用于校正计算机断层摄影图像数据集中的伪影的方法与流程

1.本发明涉及一种用于校正记录区域的计算机断层摄影图像数据集中的伪影的方法，在记录区域中存在至少基本上针形的金属物体，其中计算机断层摄影图像数据集由多个投影图像中重建，这些投影图像至少部分地以至少基本上在纵向方向上透射该金属物体的方式被记录。此外，本发明涉及一种计算机断层摄影装置、一种计算机程序和一种电子可读数据载体。


背景技术：

2.在计算机断层摄影中，使用记录区域的较低维的投影图像、例如记录区域的一维或二维的投影图像，以确定较高维的、尤其二维或三维的计算机断层摄影图像数据集，其描述透射的记录区域中的衰弱值。在此，尤其是非常强烈弱化的物体、尤其是金属物体在计算机断层摄影设备的光路中是成问题的，因为在重建的计算机断层摄影图像数据集中会造成所谓的金属伪影。由此在医学领域中会损害诊断。在此，伪影和相应的矫正措施尤其对于髋关节假体、牙嵌体或牙冠已知。
3.在监测介入手术、特别是微创手术中已经提出应用计算机断层摄影成像。在此，将部分细长的金属物体、例如介入针用作手术器械。在此，执行手术的人、例如医生通常期望在手术器械以其纵向方向所处的平面中进行监测手术的显示。例如，可以将一个或多个二维切片图像确定为计算机断层摄影图像数据集，在这些切片图像中应当尽可能精确地识别出在手术区域中在手术器械(尤其介入针)前方存在何物。
4.这意味着，在这种手术的情况下，通常在金属物体的纵向延伸平面中选择投影方向，使得在投影图像的一部分中至少基本上在纵向方向上透射金属物体。这意味着，一些投影图像、即至少基本上沿着金属物体的纵轴线的投影图像经历通过金属物体的极度削弱，这导致重建结果中的伪影，这些伪影通常被清晰地限界并且始于金属物体尖端、尤其是针尖伸展进入组织中。在此，例如涉及金属物体前方1至4厘米的区域。
5.在这种成像条件下，特别是在监测借助介入针的手术时，通常存在与金属伪影完全不同的情况。在对借助介入针或类似的细长金属物体的手术进行手术监测的情况下，伪影较少通过材料本身的弱化的强度引起，而更多是通过沿金属物体、尤其介入针的纵轴线的透射长度引起。因此，这种手术器械例如可以具有15至20cm的长度。然而，如果x射线辐射不沿纵向方向伸展，几乎99％的投影或各个x射线都是这种情况，则只有少量金属被透射，并且测量的信号可以有意义地用于重建。
6.在这方面，在现有技术中已经提出通过通用的金属伪影减少算法来最小化由细长的金属物体、特别是介入针引起的伪影。这并不总是成功的，并且还是计算复杂的，这对于以下方面也是成问题的：即在借助图像监测的微创手术中，执行手术的人员通常希望实时地看到手术区域的显示。使用原始数据的复杂的校正算法阻碍了这一点。此外，在使用插值技术以消除金属伪影时，存在如下问题，即刚好在最重要的区域中、即随金属物体的尖端之后会丢失实际结构，然而这些实际结构对于介入和其进一步过程极为重要。
7.除了提到的、用于基于原始数据的金属伪影减少的方法外，还通常倾斜计算机断层摄影装置的机架，进而避免沿纵轴线的透射。当然，由执行手术的人员优选平行于计算机断层摄影装置的记录平面引导手术器械，因为然后手术器械、特别是介入针和待治疗的解剖学特征、例如待穿刺的损伤在单个计算机断层摄影图像数据集中激励，并且特别是可以在切片图像中显示。


技术实现要素：

8.因此，本发明的目的是提出用于校正由细长金属物体引起的伪影的改进的、具有实时能力的且适合于借助细长金属物体、尤其介入针进行手术的可能性。
9.为了实现所述目的，根据本发明提出用于校正记录区域的计算机断层摄影图像数据集中的伪影的方法、计算机断层摄影装置、计算机程序和电子可读的数据载体。从下文中得出有利的设计方案。
10.在上述类型的方法中，根据本发明提出以下步骤：
[0011]-确定图像空间中的伪影数据集，该伪影数据集描述至少一个通过金属物体引起的伪影并且使用关于该伪影数据集的先验知识，以及
[0012]-从重建的计算机断层摄影图像数据集中减去伪影数据集。
