DE102005050839B3 - Phantom for magnetic resonance imaging tomography, has set of balls, where phantom is asymmetrically formed such that orientation of phantom during formation of image is determined from image of phantom - Google Patents

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Abstract

The phantom (1a) has a set of balls (3, 9, 11), and a three dimensional lattice that is formed by the arrangement of the balls in the phantom. The three dimensional lattice is formed by three principal axis. The phantom is asymmetrically formed such that orientation of the phantom during formation of an image is determined from an image of the phantom, where the balls comprise different diameter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Phantom, das zur Kalibrierung von abbildenden Systemen eingesetzt wird, insbesondere bei Magnet-Resonanz-Abbildungssystemen zur Berechnung der räumlichen Verzerrungen.The The invention relates to a phantom used for calibration of imaging Systems, especially in magnetic resonance imaging systems to calculate the spatial Distortions.

Die Magnet-Resonanz-Tomographie (MR-Tomographie) hat sich in den letzten Jahren als bedeutendes bildgebendes Verfahren in der Medizin etabliert. MR-Abbildungssysteme, die Schnittbilder eines zu untersuchenden Objektes, insbesondere eines menschlichen Körpers oder Körperteils, unter Anwendung magnetischer Kernresonanzen erzeugen, sind an sich bekannt. Hierbei wird der zu untersuchende Körper in ein starkes homogenes statisches Magnetfeld, das sogenannte Hauptmagnetfeld, eingebracht, das in dem Körper eine Ausrichtung der Kernspins von Atomkernen, insbesondere von an Wasser gebundenen Wasserstoffatomkernen (Protonen), bewirkt. Mittels hochfrequenter Anregungspulse werden dann diese Kerne zu einer Präzessionsbewegung angeregt. Nach dem Ende eines entsprechenden Hochfrequenz(HF)-Anregungspulses präzedieren die Atomkerne mit einer Frequenz, der sogenannten Larmorfrequenz, die von der Stärke des Hauptmagnetfeldes abhängt, und pendeln sich dann nach einer vorbestimmten gewebsabhängigen Relaxationszeit wieder in die durch das Hauptmagnetfeld vorgegebene Vorzugsrichtung ein. Durch rechnerische und/oder messtechnische Analyse der integralen, hochfrequenten Kernsignale kann bezüglich einer Körperschicht aus der Verteilung der räumlichen Spindichte in Verbindung mit den Relaxationszeiten ein Bild generiert werden. Die Zuordnung des infolge der Präzessionsbewegung nachweisbaren Kernresonanzsignals zum Ort seiner Entstehung erfolgt durch Anwendung linearer Feldgradienten. Dazu werden entsprechende Gradientenfelder dem Hauptmagnetfeld überlagert und so gesteuert, dass nur in einer abzubildenden Schicht eine Anregung der Kerne erfolgt. Sowohl zur HF-Anregung der Kernspins als auch zur Detektion der Kernant wortsignale ist eine HF-Spuleneinrichtung erforderlich. Auf diesen physikalischen Effekten basierende Abbildungssysteme sind auch bekannt unter den Bezeichnungen Kernspin-Tomographie, Nuclear-Magnetic-Resonance (NMR)-Tomographie oder Magnetic-Resonance-Imaging (MRI).The Magnetic resonance tomography (MR tomography) has been in the last few years Years established as a major imaging method in medicine. MR imaging systems, the sectional images of a to be examined Object, in particular a human body or body part, generate by using nuclear magnetic resonance, are in themselves known. Here, the body to be examined in a strong homogeneous static magnetic field, the so-called main magnetic field, introduced, that in the body an alignment of the nuclear spins of atomic nuclei, in particular of Hydrogen nuclei bound to water (protons) causes. By means of high-frequency excitation pulses then these nuclei become a precession movement stimulated. After the end of a corresponding radio frequency (RF) excitation pulse precess the atomic nuclei with one frequency, the so-called Larmor frequency, those of the strength of the Main magnetic field depends and then oscillate after a predetermined tissue-dependent relaxation time again in the predetermined by the main magnetic field preferred direction one. By computational and / or metrological analysis of the integral, high-frequency nuclear signals can with respect to a body layer from the distribution of spatial Spin density in conjunction with the relaxation times generated an image become. The assignment of the detectable due to the precession movement nuclear magnetic resonance signal to the place of its formation is done by applying linear field gradients. To corresponding gradient fields are superimposed on the main magnetic field and controlled so that only in a layer to be imaged an excitation of the Cores takes place. Both for RF excitation of the nuclear spins as well as for Detection of Kernant word signals an RF coil device is required. Imaging systems based on these physical effects are also known under the names nuclear spin tomography, nuclear magnetic resonance (NMR) tomography or Magnetic Resonance Imaging (MRI).

