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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von tomographischen Schnittbildern, insbesondere Fokus-Detektor-Kombination, eines sich periodisch bewegenden Untersuchungsobjektes mit periodisch abwechselnden Zyklusphasen, gegebenenfalls mit Bewegungs- und Ruhephasen, wobei sich zur Abtastung des sich periodisch bewegenden Untersuchungsobjektes eine Fokus-Detektor-Kombination auf einer Kreisbahn um das Untersuchungsobjekt bewegt, gleichzeitig Detektorausgangssignale und Bewegungssignale des Untersuchungsobjektes zur Bestimmung der Zyklusphase oder der Bewegungs- und Ruhephasen gemessen und korreliert zu den Detektorausgangssignalen gespeichert werden, wobei auf Basis der gespeicherten Detektorausgangssignale anschließend mit Hilfe von Rückprojektionen durch Rekonstruktion und Reformatierung Tomographiebilder erstellt werden.
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Ein ähnliches Computer-Tomographie-Verfahren zur Erstellung von Schnittbildern bewegter Objekte ist aus der Offenlegungsschrift
DE 199 57 082 A1 bekannt. Hier werden zur Darstellung eines schlagenden Herzens parallel zum Abtastprozess die Bewegungssignale des Herzens durch ein EKG aufgenommen, um damit die Ruhephasen des Herzens zu bestimmen und ausschließlich Bilder aus der Ruhephase zu verwerten, wobei in der genannten Schrift außerdem die Röntgenquelle lediglich während der Ruhephase aktiv ist.
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Des weiteren wird auf die Veröffentlichung T. Flohr, B. Ohnesorge, ”Heart-Rate Adaptive Optimization of Spatial and Temporal Resolution for ECG-Gated Multislice Spiral CT of the Heart”, JCAT vol. 25, No. 6,2001 verwiesen. Aus dieser Schrift sind Algorithmen zur phasengenauen Volumenrekonstruktion des Herzens für eine spiralförmig um das Herz bewegte Fokus-Detektor-Kombination eines Mehrzeilen-CTs bekannt.
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Außerdem ist aus der der Erfindung am nächsten kommenden Druckschrift
DE 101 33 237 A1 ein Verfahren zur Erzeugung von tomographischen Schnittbildern eines sich periodisch bewegenden Herzens eines Patienten mit periodisch abwechselnden Zyklusphasen bekannt, wobei bei diesem Verfahren sich zur Abtastung des sich periodisch bewegenden Herzens eine Fokus-Detektor-Kombination mit einem N-zeiligen Vielzeilendetektor auf einer Bahn um das Untersuchungsobjekt bewegt, parallel zu einer Aufzeichnung eines Patienten-EKGs in mehreren aufeinanderfolgenden Herzzyklen sequentiell Mehrschicht-Projektionen gemessen und retrospektiv zu einer selektierten Herzphase Bilddaten des Herzens unter Berücksichtigung des konusförmigen Strahlverlaufs zwischen dem Fokus und dem Vielzeilendetektor berechnet werden, in relativ zum Detektor geneigten und äquidistanten Rekonstruktionsschichten Segmentbildstapel rekonstruiert werden, wobei die Daten aus mindestens zwei Segmenten aufeinanderfolgender Herzzyklen stammen, nach der Rekonstruktion der Segmentbildstapel eine Reformatierung auf Ziel-Bildebenen ausgeführt wird und die Segmentbilder schichtweise zu einem vollständigen CT-Bild aufaddiert werden.
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Das Problem dieser allgemein bekannten Cardio-Spiral-Rekonstruktionsverfahren liegt darin, dass durch die Spiralbewegung des Fokus der abgetastete Bereich streifig wirkt und dadurch die Bildqualität der ermittelten CT-Aufnahmen stark leidet.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung von tomographischen Schnittbildern periodisch bewegter Untersuchungsobjekte darzustellen, welches es ermöglicht, das streifige Aussehen der Bilddarstellung zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
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Die Erfinder haben erkannt, dass es zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe möglich ist, die in der
DE 102 07 623 A1 beschriebene gegatete AMPR-Variante (AMPR = adaptive multiplanare Rekonstruktion) für die sequentielle Akquisition von CT-Daten anzupassen. Hierbei werden im Fall einer Cardio-Anwendung parallel zur Aufzeichnung des Patienten-EKGs in mehreren aufeinanderfolgenden Herzzyklen sequentiell Mehrschicht-Projektionen gemessen und retrospektiv zu einer selektierten Herzphase Bilddaten des Herzvolumens berechnet, wobei auch der konusförmige Strahlverlauf berücksichtigt wird.