[0013]
因此，根据本发明提出：使用关于图像空间中的伪影的外观的先验知识，以便尤其快速地、特别是实时地并且以不太复杂的方式确定伪影数据集，伪影数据集可以在图像空间中从重建的计算机断层摄影图像数据集中减去，并且仅涉及通过金属物体引起的伪影，使得获得在记录区域中的、尤其在紧邻金属伪影尖端前方的手术区域中的在信号曲线中位于下方的结构，因为仅移除了部分伪影。在在记录投影图像期间至少部分纵向透射的细长的金属物体的情况下，显示出始于金属物体尖端的呈昏暗部形式的典型伪影，因此显示出角度的衰弱值，通常hu值(hu＝亨斯菲尔德单位)。hu昏暗部涉及解剖学相关结构，但也会涉及、更确切地说以相同程度涉及具有解剖学相关结构的环境，例如具有病变的环境。本发明现在基于如下想法，即利用可以容易地识别出昏暗部、即伪影的形状、强度和特征。尤其是低频信号，该低频信号始终起源于金属物体的尖端，并且随着与金属物体尖端的距离增加，其强度、即昏暗部的程度降低。因此，尤其可以具体提出确定伪影数据集，使得将随距尖端和距其边缘的间距增加而上升到零的衰弱值与从金属物体的尖端开始、特别是以一定角度扩展的伪影相关联。因为，用于表征伪影的hu值的昏暗部通过图像信号的增加来表示，即要减去的负校正值来表示。
[0014]
因此，本发明的表述显然还包括如下情况：伪影数据集描述伪影强度，该伪影强度然后可以添加到重建的计算机断层摄影图像数据集，因为伪影强度仅表示要进行减法的伪影数据集的衰弱值的负值。
[0015]
这种方案(在图像空间中校正昏暗)具有显著的优势，即保留伪影的校正区域中的结构。因为尽管由于伪影而出现变暗，但在重建的计算机断层摄影图像数据集中基本上保留解剖特征的对比度，然而其中在存在伪影的情况下整个涉及伪影的区域的hu值相对于计算机断层摄影图像数据集的其余部分下降，进而通常会更难以诊断。通过仅从计算机断层摄影图像数据集中再次去除已经提到的低频的伪影信号，解剖结构及其周围环境、特别是病变处于“正确的”衰弱值范围内，并且执行手术的人员由于对金属物体和解剖结构、特别
是病变的可识别性改进而成功地执行了微创手术，或通常正确地评价、尤其发现校正过的重建的计算机断层摄影图像数据集。
[0016]
因此，所提出的解决方案允许对伪影进行快速的基于图像的校正，其中无需倾斜射束平面。相对于减少金属伪影的经典方法还存在如下优点：即不必替代投影数据中的值，而是仅增加或校正衰弱值级别。因此，更好地保留伪影区域中的解剖结构。
[0017]
在此，在以金属物体作为手术器械、特别是介入针进行手术监测的情况下，对相应的监测系列的每个记录的计算机断层摄影图像数据集进行校正，特别是实时校正。通常，刚好在这种手术监测的背景下有利的是：尤其二维的计算机断层摄影图像数据集(或由其所包含的二维切片图像)的图像平面是金属物体的纵向延伸平面。以该方式，执行手术的人员可以在唯一的图像中显示所有相关信息。
[0018]
在此，原则上可以考虑不同的方案，以根据先验知识确定伪影数据集。例如，基本的分析推导可以作为基础；然而，特别优选的方法涉及使用尽可能少份额的来自计算机断层摄影图像数据集的图像数据连同预设的曲线或者基于先前执行的测量的学习。在此，在本发明的范围内，原则上当然也可以考虑人工智能方案，但是已经显示出其不是绝对必要的，因为可以基于先验知识低复杂度地相应推导伪影数据集。
[0019]
因此，本发明的特别优选的具体的第一设计方案提出：至少部分地通过确定和/或适配至少一个伸展函数，根据重建的计算机断层摄影图像数据集的位于伪影区域中的图像数据来确定伪影数据集，其中所述伸展函数是描述始于金属物体的尖端的伪影在图像空间中的至少一个方向上的伸展。在此，在所述设计方案中，可以将先验知识应用到至少一个伸展函数的函数形式或其参数化的选择中。尤其可以考虑，在将图像数据或从中导出的信息拟合于至少一个伸展函数时预设边界条件，该边界条件显著简化对最佳拟合的搜索。此外，从先验知识中得出的特定的伸展可以借助仅少量的、例如2到15个参数来作为伸展函数有效地描述，其中相应的具体选项在下文中还进行解释。