Abweichungen der Magnetfelder, insbesondere der räumlichen Verteilung ihrer Magnetfeldstärke, von ihren theoretisch vorgegebenen und berechneten Werten rufen im Bild geometrische Verzerrungen hervor. Insbesondere Verfahren, die auf einer quantitativ genauen geometrischen Darstellung der zu untersuchenden Gebiete beruhen, sind hinsichtlich ihrer Qualität durch derartige Verzerrungen maßgeblich gemindert.deviations the magnetic fields, in particular the spatial distribution of their magnetic field strength of their theoretically given and calculated values call in the picture geometric distortions. In particular, methods based on a quantitatively accurate geometric representation of the investigated Areas are based in quality due to such distortions decisively reduced.

Vornehmlich lassen sich vier verschiedene Ursachen identifizieren, die geometrische Verzerrung hervorrufen:

  • – Die magnetische Suszeptibilität variiert bei unterschiedlichen Materialien und bewirkt so eine geringfügige materialabhängige Änderung des Hauptmagnetfeldes.
  • – Statische Magnetfeldinhomogenitäten werden durch die sogenannte Shimmung des Magnetfeldes weitgehend ausgeglichen, geringe Restinhomogenitäten können aber dennoch verbleiben.
  • – Nichtlinearitäten der Gradientenspulen verursachen Verzerrungen in alle Richtungen. Üblicherweise sind Gradientenspulen so entworfen, um derartige Verzerrungen im Isozentrum des Gerätes zu minimieren. Daher treten derartige Effekte vornehmlich in Randbereichen von MRT-Bildern auf.
  • – Wirbelströme werden in konduktiven Materialien immer dann erzeugt, wenn Änderungen der Magnetfelder durchgeführt werden. Vornehmlich tritt dies beim Schalten der Gradientenfelder auf. Die Stärke und die räumliche Verteilung der Wirbelströme hängen dabei von der angewendeten MRT-Sequenz ab. Ihrerseits verursachen die Wirbelströme wiederum Magnetfelder, die sich anderen Magnetfeldern überlagern und so geometrische Verzeichnungen verursachen.
Primarily, four different causes can be identified that cause geometric distortion:
  • - The magnetic susceptibility varies with different materials and thus causes a slight material-dependent change of the main magnetic field.
  • Static magnetic field inhomogeneities are largely compensated by the so-called magnetic field shimming, but small residual inhomogeneities can nevertheless remain.
  • - Non-linearities of the gradient coils cause distortions in all directions. Typically, gradient coils are designed to minimize such distortion in the isocenter of the device. Therefore, such effects occur mainly in peripheral areas of MRI images.
  • - Eddy currents are generated in conductive materials whenever changes in the magnetic fields are made. This occurs primarily when switching the gradient fields. The strength and the spatial distribution of the eddy currents depend on the applied MRI sequence. In turn, the eddy currents cause magnetic fields that overlap other magnetic fields, causing geometric distortions.

Eine Möglichkeit, geometrische Verzerrungen zu detektieren, die bei einer bestimmten MRT-Sequenz auftreten, ist die Verwendung eines Phantoms. Derartige Phantome weisen meist ein dreidimensionales Gitter von Strukturen auf, die das zu entzerrende Gebiet ausfüllen und die sich in einem MRT-Bild deutlich darstellen. Bei einem Abbild des Phantoms lässt sich das Abbild des dreidimensionalen Gitters mit dem ursprünglichen Gitter vergleichen. Dadurch kann eine Verzeichnungskarte erstellt werden, die die Stärke und die Richtung der geometrischen Verzeichnungen in verschiedenen Raumpunkten kennzeichnet. Diese Verzeichnungskarte wird zur Korrektur geometrischer Verzeichnungen bei nachfolgend mit derselben MRT-Sequenz aufgezeichneten Bildern verwendet.A Possibility, detect geometric distortions that occur in a given MRI sequence is the use of a phantom. Such phantoms usually have a three-dimensional grid of structures that fill in the area to be rectified and that are clearly represented in an MRI image. In an image of the Phantoms leaves the image of the three-dimensional grid with the original one Compare lattices. This will create a distortion map the strength and the direction of geometric distortions in different Room points marks. This distortion map will be for correction geometric distortions recorded subsequently with the same MRI sequence Used pictures.

