Verfahren zur Erzeugung von Schichtbildern und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Schichtbildern eines Untersuchungsbereichs, der aus einer Vielzahl von Strahlenquellenpositionen zwecks Erzeugung voneinander getrennter Einzelbilder mit Röntgenstrahlung durchsetzt wird, wobei für jedes Einzelbild Bildwerte gespeichert werden, die der Absorption in seinen Bildpunkten entsprechen und wobei Schichtbilder erzeugt werden, in dem Schichtbildwerte aus den Bildwerten der Bildpunkte der Einzelbilder abgeleitet werden, die einem Schichtbildpunkt geometrisch zugeordnet sind. Dabei können Kontrastumkehr- und Pseudoauflösungseffekteauflösungseffekte auftreten. Diese werden dadurch beseitigt, daß die Ableitung der Schichtbildwerte durch eine gewichtete Summierung erfolgt, bei der das Gewicht, mit dem die Bildwerte der Einzelbilder in die Summierung eingehen, umso kleiner ist, je größer der Abstand der Strahlenquellenposition bei der Erzeugung des betreffenden Einzelbildes von einer mittleren Strahlenquellenposition war.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen Von Schichtbildern eines Untersuchungsbereichs, der aus einer Vielzahl von Strahlenquellenpositionen zwecks Erzeugung voneinander getrennter Einzelbilder mit Röntgenstrahlung durchsetzt wird, wobei für jedes Einzelbild Bildwerte gespeichert werden, die der Absorption in seinen Bildpunkten entsprechen und wobei Schichtbilder erzeugt werden, in dem Schichtbildwerte aus den Bildwerten der Bildpunkte der Einzelbilder abgeleitet werden, die einem Schichtbildpunkt geometrisch zugeordnet sind.

[0002] Als Bildpunkt wird dabei und im folgenden ein endlicher - vorzugsweise quadratischer Bereich eines Einzelbildes bezeichnet, während als Schichtbildpunkt ein entsprechender Bereich im Schichtbild bezeichnet wird.

[0003] Ein solches Verfahren und eine solche Anordnung sind bekannt beispielsweise aus der US-PS 3,499,146. Die Einzelbilder werden dabei mit Hilfe eines Röntgenstrahlers erzeugt, der nacheinander in verschiedene Strahlenquellenpositionen gebracht wird. Das Strahlenrelief wird von einem Bildwandler, z.B. von einem Bildverstärker, aufgenommen, dessen Ausgangsleuchtschirmbild mit Hilfe einer Fernsehkamera abgetastet wird. Das so erzeugte Videosignal wird digitalisiert. Die entstehenden digitalen Datenworte entsprechen den Bildwerten des Einzelbildes. Sie werden in einer vorzugsweise digitalen Speicheranordnung gespeichert. Die Schichtbildwerte für die verschiedenen Schichtbildpunkte werden aus den Bildwerten von Bildpunkten abgeleitet, die dem betreffenden Schichtbildpunkt geometrisch zugeordnet sind, also von denjenigen Bildpunkten, die bei der Erzeugung des Schichtbildes auf der Verbindungslinie des betreffenden Schichtbildpunktes mit den verschiedenen Strahlenquellenpositionen liegen.

[0004] Es hat sich gezeigt, daß Bereiche innerhalb des Untersuchungsbereichs, die außerhalb der Schicht liegen, deren Details scharf wiedergegeben werden, in dem Schichtbild eine Kontrastumkehr bzw. eine Pseudoauflösung erfahren können, wenn die Strahlenquellenpositionen auf einer Geraden liegen bzw. auf einem Kreisbogen um eine horizontale Achse.