[0020]
在此，有利地，不是使用伪影区域中的所有图像数据，而是由于先验知识在此也可以减少用于确定伪影数据集所需的图像数据。具体地可以提出：为适配和/或确定至少一个伸展函数而使用的图像数据至少部分地根据用户输入和/或根据自动确定的图像评估结果、尤其金属物体的分区段来确定。在此，尤其用于所使用的先验知识可以考虑如下设计方案，其中伪影原点的图像数据(与金属物体的尖端相邻)和伪影区域中横向于纵向方向的少量选择线、例如一条或两条选择线的图像数据已经足以确定足够质量的伪影数据集以高质量校正重建的计算机断层摄影图像数据集。
[0021]
有利地，至少一个伸展函数中的至少一个可以是在金属物体的纵向延伸平面中的垂直于金属物体的纵向方向的横向伸展函数，该纵向延伸平面特别是对应于计算机断层摄影图像数据集的图像平面，其中沿着至少一条至少基本上垂直于金属物体的纵向方向伸展的选择线来选择图像数据。至少一条选择线在计算机断层摄影图像数据集中伪影金属物体前方，特别是与其尖端间隔开。在此规定：通过金属物体触发的伪影在横向方向上显示hu值曲线中的一种“凹痕”，该凹痕必要时仍由解剖结构所叠加。因此有利的是：自动地和/或手动地选择至少一条选择线，使得沿着该选择线存在尽可能少的解剖结构、例如边缘。
[0022]
在本文中，可以特别有利地选择高斯函数作为横向伸展函数或其函数形式。对细长金属物体、尤其是介入针的伪影的研究表明高斯函数最准确地描述横向方向上的衰弱值
减小的曲线。经由少量参数对高斯函数进行参数化，使得可以实现快速且简单的拟合过程，以便使高斯函数作为横向伸展函数沿选择线适配于图像数据。然而原则上也可以考虑其他方案，例如根据正弦函数的半周期的描述。
[0023]
更一般地，因此可以说：从关于伪影的尤其金属物体特定的先验知识中选择待适配和/或待确定的横向伸展函数的函数形式，其中更下文的实施方案相应地适用于纵向伸展函数。
[0024]
以特别有利的方式，可以使用沿着金属物体的纵向方向的纵向伸展函数作为另一伸展函数，其中纵向伸展函数描述被选为横向伸展函数、尤其高斯函数的函数形式的至少一个参数。因此，例如可以首先针对至少一条选择线确定横向伸展函数、例如高斯函数的参数化，然后从中使用至少一个另外的支撑点如下文更详细描述的那样推导出纵向伸展函数。然后，经由横向伸展函数和可以涉及不同参数的纵向伸展函数完全了解伪影曲线，使得伪影数据集可以以简单的方式和方法确定，在具体的优选的实施例中可以作为在纵向方向上始于金属物体尖端彼此相随的高斯函数或一般的横向伸展函数，横向伸展函数根据所确定的纵向伸展函数来参数化。
[0025]
在此，一个有利的改进形式提出：为了确定和/或适配纵向伸展函数，在重建的计算机断层摄影图像数据集中选择伪影的至少一个与金属物体的尖端相邻的作为伪影原点的图像点的图像数据。以该方式，可以说如下起点是已知的，在该起点处出现具有最大变暗的伪像，这尤其可直接用于适配或选择纵向伸展函数的参数，例如高斯函数在伪影原点处的幅度。特别地已经表明：使用伪影原点图像点以及选择先就会足以基于支撑点来确定或适配纵向伸展函数，纵向伸展函数可以提供突出的进行校正的伪影数据集。在本文中尤其需要指出的是：在手术监测时，金属物体尖端前方的前1到2厘米为了可以足够准确地确定伪影的重要区域，使得可以评估结构、例如目标病变。因此，较大距离范围内的偏差不那么相关。例如，因此可以考虑在金属物体尖端的前方1至2cm的范围内选择该选择线或选择线中的至少一个。应当注意，在期望更精确地确定纵向伸展函数时会有利的是使用多条选择线，例如两个或三个选择线。
[0026]
具体地，可以提出：从关于伪影的特别是特定于金属物体的先验知识中选择待适配和/或待确定的纵向伸展函数的函数形式。在简单的情况下，例如可以考虑选择一个线性函数作为纵向伸展函数；同样也可以对于幅度使用在伪影区域中从为零的衰弱值单调上升的其他纵向伸展函数，正如用于在伪影宽度、例如高斯函数的宽度方面的映射的对应的纵向伸展函数等那样。
