DE102005033093A1 - PET/CT-Verbundsystem für die medizinische Bildgebung - Google Patents

PET/CT-Verbundsystem für die medizinische Bildgebung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung geht von einem Gerät aus, das die Modalitäten der CT als auch der PET kombiniert, mit dem von ein und demselben Körperquerschnitt (6) eines Patienten (4) Aufnahmen gemacht werden können, ohne ihn zu verschieben, nacheinander oder auch gleichzeitig, wobei durch den Gebrauch gleicher Komponenten für beide Modalitäten als auch durch die Anpassung an den Zweck der Bildfusion eine Gestaltung des Gerätes angestrebt werden soll, die kostengünstiger ist als bei einem Kombinationsgerät, das für beide Modalitäten eigenständige Bildgebungssysteme vorhält. Das wird erreicht durch das Einbringen eines Röntgenstrahlers (11) in den Detektorring (2) des PET-Systems, womit der vom Röntgenstrahler (11) ausgehende Strahlenfächer (15) auf einen Teil der Einzeldetektoren (1;1 bis 1;n) des Detektorrings (2) fällt. Die Strahleneintrittsfenster (16) der Einzeldetektoren (1;1 bis 1;n) werden an die für die CT-Modalität gewünschte Ortsauflösung durch Blenden (17, 19) angepaßt, die aus einem geeigneten Material, z. B. Kupfer, bestehen und die so vom Röntgenstrahler (11) ausgehende Röntgenstrahlung praktisch absorbieren, aber für die hochenergetischen Gammaquanten der PET-Bildgebung praktisch durchlässig bleiben.

Description

  • Die medizinisch-diagnostische Bildgebung war bis zu Beginn der siebziger Jahre des letzten Jahrhunderts eine Domäne der klassischen Röntgentechnik mit ihren Projektionsbildern. Ultraschallbildgebung und auch die Bildgebung der Nukearmedizin befanden sich noch am Anfang ihrer Entwicklung. Die Röntgencomputertomographie (CT) kam in den siebziger Jahren hinzu, die Magnetresonanztomographie (MRT) in den achtzigern. CT und MRT liefern Querschnittbilder, die unterschiedliche Eigenschaften des untersuchten Gewebes darstellen. Die CT stellt die Eigenschaften der ortsabhängigen Röntgenstrahlungsschwächung des untersuchten Gewebes dar, die MRT Eigenschaften, die mit dem Kernspin der im Gewebe vorhandenen Atome, vor allem dem des Wasserstoffatoms zusammenhängen. Parallel zur Entwicklung der CT und der MRT hat sich auch die nuklearmedizische Bildgebung in Richtung der Querschnittbilddarstellung weiterentwickelt. Hier ist zum einen die als SPECT bezeichnete Bildgebung durch Messung der Intensität von Gammastrahlung oder von Photonen zu nennen, die von Gewebestellen ausgeht, in denen mittels eines applizierten Radiopharmakons gezielt diese Art von Strahlung abgebendem Material angereichert wurde (SPECT = single photon emission computerized tomography). Das andere nuklearmedizinische Verfahren ist PET, bei der ein Positronen emittierendes Material in vergleichbarer Weise an Gewebestellen verbracht wird, wobei die abgegebenen Positronen sich in unmittelbarer Nähe ihres Emissionsortes mit einem Elektron vereinigen und so Gammastrahlung erzeugen (PET = positron emission tomography). Auch die Bildgebung mit Ultraschall hat wesentliche Fortschritte gemacht.
  • Die genannten nicht-nuklearmedizinischen Verfahren sprechen alle auf unterschiedliche Gewebeeigenschaften an oder auf gleiche Gewebeeigenschaften mit jedoch unterschiedlicher Sensitivität, Spezifität und der Art der Darstellung. Je nach Fragestellung wird man ein bestimmtes Verfahren mit Vorzug anwenden; auch kann für bestimmte Fragestellungen die Anwendung mehrerer Verfahren die diagnostische Information entscheidend erhöhen.
