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Dokumentenidentifikation DE102007022010A1 22.11.2007
Titel Strahlungs-Bildgebungsgerät und Strahlungs-Bildgebungsverfahren
Anmelder GE Medical Systems Global Technology Company, LLC, Waukesha, Wis., US
Erfinder Hagiwara, Akira, Hino, Tokyo, JP;
Nukui, Masatake, Hino, Tokyo, JP;
Nishide, Akihiko, Hino, Tokyo, JP;
Gohno, Makoto, Hino, Tokyo, JP
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Anmeldedatum 08.05.2007
DE-Aktenzeichen 102007022010
Offenlegungstag 22.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse G01N 23/06(2006.01)A, F, I, 20070508, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A61B 6/03(2006.01)A, L, I, 20070508, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung dient der Verbesserung der Bildqualität durch Vermeidung der Entwicklung von Verfälschungen. Aus Projektionsdaten, die im Zuge der Durchführung einer Abtastung eines Bildgebungsbereiches bei einem Objekt gewonnen wurden, wird ein tomographisches Bild für eine Querschnittsebene des Bildgebungsbereichs rekonstruiert. Auf der Grundlage des tomographischen Bildes wird dann die Dichteverteilung des Bildgebungsbereichs (29) des Objekts errechnet. Danach werden die Streustrahlungsdaten in Abhängigkeit von der Dichteverteilung errechnet, und die Projektionsdaten werden unter Verwendung der Streustrahlungsdaten korrigiert. Schließlich wird auf der Grundlage der korrigierten Projektionsdaten das korrigierte Bild rekonstruiert.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Strahlungs-Bildgebungsgerät und ein Strahlungs-Bildgebungsverfahren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Strahlungs-Bildgebungsgerät und ein Strahlungs-Bildgebungsverfahren, welches die Rekonstruktion eines in Bezug auf die Streustrahlung korrigierten Bildes ermöglicht, das einer Streustrahlungs-Korrekturverarbeitung unterzogen wird.

Ein Strahlungs-Bildgebungsgerät, das ein Röntgen-CT (Computertomographie)-Gerät umfasst, sendet eine Strahlung, wie z. B. Röntgenstrahlen, in einen Bildgebungsbereich eines Objekts aus und führt dann eine Abtastung zur Feststellung der durch den Bildgebungsbereich des Objekts gesendeten Strahlung durch, um Projektionsdaten zu gewinnen. Das tomographische Bild wird in Bezug auf die Querschnittsebene des Bildgebungsbereiches auf der Grundlage der Projektionsdaten rekonstruiert, die im Zuge der Abtastung gewonnen wurden. Solch ein Strahlungs-Bildgebungsgerät wird in großem Umfang in solch weitreichenden Bereichen wie dem medizinischen und dem industriellen Gebiet eingesetzt.

Um es genauer auszuführen, werden bei der Bildgebung eines Objekts die Röntgenröhre und der Mehrzeilen-Röntgendetektor des Röntgen-CT-Geräts bewegt, so dass sich diese um das Objekt herum drehen können, und zwar um die Körperachsenrichtung des Objekts, so dass eine Abtastung durchgeführt werden kann. Hierbei streut die Röntgenröhre einen Röntgenstrahl sternförmig oder in Form eines Kegelstrahls in Kanalrichtung, also entlang der Rotationsrichtung des Detektors, welcher um das Objekt herum rotiert, sowie in Zeilenrichtung entlang der Rotationsachse der Rotation aus, und der Mehrzeilen-Röntgendetektor, der mit einer Mehrzahl von Detektionselementen ausgestattet ist, welche entlang der Kanalrichtung und der Zeilenrichtung angeordnet sind, erkennt den durch das Objekt gelaufenen Röntgenstrahl, wodurch eine Abtastung durchgeführt wird. Solch eine Abtastung kann in Form einer Axialabtastung, einer Spiralabtastung o. Ä. durchgeführt werden.

Dann wird eine Serie von tomographischen Bildern rekonstruiert, die aufeinander folgend in einer Vielzahl von Axialebenen in Körperachsenrichtung einer Testperson angeordnet sind, und zwar geschieht dies auf der Grundlage der Projektionsdaten, die im Zuge der durchgeführten Abtastung gewonnen wurden. An diesem Punkt wird auf die Projektionsdaten, die sich jeweils gegenüberliegen, eine gewichtete Additionsverarbeitung angewandt, was zum Beispiel im Zuge eines Bildrekonstruktionsverfahrens geschehen kann, das auf solchen Methoden wie der Feldkampmethode basiert, welche Bildrekonstruktionsmethoden beinhalten, die als dreidimensionales Rückprojektionsverfahren und als Kegelstrahl-Rückprojektionsverfahren bezeichnet werden, und es wird ein tomographisches Bild rekonstruiert, das der Axialebene entspricht, welche die vertikale Ebene zur Körperachsenrichtung darstellt und als vertikale Linie definiert ist.

Bei der Abbildung eines Objekts unter Verwendung eines Röntgen-CT-Geräts kann eine Teil des Röntgenstrahls, der bei der Abtastung von der Röntgenröhre zum Bildgebungsbereich des Objekts hin ausgesendet wird, als Streustrahl in Streurichtung gestreut werden, die sich aufgrund des Bildgebungsbereichs des Objekts, welches sich dazwischen befindet, von der Strahlungsrichtung unterscheidet, die von der Röntgenröhre zu jedem der Detektionselemente im Mehrzeilen-Röntgendetektor verläuft. Dieses Phänomen führt dazu, dass die Projektionsdaten des Streustrahls als Rauschkomponente enthalten sind. Daher kann das tomographische Bild, das auf der Grundlage der Projektionsdaten rekonstruiert wird, wegen des Einflusses der Streustrahlung einige Verfälschungen enthalten, was zur Minderung der Bildqualität führt.

Um das Auftreten von solchen ungünstigen Bedingungen zu verhindern, kann ein Kollimator eingesetzt werden, so dass die Streustrahlung zwischen allen Detektionselementen in dem Mehrzeilen-Röntgendetektor abgeschirmt wird, wodurch verhindert wird, dass Streustrahlen die Detektionselemente erreichen (siehe z. B. Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2005-87618).

Um das Auftreten solch ungünstiger Umstände zu unterdrücken, können die Streustrahlungsdaten, die als Rauschen in den im Zuge der Abtastung gewonnen Daten enthalten sind, unter Computereinsatz errechnet werden, und dann kann die Streustrahlungs-Korrekturverarbeitung durchgeführt werden, indem auf die Streustrahlungsdaten zurückgegriffen. Zum Beispiel können bestimmte Streustrahlungsdaten zur Korrektur der Projektionsdaten verwendet werden, und ein tomographisches Bild kann auf der Grundlage der korrigierten Projektionsdaten rekonstruiert werden, um ein Streuungskorrigiertes Bild mit korrigierter Streustrahlung zu erhalten (siehe z. B. Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-197628 und Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. H7(1995)-213517).

Wenn die Streustrahlungskorrektur wie oben beschrieben durchgeführt wird, können die Charakteristiken eines Streustrahls, welcher von der Röntgenröhre übertragenen und aufgrund von Phänomenen wie z. B. dem photoelektrischen Effekt, der Rayleigh-Streuung oder der Compton-Streuung am Objekt gestreut wird, durch eine Berechnung unter Berücksichtigung der Energieverteilung des ausgestrahlten Röntgenstrahls errechnet werden, so dass die in den Projektionsdaten enthaltenen Streustrahlungsdaten bestimmt werden können. Daraufhin können die auf diese Weise bestimmten Streustrahlungsdaten benutzt werden, um die Projektionsdaten zu korrigieren. Alternativ kann es auch der Fall sein, dass die Streustrahlungsdaten so berechnet werden, dass sie der Übertragungslänge angepasst werden, mit der die Strahlung in das Objekt übertragen wird, so dass eine sehr genaue Korrektur der Projektionsdaten durchgeführt werden kann. Auf diese Weise wird eine hochpräzise Streustrahlenkorrektur erreicht.

Allerdings gibt es auch Fälle, bei denen sich die ungünstigen Umstände, wie sie oben beschrieben wurden, selbst mit diesen Korrekturansätzen nicht gut verbessern lassen.

Genauer gesagt kann das Verhalten des Streustrahls sich je nach Dichteprofil verändern, wenn der Bildgebungsbereich des Objekts Bereiche von hoher und von niedriger Dichte enthält. Wie auch immer, da die Korrektur auf der Annahme beruht, dass die Dichte im Bildgebungsbereich des Objekts einheitlich ist, kann es sein, dass die Korrektur der Projektionsdaten in ausreichendem Maße durchgeführt wird, oder eben nicht, wobei solche Streustrahlungsdaten wie Rauschen nicht berücksichtigt werden, so dass ein tomographisches Bild, dass unter Verwendung dieser Projektionsdaten rekonstruiert wird, Verfälschungen aufweisen kann, was zur Minderung der Bildqualität führt.

Insbesondere wird heutzutage die Anzahl der Detektionselemente in Mehrzeilen-Röntgendetektorvorrichtungen in Zeilenrichtung erhöht, so dass die Erfassung von Projektionsdaten aus einem größeren Bereich ermöglicht wird. Das führt zu einem beträchtlichen Auftreten von Bildverfälschungen, und manchmal kann der ungünstige Umstand, der die Bildqualität mindert, offensichtlich werden. Wenn beispielsweise bei einer Testperson ein Bereich. als Bildgebungsbereich abgebildet wird, der auch die Leber enthält, so hat man in Zeilenrichtung den Leberbereich sowie den Bereich ohne die Leber. Da sich die Dichte in beiden Bereichen unterscheidet, ändert sich das Verhalten des Streustrahls entsprechend, so dass das Rauschen, das von dem Streustrahl verursacht wird, eventuell nicht in ausreichendem Maße aus den Projektionsdaten entfernt wird. Dadurch wird eine beträchtliche Schattierung auf dem Bild verursacht, was eine Verschlechterung der Bildqualität bedeutet.