[0027]
在本文中，关于横向伸展函数的函数形式的确定，可以有利地提出：为了确定先验知识，在特别是无结构的体模、尤其水体模中，执行对伪影的分析计算，和/或执行对金属物体和/或相同类型的金属物体的校准测量。在此，涉及无结构的体模、例如水体模的校准测量被证实为对于曲线学习是尤其有利的，因为最终通过伪影给出金属物体尖端之前的唯一的结构。因此，校准测量的伪影伸展可以被简单地“读出”，使得在相同的金属物体中例如可以通过对多次校准测量求平均来容易地确定形状，并且可以将函数形式拟合于此。在此，可以特别优选地进行样条插值，以确定纵向伸展函数的函数形式。对于横向伸展函数的高斯函数的优选选择也可以从这种校准测量中特别容易且很好地理解。
[0028]
在另一个有利的方案中可以提出：至少部分地从针对不同参考金属物体和/或针
对金属物体的不同参数和/或针对参考金属物体的不同参数的数据库中存在的参考数据集中选择和/或确定伪影数据集。因为用作手术元件、特别是介入针的细长金属物体的数量是有限的并且在类型相同的情况下可预期到相同伪影，所以在本发明的范围内也可以使用数据库，从数据中在了解细长的金属物体的情况下可以使用对应的参考数据集。在此，优选地可以提出：从在特别是无结构的体模、特别是水体模中的金属物体和/或至少一个相同类型的参考金属物体的学习测量中推导出参考数据集。如已经关于纵向伸展函数所解释的那样，无结构体模、特别是水体模特别适用于参考测量和校准测量，因为当金属物体或参考金属物体引入到体模中时，在那里也最终也得到伪影作为唯一的结构，其中还清楚地已知在没有伪影的情况下会预计到何种hu值。相应地，可以执行对各种金属物体、特别是参考金属物体或其各种参数的测量，并且推导出可用作为伪影数据集或用于其确定的参考数据集。在才，尤其优选地使用统计方法来提高数据质量。替代地，但是不那么优选的是，也可以考虑执行分析计算以确定参考数据集。
[0029]
此外，当例如在这些参数之间或之外还存在实际使用的测量物体的参数时，也可以考虑内插和/或外推，其中对于这些参数在数据库中也存在参考数据集。
[0030]
如果从中重建计算机断层摄影图像数据集的投影图像的记录参数偏离用于参考数据集的记录参数，则本发明的有利的改进形式可以提出：在借助数据库至少部分确定伪影数据集时考虑所述偏差。在此，对于图像结果具有影响的记录参数已经已知如何可以进行相应的换算。
[0031]
除了该方法之外，本发明还涉及一种计算机断层摄影装置，其具有被设计用于执行根据本发明的方法的控制装置。关于根据本发明的方法的所有描述可以类似地适用于根据本发明的计算机断层摄影设备，使得也可以借助所述计算机断层摄影设备获得上述优点。在此，计算机断层摄影设备尤其也可以是介入式c形臂装置，介入式c形臂装置同样允许从不同的投影方向记录投影图像，因此允许进行计算机断层摄影。
[0032]
在关于伪像的校正应该优选地在特别微创的医疗手术的位置处实时进行之后，这通过根据本发明的处理方式而允许，则相应的计算机断层摄影装置的控制装置尤其直接被设计用于执行根据本发明的方法，使得校正过的计算机断层摄影图像数据集可以直接输出给手术位置处的计算机断层摄影装置的显示装置。控制装置可以包括至少一个处理器和至少一个存储机构，在存储机构中尤其可以存储先验知识。为了实施根据本发明的方法，计算机断层摄影装置可以包括用于确定伪影数据集的确定单元和用于使用伪影数据集进行校正、特别是用于减法的校正单元。显然地，关于根据本发明的方法的设计方案，也可以相应地设有另外的功能单元或子功能单元。
[0033]
根据本发明的计算机程序可以直接加载到计算装置中，特别是计算机断层摄影装置的控制装置中，并且具有程序机构，以便当计算机程序在计算装置、尤其控制装置上执行时，执行根据本发明的方法的步骤。计算机程序可以存储在根据本发明的电子可读数据载体上，因此电子可读数据载体包括控制信息，控制信息包括至少一个根据本发明的计算机程序，并且在数据载体在计算机断层摄影装置的计算装置、尤其控制装置中使用时，其被设计为能够执行根据本发明的方法。数据载体尤其可以是非瞬态数据载体，例如cd-rom。