  • Die nuklearmedizinischen Bilder (PET, SPECT) zeigen in dem von ihnen abgebildeten Gewebequerschnitt Intensitätsverteilungen, die je nach Rezeptur des Radiopharmakons für gesundes oder normal funktionierendes Gewebe wie z.B. für den Herzmuskel aufgrund dessen Stoffwechsel stehen können oder für krankes Gewebe aufgrund dessen pathologischen Stoffwechsels wie z.B. bei Karzinom-Metastasen in der Leber oder im Knochen. In den nicht-nuklearmedizinischen Bildern deutlich dargestellte Strukturen fehlen oder sind nur angedeutet, so dass ein durch eine Intensitätsverteilung dargestelltes stoffwechselaktives Gewebe nicht oder nur unzureichend in die Morphologie des Körperquerschnitts eingeordnet werden kann. Für bestimmte Fragestellungen wäre es aber von besonderem Vorteil, den genauen Ort einer Intensitätsverteilung innerhalb eines Organs zu kennen, was man sich so vorstellen kann, als würden das nuklearmedizinische Schichtbild und das nicht-nuklearmedizinischen Schichtbild punktgenau zur Deckung gebracht. Hier stellt sich die besondere Aufgabe der Bildregistrierung (engl. registration, mit register für eintragen, einzeichnen), die die Orte gleicher Gewebe- oder Organpunkte des in beiden Bildgebungsarten oder Bildmodalitäten dargestellten Körper- oder Gewebequerschnitts so transformiert, dass sie in einem gemeinsamen Ortskoordinatensystem die gleichen Ortskoordinaten haben oder eben in diesem Sinne solche Orte im Koordinatensystem der einen Modalität in das Koordinatensystem der anderen Modalität transformiert. Eine solche Transformation kommt im allgemeinen nicht allein mit einer Drehung und/oder Verschiebung aus, weil davon auszugehen ist, dass bei den Bildaufnahmevorgängen mit beiden Modalitäten selbst dann, wenn bei der Patientenlagerung der Bildschnitt auf gleicher Höhe angelegt wird, z.B. durch Verlagerung von inneren Organen, sich im Bild die Umrandung des Körperquerschnitts wie auch die dargestellten Organe unterschiedlich darstellen. Insofern ist hier die Registrierung keinesfalls ein trivialer Vorgang.
  • An den Vorgang der Registrierung schließt der Vorgang der Zusammenführung beider Bilder an zur "integrierten Darstellung" beider Bildinhalte. Dieser Vorgang wird als Bildfusion (engl. fusion, für Verschmelzung) bezeichnet. Das geschieht durch Überlagerung der beiden (registrierten) Bilder, wobei zur besseren Unterscheidung der unterschiedlichen Inhalte z.B. das nuklearmedizinische Bild in Farbe angelegt und so dem schwarzweißen CT-Bild überlagert wird. Da hier Bilder unterschiedlicher Modalitäten registriert und zusammengeführt werden, wird von einer multimodalen Registrierung und Fusion gesprochen; hier wäre, weil von zwei Bildmodalitäten die Rede ist, besser noch von bimodaler Registrierung und Fusion zu reden.
  • Dieser Vorgang und seine grundsätzliche Bedeutung werden in der Patentanmeldung "Registrierungshilfe für medizinische Bilder" vom 2. Dezember 2004 mit dem Aktenzeichen 10 32004 058 122.3 eingehend erläutert. Dort wird auch vermerkt, dass die Fusion von CT-Bildern und PET-Bildern heute als so wesentlich für die Diagnostik angesehen wird und ihre korrekte Registrierung als so schwierig, dass man den mathematischen Vorgang einer komplexen Bildtransformation durch eine sozusagen physikalische Lösung umgeht: Man kombiniert CT und PET in einem Gerät, so dass bei der Verbringung des Patienten von dem einen in den anderen Aufnahmemodus das Verschieben des Patientenlagerungstisches ausreicht; eine Umlagerung also entfällt. Die Aufnahmen der unterschiedlichen Arten werden in einem Untersuchungsgang, also unmittelbar hintereinander abgearbeitet, so dass auch eine Eigenbewegung der Organe, z.B. durch die Darmperistaltik als nicht gegeben oder als nur gering angenommen werden kann. So ist davon auszugehen, dass die Querschnittbilder der beiden in einem Gerät vereinigten Modalitäten CT und PET von praktisch identischer Topologie sind.
  • Kombinierte CT/PET-Systeme, auch als PET/CT-Systeme zu bezeichnen, sind bereits marktgängig, ein serienmäßig hergestelltes CT/SPECT-Gerät wurde Mitte 2004 vorgestellt (Literatur: Medical Solutions including electromedica, November 2004, Seite 16). Es sei hier aber festgestellt, dass die weiterzuführenden Betrachtungen nur auf CT/PET- oder PET/CT-Verbundgeräte abgestellt sind.