[0005] Es ist bekannt, daß derartige Effekte auch bei konventionellen Systemen für lineare Tomographie auftreten können, bei denen durch kontinuierliche Verschiebung zwischen einem Film und einem Röntgenstrahler eine Schichtaufnahme erzeugt wird. Es ist bekannt (vergl. Harding et al in Phys. Med. Biol., 1975, Vol. 20, No. 1, 144-149), daß man diese Effekte dadurch beseitigen kann, daß man während der Aufnahme den für Röntgenröhrenstrom dreieckförmig zu- und abnehmen läßt. Bei einer Verbesserung dieses Verfahrens (Phys. Med. Biol., 1977, Vol. 22, No. 4, Seiten 747 - 759) wird anstelle der dreieckförmigen Modulation eine glockenkurvenförmige Modulation verwandt, wobei sich ein besserer Kompromiß zwischen der Unterdrückung der unerwünschten Effekte und des Rückgangs der Verwischung von Einzelheiten außerhalb der Schicht ergibt.

[0006] Beide Verfahren erfordern einen Eingriff in den Röntgengenerator, der den Röntgenstrahler speist, und setzen voraus, daß der Strom während einer Schichtaufnahme genügend schnell geregelt werden kann.

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ohne Eingriff in den Röntgengenerator die Kontrastumkehr bzw. die Pseudoauflösung bei Schichtaufnahmen wenigstens teilweise beseitigt werden kann, sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ableitung der Schichtbildwerte durch eine gewichtete Summierung erfolgt, bei der das Gewicht, mit dem die Bildwerte der Einzelbilder in die Summierung eingehen, umso Kleiner ist, je größer der Abstand der Strahlenquellenposition bei der Erzeugung des betreffenden Einzelbildes von einer mittleren Strahlenquellenposition war. Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitungseinheit eine Recheneinheit umfaßt, die zur Erzeugung von Schichtbildern die Bildwerte mit einem von der Strahlenquellenposition bei der Erzeugung des zugehörigen Einzelbildes abhängigen Gewichtungsfaktor multipliziert und die so gewichteten Bildwerte der einem Schichtbildpunkt geometrisch zugeordneten Bildpunkte summiert.

[0009] Bei der Erfindung werden die erwähnten unerwünschten Effekte dadurch beseitigt, daß die Einzelbilder, aus denen eine Schicht (mit frei wählbarer Lage) rekonstruiert wird mit unterschiedlichem Gewicht in die Rekonstruktion eingehen. Ein Eingriff in den Röntgengenerator ist dabei nicht erforderlich.

[0010] Ebenso wie bei dem zuvor erwähnten bekannten Verfahren hat die Verringerung der Kontrastumkehr- bzw. Pseudoauflösungseffekte zur Folge, daß Objekte bzw. Details, die im Untersuchungsbereich außerhalb der durch die Schichtaufnahme scharf abgebildeten Schicht liegen, im Schichtbild weniger verwischt abgebildet werden, was die Diagnose ebenfalls beeinträchtigen kann. Andererseits können die Kontrastumkehr- und Pseudoauflösungseffekte in unterschiedlichen Aufnahmen mehr oder weniger stark auftreten. Die Gewichtung der Einzelbilder bei der Erzeugung einer Schichtaufnahme bewirkt aber auch in diesen Fällen, wo eine Beseitigung der erwähnten Effekte gar nicht erforderlich gewesen wäre, eine Verringerung der Verwischung.

[0011] Deshalb ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Bildverarbeitungseinheit einen Speicher enthält, in dem mehrere voneinander abweichende Sätze von Gewichtungsfaktoren gespeichert sind und daß Selektionsmittel zur - vorzugsweise interaktiven - Auswahl eines Satzes von Gewichtungsfaktoren vorgesehen sind. Der Benutzer kann dann jeweils den Satz von Gewichtungsfaktoren wählen der den günstigsten Kompromiß zwischen der Verringerung der unerwünschten Effekte einerseits und der Verwischung von Details außerhalb der Schichtebene andererseits darstellt.

[0012] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

Teile eines Schichtaufnahmegerätes, mit dem die Erfindung ausführbar ist,

Fig. 2

die geometrischen Verhältnisse bei einer Schichtaufnahme,

Fig. 3

ein Blockschaltbild einer Einheit zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 5

die Abhängigkeit der Gewichtungsfaktoren von der Strahlenquellenposition bei verschiedenen Gewichtungsfaktorsätzen,

Fig. 5a bis 5e

die mit den verschiedenen Gewichtungsfaktorsätzen einhergehenden Modulatiosübertragungsfunktionen.