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Für die Rekonstruktion einzelner Rekonstruktionsschichten (pages) werden in bekannter Weise aus dem zu rekonstruierenden Segment Bildstapel, in der Fachsprache Segmentbildstapel oder ”booklet” genannt, des jeweiligen Rekonstruktionssegmentes verwendet. Das Zentrum des Rekonstruktionssegmentes ist durch einen Referenzprojektionswinkel Φref bestimmt, der mittels des parallel aufgezeichneten EKGs einer selektierten Herzphase, meist einem Bereich aus der Ruhephase, zugeordnet ist. Die Mindestlänge dieses Rekonstruktionssegmentes beträgt θscan ≥ π. Die Ebenen der Rekonstruktionsschichten sind im Referenzprojektionswinkel an die Kreisbahn des umlaufenden Fokus angeheftet, und in Bezug auf einen N-zeiligen Detektor geneigt, so dass in der Rekonstruktion der M äquidistanten Rekonstruktionsschichten (M ≥ N) alle Detektordaten genutzt werden.
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Im allgemeinen können die aus den Bildstapeln gebildeten Rekonstruktionsschichten (booklet pages) auch von gekrümmter Gestalt sein. Nach der Rekonstruktion des Bildstapels wird eine Reformatierung in Richtung der Systemachse mit einheitlicher Orientierung, entsprechend der Ziel-Bildebenen, durchgeführt. Beispielsweise kann dies durch an sich bekannte Gewichtungsverfahren geschehen.
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Zur Verbesserung der Zeitauflösung wird das zur Rekonstruktion benötigte Datenintervall der Länge θscan in mehrere sich ergänzende Sektoren unterteilt. Nachfolgend wird dies für den Fall einer zweisegmentigen Rekonstruktion näher erläutert, wobei das Datenintervall der Länge θscan von in zwei aufeinanderfolgenden Herzzyklen gewonnenen Sektoren zusammengesetzt wird. Diese Sektoren s1, s2 werden dabei so bestimmt, dass sie sich komplementär zu einem Datenintervall der Länge θscan ergänzen. Die zeitliche Position in den aufeinanderfolgenden Herzzyklen ist dabei an Hand der während der Datensammlung aufgezeichneten EKG-Daten exakt phasengleich zu bestimmen. In der Regel ergeben sich dadurch Segmente s1, s2 unterschiedlicher Länge.
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Die Zeitauflösung Δt der ermittelten CT-Bilder ist dabei abhängig von der lokalen Herzrate und beträgt im günstigsten Fall bei gleicher Länge der beiden Sektoren s
1 und s
2 im ungünstigsten Fall
In letzterem Fall hat einer der beiden Sektoren die Länge Null.
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Für jeden der Sektoren s1 und s2 werden nun aufeinanderfolgende, reformatierte, vorzugsweise axiale, Segmentbildstapel bestimmt, deren zugeordnete Referenzprojektionswinkel in den Sektoren s1 und s2 enthalten sind. Die Segmentbilder werden dann schichtweise zu einem vollständigen CT-Bild aufaddiert.
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Im Fall einer getriggerten Steuerung des Fokus wird entsprechend der gewählten Herzphase auch nur ein Datenstrom der Länge θscan gescannt. Für diesen wird dann in der oben angegebenen Weise ein Segmentbildstapel bestimmt. Die Rekonstruktion und Reformatierung geschieht dann analog dem oben beschriebenen Verfahren.