Bislang existieren verschiedene hierfür konzipierte Phantome.So far There are different ones for this designed phantoms.

Das in der US 5,545,995 offenbarte Phantom weist eine Vielzahl von parallelen Stäben auf, deren Durchmesser entlang der Längsachse des Stabes variiert und so kegelförmige Strukturen bildet.That in the US 5,545,995 The disclosed phantom has a plurality of parallel rods whose diameters vary along the longitudinal axis of the rod to form conical structures.

Die WO 2004/106962 A1 offenbart ein Phantom, dessen Gitterstruktur aus Ebenen aufgebaut ist, die ein quaderförmiges Gitter bilden.The WO 2004/106962 A1 discloses a phantom whose lattice structure is made Layers is constructed, which form a cuboid grid.

In der M. Breeuwer et al., "Detection and correction of geometric distortion in 3D MR images", Proc. SPIE 4322, 1110–1120, 2001 und in der M. Holden et al. "Sources and correction of higher order geometrical distortion for serial MR brain imaging", Proc. SPIE 4322, 69–78 2001 sind Phantome offenbart, deren dreidimensionales Gitter aus Kugeln gebildet ist.In M. Breeuwer et al., Detection and correction of geometric distortion in 3D MR images ", Proc. SPIE 4322, 1110-1120, 2001 and in M. Holden et al. "Sources and correction of higher order geometrical distortion for serial MR brain imaging ", Proc. SPIE 4322, 69-78 In 2001, phantoms are revealed, their three-dimensional lattice Balls is formed.

All die offenbarten Phantome haben den Nachteil, dass sie eine gewisse Symmetrie aufweisen. Beispielsweise erzeugen die oben genannten Phantome ein im Wesentlichen gleiches Abbild, wenn sie um 90° oder um 180° entlang ihrer Längsachse rotiert werden. Lediglich kleine fertigungsbedingte Asymmetrien in der Gitterstruktur von Phantomen würden einen Rückschluss auf die genaue Lage des Phantoms ermöglichen. Allerdings ist das nicht zuverlässig möglich, da Abweichungen von der Gitterstruktur in dieser Größenordnung ebenso von geometrischen Verzerrungen des Abbildungssystems herrühren können. Bislang muss daher manuell die Lage und die Orientierung des Phantoms mit der Lage und der Orientierung seines Abbildes abgeglichen werden. Dies stellt insbesondere bei der serienmäßigen Verwendung des Phantoms zur Korrektur geometrischer Verzerrungen eine mögliche Fehlerquelle dar. Abweichungen von der Gitterstruktur, die von fertigungsbedingten Toleranzen herrühren, können nicht automatisch von Abweichungen getrennt werden, die von Magnetfeldinhomogenitäten herrühren.Alles The phantoms disclosed have the disadvantage that they have a certain Have symmetry. For example, the above-mentioned phantoms produce a substantially same image when rotated 90 ° or around 180 ° along its longitudinal axis be rotated. Only small production-related asymmetries in the lattice structure of phantoms would be a conclusion allow for the exact location of the phantom. However that is not reliable possible, because deviations from the lattice structure on this scale can also be due to geometric distortions of the imaging system. So far must therefore manually adjust the location and orientation of the phantom the position and orientation of his image. This is especially true in the case of the standard use of the phantom to correct geometric distortions is a possible source of error. Deviations from the grid structure, resulting from manufacturing tolerances can not be automatically separated from deviations resulting from magnetic field inhomogeneities.