[0013] Das in Fig. 1 zum Teil und rein schematisch dargestellte Schichtaufnahmegerät umfaßt einen Röntgenstrahler 1, der ein Röntgenstrahlenbündel 2 auf den Eingangsschirm eines Röntgenbildverstärkers 3 emittiert. Wie durch die beiden Pfeile 200 und 300 angedeutet, sind der Röntgenstrahler 1 und der Röntgenbildverstärker 3 längs paralleler Bahnen gegensinnig zueinander von einer ersten ausgezogenen Linien dargestellten Endstellung in eine zweite Endstellung bewegbar, die mit gestrichelten Linien angedeutet ist. In jeder der beiden Strahlenquellenpositionen sowie in einer - vorzugsweise ungeraden - Anzahl von dazwischenliegenden Strahlenquellen- (und Bildverstärker) Positionen wird kurzzeitig Röntgenstrahlung eingeschaltet und ein Einzelbild erzeugt. Die Verschiebung in die verschiedenen Strahlenquellenpositionen erfolgt dabei derart, daß sich die Zentralstrahlen der Strahlenbündel 2 in allen Positionen in ein und demselben Punkt 4 schneiden. Dies kann dadurch sichergestellt werden, daß Röntgenstrahler 1 und Bildverstärker 3 durch eine Stange miteinander gekoppelt werden, die um eine durch den Punkt 4 verlaufende, zur Zeichenebene senkrechte horizontale Achse schwenkbar ist. Die den Punkt 4 enthaltende und zu den Bewegungsrichtungen parallele Ebene EF wird als Fulcrum-Ebene bezeichnet.

[0014] Das Ausgangsbild des Röntgenbildverstärkers 3 wird von einer Videokamera 5 in ein elektrisches Signal umgesetzt, das von einem Analog-Digital-Wandler 6 digitalisiert und in einem Speicher 7 gespeichert wird, der eine ausreichende Kapazität aufweist, um die digitalisierten Videosignale sämtlicher Einzelbilder aufzunehmen. Jedes Einzelbild kann z.B. 256 x 256 oder 512 x 512 Bildpunkte umfassen. Die Zahl der Einzelbilder muß genügend groß sein; für einen Schwenkwinkel von -20° bis +20° (gegenüber der Senkrechten) hat sich eine zwischen 30 und 50 liegende Zahl von Einzelbildern als ausreichend erwiesen. Somit ist in dem Speicher 7 für jeden Bildpunkt eines jeden Einzelbildes in digitaler Form ein Bildwert gespeichert, der die Absorption der Röntgenstrahlung in dem Untersuchungsbereich darstellt, der den Punkt 4 umgibt.

[0015] Fig. 2 zeigt die - zur Verdeutlichung gegenüber Fig. 1 geänderten - geometrischen Verhältnisse bei der Aufnahme der Einzelbilder. Es sind drei Strahlenquellenpositionen dargestellt, wobei die Strahlenquellenposition P₀ in der Mitte des Bewegungsbereiches liegt und die Strahlenquellenpositionen P_-N und P_+N an den Enden des Bewegungsbereiches liegen. In den drei Positionen werden die Einzelbilder B₀, B_-N und B_+N erzeugt. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß jedes Einzelbild nur fünf Bildpunkte enthält, die (in ihrem Mittelpunkt) durch Geraden mit der zugehörigen Strahlenquellenposition verbunden sind.