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Entsprechend dem oben geschilderten Grundgedanken schlagen die Erfinder ein Verfahren zur Erzeugung von tomographischen Schnittbildern eines sich periodisch bewegenden Herzens eines Patienten mit periodisch abwechselnden Zyklusphasen vor, wobei:
- – zur Abtastung des sich periodisch bewegenden Herzens eine Fokus-Detektor-Kombination mit einem N-zeiligen Vielzeilendetektor auf einer Kreisbahn um das Untersuchungsobjekt bewegt,
- – parallel zu einer Aufzeichnung eines Patienten-EKG's in mehreren aufeinanderfolgenden Herzzyklen sequentiell Mehrschicht-Projektionen gemessen und retrospektiv zu einer selektierten Herzphase Bilddaten des Herzens unter Berücksichtigung des konusförmigen Strahlverlaufs zwischen dem Fokus und dem Vielzeilendetektor berechnet werden, indem:
- – in M ≥ N relativ zum Detektor geneigten und äquidistanten Rekonstruktionsschichten Segmentbildstapel rekonstruiert werden, wobei die Daten aus mindestens zwei Segmenten aufeinanderfolgender Herzzyklen stammen,
- – nach der Rekonstruktion der Segmentbildstapel eine Reformatierung auf Ziel-Bildebenen ausgeführt wird, und
- – die Segmentbilder schichtweise zu einem vollständigen CT-Bild aufaddiert werden.
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Es werden also bei kreisförmiger Bewegung des Vielzeilendetektors Daten über mehrere Bewegungszyklen hinweg gesammelt, Segmentbilddatensätze rekonstruiert und folgerichtig sich komplementär ergänzend zu einem vollständigen CT-Bild-Datensatz zusammengefügt. Insgesamt ist dabei die Zeitauflösung um so höher, über je mehr Bewegungszyklen gemessen werden kann. Allerdings ergeben sich bei zu großer Anzahl benutzter Bewegungszyklen – zumindest bei der Untersuchung von Patienten – andere natürliche Grenzen. So entstehen durch sonstige Bewegung oder Atmung bedingte Artefakte oder es entstehen Dosisprobleme aufgrund zu langer Bestrahlungsdauer.
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Meist ist es deshalb günstiger, wenn nur zwei bis drei Bewegungszyklen aufaddiert werden.
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Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, bei der Betrachtung eines sich bewegenden Herzens nur Daten aus der Ruhephase des Herzens zu entnehmen, um möglichst scharfe Abbildungen zu erhalten. Allerdings ermöglichen die immer kürzeren Rotationszeiten des CTs es auch, sich auf eine beliebige Zyklusphase des Herzens, die auch ein Intervall in einer Aktionsphase sein kann, zu konzentrieren oder sogar eine Art ”3D-Bildsequenz” über den vollen Herzzyklus aufzunehmen.
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Zur Erleichterung der anschließenden Rechenoperationen kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor der Rückprojektion ein, vorzugsweise zeilenweises, Parallel-Rebinning durchgeführt werden.
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Vorteilhaft kann es auch sein, die Subsegmente eines Vollsegments unterschiedlich lang zu wählen, wobei diese sich jedoch bezogen auf den überdeckten Scan-Winkel komplementär zu einem mindestens 180° überstreichenden Sektor ergänzen und zeitlich bezogen auf die Bewegungssituation des Untersuchungsobjektes innerhalb der gleichen Zyklusphase, vorzugsweise eines gleichen Intervalls einer retrospektiv ermittelten Ruhephase, liegen sollten.
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Zur Verringerung der Dosisbelastung eines Patienten kann die vom Fokus ausgehende Strahlung über zumindest den größeren Teil der Bewegungsphase, mittelbar oder unmittelbar gesteuert durch die gemessenen Bewegungssignale, reduziert werden.
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Zur Verbesserung der Bildqualität und zur Vermeidung von Artefakten an den Übergängen der Daten unterschiedlicher Sektoren unterschiedlicher Zyklen ist es günstig, wenn bei der Zusammenfassung der Datensätze eine Übergangsgewichtung zwischen den Datensätzen vorgenommen wird.
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Des weiteren können zur Verhinderung von Bildartefakten die Datensätze einer Sinogrammgewichtung unterzogen werden.
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Aufgrund der bestehenden Abhängigkeit der Zeitauflösung von der Zyklusdauer der Bewegung des Herzens und von der Umlaufgeschwindigkeit der Gantry ist es auch gegebenenfalls vorteilhaft, in Abhängigkeit von der gemessenen Pulsrate die Rotationsfrequenz des Fokus so anzupassen, dass sich die theoretisch erreichbare beste Zeitauflösung einstellt.