Daher besteht das vorrangige Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Strahlungs-Bildgebungsgerät und ein Strahlungs-Bildgebungsverfahren zu liefern, welches die Verbesserung der Bildqualität ermöglicht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Strahlungs-Bildgebungsgerät eine Abtastungseinheit, die einen Strahlungsabschnitt zur Aussendung von Strahlen und einen Erfassungsabschnitt mit einer Vielzahl von Detektionselementen umfasst, welche so angeordnet sind, dass sie die vom Strahlungsabschnitt ausgesendete Strahlung erkennen können, so dass eine Abtastung, bei der der Strahlungsabschnitt den Strahl in einen Bildgebungsbereich bei der Testperson aussendet, durchgeführt werden kann, und der Erfassungsabschnitt den durch den Bildgebungsbereich übertragenen Strahl erkennt, so dass Projektionsdaten vom Bildgebungsbereich gewonnen werden; eine Abtastungsbedingungs-Einstellungseinheit zur Einstellung einer Abtastungsbedingung für eine von der Abtastungseinheit durchgeführte Abtastung; eine Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit zur Berechnung von Streustrahlungsdaten durch die Abschätzung des Streustrahls, der in Streurichtung gestreut wird, welches sich von der Strahlungsrichtung unterscheidet, in der ein Strahl vom Strahlungsabschnitt zu jedem der Detektionselemente im Erfassungsabschnitt ausgesandt wird, wobei der Strahl, der aus dem Strahlungsabschnitt in den Bildgebungsbereich des Objekts gemäß den durch die Abtastungsbedingungs-Einstellungseinheit bestimmen Abtastungsbedingungen ausgesendet wird; und eine Bildrekonstruktionseinheit zur Rekonstruktion eines Streuungsstrahlungskorrigierten Bildes, welches einer Streustrahlungs-Korrekturverarbeitung in Bezug auf die Querschnittsfläche im Bildgebungsbereich bei einer Testperson unterzogen worden ist, wobei Projektionsdaten verwendet werden, die im Zuge einer Abtastung gewonnen wurden, die gemäß der durch die Abtastungsbedingungs-Einstelleinheit festgelegten Abtastbedingungen und den Streustrahlungsdaten, die von der Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit berechnet wurden, gewonnen wurden, wobei: die Bildrekonstruktionseinheit ein tomographisches Bild unter Berücksichtigung der Querschnittsebene des Bildgebungsbereichs auf der Grundlage der Projektionsdaten rekonstruiert; und die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit eine Dichteverteilungs-Berechnungseinheit zur Berechnung der Dichteverteilung im Bildgebungsbereich umfasst, wobei die Berechnung auf der tomographischen Bildrekonstruktion durch die Bildrekonstruktionseinheit beruht, und die Streustrahlungsdaten auf der Basis der durch die Dichteverteilungs-Berechnungseinheit berechneten Dichteverteilung errechnet werden.

In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Strahlungs-Bildgebungsverfahren den Vorgang, bei dem es einer Abtastungseinheit, welche einen Strahlungsabschnitt zur Aussendung eines Strahls und einen Erfassungsabschnitt mit einer Vielzahl von Detektionselementen, die so angeordnet sind, dass sie den vom Strahlungsabschnitt ausgesandten Strahl erkennen können, ermöglicht wird, eine Abtastung durchzuführen, wobei der Strahlungsabschnitt den Strahl in einen Bildgebungsbereich des Objekts aussendet und der Erfassungsabschnitt den durch den Bildgebungsbereich übertragenen Strahl erkennt, um in Übereinstimmung mit einer Abtastungsbedingung Projektionsdaten vom Bildgebungsbereich zu erhalten; und einen Streustrahlungsdaten-Berechnungsschritt zur Berechnung von Streustrahlungsdaten durch die Abschätzung eines Strahls, der in einer Streuungsrichtung gestreut ist, die sich von einer Strahlungsrichtung unterscheidet, in welcher ein Strahl vom Strahlungsbereich zum Bildgebungsbereich des Objekts und zu jedem der Detektionselemente im Erkennungsbereich in Übereinstimmung mit den Abtastungsbedingungen ausgesendet wird, sowie einen Streuungsstrahlungs-Bildrekonstruktionsschritt zur Rekonstruktion eines Bildes, das in Bezug auf die Streustrahlung korrigiert wurde, und das einer Streustrahlungs-Korrekturverarbeitung in Bezug auf die Querschnittebene des Bildgebungsbereichs des Objekts unterzogen wurde, indem die Projektionsdaten, die im Zuge einer von der Abtasteinheit durchgeführten Abtastung gewonnen wurden, und die Streustrahlungsdaten, die in dem besagten Streustrahlungsdaten-Berechnungsschritt errechnet wurden; verwendet werden, wobei: der Streustrahlungsdaten-Berechnungsschritt mitsamt einem Tomograph-Rekonstruktionsschritt zur Rekonstruktion eines tomographischen Bildes in Bezug auf eine Querschnittebene des Bildgebungsbereichs auf der Grundlage der Projektionsdaten; ein Dichteverteilungs-Berechnungsschritt zur Berechnung der Dichteverteilung im Bildgebungsbereich auf der Grundlage des Tomographen, welcher im Tomograph-Rekonstruktionsschritt rekonstruiert wurde, und ein Datenberechnungsschritt zur Berechnung von Streustrahlungsdaten auf der Grundlage der Dichteverteilung, welche im Dichteverteilungs-Berechnungsschritt berechnet wurde, durchgeführt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein Strahlungs-Bildgebungsgerät und ein Strahlungs-Bildgebungsverfahren geliefert werden, durch welche die Bildqualität verbessert werden kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das eine Übersicht über das Röntgen-CT-Gerät 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;

2 zeigt ein schematisches Diagramm, das einige wichtige Bauteile des Röntgen-CT-Geräts 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;

3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das die Anordnung der zentralen Verarbeitungseinheit 30 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;

4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht, die die Anordnung der Objekttransporteinheit 4 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

5 zeigt ein schematisches Flussdiagramm, welches die Funktionsweise des Röntgen-CT-Geräts 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

6 zeigt eine schematische Seitenelevation, die das Verhalten der Streustrahlung, die während der Durchführung der Abtastung des Bildgebungsbereichs des Objekts mit Hilfe der Gantry 2 aufgrund des Bildgebungsbereichs des Objekts gestreut wird, gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert;

7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das die Anordnung der zentralen Verarbeitungseinheit 30 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.

8 zeigt ein schematisches Flussdiagramm, das die Funktionsweise des Röntgen-CT-Geräts 1 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert; und

9 zeigt ein schematisches Flussdiagramm, das die Funktionsweise des Röntgen-CT-Geräts 1 gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Einige am besten geeignete Modi zur Ausführung der vorliegenden Erfindung werden hier im Folgenden genauer beschrieben.

<Erste Ausführungsform>

Von hier an wird eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.

In 1 wird ein schematisches Blockdiagramm gezeigt, welches die Übersicht über ein Röntgen-CT-Gerät 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt. In 2 wird eine perspektivische Ansicht eines wichtigen Teils eines Röntgen-CT-Geräts 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.

Wie in 1 gezeigt wird, ist das Röntgen-CT-Gerät 1 mit einer Gantry 2, einer Betriebskonsole 3 und einer Objekttransporteinheit 4 ausgestattet. Das Röntgen-CT-Gerät 1 verwendet die Projektionsdaten, die im Zuge der Durchführung einer Abtastung gewonnen wurden, wobei das Objekt mit Röntgenstrahlen bestrahlt und die durch das Objekt hindurch gesandten Röntgenstrahlen erkannt werden, so dass ein Bild vom Objekt rekonstruiert werden kann.

Nun wird die Gantry 2 genauer beschrieben.

Die Gantry 2, wie sie in 1 gezeigt wird, ist mit einer Röntgenröhre 20, einer Röntgenröhrentransporteinheit 21, einem Kollimator 22, einem Röntgendetektor 23, einem Datenerfassungssystem 24, einem Röntgenregler 25, einem Kollimatorregler 26, einer Dreheinheit 27 und einem Gantryregler 28 ausgestattet. Die Gantry 2 gewinnt die Projektionsdaten für den Bildgebungsbereich des Objekts aus einer Abtastung, die ausgeführt wird, indem Röntgenstrahlen aus der Röntgenröhre 20 zum Bildgebungsbereich ausgesendet werden und dann die durch den Bildgebungsbereich übertragenen Röntgenstrahlen vom Röntgendetektor 23 erkannt werden. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird das Objekt, welches durch eine Objekttransporteinheit 4 in einen Bildgebungsraum 29 transportiert wird, mit Hilfe von Röntgen abgetastet, um Projektionsdaten vom Objekt zu gewinnen, und zwar auf der Grundlage des Steuersignals CTL 30a der Betriebskonsole 3 und gemäß der Abtastbedingung, die durch die Abtastbedingungs-Einstelleinheit 302 der Betriebskonsole 3 bestimmt wird, wie später beschrieben werden wird.

Genauer gesagt sind in der Gantry 2, wie in 2 gezeigt, die Röntgenröhre 20 und der Röntgendetektor 23 gegenüberliegend auf beiden Seiten des Bildgebungsbereichs 29 angeordnet, in den das Objekt befördert wird. Der Kollimator 22 ist zwischen der Röntgenröhre 20 und dem Röntgendetektor 3 platziert, so dass er den Röntgenstrahl formen kann, der innerhalb des Bildgebungsraums 29 von der Röntgenröhre 20 zum Objekt übertragen wird. Die Gantry 2 dreht oder rotiert die Röntgenröhre 20, den Kollimator 22 und den Röntgendetektor 23 um das Objekt herum, so dass die Abtastung durchgeführt werden kann, indem nämlich bei jedem gegebenen Ansichtwinkel v um das Objekt herum ein Röntgenstrahl von der Röntgenröhre 20 ausgesendet wird, und indem der durch das Objekt übertragenen Röntgenstrahl mit dem Röntgendetektor 3 erfasst wird, um Projektionsdaten vom Bildgebungsbereich des Objekts zu gewinnen. Wie in 1 gezeigt wird, ist der Ansichtswinkel v hier ein Winkel, um den sich die Röntgenröhre 20 von der y-Richtung aus gedreht hat, welches die vertikale Richtung ist, die 0 Grad entspricht. Im Folgenden werden die Teile der Gantry 2 nacheinander beschrieben.