In der US 4,888,555 wird ein Phantom zur Messung von Bildparametern, insbesondere auch der geometrischen Verzerrung offenbart. Hierzu wird unter anderem jeweils ein ebenenförmiges Koordinatensystem-Gitter entlang drei zueinander orthogonaler Hauptebenen angeordnet. In das Koordinatensystem-Gitter können so genannte Auflösungselemente (engl: „resolution scales") eingesetzt werden.In the US 4,888,555 a phantom for measuring image parameters, in particular also the geometric distortion, is disclosed. For this purpose, inter alia, a plane-shaped coordinate system grating is arranged along three mutually orthogonal main planes. In the coordinate system grid, so-called resolution scales ("resolution scales") can be used.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Phantom, das insbesondere zur Bestimmung geometrischer Verzerrungen bei einem Abbildungssystem verwendet wird, so auszugestalten, dass ein automatischer Abgleich seiner Orientierung und der Orientierung seines Abbildes ermöglicht wird bei gleichzeitig im Wesentlichen vollständiger Überdeckung des Abbildungsvolumens.Therefore It is the object of the present invention to provide a phantom in particular for determining geometric distortions in an imaging system is used, so that an automatic adjustment his orientation and the orientation of his image is made possible while at the same time substantially completely covering the imaging volume.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Phantom nach Anspruch 1 gelöst.The The object is achieved by a Phantom solved according to claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind jeweils Gegenstand von weiteren Patentansprüchen.advantageous Embodiments of the device are each the subject of further Claims.

Das erfindungsgemäße Phantom nach Anspruch 1 weist eine Vielzahl gitterbildender Strukturen auf, durch deren Anordnung im Phantom ein dreidimensionales Gitter, das durch drei Hauptachsen charakterisiert ist, gebildet ist, wobei das Phantom asymmetrisch ausgebildet ist, so dass aus einem Abbild des Phantoms dessen Orientierung bei der Anfertigung des Abbildes in eindeutiger Weise ermittelbar ist. Die Grundstruktur des Gitters ist dabei regelmäßig. Durch die gitterbildenden Strukturen ist ein aus Elementarzellen aufgebautes Raumgitter geformt. Dies kann erreicht werden, indem zumindest eine der gitterbildenden Strukturen versetzt zur Grundstruktur des Raumgitters asymmetrisch angeordnet ist und/oder indem zumindest eine der gitterbildenden Strukturen an asymmetrischer Position von den anderen gitterbildenden Strukturen unterscheidbar ausgebildet ist, und/oder indem zumindest eine weitere Struktur an asymmetrischer Position im Phantom angeordnet ist.The Phantom according to the invention according to claim 1 comprises a plurality of lattice-forming structures, by arranging them in the phantom a three-dimensional lattice, the is characterized by three principal axes, is formed the phantom is asymmetric, so that from an image the phantom's orientation in making the image can be determined in a clear way. The basic structure of the grid is regular. By the lattice-forming structures is a built up of unit cells Room grid shaped. This can be achieved by using at least one the grid-forming structures offset the basic structure of the space grid is arranged asymmetrically and / or by at least one of the lattice-forming Structures at asymmetric position from the other lattice-forming Structures is distinguishable, and / or by at least one further structure arranged at asymmetric position in the phantom is.

Aufgrund der asymmetrischen Ausbildung kann auf die Orientierung des Phantoms bei der Anfertigung des Abbildes allein aus seinem Abbild geschlossen werden. Dadurch lassen sich bei der Erstellung geometrischer Verzeichnungskarten geometrische Verzerrungen genauer erfassen, da fertigungsbedingte Abweichungen von der idealen Gitterstruktur aufgrund der eindeutigen Kenntnis der Orientierung des Phantoms zuverlässig berücksichtigt werden können.by virtue of The asymmetric training may affect the orientation of the phantom closed in the making of the image solely from his image become. This can be done when creating geometric distortion maps capture geometrical distortions more precisely because of production-related Deviations from the ideal lattice structure due to the unique Knowledge of the orientation of the phantom can be reliably taken into account.