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Zur Verbesserung der Zeitauflösung kann es teilweise vorteilhaft sein, nicht nur über zwei Herzperioden, sondern über drei oder vier Herzperioden, die Datensammlung durchzuführen, wobei eine zu große Anzahl verwendeter Herzperioden wiederum zu Unschärfen führen kann.
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Ergänzend wird auch noch darauf verwiesen, dass die Erfindung sowohl Anwendungen mit gemeinsam rotierender Fokus-Detektor-Kombination als auch mit rotierendem Fokus mit einem 2π umschließenden zylinderförmigen feststehenden Vielzeilendetektor umfasst.
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Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren schlagen die Erfinder auch ein Computertomographiegerät zur Erzeugung tomographischen Schnittbilder, insbesondere Röntgen-CT-Bilder, von einem sich zumindest teilweise periodisch bewegenden Untersuchungsobjekt mit periodisch sich abwechselnden Zyklusphasen vor, mit:
- – einem Fokus zur Abtastung des Untersuchungsobjektes, der ein konusförmiges Strahlenbündel erzeugt, und einem dem Fokus gegenüberliegenden Vielzeilendetektor, wobei zumindest der Fokus auf einer Kreisbahn um das Untersuchungsobjekt bewegbar angeordnet ist, wobei
- – Speichermittel zur Sammlung von Detektorausgangsdaten, welche die Schwächung von vom Fokus ausgehender Strahlen beim Durchgang durch das Untersuchungsobjekt repräsentieren, zusammen mit räumlichen Orientierungsdaten der Strahlen vorliegen, und
- – das Strahlenbündel so weit aufgefächert ist, dass das Volumen des sich bewegenden Untersuchungsobjektes vollständig durch eine kreisförmige Abtastung ohne zusätzliche Lateralbewegung erfasst werden kann,
- – Erfassungs- und Speichermitteln zur gleichzeitigen Sammlung von Bewegungssignalen des Untersuchungsobjektes zur Detektion von Bewegungs- und Ruhephasen vorliegen, wobei die zeitliche Korrelation zwischen den Bewegungsdaten und den Detektorausgangsdaten gespeichert wird,
- – Mittel zur retrospektiven Zusammenfassung der Detektorausgangssignale einzelner Subsegmente der Detektorzeilen vorliegen, die zusammen je ein zumindest 180° überstreichendes Vollsegment ergeben und eine bestimmte Zyklusphase des sich bewegenden Untersuchungsobjektes repräsentieren,
- – wobei je nach gewünschter Zeitauflösung die Vollsegmente aus n Subsegmenten aus n aufeinander folgenden Perioden des sich bewegenden Untersuchungsobjektes zusammengesetzt werden, und mit diesen Vollsegmenten eine Rückprojektion mit 2D-Rekonstruktion und Reformatierung durchgeführt wird, und
- – wobei Programm-Mittel, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorliegen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei die folgenden Bezugszeichen verwendet werden: 1: CT-Gerät; 2: Röntgenröhre; 3: Vielzeilendektor; 4: Patiententisch; 5: Systemachse/z-Achse; 6: Gantry; 7: Patient; 8: EKG-Messleitung; 9: Steuer-/Messleitung; 10: Steuer-/Auswerteinheit; 11: Bildschirm; 12: Tastatur; 13: Fokus; 14: Strahlenbündel; 15: Herz; 16: EKG-Linie; 17.x: Schnittebenen; 18: Ruhephase; 19: Kreisbahn des Fokus; 20.x: Strahlebenen; 21.x: Parallel-Strahlen; 22: Physikalischer Detektor; m: Anzahl der Detektorzeilen; n: Anzahl der Detektorelemente pro Detektorzeile; Θ1: 1. Abtastsektor; Θ2: 2. komplementärer Abtastsektor; Θ3: 3. komplementärer Abtastsektor; Θ4: 4. komplementärer Abtastsektor.
