einer bildgebenden Röntgenaufnahme aufweisend die Schritte: a. Lokalisieren 1 eines Abbildungsbereiches 15 einer Struktur, b. Auswählen 3 einer Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15, c. Einstellen 5 eines Aufnahmeparameters für die Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15, wobei sich der Aufnahmeparameter für die Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 unterscheidet von einem Bereich außerhalb der Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15, und d. Aufnehmen 7 eines Bilddatensatzes.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner einen Schritt des Zuordnens 9 eines Detektorbereichs zur Aufnahme der ausgewählten Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmeparameter so gewählt ist, dass die räumliche Auflösung in der Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 erhöht ist.
Verfahren nach Anspruch 2 und 3, wobei die räumliche Auflösung der auf den Detektorbereich projizierten Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 erhöht ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmeparameter so gewählt ist, dass die spektrale Auflösung in der Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 verändert ist.
Verfahren nach Anspruch 2 und 5, wobei die spektrale Auflösung der auf den Detektorbereich projizierten Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 verändert ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Lokalisieren 1 des Abbildungsbereiches 15 der Struktur oder das Auswählen 3 der Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 durch einen Benutzer durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Lokalisieren 1 des Abbildungsbereiches 15 der Struktur oder das Auswählen 3 der Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 von einer Recheneinheit 95 durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend den Schritt einer Bildrekonstruktion 11 zur Rekonstruktion eines Bildes aus dem Bilddatensatz, wobei der Aufnahmeparameter ein Rekonstruktionsparameter ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Einstellen 5 des Aufnahmeparameters die Verwendung eines Filters 75 umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Filter 75 derart eingestellt wird, dass eine Röntgenintensität in dem Bereich außerhalb der Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 reduziert ist.
Medizinisches Gerät zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweisend a. einen Röntgendetektor 79 zum Aufnehmen eines Bilddatensatzes, und b. eine Steuerungseinheit 71 zum Einstellen 5 eines Aufnahmeparameters in Abhängigkeit einer Umgebung 17 eines Abbildungsbereichs 15.
Medizinisches Gerät nach Anspruch 12, ferner aufweisend eine Segmentierungseinheit 73 zum Zuordnen 9 eines Detektorbereichs zur Aufnahme der ausgewählten Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei das medizinische Gerät eine Recheneinheit 95 zum Lokalisieren 1 eines Abbildungsbereiches 15 einer Struktur, zum Auswählen 3 einer Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 oder zur Bildrekonstruktion 11 aufweist.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das medizinische Gerät eine Ausgabevorrichtung 99 zum Lokalisieren 1 des Abbildungsbereichs 15 durch einen Benutzer oder eine Eingabevorrichtung 97 zum Auswählen 3 der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 durch einen Benutzer aufweist.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die räumliche Auflösung oder die spektrale Auflösung des Röntgendetektors 79 im Detektorbereich zur Aufnahme der ausgewählten Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 und in einem weiteren Detektorbereich zur Aufnahme eines Bereichs außerhalb der Umgebung 17 des Abbildungsbereichs 15 unterschiedlich einstellbar ist.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei ein Filter 75 eine Röntgenintensität in dem Bereich außerhalb der Umgebung 17 des Abbildungsbereiches 15 reduziert.
Medizinisches Gerät nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei das medizinische Gerät ein Computertomograph 81 oder ein C-Bogen-Angiographiesystem ist.