In einer Variante geschieht dies dadurch, dass bei dem Phantom zumindest ein Teil der gitterbildenden Strukturen asymmetrisch angeordnet ist. Durch die asymmetrische Anordnung lediglich eines Teiles der gitterbildenden Strukturen bleibt die Gitterstruktur im Wesentlichen erhalten, sodass das Phantom seinen Zweck weiterhin erfüllt, nämlich ein Gitter zu liefern, das das zu entzerrende Abbildungsvolumen möglichst vollständig überdeckt. Üblicherweise reicht es aus, eine einzelne gitterbildende Struktur in asymmetrischer Position leicht versetzt zum Gitter anzuordnen. Die gitterbildende Struktur wird dabei aber so stark versetzt, dass sie im Abbild des Phantoms trotz der durch Magnetfeldinhomogenitäten hervorgerufen Verzerrungen zweifelsfrei identifiziert werden kann.In In a variant, this happens because at least in the phantom a part of the lattice-forming structures arranged asymmetrically is. Due to the asymmetrical arrangement of only a part of the lattice-forming structures, the lattice structure remains substantially so that the phantom continues to serve its purpose, namely one To provide grating, the possible to equalize the image volume completely covered. Usually enough it out, a single grid-forming structure in asymmetric Position slightly offset from the grid to arrange. The grid-forming However, structure is shifted so much that it appears in the image of the Phantoms despite the distortions caused by magnetic field inhomogeneities can be identified without doubt.

In einer anderen Variante ist im Phantom zumindest eine weitere Struktur an asymmetrischer Position angeordnet. Diese weitere Struktur dient dabei vornehmlich der Feststellung der Orientierung des Phantoms. Diese Variante hat den Vorteil, dass die zusätzliche Struktur, die sich in ihrer Form von den gitterbildenden Strukturen vorzugsweise deutlich unterscheidet, eindeutig trotz etwaiger geometrischer Verzerrungen identifiziert werden kann. Die Orientierung kann dadurch eindeutig festgelegt werden.In another variant is at least one more structure in the phantom arranged at asymmetric position. This further structure serves especially the determination of the orientation of the phantom. This variant has the advantage that the additional structure that is preferably clearly in shape from the lattice-forming structures clearly, despite any geometric distortions can be identified. The orientation can thereby clearly be determined.

In einer weiteren Variante ist im Phantom zumindest eine der gitterbildenden Strukturen an asymmetrischer Position von den anderen gitterbildenden Strukturen unterscheidbar ausgebildet. Unterscheidungsmerkmal kann dabei beispielsweise die Größe der zumindest einen gitterbildenden Struktur sein, die sich deutlich von den anderen gitterbildenden Strukturen unterscheidet. Diese Variante hat den Vorteil, dass die weitgehend regelmäßige Gitterstruktur dabei selbst nicht geändert wird, was Vorteile bei der Implementierung eines Auswertungsalgorithmus hat.In a further variant is at least one of the lattice-forming in the phantom Structures at asymmetric position from the other lattice-forming structures distinguishable trained. Distinguishing feature can, for example the size of the least be a lattice-forming structure that stands out clearly from the others differs grid-forming structures. This variant has the Advantage that the largely regular grid structure itself not changed What will be advantages in implementing an evaluation algorithm Has.

In einer Ausbildungsform des Phantoms sind die gitterbildenden Strukturen kugelförmige Strukturen. Die Symmetriebrechung ist dann in einer bevorzugten Ausführungsvariante dadurch verwirklicht, dass zumindest eine der kugelförmigen Strukturen einen von den anderen kugelförmigen Strukturen unterscheidbaren Durchmesser aufweist und in asymmetrischer Position angeordnet ist.In An embodiment of the phantom is the lattice-forming structures spherical Structures. The symmetry breaking is then in a preferred variant realized by at least one of the spherical structures a from the other spherical ones Structures has distinguishable diameter and in asymmetric Position is arranged.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Phantoms sind die gitterbildenden Strukturen eine Vielzahl von Ebenen, die derart angeordnet sind, dass sie sich schneiden und ein dreidimensionales Gitter bilden. Die Symmetriebrechung ist dann in einer bevorzugten Ausführungsvariante dadurch verwirklicht, dass zumindest eine der Ebenen außerhalb der Gitterstruktur angeordnet ist.In a further embodiment In the phantom, the lattice forming structures are a variety of Planes that are arranged so that they intersect and form a three-dimensional grid. The symmetry breaking is then in a preferred embodiment realized by at least one of the levels outside the Grid structure is arranged.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.The Invention as well as advantageous embodiments according to the features of the subclaims below with reference to schematically illustrated embodiments explained in the drawing, but not limited thereto to be.

