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Segmentierte Rekonstruktion fuer die C-Bogen CT

IP.com Disclosure Number: IPCOM000013131D
Original Publication Date: 2003-Jul-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-25
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Siemens

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Abstract

Die Computertomographie mit offenen Fokus-Detektor-Systemen (C-Bogen-System) ist eine zukunftsweisende Technologie insbesondere fuer die intraoperative Anwendung. Die ersten Entwicklungen sind fuer Hochkontrastanwendungen konzipiert. Die auf einem kreisfoermigen Teilumlaufscan gewonnenen Daten werden mit einem feldkampartigen 3D-Rueckprojektionsalgorithmus rekonstruiert. Es ist bekannt, dass dieses Verfahren fuer kleine Konusoeffnungswinkel des Detektorsystems erfolgreich eingesetzt werden kann, fuer weit ausserhalb der Abtastebene liegende Rekonstruktionsschichten jedoch mit Bildfehlern zu rechnen ist. Diese werden in Niederkontrastanwendungen erkennbar und daher nicht zu vernachlaessigen sein. Die Beschraenkung auf eine kreisfoermige Abtastebene schraenkt ueberdies das Rekonstruktionsvolumen ein. Beispielsweise fuer Angio-Anwendungen kann aber ein moeglichst grosses Rekonstruktionsvolumen erwuenscht sein. Die Erfindung stellt eine Erweiterung eines als SMPR (Segmented Multiple Plane Reconstruction) im Bereich der Computertomographie (endlos umlaufendes Aufnahmesystem) bekannten Bildrekonstruktionsalgorithmus auf den Bereich der offenen oder C-Bogen-Geraete dar, bei denen das Aufnahmesystem nur einen Teilkreis fahren kann. Ziel ist dabei eine geeignete Verfahrensweise zur Bildrekonstruktion fuer die spiralartige und kreisfoermige Abtastung anzugeben. Der bereits bekannte SMPR-Algorithmus lautet:

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S

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Segmentierte Rekonstruktion fuer die C-Bogen CT

Idea: Dr. Herbert Bruder, DE-Erlangen; Dr. Karl Stierstorfer, DE-Forchheim

Die Computertomographie mit offenen Fokus-Detektor-Systemen (C-Bogen-System) ist eine zukunftsweisende Technologie insbesondere fuer die intraoperative Anwendung. Die ersten Entwicklungen sind fuer Hochkontrastanwendungen konzipiert. Die auf einem kreisfoermigen Teilumlaufscan gewonnenen Daten werden mit einem feldkampartigen 3D- Rueckprojektionsalgorithmus rekonstruiert. Es ist bekannt, dass dieses Verfahren fuer kleine Konusoeffnungswinkel des Detektorsystems erfolgreich eingesetzt werden kann, fuer weit ausserhalb der Abtastebene liegende Rekonstruktionsschichten jedoch mit Bildfehlern zu rechnen ist. Diese werden in Niederkontrastanwendungen erkennbar und daher nicht zu vernachlaessigen sein. Die Beschraenkung auf eine kreisfoermige Abtastebene schraenkt ueberdies das Rekonstruktionsvolumen ein. Beispielsweise fuer Angio-Anwendungen kann aber ein moeglichst grosses Rekonstruktionsvolumen erwuenscht sein.

Die Erfindung stellt eine Erweiterung eines als SMPR (Segmented Multiple Plane Reconstruction) im Bereich der Computertomographie (endlos umlaufendes Aufnahmesystem) bekannten Bildrekonstruktionsalgorithmus auf den Bereich der offenen oder C-Bogen-Geraete dar, bei denen das Aufnahmesystem nur einen Teilkreis fahren kann.

Ziel ist dabei eine geeignete Verfahrensweise zur Bildrekonstruktion fuer die spiralartige und kreisfoermige Abtastung anzugeben.

Der bereits bekannte SMPR-Algorithmus lautet:

Grundgeometrie

Die Grundgeometrie wird in Abbildung 1 dargestellt. Der Spiralweg wird gegeben durch: ,

x

R

,

y

[g61] [g61] [g61]

R

rot F F

 cos [g112] [g97]

sin

[g97] [g97]

,

(1)

(2)

 [g206][g165][g91] [g91] , 0 q[g206][g45]1,1[g74]l ist der Parameter entlang des Strahls, cone ist der volle Kegelwinkel und [g91] [g93] ist der Kegelparameter der den Kegelwinkel des Strahls beschreibt. Die Transformation zu paralleler Geometrie wird erreicht durch die Rebinning-Gleichung

z

z

2

Wobei RF der Radius des Fokuspfades und zrot ist der Tischvorschub pro Rotation.

Der Roentgenstrahlengang wird durch folgende Gleichung dargestellt:

x

(

)

l

l

R

cos

[g98][g97][g43][g45][g61]cos(

),

ray

ray

F

F

rot

y

(

)

l

l

R

sin

 [g97] [g43]

[g98][g97][g97][g43][g45][g61]sin(

),

z

z

(

[g112] [g97]

ql

tan

cone

.

)l[g74][g61]ray

2

2

 , [g98] [g98]

[g113]

[g97]

[g43]

p

[g61] [g61]

(3)

R

sin

.

F

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S

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Rebinning

Der erste Schritt ist ein reihenweises Rebinning. Substitutionsgleichung (3), Gleichung (2) zeigt

,)22llx[g113][g43][g45][g45][g61][g40] [g41] [g40] [g41]

(

R

p

p

cos

sin

ray

ray

ray

F

F

y

(

)

l

l

R

p

p

sin

[g113] [g43]

22[g113][g113][g45][g45][g45][g61]cos

,

(4)

Segmentbilder

Im zweiten Schritt werden die Segmentbilder ueber die parallelen Daten rekonstruiert. Fuer jedes der Segmente wird ein Bruch von 2[g112]/Nseg (Nseg ist die Anzahl der Seg...