Die Röntgenröhre 20, die beispielsweise eine Art von Drehanode sein kann, sendet Röntgenstrahlen zum Objekt hin aus. Die Röntgenröhre 20, wie sie in 2 gezeigt ist, sendet Röntgenstrahlen von einer bestimmten Intensität durch den Kollimator 22 in den Bildgebungsbereich des Objekts aus, und zwar auf der Grundlage des Steuersignals CTL 251, das von dem Röntgenregler 25 gesendet wird. Dann dreht sich die Röntgenröhre durch die Dreheinheit 27 im Zentrum der Körperachse in z-Richtung um das Objekt herum, was der Bewegungsrichtung entspricht, mit der die Objekttransporteinheit 4 das Objekt in den Bildgebungsraum 29 hineinbefördert, so dass Röntgenstrahlen aus Positionen um das Objekt herum aussendet werden können. Die Röntgenröhre 20 sendet Röntgenstrahlen aus, so dass sie in Kanalrichtung i und in Zeilenrichtung j sternförmig auseinander gehen. Hier ist die Kanalrichtung i die Rotationsrichtung, in der die Röntgenröhre 20 durch die Rotationseinheit 27 gedreht wird, und die Zeilenrichtung j ist die Rotationsachsenrichtung der Drehung. Der von der Röntgenröhre 20 ausgesendete Röntgenstrahl wird durch den Kollimator 2 zu einem kegelförmigen Strahl geformt und zum Röntgendetektor 23 hin ausgestrahlt.

Die Röntgensröhren-Transporteinheit 21, wie sie in 2 gezeigt wird, bewegt die Röntgenröhre 20 so, dass das Zentrum der Röntgenröhre 20 sich in Zeilenrichtung j bewegt, und zwar auf der Grundlage des Steuersignals CTL 252 vom Röntgenstrahlregler 25.

Der Kollimator 22 ist, wie in 2 gezeigt, zwischen der Röntgensröhre 20 und dem Röntgendetektor 23 angeordnet. Der Kollimator 22 beinhaltet beispielsweise Abschirmungen, die dazu dienen, Röntgenstrahlen abzublocken und zu verhindern, dass die Röntgenstrahlen durchdringen, wobei es jeweils zwei Abschirmungen sowohl in Kanalrichtung i als auch in Zeilenrichtung j gibt. Der Kollimator 22 bewegt die zwei Abschirmungen, die jeweils in Kanalrichtung i und Zeilenrichtung j angeordnet sind, unabhängig von einander auf der Grundlage des Steuersignals CTL 261 vom Kollimatorregler 26, um die Röntgenstrahlen abzuschirmen, die aus der Röntgenröhre 20 in die jeweiligen Richtungen ausgesandt werden, um den Strahl zu einem kegelförmigen Strahl zu formen, so dass der Bestrahlungsbereich des Röntgenstrahls, der zum Objekt ausgesandt werden soll, angepasst wird. Mit anderen Worten passt der Kollimator 22 die Größe der Öffnung an, durch welche der aus der Röntgenröhre 20 ausgesandte Röntgenstrahl zum Objekt übertragen wird, indem er die Abschirmungen in Kanalrichtung i bewegt, um den Strahlungswinkel des Röntgenstrahls an einen festgelegten Fächerwinkel anzupassen, während er andererseits die Größe der Öffnung verändert, indem er die Abschirmungen in Zeilenrichtung j bewegt, um den Strahlungswinkel des Röntgenstrahls an einen festgelegten Kegelwinkel anzupassen.

Der Röntgendetektor 23 erfasst den Röntgenstrahl, der von der Röntgenröhre 20 ausgesendet und durch das Objekt übertragen wird, welches im Bildgebungsraum 29 platziert ist, um Projektionsdaten von Objekt zu gewinnen. Der Röntgendetektor 23 dreht sich ebenfalls durch die Dreheinheit 7 zusammen mit der Röntgenröhre 20 um das Objekt herum. Dann erfasst der Röntgendetektor 23 den Röntgenstrahl, der von der Röntgenröhre 20 ausgesendet und aus dem Umfangsbereich durch das Objekt hindurch übertragen wird, um Projektionsdaten zu generieren.

Wie in 2 gezeigt wird, hat der Röntgendetektor eine Vielzahl von Detektionselementen 23a zur Erfassung von Röntgenstrahlen, die von der Röntgenröhre 20 ausgesendet werden. Der Röntgendetektor 23 gehört zum Typ der so genannten Mehrzeilen-Röntgendetektoren, welcher z. B. zweidimensional angeordnete Detektionselemente 23a haben, die in Kanalrichtung i entlang der Drehrichtung, mit der die Röntgenröhre 20 durch die Dreheinheit 27 im Bildgebungsraum 29 um das Objekt herum rotiert wird, und in Zeilenrichtung j entlang der Drehachsenrichtung, die bei der Drehung der Röntgenröhre 20 durch die Dreheinheit 27 die Zentralachse bildet, platziert sind. Der Röntgendetektor 23 kann z. B. um die 1000 Detektionselemente 23a in Kanalrichtung i und um die 8 Detektionselemente 23a in Zeilenrichtung j haben. Der Röntgendetektor 23 bildet eine konkave Detektionsebene durch eine Vielzahl von zweidimensional angeordneten Detektionselementen 23a.

Die Detektionselemente 23a, die den Röntgendetektor 23 bilden, können aus einer beliebigen Art von festem Detektor bestehen und mit einem Szintillator (nicht in der Figur gezeigt) zur Umwandlung von Röntgenstrahlen in Licht und einer Photodiode (nicht in der Figur gezeigt) zur Umwandlung des durch den Szintillator umgewandelten Lichts in elektrische Ladung ausgestattet sein. Hier soll darauf hingewiesen werden, dass die Röntgen-Detektionselemente 23a nicht auf diese beschränkt sein müssen und auch in Form eines Halbleiter-Detektionselements unter Verwendung von Cadmium-Tellurium (Cd-Te) ausgeführt sein können, oder aber als ein Typ von Ionenkammer-Detektionselement, bei dem Xenon(Xe)-Gas verwendet wird. Es gibt auch einen Kollimator (nicht in der Figur gezeigt), der dazu dient, zu verhindern, dass der gestreute Röntgenstrahl zu den Detektionselementen 23a in Kanalrichtung i des Röntgendetektors 23 durchdringt.

Das Datenerfassungssystem 24 dient dazu, die Projektionsdaten vom Röntgendetektor 3 zu erfassen. Es erfasst die Projektionsdaten, die durch die Detektionselemente 23a des Röntgendetektors 23 von dem erfassten Röntgenstrahl gewonnen wurden, und sendet die erfassten Projektionsdaten an die Betriebskonsole 3 aus. Wie in 2 gezeigt wird, hat das Datenerfassungssystem 24 eine Multiplexer-Addierer-Selektor(MUX, ADD)-Schaltung 241 und einen Analog/Digital-Wandler (ADW) 242. Die Multiplexer-Addierer-Selektor-Schaltung 241 wählt die erfassten Projektionsdaten von den Detektionselementen 23a des Röntgendetektors 23 entsprechend dem Steuersignal CTL 303 von einer zentralen Verarbeitungseinheit 30 aus, oder fügt durch die Veränderung von deren Kombinationen etwas hinzu, und sendet das Resultat an den A/D-Wandler 242. Der A/D-Wandler 242 wandelt die Projektionsdaten, die durch die Multiplexer-Addierer-Selektor-Schaltung 241 als vorgegebene Kombination ausgesucht oder hinzugefügt werden, von einem analogen Signal in ein digitales Signal um und sendet die umgewandelten Projektionsdaten an die zentrale Verarbeitungseinheit 30, und dann werden die Daten in der Speichereinheit 61 gespeichert.

Der Röntgenstrahlregler 25, wie er in 2 gezeigt wird, liefert auf der Grundlage des Steuersignals 301 von der zentralen Verarbeitungseinheit 30 ein Steuersignal CTL 251 an die Röntgenröhre 20, um die Aussendung des Röntgenstrahl zu regulieren. Der Röntgenregler 25 reguliert z. B. die Röhrenstromstärke und die Emissionszeit der Röntgenröhre 20. Der Röntgenregler 25 sendet auch auf der Grundlage des Steuersignals CTL 301 von der zentralen Verarbeitungseinheit 30 das Steuersignal CTL 252 an die Röntgenröhren-Transporteinheit 221 aus, um das Strahlungszentrum der Röntgenröhre 20 in Zeilenrichtung j zu regulieren und zu bewegen.

Der Kollimatorregler 26, wie er in 2 gezeigt wird, sendet auf der Basis des Steuersignals CTL 302 von der zentralen Verarbeitungseinheit 30 das Steuersignal CTL 261 an den Kollimator 22, um den Kollimator 22 zu steuern, so dass der von der Röntgenröhre 20 zum Objekt ausgesendete Röntgenstrahl geformt wird.

Die Dreheinheit 27 hat, wie sie in 1 gezeigt wird, die Form eines Zylinders, und in ihrem zentralen Abschnitt befindet sich der Bildgebungsbereich 29. Die Dreheinheit 27 treibt z. B. einen Motor (nicht in der Figur gezeigt) an, und zwar auf der Grundlage des Kontorollsignals CTL 38 vom Gantryregler 28, so dass sie innerhalb des Bildgebungsraums 29 um die Körperachsenrichtung z des Objekts herum rotiert. Mit anderen Worten rotiert die Dreheinheit 27 in Kanalrichtung i um die Zeilenrichtung j als Rotationsachse herum. Die Dreheinheit 27 versorgt die Röntgenröhre 20, die Röntgenröhren-Transporteinheit 21, den Kollimator 22, den Röntgendetektor 23, das Datenerfassungssystem 24, den Röntgenstrahlenregler 25 und den Kollimatorregler 26 und trägt diese Einheiten. Die Dreheinheit 27 dreht diese Einheiten um das Objekt herum, so dass die relativen Positionen zwischen diesen Einheiten und dem in den Bildgebungsraum 29 gebrachten Objekt in Drehrichtung verändert werden.

Der Gantryregler 28 liefert, wie in 1 und 2 gezeigt, das Steuersignal CTL 28 an die Dreheinheit 27, und zwar auf der Grundlage des Steuersignals CTL 304 von der zentralen Verarbeitungseinheit 30 der Betriebskonsole 3, um die Rotation der Dreheinheit 27 zu regulieren.

Im Folgenden wird die Betriebskonsole 3 detaillierter beschrieben.

Die Betriebskonsole 3, wie sie in 1 gezeigt wird, besteht aus der zentralen Verarbeitungseinheit 30, einer Eingabevorrichtung 41, einer Anzeigevorrichtung 51 und einer Speichereinheit 61.

Die zentrale Verarbeitungseinheit 30 in der Betriebskonsole 3 führt verschiedene Verarbeitungen auf der Grundlage von Befehlseingaben durch, die von der bedienenden Person in die Eingabevorrichtung 41 eingespeist werden. Die zentrale Verarbeitungseinheit 30 kann u. a. einen Computer und ein Programm zum Betrieb des Computers umfassen.