附图说明
[0034]
本发明的其他优点和细节从下面描述的实施例以及根据附图得出。在此示出：
[0035]
图1示出记录区域中的真实情况，
[0036]
图2示出在没有伪影的理想成像中的情况，
[0037]
图3示意地示出真实的成像结果，
[0038]
图4示出横向方向上的衰弱值曲线，
[0039]
图5示出纵向方向上的衰弱值曲线，
[0040]
图6示出根据本发明的方法的一个实施例的流程图，
[0041]
图7示出根据本发明的计算机断层摄影装置，并且
[0042]
图8示出计算机断层摄影装置的控制装置的功能结构。
具体实施方式
[0043]
图1示意性地示出如下情况，其中细长的金属物体1、在此是介入针2被引入到物体3中，在此在医疗手术的范围内引入患者的身体中，其中物体3具有x射线相关的结构部，对于该结构部例如示出目标结构4，在此为病变，目标结构应通过金属物体1、例如通过介入针2达到。然而，关于此点应该指出的是，该方法不仅限于对患者进行手术，而且当然也可以在其他情况下，例如在制造或一般加工工艺中使用，其中借助于细长的金属物体1应对物体3进行干预，更确切地说在图像监测下进行干预。当前，图像检测通过计算机断层摄影进行，其中当前在金属物体1和目标结构4的平面中旋转记录装置，使得对于x射线的一部分完全或至少大部分穿过金属物体1的纵向延伸，因此对于极其少量的投影图像出现极其强的衰弱。这在重建的计算机断层摄影图像数据集中表现为伪影，这应参考图2和图3更详细地解释。
[0044]
在此，图2示意地示出计算机断层摄影图像数据集的理想的二维切片图像5，其中在黑色背景下(无衰弱)可以明显地识别明亮示出的介入针2的尖端6之前的具有目标结构4的物体3。
[0045]
图3示出呈重建的计算机断层摄影图像数据集的相应的切片图像7的形式的真实情况。由于在介入针2的尖端6处出现的伪影8而几乎无法识别目标结构4。伪影8以hu变暗的形式示出并且为低频信号，低频信号始终起源于针尖6，并且强度随着距针尖6的距离增加而降低。
[0046]
为了更详细地解释这一点和本发明的基本思想，在图2和图3中示出在细长的金属物体1的横向和纵向方向上的轮廓线9、10、11、12，其中沿图4中的横向线示意性地示出衰减曲线，沿图5中的纵向线示出衰减曲线。
[0047]
在图4中，曲线13对应于沿线9的曲线，并且曲线14对应于沿线11的曲线。可见地，曲线14可以描述为曲线13与描述伪影的横向伸展15的叠加。在此，在图4中已经可以识别出曲线15可以通过高斯函数非常良好地描述。
[0048]
相应地，在图5中，曲线16对应于轮廓线10，曲线17对应于轮廓线12。在此也可以清楚地识别出：hu值的下降仅通过伪影8的(为了清楚起见在图5中未详细示出的)纵向伸展给出。
[0049]
相应地，现在的思想是：通过用于增加衰弱值尽可能大范围再次去除伪影份额的
方式，在朝理想的切片图像5的方向上校正示意性地通过切片图像7表明的重建的计算机断层摄影图像数据集，参见箭头18。
[0050]
图6以流程图的形式示出根据本发明的相应的方法的流程。在那里首先提供重建的计算机断层摄影图像数据集19。使用计算机断层摄影图像数据集19以及关于伪影8的先验知识20，在步骤s1中确定图像空间中的描述伪影8的伪影数据集21。然后可以在步骤s2中从重建的计算机断层摄影图像数据集19中减去伪影数据集，以便获得校正的计算机断层摄影图像数据集22。
[0051]
因此，伪影数据集21最终描述根据图4的横向伸展15以及图5的相应的、为了概览未详细示出的纵向伸展，使得步骤s2对应于通过箭头18表明的操作。
[0052]