Es zeigenIt demonstrate

1 und 2 einen Längs- bzw. einen Querschnitt durch ein Phantom, dessen Gitterstruktur im Wesentlichen aus Kugeln gebildet wird, 1 and 2 a longitudinal or a cross section through a phantom whose lattice structure is formed essentially of spheres,

3 und 4 einen Längs- bzw. einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsvariante eines Phantoms, dessen Gitterstruktur aus Kugeln gebildet wird, 3 and 4 a longitudinal or a cross section through another embodiment of a phantom whose lattice structure is formed from balls,

5 und 6 einen Längs- bzw. einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsvariante eines Phantoms, dessen Gitterstruktur aus Kugeln gebildet wird, 5 and 6 a longitudinal or a cross section through a further embodiment variant of a phantom whose lattice structure is formed from balls,

7 eine dreidimensionale schematische Darstellung eines Phantoms, dessen Gitterstruktur aus sich schneidenden Ebenen gebildet wird. 7 a three-dimensional schematic representation of a phantom whose lattice structure is formed from intersecting planes.

In 1 und 2 ist ein Längs- bzw. ein Querschnitt durch ein Phantom dargestellt, das sich zur Bestimmung geometrischer Verzeichnungen bei einem MRT-Gerät eignet. Die gestichelten Linien I-I und II-II kennzeichnen jeweils den Ort des Längs- bzw. des Querschnittes.In 1 and 2 is a longitudinal or a cross section through a phantom shown, which is suitable for determining geometric distortion in an MRI device. The engraved lines II and II-II respectively indicate the location of the longitudinal or the cross section.

Die gitterbildenden Strukturen werden in dem Phantom 1a aus Kugeln 3 gebildet. In dem hier gezeigten Phantom 1a sind die Kugeln 3 als Hohlkugeln ausgebildet, die mit Wasser gefüllt sind. Zur einfacheren Füllbarkeit sind die Kugeln 3 durch Hohlstäbe 5 verbunden, so dass hierüber Wasser eingefüllt werden kann. Die Kugeln 3 sind dabei in Polymethylmetacrylat 7 eingebettet, das sich in einem MRT-Bild von Wasser unterscheidbar darstellt.The lattice-forming structures are in the phantom 1a from balls 3 educated. In the phantom shown here 1a are the balls 3 formed as a hollow balls, which are filled with water. For easier filling, the balls 3 by hollow rods 5 connected, so that over this water can be filled. The balls 3 are in polymethyl methacrylate 7 embedded, which is distinguishable in a MRI image of water.

Die Kugeln 3 sind dabei so angeordnet, dass sie ein dreidimensionales, durch drei Hauptachsen charakterisiertes und aus Elementarzellen aufgebautes Gitter bilden.The balls 3 are arranged so that they form a three-dimensional, characterized by three main axes and constructed of unit cells grid.

Die Form der gitterbildenden Struktur als Kugel 3 hat dabei den Vorteil, dass ein eindeutiger Punkt, nämlich der Mittelpunkt, als kennzeichnender Gitterpunkt verwendet werden kann. Andere mögliche einfache Formen, die eine ähnliche Eigenschaft aufweisen und sich deshalb bei einem Phantom als gitterbildende Strukturen eignen, sind punktsymmetrische Strukturen, wie beispielsweise Quader oder Ellipsoide.The shape of the lattice-forming structure as a sphere 3 has the advantage that a unique point, namely the center, can be used as a characteristic grid point. Other possible simple shapes which have a similar property and are therefore suitable as lattice-forming structures in the case of a phantom are point-symmetrical structures, such as, for example, cuboids or ellipsoids.

Die Bestimmung der geometrischen Verzerrungen im Abbildungsvolumen wird durch die Gitterstruktur ermöglicht, die das Abbildungsvolumen im Wesentlichen vollständig ausfüllt. Hierzu werden die geometrischen Verzerrungen der einzelnen Kugelpositionen in einem Abbild des Phantoms 1a gemessen und mit der Position der Kugeln 3 im Phantom 1a verglichen.The determination of the geometrical distortions in the imaging volume is made possible by the lattice structure, which substantially completely fills the imaging volume. For this purpose, the geometrical distortions of the individual ball positions in an image of the phantom 1a measured and with the position of the balls 3 in the phantom 1a compared.