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Es zeigen im Einzelnen:
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1: Darstellung eines Computertomographen;
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2: Schematische Darstellung eines Computertomographen im Querschnitt;
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3: Schematische Darstellung eines Computertomographen im Längsschnitt;
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4: Darstellung des erfindungsgemäßen Abtastverfahrens mit sektorenweiser Datensammlung über 2 Herzperioden;
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5: Schematische Darstellung möglicher Datensammlung über mehrere Sektoren zur Berechnung vollständiger CT-Bilder mit Datensammlung in 2 gleich langen Sektoren über 2 Herzperioden;
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6: Schematische Darstellung der zeilenweisen Datenzusammenfassung aus zwei gleich langen Scan-Sektoren über 2 Herzperioden;
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7: Schematische Darstellung möglicher Sektorenzusammenstellung mit Datensammlung in 2 unterschiedlich langen Sektoren über 2 Herzperioden;
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8: Darstellung des erfindungsgemäßen Abtastverfahrens für den Fall sequentieller Abtastung mit Vorschub in z-Richtung;
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9: Darstellung des erfindungsgemäßen Abtastverfahrens mit sektorenweiser Datensammlung über 4 Herzperioden;
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10: Schematische Darstellung möglicher Sektorenzusammenstellung für vollständige CT-Bilder mit Datensammlung in 4 gleich langen Sektoren über 4 Perioden;
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11: Schematische Darstellung eines Stapels von Rekonstruktionsschichten in Parallelgeometrie bei kreisförmiger Abtastung.
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Die 1 zeigt einen Computertomographen 1 mit einer Gantry 6, in dem sich eine kreisförmig umlaufende Röntgenröhre 2 mit einem gegenüberliegenden Vielzeilendetektor 3 befindet. Weiterhin ist ein Patient 7 dargestellt, der auf einer Patientenliege 4 liegt und zum Abtastvorgang in die Öffnung des CTs 1 eingefahren wird, wobei während des Abtastvorganges, bei dem sich die Röntgenröhre 2 kreisförmig um den Patienten 7 bewegt, keine Relativbewegung des Patienten 7 in Richtung der Systemachse 5 stattfindet. Die Steuerung des Computertomographen 1 geschieht durch die Steuer- und Auswerteeinheit 10 über die Steuer-/Messleitung 9, über die auch die durch den Vielzeilendetektor 3 gesammelten Daten übertragen werden.
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Integriert in der Steuer- und Auswerteinheit 10 ist des weiteren ein EKG, welches über die EKG-Messleitung 8 die vom Herzen hervorgerufenen Potentialströme misst, um die aktuelle Bewegungssituation des Herzens zu erkennen. Die Steuer- und Auswerteeinheit 10 verfügt über interne Speicher und Rechenprozessoren, über die die Programme P1 bis Pn zur Steuerung des Computertomographen und zur Auswertung der gesammelten Daten erfolgt. Außerdem ist an die Steuer- und Auswerteinheit 10 eine Tastatur 12 zur Dateneingabe und ein Monitor 11 zur Datendarstellung angeschlossen.
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Die 2 zeigt den Computertomographen der 1 im Querschnitt und in schematischer Darstellung. Innerhalb der Röntgenröhre 2 befindet sich ein Fokus 13, von dem ein Strahlenbündel 14 fächerförmig aufgeweitet ausgeht und auf den gegenüberliegenden Vielzeilendetektor 3 auftrifft. Beim Durchgang der Röntgenstrahlung durch den Patienten 7 werden die Röntgenstrahlen entsprechend dem durchstrahlten unterschiedlichen Gewebe unterschiedlich geschwächt und die Schwächung durch die einzelnen Detektoren des Detektors 3 in einer n × m-zeiligen Matrix gemessen und über die Messleitung 9 an die Steuer- und Auswerteeinheit 10 weitergegeben. Erfindungsgemäß werden während des Messvorganges auch Positionsdaten über die aktuelle Drehposition der Gantry 6 und auch die EKG-Daten über die EKG-Messleitung 8 in der Steuer- und Auswerteeinheit 10 gespeichert, damit die Korrelation zwischen der Zyklusphase und den Detektorausgangsdaten nachvollziehbar wird.