在此，存在两种优选的处理方式来实现在步骤s1中具体实施伪影数据集21的确定。第一方案基本上遵循图4和图5中所示的内容并且使用从先验知识20中推导出的伸展函数、具体地为预设的伸展形式，以便运行根据重建的计算机断层摄影图像数据集19的少量图像数据进行快速拟合。在此，在一个尤其优选的实施例中以如下方式进行。
[0053]
在步骤s1的第一子步骤中，选择伸展函数的确定所基于的图像数据。在此，该选择可以至少部分地自动地和/或至少部分地手动地进行，例如通过标记用户。自动标记例如可以基于重建的计算机断层摄影图像数据集19中的金属物体1的分区段。当前，作为图像数据选择标记金属物体1的尖端6附近的伪影原点的图像点的图像数据，并且横向于通过轮廓线10和12标记的纵向方向处于图像平面中的选择先平行于轮廓线9或11。在此，理想地使用物体3的少量结构化的区域，因此在该示例中理想地在目标结构4之外工作。理想地，至少一条选择线中的至少一条距离金属物体1的尖端6为1至2cm。如果寻求更高质量的伪影数据集21，则使用多条选择线。
[0054]
在子步骤s1的第二子步骤中，在该实施方式中为至少一条选择线中的每一条确定或适配横向伸展函数。在此，先验知识20第一次起到了决定性的作用，因为从其中可以得出，在此通过考虑之前的测量、尤其还要讨论的校准测量而从中可以得出：伪影8的横向伸展可以最佳地通过高斯函数描述。因此，最终沿着选择线的、在无结构区域中应最可能对应于图4的横向伸展的曲线15拟合于高斯函数，使得将高斯函数参数化，例如通过至少说明振幅和宽度。以这种方式确定的参数因此定义了相应的选择线的横向伸展函数。应当注意，原则上其他函数形式也可以用于横向伸展函数，例如半个正弦周期。
[0055]
如果考虑多条选择线，则也可以在这方面从先验知识20中引入边界条件，例如高斯函数的宽度应随着距尖端6的间距增加而增加，并且振幅应减小。
[0056]
在本实施方式中的步骤s1的第三子步骤中，将横向伸展函数的结果用于确定纵向伸展函数。纵向伸展函数也具有通过先验知识20已经预设的函数形式，其中在简单情况下可以认定线性，但是优选地使用校准测量的样条拟合的结果。在校准测量中，金属物体1在优选无结构体模中、在此在水体模中借助相同的记录参数测量。由于代替物体3的水体模的无结构性，可以直接推导出伪影8的曲线，因为水的衰弱值(hu值)的预期值也是已知的。在此，优选在对多个测量统计上取平均，并且对于横向伸展函数的参数可以通过纵向方向上的样条插值来确定函数形式，即特别是高斯函数的幅度和宽度，该幅度和宽度显然同样可以针对校准测量来确定。
[0057]
始于金属物体1或可从校准测量中推导出的相同类型的金属物体的预设的函数形
式，现在在步骤s1的第三子步骤中可以经由纵向伸展函数的对应的参数将所述函数形式匹配于图像数据，该图像数据至少包括伪影原点(在那里作为幅度可以基于那里的图像值和非常小的宽度)和选择线(在那里参数作为用于确定横向伸展函数的第二子步骤的结果存在)。显然地，为了更精确地确定，可以考虑多条选择线，以获得用于适配函数形式进而确定纵向伸展函数的其他的支撑点。
[0058]
因为已知横向伸展函数和纵向伸展函数，所以可以在第四子步骤中通过以下方式以简单的方式确定伪影数据集21：即对于每个像素或体素根据纵向和横向伸展函数计算对于伪影存在何种衰弱值。
[0059]
在此，关于此点还应该注意的是：主要的应用领域是二维切片图像，参见示例性示意性的切片图像7，因此是二维计算机断层摄影图像数据集19，但显然地可以无问题地扩展到三维计算机断层摄影图像数据集19，例如通过考虑垂直于纵向方向的两个彼此垂直的方向的横向伸展函数或者基于对称性(特别是如果金属物体1本身是旋转对称的)。
[0060]
在用于确定伪影数据集21的第二优选的变型形式中，也可以使用具有参考数据集的数据库，数据库理想地已经针对各种参考金属物体和参考金属物体的参数进行确定和编排。参考金属物体或其参数可以基于参考材料，参考测量与校准测量一样理想地借助无结构体模、这里是水体模执行，其中理想地对参考金属物体和参数的每种组合执行多次测量，以实现理想地描述伪影8的形状作为参考数据集的统计平均。如果随后使用在类型和参数方面与参考数据集一致的金属物体1，则还可以从数据库中调用相应的参考数据集作为伪影数据集21。在位于中间的参数中也可以进行插值。如果记录参数应当具有影响，显然也可以相应地考虑记录参数，无论是在建立数据库时还是通过相应地换算参考数据集。