In 3 wird ein schematisches Blockdiagramm gezeigt, welches die Anordnung der zentralen Verarbeitungseinheit 30 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Die zentrale Verarbeitungseinheit 30, wie sie in 3 gezeigt wird, verfügt über eine Steuereinheit 301, die Abtastbedingungs-Einstelleinheit 302, eine Bildrekonstruktionseinheit 303 und eine Streustrahlungs-Datenberechnungseinheit 304. Jeder Teil beinhaltet u. a. ein Programm zum Betreib des Computers.

Die Steuereinheit 301 dient der Steuerung von Teilen des Röntgen-CT-Geräts 1. Die Steuereinheit 301 steuert die Einheiten auf der Grundlage der Befehlseingaben, die von der bedienenden Person in die Eingabevorrichtung 41 eingespeist werden. Zum Beispiel steuert die Steuereinheit 301 jeden Teil, um eine Abtastung entsprechend den Abtastbedingungen durchzuführen, wie sie durch die Abtastbedingungs-Einstelleinheit 302 auf der Grundlage der Befehlseingaben festgesetzt werden, welche von der bedienenden Person in die Eingabevorrichtung 41 eingespeist werden. Genauer gesagt sendet die Steuereinheit 301 das Steuersignal 30b an die Objekttransporteinheit 4, um zu bewirken, dass die Objekttransporteinheit 4 das Objekt in den Bildgebungsraum 29 hineinträgt und es bewegt. Die Steuereinheit 301 sendet das Steuersignal CTL 304 an den Gantryregler 28, um zu bewirken, dass die Dreheinheit 27 der Gantry 2 sich dreht. Die Steuereinheit 301 sendet das Steuersignal CTL 301 an den Röntgenstrahlregler 25, um zu bewirken, dass die Röntgenröhre 20 Röntgenstrahlen aussendet. Die Steuereinheit 301 sendet das Steuersignal CTL 302 in den Kollimatorregler 26, um den Kollimator 2 so zu regulieren, dass dieser den Röntgenstrahl formt. Die Steuereinheit 301 sendet ebenfalls ein Steuersignal CTL 303 an das Datenerfassungssystem 24 aus, um es so einzustellen, dass es die Projektionsdaten einholt, die durch die Detektionselemente 23a des Röntgendetektors 23 erfasst wurden.

Die Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 stellt die Abtastbedingungen für die Bedienung jedes Teils bei der Durchführung der Abtastung auf der Grundlage der Abtastparameter ein, die von der bedienenden Person in die Eingabevorrichtung 41 eingespeist wurden. Zum Beispiel stellt die Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 Abtastbedingungen wie Schnittdicke, Abtaststartposition, Abtastendposition, Pitch, Breite des Röntgenstrahls, Wert der Röntgenröhrenstromstärke, Röntgenröhrenspannungswert etc. ein. Dann sendet die Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 die Abtastbedingungsdaten an die Steuereinheit 301, so dass jeder Teil gesteuert werden kann.

Die Bildrekonstruktionseinheit 303 rekonstruiert ein tomographisches Bild vom Querschnitt eines Objekts als digitales Bild, das aus einer Vielzahl von Pixels besteht, und zwar auf der Grundlage der Projektionsdaten, die vom Datenerfassungssystem 24 nach der Durchführung einer Abtastung gewonnen wurden. Zum Beispiel rekonstruiert die Bildrekonstruktionseinheit 303 Bilder von einer Vielzahl von Querschnitten des Objekts aus den Projektionsdaten, welche im Zuge der Durchführung der Abtastung gewonnen wurden, wobei der CT-Wert als Pixelwert verwendet wird. Beispielsweise führt sie die Bildrekonstruktion unter Anwendung des Kegelstrahlprojektionsverfahrens durch. So verwendet die Bildrekonstruktionseinheit 303 eine Vielzahl von Projektionsdatensätzen entsprechend den Pixels auf der Bildrekonstruktionsebene, um Bilder von Querschnitten des Objekts zu rekonstruieren. In der bevorzugten Ausführungsform führt die Bildrekonstruktionseinheit 303 Verarbeitungen der vom Datenerfassungssystem 24 gewonnenen Projektionsdaten durch, zu denen Offset-Korrekturen, Logarithmuskorrekturen, Röntgendosiskorrekturen, Empfindlichkeitskorrekturen etc. gehören. Die Bildrekonstruktionseinheit 303 unterzieht die vorbearbeiteten Projektionsdaten dann einer Filterungsverarbeitung. In dieser bevorzugten Ausführungsform führt die Bildrekonstruktionseinheit 303 eine Filterung inklusive einer Fourierumwandlung, einer Faltung der Bildrekonstruktionsfunktion und dann eine Umkehrung der Fourierumwandlung durch. Danach wird eine dreidimensionale Rückprojektionsverarbeitung auf die so gefilterten Projektionsdaten angewendet, und dann werden sie einer Nachbearbeitung unterzogen, um die Bilddaten zu generieren.

In der bevorzugten Ausführungsform benutzt die Bildrekonstruktionseinheit 303 die Projektionsdaten, die im Zuge der Durchführung einer Abtastung mit der Gantry 2 gewonnen wurden, so dass eine Anpassung an die Abtastungsbedingung stattfindet, die durch die Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 festgelegt wurden, sowie die Streustrahlungsdaten, die unter Einsatz der Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 errechnet wurden, um das in Bezug auf die Streuungsstrahlung korrigierte Bild, bei dem die Streustrahlung in Bezug auf die Querschnittsebenen des Bildgebungsbereichs des Objekts korrigiert wurde, zu rekonstruieren.

Obgleich Details später beschrieben werden, sei gesagt, dass die Bildrekonstruktionseinheit 303 bei der Rekonstruktion des in Bezug auf die Streustrahlung korrigierten Bildes von der Speichereinheit 61 die Projektionsdaten erhält, die im Züge der Durchführung der Abtastung mit der Gantry 2 entsprechend der durch die Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 festgelegten Abtastungsbedingung gewonnen wurden, dann verwendet sie die Projektionsdaten, um für die Querschnittebene des Bildgebungsbereichs des Objekts ein tomographisches Bild zu rekonstruieren. Dann wird das so rekonstruierte tomographische Bild verwendet, um die Dichteverteilung im Bildgebungsbereich des Objekts durch die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 zu berechnen, die Streustrahlungsdaten werden aus der Dichteverteilung abgeleitet und die Bildrekonstruktionseinheit 303 erhält noch einmal die Projektionsdaten, die im Zuge der Abtastung gewonnen wurden, von der Speichereinheit, um die Streustrahlungskorrektur für die Projektionsdaten unter Verwendung der Streustrahlungsdaten, die durch die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 errechnet worden sind, durchzuführen. Danach rekonstruiert die Bildrekonstruktionseinheit 303 auf der Grundlage der Projektionsdaten, die einer Streustrahlungs-Korrekturverarbeitung unterzogen wurden, ein Bild, bei dem die Streustrahlung korrigiert ist.

Die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 berechnet für den Röntgenstrahl, der von der Röntgenröhre 21 zum Bildgebungsbereich des Objekts entsprechend der von der Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 eingestellten Abtastungsbedingung ausgesendet wurde, die Streustrahlungsdaten, indem sie den Streustrahlung berechnet, die durch den Bildgebungsbereich des Objekts in Streurichtung entsteht, welche sich von der Strahlungsrichtung, in welche der Röntgenstrahl von der Röntgenröhre 21 zu jedem der Detektionselemente 23 des Röntgendetektors 23 ausgesendet wird, unterscheidet.

Wie in 3 gezeigt wird, beinhaltet die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 eine Dichteverteilungs-Berechnungseinheit 341. In der vorliegenden Ausführungsform wird bei der Dichteverteilungs-Berechnungseinheit 341 das tomographische Bild, das durch die Bildrekonstruktionseinheit 303 rekonstruiert wurde, verwendet, um die Verteilungsdichte im Bildgebungsbereich des Objekts zu berechnen. Dann benutzt die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 die so durch die Dichteverteilungs-Berechnungseinheit 341 errechnete Dichteverteilung, um die Streustrahlungsdaten zu berechnen. Die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 berechnet die Streustrahlungsdaten, indem sie die Streustrahlung abschätzt, die der Abtastbedingung, die durch die Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 festgelegt wurde, und der Dichteverteilung, die durch die Dichteverteilungs-Berechnungseinheit 341 berechnet wurde, entspricht, und zwar auf der Grundlage der Informationen bezüglich der Charakteristiken der Strahlenverteilung, die in der Speichereinheit 61 gespeichert sind, wie im Folgenden noch beschrieben werden wird.

Die Eingabevorrichtung 41 der Betriebskonsole 3 kann z. B. eine Tastatur und eine Maus beinhalten. Die Eingabevorrichtung gibt in Reaktion auf die Eingaben durch die bedienende Person verschiedene Informationen und Befehle an die zentrale Verarbeitungseinheit 30 weiter, wie z. B. die Abtastparameter und Objektinformationen. Zum Beispiel gibt die Eingabevorrichtung 41 bei der Festsetzung der eigentlichen Abtastbedingungen entsprechend den Befehlen der bedienenden Person Daten zur Abtaststartposition, zur Abtastendposition, dem Pitch, der Röntgenstrahlbreite, den Wert der Röntgenröhrenstromstärke und der Schnittdicke als Abtastparameter ein.

Die Anzeigevorrichtung 51 der Betriebskonsole 3 beinhaltet eine Kathodenstrahlröhre, die entsprechend des Befehls von der zentralen Verarbeitungseinheit 30 ein oder mehrere Bilder auf dem Anzeigemonitor anzeigt. In der vorliegenden Ausführungsform zeigt die Anzeigevorrichtung 51 z. B. ein Bild auf dem Anzeigebildschirm, bei dem die Streustrahlung korrigiert wurde und das von der Bildrekonstruktionseinheit 303 rekonstruiert wurde.

Die Speichereinheit 61 der Betriebskonsole 3 besteht aus Speichervorrichtungen zur Speicherung von verschiedenen Daten. Die zentrale Verarbeitungseinheit 30 greift auf die Speichereinheit 61 zu, um bei Bedarf gespeicherte Daten zu erhalten. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform speichert die Speichereinheit 61 die Informationen zu Charakteristiken von Streustrahlungen, in denen die Charakteristiken der Streustrahlung mit den Abtastungsbedingungen und der Dichte in dem Bildgebungsbereich des Objekts in Verbindung stehen.