[0016] Für die Erzeugung eines eine bestimmte Schicht scharf abbildenden Schichtbildes müssen für jeden Schichtbildpunkt die Bildwerte von denjenigen Bildpunkten überlagert werden, die diesem Schichtbildpunkt geometrisch zugeordnet sind. So muß für ein Schichtbild der Fulcrum-Ebene EF beispielsweise der Schichtbildwert für den Schichtbildpunkt S₀₁ jeweils aus dem Schichtbildwert des in jedem der Einzelbilder ganz links liegenden Bildpunkt ermittelt werden. Analog dazu können die anderen Schichtbildwerte für die Fulcrum-Ebene bestimmt werden. Allgemein gilt für diese Schichtbildebene, daß einem Schichtbildpunkt mit den Koordinaten x und y ein Schichtbildwert S₀ (x,y) aus den Einzelbildern die Bildwerte B_n (x,y) der Bildpunkte mit den Koordinaten x ,y zugeordnet werden. Der Wert n reicht dabei von -N bis +N.

[0017] Für die anderen Schichten muß eine andere Kombination von Bildwerten aus den anderen Bildwerten herangezogen werden. Beispielsweise muß für den linken Schichtbildpunkt S₁₁ der unterhalb der Fulcrum-Ebene liegenden Schicht S₁ (in der sich ebenfalls die von den Strahlenquellenpositionen zu den Bildpunkten der Einzelbilder führenden Geraden schneiden) der Bildwert des linken Bildpunktes im Einzelbild B_-N, der Bildwert des zweiten Bildpunktes von links im Einzelbild B₀ und der Bildwert des mittleren Bildpunktes im Einzelbild B_+N herangezogen werden. Allgemein gilt für diese Schicht, daß sich für einen Bildpunkt mit den Koordinaten x, y der Schichtbildwert S₁ (x,y) aus den Bildwerten B_n (x+n, y) zusammensetzt. Dabei zählen die Koordinaten x y von der Geraden G aus, die die mittlere Strahlenquellenposition P₀ mit der Mitte des aus dieser Position erzeugten Einzelbildes B₀ verbindet. Dabei ist weiter vorausgesetzt, daß die x-Richtung mit der Bewegungsrichtung der Strahlenquellen zusammenfällt und y die dazu senkrechte horizontale Richtung (senkrecht zu den zu der Zeichenebene der Figuren 1 bzw. 2) darstellt.

[0018] Analog dazu findet man für die Schicht S₋₁ (das ist die erste Schicht oberhalb der Fulcrum-Ebene EF), daß sich deren Schichtbildwerte S₋₁ (x, y) aus den Bildpunkten B_n (x-n, y) ableiten. Allgemein gilt für Bildpunkte in einer Schicht S_i (wobei i eine positive oder negative ganze Zahl ist, die von der Schicht in der Fulcrum-Ebene aus die Lage dieser Schicht kennzeichnet), daß die Schichtbildwerte S_i (x, y) sich aus den Bildwerten B_n (x-i·n, y) ableiten.

[0019] Fig. 3 stellt ein schematisches Blockschaltbild dar, mit dessen Hilfe aus den gespeicherten Einzelbildern Bilder einer Schicht S_i erzeugt werden können. Die darin gespeicherten Bilder B_n mögen vorzugsweise in einer normierten Form abgespeichert sein in der Weise, daß für ein gleichmäßig dickes homogenes Objekt im Untersuchungsbereich alle Einzelbilder identisch sein mögen. Aus den in den Bildspeicher 7 gespeicherten Einzelbildern wird durch eine Bildverarbeitungseinheit 8 ein Schichtbild S_i erzeugt und auf einer geeigneten Wiedergabeeinheit 9, beispielsweise einem Videomonitor, wiedergegeben. Der Benutzer kann dabei das einer geeigneten Einstelleinheit 10 einerseits die Lage i der Schicht S_i vorgeben und andererseits eistellen, in welchem Maße er Kontrastumkehr- und Auflösungseffekte beseitigen will.