[0061]
除了在此解释的、可以提供实时校正的两个优选的实施方式之外，还存在其他可考虑的设计方案，例如使用人工智能、例如神经网络的训练过的确定函数。
[0062]
图7示出根据本发明的计算机断层摄影装置23的示意图。如原则上已知的那样，计算机断层摄影装置包括机架24，在机架中旋转支承具有x射线辐射器25和x射线检测器26的记录装置。机架24具有中央开口，患者可以借助于患者台27移入到开口中，使得记录区域处于记录装置的视野中。
[0063]
关于使用金属物体1作为手术器械、特别是介入针2执行手术，用于尤其以机器人方式移动金属物体1的致动器28也可以设置在患者台27上，使得执行手术的人员不必直接在机架24中工作。
[0064]
计算机断层摄影装置23的运行借助于控制装置29控制，控制装置被设计用于执行根据本发明的方法。
[0065]
为此，图8更详细地示出控制装置29的功能结构。控制装置包括存储机构30，在存储机构中例如可以存储例如先验知识20、例如呈用于横向和纵向伸展函数的函数形式的和/或呈所描述的数据库的形式的先验知识。原则上，已知的记录单元31控制记录运行并且可以将记录的投影图像转发给重建单元32，重建单元提供重建的计算机断层摄影图像数据集19，在此提供给确定单元33。
[0066]
如在步骤s1中描述的那样，确定单元33确定伪影数据集21，使得根据步骤s2可以借助于校正单元34通过减去伪影数据集21来校正重建的计算机断层摄影图像数据集19。这样形成的校正过的计算机断层摄影图像数据集22然后例如可以被存储，经由接口输出和/
或借助于计算机断层摄影装置23的显示装置上的输出单元示出。
[0067]
尽管详细地通过优选的实施例详细地阐述和描述了本发明，然而本发明不受所公开的示例限制，并且可以由本领域技术人员从中推导出其他的变型形式，而没有偏离本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种用于校正记录区域的计算机断层摄影图像数据集(19)中的伪影的方法，在所述记录区域中存在至少基本上针形的金属物体(1)，其中所述计算机断层摄影图像数据集(19)由多个投影图像中重建，所述多个投影图像至少部分地以至少基本上在纵向方向上透射所述金属物体(1)的方式被记录，其特征在于以下步骤：-确定图像空间中的伪影数据集(21)，所述伪影数据集(21)描述通过所述金属物体(1)引起的至少一个伪影(8)并且使用关于所述伪影数据集(21)的先验知识(20)，和-从重建的所述计算机断层摄影图像数据集(19)中减去所述伪影数据集(21)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在以所述金属物体(1)作为手术器械进行手术监测时，对监测序列的每个所记录的计算机断层摄影图像数据集(19)进行校正，和/或特别是二维的所述计算机断层摄影图像数据集(19)的图像平面是所述金属物体(1)的纵向延伸平面，和/或所述金属物体(1)是介入针(2)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少部分地通过确定和/或适配至少一个伸展函数，根据重建的所述计算机断层摄影图像数据集(19)的位于所述伪影区域中的图像数据来确定所述伪影数据集(21)，其中所述伸展函数描述始于所述金属物体(1)的尖端(6)的伪影(8)在所述图像空间中的至少一个方向上的伸展(15)。