Im Folgenden wird die Objekttransporteinheit 4 detaillierter beschrieben.

Die Objekttransporteinheit 4 befördert das Objekt in den Bildgebungsraum hinein und aus dem Bildgebungsraum 29 hinaus.

In 4 wird eine perspektivische Ansicht gezeigt, die die Anordnung der Objekttransporteinheit gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.

Wie in 4 gezeigt wird, weist die Objekttransporteinheit 4 einen Tisch 401 und eine Tischtransporteinheit 402 auf.

Der Tisch 401 der Objekttransporteinheit 4 ist so geformt, dass die Testpersonauflageebene, auf welche die Testperson gelegt wird, sich entlang der Horizontalebene befindet, so dass die Auflage das Objekt trägt. Beispielsweise legt sich die Testperson mit dem Rücken auf den Tisch und wird von dem Tisch 401 der Objekttransporteinheit 4 getragen.

Die Tischtransporteinheit 40 der Objekttransporteinheit 4 hat eine horizontale Transportiereinheit 402a, um den Tisch 401 in die Horizontalrichtung H entlang der Körperachse z des Objekts zu bewegen, und eine vertikale Transporteinheit 402b, um den Tisch 401 der Objekttransporteinheit 4 in die vertikale Richtung V, die sich senkrecht zu der horizontalen Richtung H befindet, zu bewegen. Die Tischtransporteinheit 402 bewegt den Tisch 401 gemäß des Steuersignals CTL 30b von der zentralen Verarbeitungseinheit 30, um das Objekt in das Innere des Bildgebungsraums 29 hineinzubefördern.

Im Folgenden wird die Funktionsweise des Röntgen-CT-Geräts 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.

In 5 wird ein schematisches Flussdiagramm gezeigt, das die Funktionsweise des Röntgen-CT-Geräts 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.

Zunächst wird, wie in 5 gezeigt, eine Abtastung durchgeführt, um Projektionsdaten zu erhalten (S11).

Hier tastet die Gantry 2 mit Röntgenstrahlen den Bildgebungsbereich des Objekts ab, das mit Hilfe der Objekttransporteinheit 4 entsprechend der Abtastbedingungen, die von der Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 festgelegt wurden, in den Bildgebungsraum 29 bewegt wird, um die Projektionsdaten des Bildgebungsbereichs zu erhalten. Zum Beispiel wird eine Abtastung in Form einer Spiralabtastung durchgeführt.

Als nächstes wird, wie in 5 gezeigt, ein tomographisches Bild aus den Projektionsdaten rekonstruiert (S21).

Die Bildrekonstruktionseinheit 303 rekonstruiert dann ein tomographisches Bild einer Querschnittfläche des Bildgebungsbereichs des Objekts auf der Grundlage der Projektionsdaten, die im Zuge der durchgeführten Abtastung gewonnen wurden.

Genauer gesagt werden die Projektionsdaten, die durch das Datenerfassungssystem 24 erfasst wurden, bei solchen Verarbeitungen wie Offset-Korrektur, Logarithmuskorrektur, Röntgendosiskorrektur, Empfindlichkorrektur angewendet, und dann werden die verarbeiteten Projektionsdaten einer Filterung unterzogen. Die Filterung beinhaltet eine Fourier-Umformung, dann eine Faltung der Bildrekonstruktionsfunktion und schließlich eine Umkehrung der Fourier-Umformung. Danach wird die dreidimensionale Rückprojektion auf die so gefilterten Projektionsdaten angewendet, und es wird eine Nachbearbeitung durchgeführt, um ein tomographisches Bild zu rekonstruieren. In der bevorzugten Ausführungsform errechnet die Bildrekonstruktionseinheit 303 einen CT-Wert für jeden Pixel aus den Projektionsdaten, die durch die Durchführung einer Abtastung gewonnen wurden, um ein tomographisches Bild zu rekonstruieren.

Als nächstes wird, wie in 5 gezeigt, das tomographische Bild benutzt, um die Streustrahlungsdaten zu berechnen (S31):

Die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 berechnet für den Röntgenstrahl, der bei der Durchführung der Abtastung des Objekts von der Röntgenröhre 21 zu dem Bildgebungsbereich des Objekts ausgesendet wird und der durch den Bildgebungsbereich des Objekts gestreut wird, die Strahlstreuung, um die Streustrahlungsdaten zu erhalten.

In 6 wird eine Seitenansicht gezeigt, die das Verhalten des Streustrahls illustriert, der bei der Abtastung des Bildgebungsbereichs des Objekts durch die Gantry 2 von dem Bildgebungsbereich des Objekts in der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gestreut wird. In 6 zeigt 6(a) eine yz-Ebene und 6(b) eine xy-Ebene.

Wie in 6(a) und 6(b) gezeigt wird, berechnet die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 die Streustrahlung SL, die vom Bildgebungsbereich des Objekts in Streurichtung gestreut wird, welche sich von der Bestrahlungsrichtung RD unterscheidet, in welche die Röntgenröhre 21 Strahlen an jedes der Detektionselemente 23a des Röntgendetektors 23 aussendet, wodurch die Streustrahlungsdaten für den Röntgenstrahl berechnet werden, mit dem der Bildgebungsbereich des Objekts entsprechend den Abtastbedingungen, die von der Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 bestimmt werden, bestrahlt wird. Im Bildgebungsbereich des Objekts zwischen dem Objektabschnitt OBJ und einem beliebigen Abschnitt außer dem Objektabschnitt OBJ (wobei beide unterschiedliche Dichten haben) unterscheiden sich die Streuwinkel &thgr;1, &thgr;2 in Bezug auf die Ausstrahlungsrichtung RD, wobei die Streustrahlungsdaten unter Berücksichtigung jeder dieser verschiedenen Dichten berechnet werden.

In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform berechnet die Dichteverteilungs-Berechnungseinheit 341 der Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 die Dichteverteilung im Bildgebungsbereich des Objekts auf der Grundlage des tomographischen Bildes, das durch die Bildrekonstruktionseinheit 303 rekonstruiert wurde. Hier berechnet sie die Dichteverteilung im Bildgebungsbereich des Objekts aus dem CT-Wert jedes Pixels im tomographischen Bild. Dann berechnet die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 die Streustrahlungsdaten auf der Grundlage der von der Dichteverteilungs-Berechnungseinheit 341 berechneten Dichteverteilung. In der bevorzugten Ausführungsform berechnet die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304, die Streustrahlung, die den von der Abtastbedingungs-Einstelleinheit 302 eingestellten Abtastbedingungen und der von der Dichteverteilungs-Berechnungseinheit 341 berechneten Dichteverteilung aus den Information zur Streustrahlungscharakteristik, die in Speichereinheit 61 gespeichert ist, entspricht, so dass daraus die Streustrahlungsdaten errechnet werden können.

Zum Beispiel können die Streustrahlungsdaten, mit denen ein Röntgenstrahl, der von der Röntgenröhre 21 ausgesendet wird und aufgrund solcher Phänomene wie dem photoelektrischen Effekt, der Rayleigh-Streuung oder Compton-Streuung während der Abtastung auf das Objekt gestreut wird, mit Hilfe der Projektionsdaten bestimmt werden, indem die Informationen zu Streustrahlungscharakteristiken benutzt werden, die als Referenztabelle gespeichert sind und die Eigenschaften der Streustrahlen wie die Energieverteilung des übertragenen Röntgenstrahls oder die Übertragungslänge des Röntgenstrahls, der durch das Objekt hindurch übertragen wird, ausdrücken.

Genauer gesagt können die Streustrahlungsdaten wie in den folgenden Gleichungen (1), (2), (3), (4) und (5) gezeigt bestimmt werden. Pph&thgr; (D, E, z, &thgr;) = Pphcs (D, E)·Pphdc (D, E, z, &thgr;)(1) Pph&thgr; (D, E, z, &thgr;) = Precs (D, E)·Predc (D, E, z, &thgr;)(2) Pcom&thgr; (D, E, z, &thgr;) = Pcomcs (D, E)·Pcomdc (D, E, z, &thgr;)(3) Pcol&thgr; (D, E, z, &thgr;) = Pph (D, E, z, &thgr;)·Pre (D, E, z, &thgr;) + Pcom (D, E, z, &thgr;)(4) Rdis (x, y, view, &thgr;) = L (x, y, Ansicht)·tan&thgr;/detektor kollimation(5)

In den obigen Gleichungen ist D die Abkürzung für D (x, y), was auf die Dichteverteilung im Bildgebungsbereich des Objekts verweist, der dem tomographischen Bild I (x, y) in der xy-Ebene entspricht, wobei die vertikale Linie die Körperachse in z-Richtung ist, in der eine Vielzahl von Pixels in x-Richtung und y-Richtung angeordnet sind. E ist die Abkürzung für E (x, y, Ansicht), welches die Energieverteilung des während der Abtastung in jeder Ansicht um das Objekt herum ausgesandten Röntgenstrahls entsprechend dem tomographischen Bild I (x, y) ist. L (x, y, Ansicht) bezeichnet den Abstand vom Bildgebungsbereich des Objekts zum Röntgendetektor 3 entsprechend einem gegebenen Pixel Pix (x, y) im tomographischen Bild I (x, y). Pph &thgr; (D, E, z, &thgr;) bezeichnet die Streuungswahrscheinlichkeit in &thgr;-Richtung. Pphcs (D, E) bezeichnet die Streuungswahrscheinlichkeit des photoelektrischen Effekts. Pphdc (D, E, z, &thgr;) bezeichnet die Streuungswahrscheinlichkeit in &thgr;-Richtung, wenn der photoelektrische Effekt auftritt. Mit anderen Worten ist Pph &thgr; von Pphcs und Pphdc abgeleitet. Pre &thgr; (D, E, z, &thgr;) ist die Streuwahrscheinlichkeit in &thgr;-Richtung bei der Rayleigh-Streuung. Precs (D, E) ist die Streuungswahrscheinlichkeit der Rayleigh-Streuung. Predc (D, E, z, &thgr;) ist die Wahrscheinlichkeit der Streuung in &thgr;-Richtung, wenn Rayleigh-Streuung auftritt. Mit anderen Worten kann Pre&thgr; aus Precs und Predc abgeleitet werden. Pcom (D, E, z, &thgr;) ist die Streuungswahrscheinlichkeit in &thgr;-Richtung bei der Compton-Streuung. Pcomccs (D, E) ist die Verteilungswahrscheinlichkeit der Compton-Streuung. Pcomdc (D, E, z, &thgr;) ist die Wahrscheinlichkeit der Streuung in &thgr;-Richtung, wenn Compton-Streuung auftritt.