Eine Abweichung des Abbildes einer Kugel 3 von ihrer vorgegebenen Sollposition kann dabei entweder von der geometrischen Verzeichnung des abbildenden Systems herrühren oder aufgrund kleiner fertigungsbedingter Abweichungen des Phantoms 1a entstehen. Nur wenn die Orientierung des Phantoms 1a aus seinem Abbild stets eindeutig ermittelbar ist, können fertigungsbedingte Abweichungen bei der Bestimmung der geometrischen Verzeichnung berücksichtigt werden.A deviation of the image of a sphere 3 from their predetermined nominal position can either result from the geometric distortion of the imaging system or due to small production-related deviations of the phantom 1a arise. Only if the orientation of the phantom 1a can always be clearly determined from his image, production-related deviations in the determination of the geometric distortion can be considered.

In dem in 1 und 2 gezeigten Phantom 1a ist dies durch zwei Kugeln 9, 11 ermöglicht, die sich in ihrer Größe von den übrigen Kugeln 3 unterscheiden. Aufgrund der Anordnung der beiden Kugeln 9, 11 in unterschiedlichem Abstand zur zentralen Kugel 13 lässt sich aus dem Abbild des Phantoms 1a seine Orientierung bei der Anfertigung des Abbildes in eindeutiger Weise ermitteln. Eine Rotation um die Längsachse des Phantoms um 90° führt nun beispielsweise nicht mehr zu einem identischen Abbild.In the in 1 and 2 shown phantom 1a this is through two balls 9 . 11 allows, in its size, from the remaining balls 3 differ. Due to the arrangement of the two balls 9 . 11 at different distances to the central sphere 13 can be found in the image of the phantom 1a determine its orientation in the production of the image in a clear way. A rotation about the longitudinal axis of the phantom by 90 °, for example, no longer leads to an identical image.

In 3 und 4 ist ein Längs- bzw. ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Phantoms 1b dargestellt. Die gestichelten Linien III-III und IV-IV kennzeichnen jeweils den Ort des Längs- bzw. des Querschnittes.In 3 and 4 is a longitudinal or a cross section through a further embodiment of the phantom 1b shown. The broken lines III-III and IV-IV indicate the location of the longitudinal or the cross section.

In der hier dargestellten Ausführungsvariante unterscheidet sich nur eine Kugel 15 in ihrer Größe von den anderen Kugeln 3. Dadurch, dass sie außerhalb der beiden Spiegelebenen 17a, 17b des Phantoms 1b angeordnet ist, ist die Symmetrie des Phantoms 1b bereits nur durch diese eine Kugel 15 in eindeutiger Weise gebrochen.In the embodiment shown here, only one ball differs 15 in their size from the other balls 3 , Because they are outside the two mirror planes 17a . 17b of the phantom 1b is arranged, is the symmetry of the phantom 1b already only by this one ball 15 clearly broken.

Die in 1 bis 4 vorgestellten Ausführungsvarianten des Phantoms 1a, 1b haben den Vorteil, dass durch die Änderung der Größe einiger gitterbildenden Strukturen das Gitter selbst nicht verändert wird. Das Abbildungsvolumen wird weiterhin in regelmäßiger Weise durch die Gitterstruktur ausgefüllt.In the 1 to 4 presented variants of the phantom 1a . 1b have the advantage that changing the size of some grid-forming structures does not change the grid itself. The imaging volume is also filled in a regular manner by the grid structure.

In 5 und 6 ist ein Längs- bzw. ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Phantoms 1c dargestellt. Die gestrichelten Linien V-V und VI-VI kennzeichnen jeweils den Ort des Längs- bzw. des Querschnittes.In 5 and 6 is a longitudinal or a cross section through a further embodiment of the phantom 1c shown. The dashed lines VV and VI-VI respectively denote the location of the longitudinal and the cross section.

In der hier dargestellten Ausführungsvariante ist zusätzlich zu den gitterbildenden Kugeln 3 eine weitere Struktur 19 zur Symmetriebrechung im Phantom eingebaut.In the embodiment shown here, in addition to the lattice-forming balls 3 another structure 19 built into the phantom for symmetry breaking.

7 zeigt schematisch eine Ausführungsform, bei der ein quaderförmiges Phantom 1d eine aus Ebenen 21 gebildete Gitterstruktur enthält. Der Übersichtlichkeit halber sind die Ebenen in der z-Richtung nicht eingezeichnet. 7 schematically shows an embodiment in which a cuboid phantom 1d one of levels 21 contains formed lattice structure. For the sake of clarity, the planes in the z-direction are not drawn.