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述至少一个伸展函数中的至少一个是在所述金属物体(1)的纵向延伸平面中的垂直于所述金属物体(1)的纵向方向的横向伸展函数，所述纵向延伸平面特别是对应于所述计算机断层摄影图像数据集(19)的图像平面，其中沿着至少一条至少基本上垂直于所述金属物体(1)的纵向方向伸展的选择线来选择所述图像数据。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，选择高斯函数作为横向伸展函数。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，使用沿着所述金属物体(1)的纵向方向的纵向伸展函数作为另一伸展函数，其中所述纵向伸展函数描述沿着所述纵向方向的被选择为横向伸展函数的函数形式的至少一个参数。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，为了确定和/或适配所述纵向伸展函数，在重建的所述计算机断层摄影图像数据集(19)中选择所述伪影(8)的至少一个与所述金属物体(1)的尖端(6)相邻的作为伪影原点的图像点的图像数据。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，从关于所述伪影(8)的特别是特定于金属物体的先验知识(20)中选择待适配和/或待确定的所述纵向伸展函数的函数形式。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，为了确定所述先验知识(20)，在特别是无结构的体模、特别是水体模中，执行对所述伪影(8)的分析计算，和/或执行对所述金属物体(1)和/或相同类型的金属物体(1)的校准测量。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少部分地从针对不同参考金属物体和/或针对所述金属物体的不同参数和/或针对所述参考金属物体的不同参数的数据库中存在的参考数据集中选择和/或确定所述伪影数据集(21)。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，从特别是无结构的体模、特别是水体模中的所述金属物体(1)和/或至少一个相同类型的参考金属物体的学习测量中推导出所述参考数据集。12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在考虑关于所述参考数据集的偏差
的记录参数的情况下，借助于所述数据库至少部分地确定所述伪影数据集(21)。13.一种计算机断层摄影装置(23)，具有被设计用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的控制装置(29)。14.一种计算机程序，当所述计算机程序在计算机断层摄影装置(23)的计算装置、特别是控制装置(29)上执行时，执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的步骤。15.一种电子可读的数据载体，在所述数据载体上存储有根据权利要求14所述的计算机程序。

技术总结
本发明涉及一种用于校正记录区域的计算机断层摄影图像数据集(19)中的伪影的方法，在该记录区域中存在至少基本上针形的金属物体(1)，其中计算机断层摄影图像数据集(19)由多个投影图像中重建，这些投影图像至少部分地以至少基本上在纵向方向上透射该金属物体(1)的方式被记录，所述方法具有以下步骤：确定图像空间中的伪影数据集(21)，其描述通过金属物体(1)引起的至少一个伪影(8)并且使用关于其的先验知识(20)，和从重建的计算机断层摄影图像数据集(19)中减去伪影数据集(21)。数据集(19)中减去伪影数据集(21)。数据集(19)中减去伪影数据集(21)。


技术研发人员：B
受保护的技术使用者：西门子医疗有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/10/19