[0020] Die Bildverarbeitungseinheit 8 enthält eine Rechen- und Steuereinheit 80, die für die Berechnung von Schichtbildwerten von Schichtbildpunkten mit den Koordinaten x, y in einer Schicht i die Adresse bestimmt, unter der im Speicher 7 der Bildwert B_n (x+i·n, y) gespeichert ist. Dieser Bildwert wird aus dem Speicher 7 aufgerufen und einer Multiplizierstufe 81 zugeführt. In dieser Multiplizierstufe wird der Bildwert mit einem Gewichtungsfaktor g_j(n) multipliziert. Dieser Gewichtungsfaktor ist für alle Bildpunkte des Einzelbildes B_n gleich groß. Der Gewichtungsfaktor wird einem Speicher 82 entnommen.

[0021] Die Bildverarbeitungseinheit 8 enthält weiter einen Schichtbildspeicher 83, in dem - nach Abschluß der Rekonstruktion eines Schichtbildes - liegen die Schichtbildwerte S_i (x,y) gespeichert sind. Die Rechen- und Steuereinheit 80 bildet die Adresse x, y dieser Schichtbildwerte und ruft den unter dieser Adresse gespeicherten Wert auf. Zu Beginn der Rekonstruktion ist dieser Wert Null. Er wird mit einer Addiereinheit 84 zu dem von der Multiplizierstufe 81 berechneten Wert addiert, und die so gebildete Summe wird in dem Speicher 83 unter der zuvor aufgerufenen Adresse gespeichert. Danach berechnet die Rechen- und Steuereinheit 80 die Adressen in den Speichern 7 und 83 für einen anderen Wert von x, bis alle x-Werte einer Schichtbildzeile verarbeitet worden sind. Dies wiederholt sich dann für einen anderen Wert von y, bis auf diese Weise alle Beiträge eines Einzelbildes B_n zum Schichtbild ermittelt worden sind. Danach wird die beschriebene Prozedur für alle Einzelbilder wiederholt, wonach in dem Speicher 83 die Schichtbildwerte S_i (x,y) zur Verfügung stehen. Das so berechnete Schichtbild wird auf einem Monitor 9 angezeigt.

[0022] Gemäß dem schematisch dargestellten Blockschaltbild der Fig. 3 werden die Multiplikation und die Addition durch die Hardwareeinheiten 81 und 84 durchgeführt. Für den Fachmann ist der klar, daß die Bildverarbeitungseinheit einen Mikrocomputer enthalten kann, der die Adreßberechnungen, Multiplikationen und Additionen softwaremäßig durchführt.

[0023] Wenn die Gewichtungsfaktoren g_j (n) alle den Wert 1 hätten, dann würde das beschriebene Bildverarbeitungsverfahren zu den gleichen Bildern führen, die sich bei dem eingangs erwähnten Verfahren ergeben, bei dem die geometrisch einem Schichtbildpunkt zugeordneten Bildwerte der verschiedenen Einzelbilder zueinander addiert werden. Dabei ergibt sich für Objekte, die im Untersuchungsbereich in einem definierten Abstand zu der scharf abgebildeten Schicht S_i liegen, eine Modulationsübertragungsfunktion, die in Figur 5e dargestellt ist. Man erkennt, daß Ortsfrequenzen unterhalb des Wertes 1 umso besser übertragen werden, je dichter die Ortsfrequenz bei Null liegt. Im Bereich zwischen den Ortsfequenzen 1 und 2 hat die Kurve von Fig. 5e negative Werte, d.h., daß der Kontrast umgekehrt wird (Bereiche starker Absorptionen werden also so abgebildet, als ob dort nur eine geringe Absorption stattfinden würde und umgekehrt). Im Ortsfrequenzbereich zwischen 2 und 3 ergibt sich wiederum ein normaler Kontrast - wenn auch nicht so groß wie im Bereich zwischen 0 und 1. Da bereits bei der Ortsfrequenz 1 der Kontrast Null ist, führt dieser Verlauf der Modulationsübertragungsfunktion im Ortsfrequenzbereich zwischen zwei und drei zu einer Pseudoauflösung. Im Ortsfrequenzbereich oberhalb von drei zeigt die Modulationsübertragungsfunktion noch weitere negative und positive Schwingungen, deren Amplitude allerdings immer Kleiner wird.