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Die 3 zeigt nochmals das Computertomographiegerät 1 aus der 1, diesmal jedoch im Längsschnitt. Schematisch ist dabei die Durchstrahlung eines im Patienten 7 schlagenden Herzens 15 dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in den 2 und 3 lediglich ein Detektor 3 mit wenigen Zeilen und wenigen Detektorelementen je Zeile dargestellt. Erfindungsgemäß handelt es sich jedoch um Detektoren, die über eine große Anzahl von Detektorzeilen und Detektorelementen je Detektorzeile verfügen, so dass mit einem einzigen kreisförmigen Abtastvorgang, ohne einen gleichzeitigen Vorschub des Patienten in Systemachsenrichtung, zumindest das sich bewegende Herz 15 vollständig abgetastet werden kann.
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Die 4 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf eines erfindungsgemäßen kreisförmigen Abtastvorganges eines Herzens 15. Dabei ist auf der Abszisse die Zeitachse dargestellt, während die Ordinate einerseits die Systemachse 5 oder z-Achse wiedergibt und andererseits die gemessene Herzaktivität des EKG-Schreibers in Millivolt (mV) wiedergibt.
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Die EKG-Linie trägt das Bezugszeichen 16, wobei erfindungsgemäß retrospektive auf Basis der R-Zacke der Beginn der Ruhephase bestimmt wird. Die Ruhephase selbst ist in dem Balken 18 dargestellt. Zur Auswertung von CT-Bildern in den Schnittebenen 17.x werden mehrere hintereinander folgende Schlagperioden des Herzens 15 verwendet. In der 4 sind insgesamt vier Herzperioden dargestellt, wobei zwei aneinandergrenzende Herzperioden mit zwei Ruhephasen 18 zur Datensammlung verwendet werden.
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Die sektorenweise Datensammlung ist in der 5 dargestellt. Hier durchläuft der Fokus 13 beziehungsweise das Strahlenbündel während der ersten Ruhephase 18 einen ersten Kreissektor Θ1 und in der nachfolgenden Ruheperiode 18 einen zweiten Kreissektor Θ2. Idealerweise ist die Rotationsgeschwindigkeit des Fokus dabei so eingestellt, dass beide Sektoren jeweils 90° überdecken und, wie es in der 5 dargestellt ist, sich komplementär ergänzen, so dass insgesamt ein vollständiger Sektor von mindestens 180° abgetastet wird und die Daten aus den beiden Sektoren zu einem vollständigen Datensatz zusammengefügt werden können, um daraus die gewünschten CT-Bilder zur rekonstruieren und axial zu reformatieren. Hierfür kann – abhängig vom Verhältnis von Rotationszeit des Fokus und der aktuellen Herzzykluslänge – entweder der direkt nach oder der vor dem ersten Kreissektor Θ1 liegende zweite Kreissektor Θ2 verwendet werden. Grundsätzlich hängt dies jeweils von der vorhandenen Rotationszeit des Fokus und der Herzzykluslänge ab.
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Die 6 zeigt entsprechend zu den 4 und 5, wie die gewonnenen Daten der Vielzeilendetektoren aus den beiden Sektoren Θ1 und Θ2 für die weitere Rekonstruktion zusammengesetzt werden. So besteht jede Zeile 17.x aus einem ersten Anteil mit Daten, die aus dem ersten Kreissektor Θ1 und einem zweiten Anteil Daten, die aus dem zweite Kreissektor Θ2 stammen, wobei jeder Kreissektor in einem anderen Herzzyklus akquiriert wurde.
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Für den Fall einer nicht optimalen Abstimmung der Rotationszeit der Gantry auf die Herzfrequenz kann die Datensammlung entsprechend der in der 7 dargestellten Situation erfolgen. Hier ist die Rotationsgeschwindigkeit relativ hoch eingestellt, so dass der erste Kreissektor Θ1 einen Winkel von über 90° überstreicht. Entsprechend wird dann für den zweiten Kreissektor Θ2 ein angrenzender Winkel kleiner 90° verwendet, so dass insgesamt wieder ein vollständiger Halbumlauf gemessen und zur Rekonstruktion verwendet werden kann.