In der vorliegenden Ausführungsform wird auf der Grundlage des rekonstruierten tomographischen Bildes die Dichteverteilung des Bildgebungsbereichs des Objekts in Übereinstimmung mit dem tomographischen Bild bestimmt, und dann wird auf der Grundlage der Dichteverteilung die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Streuung auf dem tomographischen Bild abgeleitet, um die Streustrahlungsdaten zu bestimmen.

Als nächstes werden die Streustrahlungsdaten, wie in 5 gezeigt, für die Streustrahlungskorrektur der Projektionsdaten verwendet (S41).

Nachdem die Bildrekonstruktionseinheit 303 die bei der Ausführung der Abtastung gewonnenen Projektionsdaten von der Speichereinheit 61 erhält, führt die Bildrekonstruktionseinheit 303 in der vorliegenden Ausführungsform die Streustrahlungskorrektur unter Verwendung der Streustrahlungsdaten durch, die durch die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 berechnet wurden.

In der bevorzugten Ausführungsform werden die von der Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 berechneten Streustrahlungsdaten verwendet, um den Korrekturkoeffizienten coefA (Zeile, Kanal, Proj) und coefB (i, Kanal, Proj) zur Korrektur der Projektionsdaten zu errechnen.

Genauer gesagt werden die Korrekturkoeffizienten coefA(Zeile, Kanal, Proj) und coefB (i, Kanal, proj) berechnet, wie in den folgenden Gleichungen (6) und (7) gezeigt wird. In den Gleichungen bezeichnet „Zeile" die Position der Detektorelemente, die in j-Richtung im Röntgendetektor 23 angeordnet sind. Der Begriff „Kanal" bezeichnet die Position der Detektorelemente 23a, die in Kanalrichtung i im Röntgendetektor 3 angeordnet sind. Die Bezeichnung „Proj" bezieht sich auf die zu ersetzenden Projektionsdaten. G ist eine Funktion zur Berechnung der Strahlenmenge, die für „Zeile", „Kanal" von der Geometrie im Falle von &thgr;, i, j einzusetzen sind. Ps &thgr; ist der Wert, der durch Ps&thgr; = Pre&thgr; + Pcom&thgr; bezeichnet wird. R (i, j, Ansicht, p, e) bezeichnet die Röntgenstrahlenmenge (oder Anzahl von Photonen), die bei der Projektion von Menge P eine Energie e haben können. R(i, j, Ansicht, p, e) können durch R (i, j, Ansicht, p, e) 0 = R (p) – Pcol&thgr;·R (p) bezeichnet werden.

Dann werden die korrigierten Projektionsdaten Proj' (Zeile, Kanal) auf der Grundlage der folgenden Gleichung berechnet. In der bevorzugten Ausführungsform wird angenommen, dass Kollimatoren (nicht in der Figur gezeigt) vorhanden sind, um zu verhindern, dass gestreute Röntgenstrahlen bis zu den Detektionselementen 23a in Kanalrichtung i des Röntgendetektors 23 durchdringen. Sind die Kollimatoren nicht vorhanden sind, wäre es wünschenswert, dass eine ähnliche Korrektur genauso auf die Kanalrichtung i angewendet wird.

Als nächstes wird, wie in 5 gezeigt, ein im Hinblick auf den Streustrahlung zu ersetzendes Bild auf der Grundlage der korrigierten Projektionsdaten (S51) rekonstruiert.

In der vorliegenden Ausführungsform rekonstruiert die Bildrekonstruktionseinheit 303 das in Bezug auf die Streustrahlung korrigierte Bild, das auf der Grundlage der korrigierten Projektionsdaten streustrahlungskorrigiert wurde, wie dies oben beschrieben wird.

Genauer gesagt wird, nachdem die korrigierten Projektionsdaten einer Bearbeitung wie z. B. der Offset-Korrektur, Logarithmuskorrektur, Röntgendosiskorrektur oder Empfindlichkeitskorrektur unterzogen wurden, bei den vorbearbeiteten Projektionsdaten einer Filterung durchgeführt. In diesem Beispiel werden die Daten einer Fourier-Umformung, der Faltung einer Bildrekonstruktionsfunktion und dann einer umgekehrten Fourier-Umformung unterzogen. Dann wird auf die so gefilterten Daten eine dreidimensionale Rückprojektionsverarbeitung und dann eine Nachbearbeitung angewendet. Auf diese Weise wird das in Bezug auf die Streustrahlung korrigierte Bild rekonstruiert.

Als nächstes wird, wie in 5 gezeigt, das in Bezug auf die Streustrahlung korrigierte Bild angezeigt (S61).

In der vorliegenden Ausführungsform wird das in Bezug auf die Streustrahlung korrigierte Bild, das durch die Bildrekonstruktionseinheit 303 rekonstruiert worden ist, mit Hilfe der Anzeigevorrichtung 51 auf dem Anzeigebildschirm angezeigt.

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich wird, rekonstruiert in dieser bevorzugten Ausführungsform die Bildrekonstruktionseinheit 303 aus den Projektionsdaten, die durch eine Abtastung des Bildgebungsbereichs des Objekts durch Gantry 2 in Übereinstimmung mit den Abtastbedingungen, die durch die Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 eingestellt wurden, gewonnen wurden, ein tomographisches Bild für eine Querschnittsebene des Bildgebungsbereichs des Objekts. In der Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 berechnet eine Dichteverteilungs-Berechnungseinheit 301a die Dichteverteilung im Bildgebungsbereich des Objekts auf der Grundlage des tomographischen Bildes, das durch die Bildrekonstruktionseinheit 303 rekonstruiert wurde. Danach berechnet die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 die Streustrahlungsdaten auf der Grundlage der Dichteverteilung, die von der Dichteverteilungs-Berechnungseinheit 341 berechnet wurde. Dann führt die Bildrekonstruktionseinheit 303 die Streustrahlungskorrektur der Projektionsdaten durch, die während der Durchführung der Abtastung durch die Gantry 2 in Übereinstimmung mit den Abtastungsbedingungen, die mit der Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 festgelegt wurden, und zwar geschieht dies unter Verwendung der Streustrahlungsdaten, die durch die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 berechnet wurden. Dann rekonstruiert die Bildrekonstruktionseinheit 303 auf der Grundlage der so in Bezug auf die Streustrahlung korrigierten Projektionsdaten ein Streustrahlungskorrigiertes Bild. Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich wird, wird in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform die Dichteverteilung von dem tomographischen Bild des Bildgebungsbereichs des Objekts abgeleitet, um die Streustrahlungsdaten zu berechnen, dann werden die Streustrahlungsdaten für die Korrektur der Streustrahlung der Projektionsdaten verwendet, dann wird das in Bezug auf die Streustrahlung korrigierte Bild aus den Streustrahlungskorrigierten Projektionsdaten rekonstruiert. Dadurch wird bei der vorliegenden Ausführungsform das unterschiedliche Verhalten der Streustrahlung je nach Objekt berücksichtigt, das sich innerhalb des Bildgebungsbereichs bei der Testperson befindet, wenn die Streustrahlungskorrektur durchgeführt wird, wobei diejenigen Streustrahlungsdaten entfernt werden, die Rauschen in den Projektionsdaten verursachen, so dass das Auftreten von Verfälschungen im tomographischen Bild, welches unter Anwendung der Projektionsdaten rekonstruiert wurde, verhindert wird, so dass eine Verbesserung der Bildqualität erfolgt.

<Zweite Ausführungsform>

Im Folgenden wird eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.

Bei dem Röntgen-CT-Gerät 1 der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich die Anordnung und die Funktionsweise der zentralen Verarbeitungseinheit 30 von der, die bei der ersten bevorzugten Ausführungsform gezeigt wurden. Abgesehen davon stimmt die vorliegende bevorzugte Ausführungsform mit der ersten Ausführungsform überein. Die Beschreibungen von Bauteilen, die bereits in den vorangegangenen Ausführungen erfolgt sind, werden im Folgenden ausgelassen.

In 7 ist ein schematisches Blockdiagramm zu sehen, welches die Anordnung der zentralen Verarbeitungseinheit 30 in der zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert.

Wie in 7 gezeigt wird, beinhaltet die Bildrekonstruktionseinheit 303 der zentralen Verarbeitungseinheit 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Rückprojektionsverarbeitungseinheit 331.

In der Bildrekonstruktionseinheit 303 führt die Rückprojektionsverarbeitungseinheit 331 eine Rückprojektionsverarbeitung des tomographischen Bildes durch, welches zuvor von der Bildrekonstruktionseinheit 303 rekonstruiert wurde, um Rückprojektionsdaten zu erhalten. Die Bildrekonstruktionseinheit 303 führt dann die Streuungsröntgenstrahl-Korrekturverarbeitung der Rückprojektionsdaten durch, die von der Rückprojektionsverarbeitungseinheit 331 gewonnen wurden, indem die Streustrahlungsdaten benutzt wurden, die von der Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 errechnet wurden, und rekonstruiert dann auf der Grundlage der Rückprojektionsdaten, bei denen Streustrahlungskorrekturen durchgeführt wurden, ein in Bezug auf die Streustrahlung korrigiertes Bild.

Im Folgenden wird die Funktionsweise des Röntgen-CT-Geräts 1 der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform detaillierter beschrieben.

In 8 wird ein schematisches Flussdiagramm gezeigt, das die Funktionsweise des Röntgen-CT-Geräts 1 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.

Zuerst wird, wie in 8 gezeigt, eine Abtastung auf dieselbe Weise wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform durchgeführt, um Projektionsdaten (S11) zu gewinnen, dann wird ein tomographisches Bild auf der Grundlage der Projektionsdaten rekonstruiert (S21).

Dann wird, wie in 8 gezeigt wird, das tomographische Bild in derselben Art wie bei der ersten Ausführungsform verwendet, um die Streustrahlungsdaten zu berechnen (S31).

An dieser Stelle wird, wie in 8 gezeigt, das tomographische Bild rückprojiziert, um Projektionsdaten zu generieren (S311).