[0024] Fig. 5e gilt im Prinzip für sämtliche Schichten außerhalb der durch die Rekonstruktion scharf wiedergegebenen Schicht. Die Grenze der realen Auflösung verschiebt sich umso mehr zu niedrigen Werten der Ortsfrequenz hin, je größer der Abstand der jeweiligen Strukturen von der scharf abgebildeten Schicht im Untersuchungsbereich ist. Wenn man dem dadurch Rechnung trägt, daß man die Einheit der Ortsfrequenz entsprechend variiert, gilt Fig. 5e für alle diese Schichten.

[0025] Wenn in den nicht scharf abgebildeten Schichten in nennenswertem Maße Strukturen vorhanden sind, die in den Ortsfrequenzbereich zwischen 1 und 2 oder 2 und 3 oder einen darüber liegenden Bereich fallen, dann ergeben sich in der Schichtaufnahme Kontrastumkehr- oder Pseudoauflösungseffekte, die die diagnostische Auswertung der Schichtaufnahme erschweren können. Um diese Effekte zu unterdrücken, müssen die für die verschiedenen Bilder vorgesehenen Gewichtungsfaktoren in der Weise von der Strahlenquellenposition bei der Erzeugung des betreffenden Einzelbildes abhängen, daß der Gewichtungsfaktor umso Kleiner ist, je größer der Abstand der Strählenquellenposition von der mittleren Strählenquellenpostion (P₀) ist.

[0026] Hier sind verschiedene Abhängigkeiten möglich. Ein besonders günstiger Kompromiß zwischen der Unterdrückung der erwähnten Effekte einerseits und der Verwischung von Details außerhalb der Schicht andererseits ergibt sich jedoch dann, wenn die folgende Gleichung erfüllt ist:





Der Index j soll andeuten, daß es mehrere Sätze von Gewichtungsfaktoren (mit eigenen Faktoren a_j1 und a_j2) gibt, von denen jeweils einer für ein Schichtbild ausgewählt werden kann. Für die Faktoren b_k (mit k = 1,2) gilt dabei





Dabei bezeichnet N die Zahl der Strahlenquellenposition links oder rechts von der Mitte und n gibt an, in der wievielten Strahlenquellenposition (von der Mitte aus gesehen) sich die Strahlenquelle bei der Erzeugung des Einzelbildes b_n befand. Weiter gilt





Wenn man die auf diese Weise berechneten Gewichtungsfaktoren g_j (n) als Funktion des Wertes n/N aufträgt und diese Faktoren mit einer Umhüllenden miteinander verbindet, ergibt sich die Kurve (a) in Fig. 4. Fig. 5a stellt die Modulationsübertragungsfunktion für eine außerhalb der scharf abgebildeten Schichtebene liegende Ebene dar, wenn das Schichtbild mit diesem Satz von Gewichtungsfaktoren erstellt wird. Man erkennt einerseits, daß es hierbei keine Kontrastumkehr und auch keine Pseudoauflösung gibt, weil der Kontrast als Funktion der Ortsfrequenz monoton abnimmt. Man erkennt aber auch, daß nur Strukturen oberhalb einer Ortsfrequenz von 2 keinen Kontrast mehr in der scharf abgebildeten Schicht hervorrufen, d.h., der Verwischungseffekt ist nur noch etwa halb so groß wie bei der Modulationsübertragungsfünktion nach Fig. 5e, wo bereits bei der Ortsfrequenz 1 der Kontrast verschwindet.