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Für den Fall, dass trotz der breiten Fächerung des abtastenden Strahlenbündels und der großen Ausdehnung des Vielzeilendetektors in Richtung der z-Achse durch ein einziges kreisförmiges Abtasten das zu untersuchende Objekt nicht vollständig abgetastet werden kann, besteht auch die Möglichkeit sequentiell mehrere erfindungsgemäße Kreisabtastungen aneinanderzureihen und zwischen den einzelnen Abtastungen einen Vorschub in Systemachsenrichtung vorzunehmen. Die 8 zeigt schematisch einen derartigen Vorgang.
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Eine weitere Erhöhung der Zeitauflösung ist in den 9 und 10 dargestellt. Diese Abbildungen zeigen eine Abtastung über 4 Herzperioden und 4 Kreissektoren Θ1–Θ4 hinweg. Entsprechend der Vervielfachung der Scan-Sektoren ist auch die überstrichene Zeitspanne innerhalb der Ruhephase kleiner und kann dadurch noch besser in eine tatsächlich bewegungslose Phase des Herzens eingepasst werden, so dass die Bildqualität aufgrund der höheren Zeitauflösung wesentlich verbessert werden kann. Die 9 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Abtasten mit sektorenweiser Datensammlung über 4 Herzperioden, wobei in der 10 die mögliche komplementäre Sektorenzusammenstellung dargestellt ist, die notwendig ist, um insgesamt vollständige Datensätze zur Rekonstruktion zu erhalten. Wird in Bezug auf den – hier mit ”1” gefüllten – Startsektor der zweite Sektor – mit ”2” gefüllt – um wenigstens 180° später gemessen, so sind die Projektionsdaten dieses Sektors kanalrichtig um 180° auf den zweiten Sektor zu spiegeln, so dass sich insgesamt hintereinander angeordnete Sektoren zu 180° ergänzen. Die jeweils zueinander spiegelbildlich austauschbaren Sektoren sind jeweils mit den gleichen Zahlen ”2”, ”3” und ”4” gefüllt. Es versteht sich, dass das gezeigte Beispiel lediglich eine mögliche Variante der Datensammlung mit gleich großen Sektoren darstellt, andere Reihenfolgen und unterschiedliche Sektorengrößen sind ebenfalls möglich.
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Die 11 zeigt einen Stapel von Rekonstruktionsschichten in Parallelgeometrie bei kreisförmiger Abtastung eines Sektors. Auch hier sind zur übersichtlichen Darstellung nur sechs fächerförmige Rekonstruktionsschichten gezeichnet. Das Rekonstruktionssegment hat insgesamt die Länge π und setzt sich aus den Daten aneinandergereihter Messdaten über mehrere Herzperioden zusammen. Gut zu erkennen ist hier auch, dass der physikalische Detektor 22 nach dem Parallel-Rebinning konkav gekrümmt ist.
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Wie in der 11 dargestellt ist, werden bei allen oben dargestellten Datensammlungsverfahren aus jedem der Scan-Sektoren die Daten aus den einzelnen Sektoren zu einem vollständigen π-Sektor zusammengefasst und erfindungsgemäß solche fächerförmige Bildstapel 20.1–20.n rekonstruiert und anschließend in an sich bekannter Weise zu axialen Bildschichten aus vollständigen CT-Bildern reformatiert. Diese axialen Bilder stellen dann eine vollständige Darstellung eines Schnittes des untersuchten Objektes dar.
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Insgesamt wird also durch die Erfindung ein Verfahren und ein Computertomograph dargestellt, bei dem sich durch eine kreisförmige Abtastung eines sich bewegenden Untersuchungsobjektes CT-Bilder hoher Auflösung ergeben, indem in mehreren hintereinander folgenden Zyklusphasen Teilsegmente abgetastet werden, die Teilsegmente jeweils für sich rekonstruiert und reformatiert werden, um anschließend mehrere Schichtbilder der Teilsegmente aufzuaddieren, wobei die Summe der Teilsegmente insgesamt ein komplementäres Halbsegment eines Kreisumlaufes des Fokus um das Untersuchungsobjekt wiedergibt, wobei das sich bewegende Untersuchungsobjekt vom verwendeten Strahlenbündel ohne Lateralbewegung vollständig abgetastet wird.
In letzterem Fall hat einer der beiden Sektoren die Länge Null.