In dieser bevorzugten Ausführungsform wird das tomographische Bild, das von der Bildrekonstruktionseinheit 303 wie oben beschrieben rekonstruiert wurde, weiter von der Rückprojektionsverarbeitungseinheit 331 rückprojiziert, um Rückprojektionsdaten zu erhalten. Genauer gesagt führt die Rückprojektionsverarbeitungseinheit 331 eine Rückprojektion durch, und zwar so, dass die Projektion von einer Vielzahl von Richtungen entlang der Querschnittsebene des tomographischen Bildes vom Umfangsbereich des tomographischen Bildes aus durchgeführt wird, das von der Bildrekonstruktionseinheit 303 auf der Grundlage der Projektionsdaten rekonstruiert wurde, die entsprechend den durch die Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 festgelegten Abtastbedingungen gewonnen wurden, wodurch die Projektionsdaten generiert werden.

Als nächstes werden, wie in 8 gezeigt, die Streustrahlungsdaten verwendet, um die Rückprojektionsdaten für die Streustrahlung zu ersetzen (5411).

In dieser bevorzugten Ausführungsform werden die Streustrahlungsdaten, die durch die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 berechnet wurden, verwendet, um die so gewonnenen Rückprojektionsdaten für die Streustrahlung durch die Bildrekonstruktionseinheit 303 zu korrigieren.

In dieser bevorzugten Ausführungsform werden ebenso wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform die Streustrahlungsdaten, die durch die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 berechnet wurden, verwendet, um die Korrekturkoeffizienten CoefA (Zeile, Kanal, Rückproj) und CoefB (i, Kanal, Rückproj) zur Korrektur der Projektionsdaten zu berechnen.

Dann werden die Projektionsdaten nach der Ersetzung Rückproj' (Zeile, Kanal) auf der Grundlage der folgenden Gleichung (9) berechnet.

Als nächstes wird, wie in 8 gezeigt, auf der Grundlage der korrigierten Projektionsdaten ein Streustrahlungskorrigiertes Bild rekonstruiert (5511).

In dieser bevorzugten Ausführungsform rekonstruiert die Bildrekonstruktionseinheit 303 aus den Rückprojektionsdaten, die wie oben beschrieben korrigiert wurden, das in Bezug auf die Streustrahlung korrigierte Bild, bei dem die Streustrahlungskorrekturverarbeitung durchgeführt wurde.

Als nächstes wird, wie in 8 gezeigt, das Streustrahlungskorrigierte Bild angezeigt (5611).

In dieser bevorzugten Ausführungsform wird das Streustrahlungskorrigierte Bild, das von Bildrekonstruktionseinheit 303 rekonstruiert wurde, mit Hilfe der Anzeigevorrichtung 51 auf dem Anzeigebildschirm angezeigt.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich wird, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein zuvor generiertes tomographisches Bild rückprojiziert, um Projektionsdaten zu generieren. Dann werden wie auch bei der vorangegangenen ersten bevorzugten Ausführungsform die Streustrahlungsdaten, die von der Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 berechnet wurden, verwendet, um die Projektionsdaten mit Hilfe der Bildrekonstruktionseinheit 303 in Bezug auf die Streustrahlung zu korrigieren. Danach rekonstruiert die Bildrekonstruktionseinheit 303 ein in Bezug auf die Streustrahlung korrigiertes Bild auf der Grundlage der Streustrahlungskorrigierten Projektionsdaten. Indem das unterschiedliche Verhalten der Streustrahlung je nach dem Vorhandensein eines Objekts im Bildgebungsbereich der Testperson berücksichtigt wird, wird in dieser bevorzugten Ausführungsform eine Streustrahlungskorrektur durchgeführt, so dass diejenigen Streustrahlungsdaten, die Rauschen verursachen, aus den Projektionsdaten entfernt werden, wodurch vermieden wird, dass in einem tomographischen Bild, das unter Verwendung von solchen Rückprojektionsdaten rekonstruiert wurde, Verfälschungen auftreten, was die Verbesserung der Bildqualität ermöglicht.

<Dritte Ausführungsform>

Die dritte bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden detaillierter beschrieben.

Bei dem Röntgen-CT-Gerät 1 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich die Funktionsweise der zentralen Verarbeitungseinheit 30 von derjenigen der vorangegangenen ersten Ausführungsform. Abgesehen davon stimmt die dritte bevorzugte Ausführungsform mit der ersten Ausführungsform überein. Daher wird die Beschreibung von gleichen Bauteilen ausgelassen.

Die Funktionsweise des Röntgen-CT-Geräts 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird im Folgenden detaillierter beschrieben.

In 9 wird ein schematisches Flussdiagramm gezeigt, das die Funktionsweise des Röntgen-CT-Geräts 1 gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.

Zuerst wird, wie in 9 gezeigt, eine Abtastung auf dieselbe Weise wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform durchgeführt, um Projektionsdaten zu gewinnen (S11), und dann wird ein tomographisches Bild auf der Grundlage der Projektionsdaten rekonstruiert (S21).

Dann wird, wie in 9 gezeigt wird, das tomographische Bild in derselben Art wie bei der ersten Ausführungsform verwendet, um die Streustrahlungsdaten zu berechnen (S31).

Als nächstes werden, wie in 9 gezeigt, die Streustrahlungsdaten benutzt, um die Streustrahlungskorrektur bei dem tomographischen Bild durchzuführen (S41).

In dieser Ausführungsform führt die Bildrekonstruktionseinheit 303 die Streustrahlungskorrekturverarbeitung des so gewonnenen tomographischen Bildes wie oben beschrieben durch, indem sie die Streustrahlungsdaten benutzt, die von der Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 berechnet wurden.

Genauer gesagt ist die Korrektur wie in der untenstehenden Gleichung (10) gezeigt durchzuführen.

Als nächstes wird, wie in 9 gezeigt, das in Bezug auf die Streustrahlung korrigierte Bild angezeigt (S61).

In dieser Ausführungsform wird das in Bezug auf die Streustrahlung korrigierte Bild, bei dem die Streustrahlung beim tomographischen Bild durch Bildrekonstruktionseinheit 303 korrigiert wurde, mit Hilfe der Anzeigevorrichtung 51 auf dem Anzeigebildschirm angezeigt.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich wird, wird in der vorliegenden Ausführungsform das tomographische Bild, das zuvor von der Bildrekonstruktionseinheit 303 rekonstruiert wurde, einer Streustrahlungskorrektur unterzogen, um ein in Bezug auf die Streustrahlung korrigiertes Bild zu erhalten, wobei wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform die Streustrahlungsdaten, die von der Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 berechnet wurden, verwendet werden. Indem das unterschiedliche Verhalten der Streustrahlen je nach Vorhandensein eines Objekts im Bildgebungsbereich der Testperson berücksichtigt wird, wird in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform eine Streustrahlungskorrektur durchgeführt, so dass Rauschen, das von den Streustrahlungsdaten m (?) verursacht wurde, aus dem tomographischen Bild entfernt wird, so dass vermieden wird, dass Verfälschungen einem tomographischen Bild auftreten, das unter Verwendung solcher Rückprojektionsdaten rekonstruiert wurde, wodurch die Verbesserung der Bildqualität ermöglicht wird.

In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform entspricht das Röntgen-CT-Gerät 1 dem Strahlungsbildgebungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Gantry 2 entspricht der Abtasteinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. Außerdem entspricht in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform die Röntgenröhre 20 dem Strahlungsabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung. In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform entspricht der Röntgendetektor 23 dem Detektionsabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung. In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform entspricht die Dreheinheit 27 dem Drehabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung. Ferner entspricht in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform die Anzeigevorrichtung 51 der Anzeigeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform entspricht die Speichereinheit 61 der Streustrahlungscharakteristik-Informationsspeichereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. Ferner entspricht in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform die Abtastbedingungs-Einstellungseinheit 302 der Abtastbedingungs-Einstellungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform entspricht die Bildrekonstruktionseinheit 303 der Bildrekonstruktionseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform entspricht die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit 304 der Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform entspricht die Rückprojektionsverarbeitungseinheit 331 dem Rückprojektionsverarbeitungsabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung. Außerdem entspricht in der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform die Dichteverteilungs-Berechnungseinheit 341 dem Dichteverteilungs-Berechnungsabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen, wie sie hier beschrieben wurden, beschränkt ist, sondern dass vielmehr zahlreiche Modifikationen und Veränderungen durchgeführt werden können.

Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung nicht auf Röntgenstrahlen beschränkt, obgleich in den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen Beispiele angeführt wurden, bei denen Röntgenstrahlen als Strahlen eingesetzt wurden. Ebenso können andere Strahlenarten wie z. B. Gamma-Strahlen verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung dient der Verbesserung der Bildqualität durch Vermeidung der Entwicklung von Verfälschungen. Aus Projektionsdaten, die im Zuge der Durchführung einer Abtastung eines Bildgebungsbereichs bei einem Objekt gewonnen wurden, wird ein tomographisches Bild für eine Querschnittsebene des Bildgebungsbereichs rekonstruiert. Auf der Grundlage des tomographischen Bildes wird dann die Dichteverteilung des Bildgebungsbereichs (29) des Objekts errechnet. Danach werden die Streustrahlungsdaten in Abhängigkeit von der Dichteverteilung errechnet, und die Projektionsdaten werden unter Verwendung der Streustrahlungsdaten korrigiert. Schließlich wird auf der Grundlage der korrigierten Projektionsdaten das korrigierte Bild rekonstruiert.