[0027] Aus diesen Gründen ist es nur dann sinnvoll, die Einzelbilder mit dem Gewichtungsfaktorsatz gemäß den Gleichungen (1) bis (3) zu gewichten, wenn in einem Schichtbild relativ starke Kontrastumkehr- bzw. Pseudoauflösungseffekte bemerkbar werden. Wenn diese Effekte schwächer ausgeprägt sind, kann es sinnvoll sein, einen Satz von Gewichtungsfaktoren zu verwenden, der eine geringere Abhängigkeit von n aufweist, als der in Fig. 4 durch die Umhüllende (a) dargestellte Gewichtungsfaktorsatz. Ein solcher Gewichtungsfaktorsatz läßt sich mit den Gleichungen (1) und (2) berechnen, wenn a_j1 und a_j2 gewählt werden gemäß





Die Kurve (b) in Fig. 4a zeigt die zugehörige Umhüllende und Fig. 5b die resultierende Modulationsübertragungsfunktion. Man erkennt, daß der Verwischungseffekt günstiger ist als bei Fig. 5a, das jedoch u.U. leichte Phasenumkehr- oder Pseudoauflösungseffekte auftreten können.

[0028] Ein weiterer Gewichtungsfaktorsatz ergibt sich unter Verwendung von Gleichung (1) und Gleichung (2), wenn man a_j1 und a_j2 folgende Werte wählt:





Die Kurve (c) in Fig. 4 stellt die zugehörige Umhüllende dar und Fig. 5c die Modulationsübertragungsfunktion. Der Verwischungseffekt ist stärker als beispielsweise bei Fig. 5b, jedoch könnn auch Phasenumkehr- und Pseudoauflösungseffekte stärker sein - allerdings nicht so stark wie gemäß Fig. 5e, die einen noch stärkeren Verwischungseffekt zeigt.

[0029] Fig. 5d zeigt eine Modulationsübertragungsfunktion, bei der die störenden bzw. erwünschten Effekte ausgeprägter sind als bei Fig. 5c, jedoch noch nicht so stark wie bei Fig. 5e. Die zugehörige Umhüllende ist durch die Kurve (d) in Fig. 4 dargestellt und die zugehörigen Gewichtungsfaktoren berechnen sich aus den Gleichungen (1), (2) mit den Werten





Bei einer tomographischen Untersuchung werden zunächst 2N + 1 Einzelbilder hergestellt und anschließend gibt der Benutzer über die Eingabeeinheit c den Parameter i vor, der angibt, welche Schicht das zu erzeugende Schichtbild scharf abbilden soll. Dabei kann durch die Einstelleinheit 10 - durch Vorgabe von j - zunächst ein bestimmter Gewichtungsfaktorsatz g_j(n) vorgesehen sein, beispielsweise derjenige nach Kurve (a) in Fig. 4 bzw. gemäß Gleichung (1) bis (3). Dieser Gewichtungsfaktorsatz ist ebenso wie die anderen möglichen Gewichtungsfaktorsätze in dem Speicher 82 gespeichert, und es wird durch die Rechen- und Steuereinheit jeweils der Gewichtungsfaktor g_j(n) aufgerufen, der zu dem jeweiligen Einzelbild B_n gehört.

[0030] Nachdem auf diese Weise ein Schichtbild erzeugt wird, kann der Benutzer einen stärkeren Verwischungseffekt hervorrufen, indem er einen anderen Gewichtungsfaktorsatz wählt, z.B. den nach Fig. 4 (b) mit der Modulationsübertragungsfunktion nach Fig. 5b (j = 2). Wenn auch dabei keine störenden Effekte auftreten, kann durch Wahl eines weiteren Gewichtungsfaktorsatzes die Verwischung weiter gesteigert werden, bis ein vernünftiger Kompromiß zwischen Verwischung einerseits und störenden Effekten andererseits erreicht ist. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, noch einen weiteren, in Fig. 4 bzw. 5 nicht erläuterten Satz von Gewichtungsfaktoren vorzusehen, bei dem die Gewichtungsfaktoren mit wachsendem Quotienten n/N zunehmen. Davon wird man aber nur Gebrauch machen, wenn selbst bei Gleichheit aller Gewichtungsfaktoren die störenden Effekte im Schichtbild nicht auftreten; die Verwischung ist dann noch ausgeprägter als bei Fig. 5e. - Bei der Erstellung von Schichtbildern anderer Schichten des Untersuchungsbereichs wird entsprechend verfahren.