Dadurch, dass sich eine Ebene 23 in x-Richtung und eine weitere Ebene 25 in y-Richtung außerhalb der Gitterstruktur angeordnet sind, ist die Symmetrie des Phantoms 1d gebrochen. Die Orientierung des Phantoms 1d kann aus einem von dem Phantom 1d angefertigten Abbild in eindeutiger Weise ermittelt werden.This is a level 23 in the x-direction and another level 25 are arranged in the y-direction outside the lattice structure, is the symmetry of the phantom 1d Broken. The orientation of the phantom 1d can be from one of the phantom 1d produced image can be determined in a clear way.

Claims (5)

Phantom, umfassend eine Vielzahl gitterbildender Strukturen (3, 9, 11, 13, 15, 21, 23, 25), durch deren Anordnung im Phantom (1a, 1b, 1c, 1d) ein dreidimensionales, aus Elementarzellen aufgebautes Raumgitter, das durch drei Hauptachsen charakterisiert ist, gebildet ist, wobei das Phantom (1a, 1b, 1c, 1d) asymmetrisch ausgebildet ist, sodass aus einem Abbild des Phantoms (1a, 1b, 1c, 1d) dessen Orientierung bei der Anfertigung des Abbildes in eindeutiger Weise ermittelbar ist, – indem zumindest eine der gitterbildenden Strukturen (23, 25) versetzt zu einer Grundstruktur des Raumgitters asymmetrisch angeordnet ist und/oder – indem zumindest eine der gitterbildenden Strukturen (9, 11, 15) an asymmetrischer Position von den anderen gitterbildenden Strukturen (3, 13) unterscheidbar ausgebildet ist, und/oder – indem zumindest eine weitere Struktur (19) an asymmetrischer Position im Phantom (1a, 1b, 1c, 1d) angeordnet ist.Phantom comprising a plurality of lattice-forming structures ( 3 . 9 . 11 . 13 . 15 . 21 . 23 . 25 ), by their arrangement in the phantom ( 1a . 1b . 1c . 1d ) a three-dimensional space grid composed of unit cells, which is characterized by three principal axes, is formed, wherein the phantom ( 1a . 1b . 1c . 1d ) is formed asymmetrically, so that from an image of the phantom ( 1a . 1b . 1c . 1d ) whose orientation can be determined unambiguously during the production of the image, by at least one of the lattice-forming structures ( 23 . 25 ) is arranged asymmetrically to a basic structure of the spatial lattice and / or - by at least one of the lattice-forming structures ( 9 . 11 . 15 ) in asymmetric position from the other lattice-forming structures ( 3 . 13 ) is distinguishable, and / or - by at least one further structure ( 19 ) at asymmetric position in the phantom ( 1a . 1b . 1c . 1d ) is arranged. Phantom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gitterbildenden Strukturen kugelförmige Strukturen (3) sind.Phantom according to Claim 1, characterized in that the lattice-forming structures have spherical structures ( 3 ) are. Phantom nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der kugelförmigen Strukturen (9, 11, 15) einen von den anderen kugelförmigen Strukturen (3, 13) unterscheidbaren Durchmesser aufweist und in asymmetrischer Position angeordnet ist.Phantom according to claim 2, characterized in that at least one of the spherical structures ( 9 . 11 . 15 ) one of the other spherical structures ( 3 . 13 ) has a distinguishable diameter and is arranged in an asymmetrical position. Phantom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gitterbildenden Strukturen eine Vielzahl von Ebenen (21, 23, 25) sind, die derart angeordnet sind, dass sie sich schneiden und ein Gitter bilden.Phantom according to Claim 1, characterized in that the lattice-forming structures have a multiplicity of planes ( 21 . 23 . 25 ) arranged to intersect and form a grid. Phantom nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Phantom (1a, 1b, 1c, 1d) für die Bildgebung mit einem Magnet-Resonanz-Tomographie-Gerät ausgebildet ist.Phantom according to one of claims 1 to 4, characterized in that the phantom ( 1a . 1b . 1c . 1d ) is designed for imaging with a magnetic resonance tomography device.
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