Fig. 1
51
Anzeigevorrichtung
41
Eingabevorrichtung
61
Speichereinheit
30
zentrale Verarbeitungseinheit
26
Kollimatorregler
25
Röntgenregler
28
Gantryregler
4
Objekttransporteinheit
Fig. 2
25
Röntgenregler
26
Kollimatorregler
28
Gantryregler
241
MUX, ADD
242
A/D-Wandler
30
zentrale Verarbeitungseinheit
Fig. 3
301
Steuereinheit
302
Abtastbedingungs-Einstellungseinheit
303
Bildrekonstruktionseinheit
304
Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit
341
Dichteverteilungs-Berechnungseinheit
Fig. 5
Start
S11
Gewinnung von Projektionsdaten durch Abtastung
S21
Rekonstruktion eines tomographischen Bildes aus Projektionsdaten
S31
Berechnung von Streustrahlungsdaten unter Verwendung des tomographischen Bildes
S41
Korrektur der Projektionsdaten unter Verwendung der Streustrahlungsdaten
S51
Rekonstruktion des Streustrahlungskorrigierten Bildes anhand der korrigierten Projektionsdaten
S61
Anzeigen des Streustrahlungskorrigierten Bildes
Ende
Fig. 7
301
Steuereinheit
302
Abtastbedingungs-Einstellungseinheit
303
Bildrekonstruktionseinheit
331
Rückprojektionsverarbeitungseinheit
304
Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit
341
Dichteverteilungs-Berechnungseinheit
Fig. 8
Start
S11
Gewinnung von Projektionsdaten durch Abtastung
S21
Rekonstruktion eines tomographischen Bildes aus Projektionsdaten
S31
Berechnung von Streustrahlungsdaten unter Verwendung des tomographischen Bildes
S311
Generierung von Projektionsdaten durch die Rückprojektion des tomographischen Bildes
S411
Korrektur der Projektionsdaten unter Verwendung der Streustrahlungsdaten
S511
Rekonstruktion des Streustrahlungskorrigierten Bildes anhand der korrigierten Projektionsdaten
S611
Anzeigen des Streustrahlungskorrigierten Bildes
Ende
Fig. 9
Start
S11
Gewinnung von Projektionsdaten durch Abtastung
S21
Rekonstruktion eines tomographischen Bildes aus Projektionsdaten
S31
Berechnung von Streustrahlungsdaten unter Verwendung des tomographischen Bildes
S41b
Korrektur des tomographischen Bildes unter Verwendung der Streustrahlungsdaten
S61
Anzeigen des Streustrahlungskorrigierten Bildes
Ende


Anspruch[de]
Strahlungs-Bildgebungsgerät (1) umfassend:

eine Abtasteinheit (2), die einen Strahlungsabschnitt (20) zur Aussendung eines Strahls und eine Erkennungseinheit (23) mit einer Vielzahl von Detektionselementen (23a), die so angeordnet sind, dass sie einen vom Strahlungsabschnitt (20) ausgesendeten Strahl erkennen können, umfasst und die dazu dient, eine Abtastung durchzuführen, bei der die Strahlungseinheit (20) den Strahl zu einem Bildgebungsbereich (29) eines Objekts aussendet und bei der der Erkennungsabschnitt (23) den durch den Bildgebungsbereich (29) übertragenen Strahl erkennt, so dass Projektionsdaten vom Bildgebungsbereich (29) gewonnen werden;

eine Abtastbedingungs-Einstellungseinheit (302) zur Einstellung einer Abtastbedingung für eine durch die Abtasteinheit (2) durchgeführte Abtastung;

eine Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit (304) zur Berechnung von Streustrahlungsdaten durch die Berechnung einer Streustrahlung, die in eine Streurichtung gestreut ist, die sich von der Strahlungsrichtung unterscheidet, in der ein Strahl vom Strahlungsabschnitt (20) zu jedem der Detektionselemente (23a) im Erfassungsabschnitt (23) ausgesendet wird, bei einem Streustrahl, der vom Strahlungsabschnitt (20) zum Bildgebungsbereich (29) eines Objekts gemäß einer Abtastbedingung, die durch die Abtastbedingungs-Einstellungseinheit (302) eingestellt wurde, ausgesendet wird; und

eine Bildrekonstruktionseinheit (303) zur Rekonstruktion von streustrahlungskorrigierten Bildern, die einer Streustrahlungs-Korrekturverarbeitung in Bezug auf die Querschnittsebene des Bildgebungsbereichs (29) des Objekts unterzogen wurden, unter Verwendung der Projektionsdaten, die im Zuge der durch die Abtasteinheit (2) durchgeführten Abtastung entsprechend der Abtastbedingung, die von der Abtastbedingungs-Einstellungseinheit (302) eingestellt wurde, und unter Verwendung der Streustrahlungsdaten, die durch die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit (304) berechnet wurden,

wobei:

die Bildrekonstruktionseinheit (303) das tomographische Bild in Bezug auf die Querschnittsebene des Bildgebungsbereichs (29) auf der Grundlage der Projektionsdaten rekonstruiert; und

die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit (304) einen Dichteverteilungs-Berechnungsabschnitt (341) zur Berechnung einer Dichteverteilung im Bildgebungsbereich (29) auf der Grundlage des tomographischen Bildes, das von der Bildrekonstruktionseinheit (303) rekonstruiert wurde, enthält und die Streustrahlungsdaten auf der Grundlage der vom Dichteverteilungs-Berechnungsabschnitt (341) berechneten Dichteverteilung berechnet.
Strahlungs-Bildgebungsgerät (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildrekonstruktionseinheit (303) die Streustrahlungsverarbeitung auf die Projektionsdaten anwendet, und danach das in Bezug auf die Streustrahlung korrigierte Bild auf der Grundlage der Projektionsdaten rekonstruiert, auf welche die Streustrahlungs-Korrekturverarbeitung angewendet wurde. Strahlungs-Bildgebungsgerät (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildrekonstruktionseinheit (303) einen Rückprojektionsverarbeitungsabschnitt (331) zur Gewinnung von Projektionsdaten durch die Anwendung der Projektionsverarbeitung auf das rekonstruierte tomographische Bild beinhaltet, und nach der Anwendung der Streustrahlungs-Korrekturverarbeitung auf die Rückprojektionsdaten, die mit Hilfe des Rückprojektionsverarbeitungsabschnitts (331) gewonnen wurden, das in Bezug auf die Streustrahlung korrigierte Bild auf der Grundlage der Rückprojektionsdaten rekonstruiert, auf welche die Streustrahlungs-Korrekturverarbeitung angewendet wurde. Strahlungs-Bildgebungsgerät (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildrekonstruktionseinheit (303) das in Bezug auf die Streustrahlung korrigierte Bild durch die Anwendung von Streustrahlungs-Korrekturverarbeitung auf das rekonstruierte tomographische Bild gewinnt, und zwar unter Verwendung der Streustrahlungsdaten. Strahlungs-Bildgebungsgerät (1) gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, ferner umfassend eine Streustrahlungscharakteristik-Informationsspeichereinheit (61) zur Speicherung von Informationen zur Streustrahlungscharakteristiken, wobei die Charakteristiken der Streustrahlen mit der Abtastungsbedingung und Dichte des Bildgebungsbereichs (29) des Objekts im Zusammenhang stehen;

wobei die Streustrahlungsdaten-Berechnungseinheit (304) die Streustrahlungsdaten dadurch berechnet, dass sie die Streustrahlung berechnet, welche der Abtastbedingung und der Dichteverteilung entspricht, und zwar auf der Grundlage der Informationen zu den Streustrahlungscharakteristiken, die in der Streustrahlungscharakteristik-Informationsspeichereinheit (61) gespeichert sind.
Strahlungs-Bildgebungsgerät (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinheit (2) einen Drehabschnitt (27) zur Drehung der Strahlungseinheit (20) und des Erfassungsabschnitts (23) um die Testperson herum umfasst und dass sie eine Abtastung durchführt, indem sie bewirkt, dass der Drehabschnitt (27) den Strahlungsabschnitt (20) und den Erfassungsabschnitt (23) um das Objekt herum dreht, so dass Strahlen von der Peripherie des Bildgebungsbereichs (29) des Objekts zum Bildgebungsbereich (29) des Objekts ausgesendet werden und dass die durch den Bildgebungsbereich (29) hindurch übertragene Strahlung erfasst wird. Strahlungs-Bildgebungsgerät (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass:

der Strahlungsabschnitt (20) den Strahl so aussendet, dass er sich sternförmig in eine Drehrichtung, in welche der Strahlungsabschnitt (20) durch den Drehabschnitt (27) gedreht wird, und in eine Drehachsenrichtung ausbreitet; und

der Erfassungsabschnitt (23) eine Vielzahl von Detektionselementen (23a) aufweist, die so angeordnet sind, dass sie der Drehrichtung und der Drehachsenrichtung entsprechen.
Strahlungs-Bildgebungsgerät (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend eine Anzeigeeinheit (51) zum Anzeigen des in Bezug auf die Streustrahlung korrigierten Bildes auf einem Anzeigebildschirm. Strahlungs-Bildgebungsgerät (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsabschnitt (20) einen Röntgenstrahl als Strahl aussendet. Strahlungs-Bildgebungsverfahren, das es ermöglicht, dass eine Abtasteinheit, die einen Strahlungsabschnitt (20) aufweist, einen Strahl aussendet und dass ein Erkennungsabschnitt (23), der eine Vielzahl von Detektionselementen aufweist, welche so angeordnet sind, dass sie den von dem Strahlungsabschnitt ausgesandten Strahl erfassen können, eine Abtastung durchführen können, wobei der Strahlungsabschnitt (20) den Strahl in einen Bildgebungsbereich des Objekts aussendet und der Erfassungsabschnitt (23) den durch den Bildgebungsbereich übertragenen Strahl erfasst, um Projektionsdaten vom Bildgebungsbereich entsprechend einer Abtastbedingung zu erhalten, wobei das Verfahren umfasst:

einen Streustrahlungsdaten-Berechnungsschritt zur Berechnung der Streustrahlungsdaten durch die Berechnung einer Streustrahlung, die in eine Streurichtung gestreut wird, die sich von der Strahlungsrichtung unterscheidet, in welcher ein Strahl vom Strahlungsabschnitt (20) zu jedem der Detektionselemente des Erkennungsabschnitts (23) ausgesendet wird, bei einem Strahl, der vom Strahlungsabschnitt (20) zum Bildgebungsbereich entsprechend der Abtastungsbedingung ausgesendet wird; und

einen Streustrahlungskorrektur-Bildrekonstruktionsschritt zur Rekonstruktion eines Streustrahlungskorrigierten Bildes, das in Bezug auf eine Querschnittebene im Bildgebungsbereich einer Streustrahlungs-Korrekturverarbeitung unterzogen wurde, indem die Projektionsdaten, die im Zuge einer durch die Abtasteinheit durchgeführten Abtastung gewonnen wurden, und die Streustrahlungsdaten, die in dem Streustrahlungsdaten-Berechnungsschritt errechnet wurden, verwendet werden;

wobei:

der Streustrahlungsdaten-Berechnungsschritt umfasst:

einen Tomograph-Rekonstruktionsschritt zur Rekonstruktion eines tomographischen Bildes in Bezug auf eine Querschnittebene des Bildgebungsbereichs auf der Grundlage der Projektionsdaten;

einen Dichteverteilungs-Berechnungsschritt zur Berechnung der Dichteverteilung im Bildgebungsbereichs auf der Grundlage des tomographischen Bildes, welches in dem Tomograph-Rekonstruktionsschritt rekonstruiert wurde; und

einen Datenberechnungsschritt zur Berechnung der Streustrahlungsdaten auf der Grundlage der Dichteverteilung, die im Dichteverteilungs-Berechnungsschritt errechnet wurde.






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