[0031] Bei der in den Figuren 1 und 2 erläuterten Anordnung bewegen sich Röntgenstrahler 1 und Bildaufnahmeeinrichtung 3 auf Geraden gegensinnig zueinander. Die Erfindung ist aber auch bei Anordnungen anwendbar, bei denen Röntgenstrahler und Bildaufnahmeeinrichtung gegensinnig zueinander auf Kreisbahnen um eine horizontale Achse in der Fulcrum-Ebene bewegt werden. Auch eine Kombination (Kreisbahn des Strahlers und geradlinige Bahn der Bildaufnahmeeinrichtung) ist möglich. Allerdings ändert sich hierbei der Vergrößerungsfaktor, so daß die Bilder zunächst einer geometrischen Transformation unterzogen werden müssen, bevor sie addiert werden.

[0032] Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel lagen die Strahlenquellenpositionen symmetrisch bezüglich des Punktes 4 (Fig. 1) in der Fulcrom-Ebene, ihr Abstand voneinander war gleich groß und ihre Zahl ungerade. Diese Voraussetzungen sind zwar zweckmäßig, doch können sie einzeln oder insgesamt entfallen. Als "mittlere Strahlenquellenposition" im Sinne der Erfindung gilt dann die geometrische Mitte zwischen den beiden äußeren Positionen; diese Position muß nicht mit einer der Strahlenquellenpositionen für die Einzelbilder identisch sein. Zur Berechnung der Gewichtungsfaktorsätze gemäß Gleichung (1) ff muß dann in Gleichung (2) der Ausdruck n/N ersetzt werden durch x/x₀, wobei x den Abstand der jeweiligen Strahlenquellenposition von der Mitte und x₀ den Mittenabstand der äußeren beiden Strahlenquellenpositionen bezeichnen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen von Schichtbildern eines Untersuchungsbereichs, der aus einer Vielzahl von Strahlenquellenpositionen zwecks Erzeugung voneinander getrennter Einzelbilder mit Röntgenstrahlung durchsetzt wird, wobei für jedes Einzelbild Bildwerte gespeichert werden, die der Absorption in seinen Bildpunkten entsprechen und wobei Schichtbilder erzeugt werden, in dem Schichtbildwerte aus den Bildwerten der Bildpunkte der Einzelbilder abgeleitet werden, die einem Schichtbildpunkt geometrisch zugeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung der Schichtbildwerte durch eine gewichtete Summierung erfolgt, bei der das Gewicht, mit dem die Bildwerte der Einzelbilder in die Summierung eingehen, umso kleiner ist, je größer der Abstand der Strahlenquellenposition bei der Erzeugung des betreffenden Einzelbildes von einer mittleren Strahlenquellenposition war.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit wenigstens einem Röntgenstrahler zur Durchstrahlung eines Untersuchungsbereichs aus einer Vielzahl von in einer Ebene liegenden Strahlenquellenpositionen, einem Bildwandler zur Umsetzung der in den Strahlenquellenpositionen aufgenommenen Enzelbilder in Bildwerte, eine Bildspeicheranordnung zum Speichern der Bildwerte der Einzelbilder, eine Bildverarbeitungseinheit zur Erzeugung von Schichtbildern aus den Bildwerten der Einzelbilder,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitungseinheit eine Recheneinheit umfaßt, die zur Erzeugung von Schichtbildern die Bildwerte mit einem von der Strahlenquellenposition bei der Erzeugung des zugehörigen Einzelbildes abhängigen Gewichtungsfaktor multipliziert und die so gewichteten Bildwerte der einem Schichtbildpunkt geometrisch zugeordneten Bildpunkte summiert.

3. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitungseinheit einen Speicher enthält, in dem mehrere voneinander abweichende Sätze von Gewichtungsfaktoren gespeichert sind und daß Selektionsmittel zur - vorzugsweise interaktiven - Auswahl eines Satzes von Gewichtungsfaktoren vorgesehen sind.

Zeichnung