  • Ein solches PET/CT-Gerät löst jedoch das Registrierungsproblem nicht, wenn bei einem Patienten nach einer Operation und/oder im Verlauf einer andersartigen Behandlung für die Kontrolluntersuchungen primär PET-Bilder indiziert sind, und man auf jeweils gleichzeitig zu erstellende CT-Aufnahmen aus Gründen der dem Patienten dafür zu applizierenden Strahlendosis wie auch zusätzlicher Kosten verzichten will. Eine ähnliche Frage stellt sich, wenn ein Patient, bei dem eine Untersuchung mit einem CT-Gerät Anlaß zu einer weiteren Untersuchung mit PET gibt, an eine Institution überwiesen wird, die auch eine PET/CT-Maschine betreibt. Zudem kann man wohl davon ausgehen, dass die noch neuen Doppelmodalitätssysteme nicht oder nur begrenzt in radiologischen Instituten installiert werden. Radiologie und Nuklearmedizin sind unterschiedliche Fachrichtungen, und in der Regel haben nur nuklearmedizinische Institute eine Zulassung für den Umgang mit offenen radioaktiven Stoffen, wie z.B. mit Radiopharmaka. Zudem ist die Frage nicht unberechtigt, ob und welche Kompromisse für die Anwendung einer der beiden Modalitäten einzugehen sind, wenn man beide Modalitäten in einem Gerät vereinigt. Dabei wären Kompromisse nicht nur technischer Natur anzusprechen, sondern auch solche der Wirtschaftlichkeit im klinischen Betrieb. Denn von den beiden Modalitäten ist nur jeweils eine im Einsatz und die andere kann dann nicht genutzt werden. Wegen der deutlich längeren Untersuchungszeiten für PET gegenüber der CT bedeutet das für den CT-Teil des Gerätes weitgehender Leerlauf. Aus der Gesamtschau erscheint es deshalb wahrscheinlich, dass die genannten Doppelmodalitätssyssteme Geräte mit der einen oder der anderen ihrer beiden Einzelmodalitäten nicht grundsätzlich ablösen werden.
  • Es zeigt sich nun, PET/CT-Verbundsysteme trotz der angeführten Bedenken von ihrer diagnostischen Funktionalität her sich als so vorteilhaft für die Betreiber erweisen, dass bei anstehenden Neubeschaffungen eines PET-Gerätes die Entscheidung meist zugunsten eines PET/CT-Verbundgerätes getroffen wird.
  • Für den Fall, dass sich dieser Trend fortsetzt, ist zu fragen, ob nicht die Verknüpfung der Modalitäten PET und CT aus technischer Sicht noch konsequenter gelöst werden kann. Ein PET/CT-Verbundgerät erlaubt zwar, von einem und demselben Körperquerschnitt eines Patienten ohne dessen Umlagerung sowohl ein PET-Bild als auch ein CT-Bild aufzunehmen, erfordert aber, dass der Patient mit seiner Liege von der einen in die andere Aufnahmeposition verbracht wird. Dazu kommt die Frage, ob und wieweit es notwendig ist, bei (nach getrennt erfolgter CT-Untersuchung) vorbekanntem Befund zur Feststellung der anatomischen Struktur eines zu untersuchenden Körperquerschnitts ein modernes CT-System (so wie es sich im Verbundsystem befindet) zu benutzen, wobei die bei der Untersuchung in Kauf zu nehmende auftretende Röntgenstrahlendosis des Patienten in bekannter Weise jeweils kritisch zu betrachten ist. Bei Zugeständnissen, z.B. im Sinne längerer Aufnahmezeiten und kleineren, weil für eine Lagebeurteilung der anatomischen Strukturen noch ausreichenden Strahlungsleistungen, könnte der CT-Teil des Verbundsystems und damit dieses selbst zweifelsfrei kostengünstiger gestaltet werden.
  • So liegt der Erfindung die Aufgabe für den Entwurf eines PET/CT-Systems zugrunde, bei dem der Patient für den Übergang einer CT-Aufnahme zu einer PET-Aufnahme oder umgekehrt am gleichen Körperquerschnitt nicht mehr verschoben werden muß. Die technisch nahe-liegende Lösung, den CT-Teil und den PET-Teil eines Verbundsystems nacheinander über den ruhenden Patienten zu verbringen, würde einen sehr hohen technischen Aufwand bedeuten und ganz sicher auch Einschränkungen der Funktionalität mit sich bringen, z.B. längere Wartezeiten beim Übergang von der einen zur anderen Modalität. Eine solche Lösung wird deshalb nicht betrachtet. Die Lösung soll unter Beschränkung auf oben angesprochene klinische Notwendigkeiten im Vergleich zu PET/CT-Systemen nach heutigem Stand der Technik wirtschaftlich günstiger sein und, soweit im Rahmen eines solchen Entwurfes möglich, bei einer Verbesserung der Funktionalität.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Kern der Erfindung ist damit die Idee, die Detektoren eines PET-Systems auch für die Erfassung der Röntgenstrahlen bei der CT-Aufnahme zu nutzen.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand der 1 bis 6 näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 vereinfacht und schematisiert das Prinzip eines PET-Gerät nach dem Stand der Technik,
  • 2 (2a bis c) Seitenansichten eines PET/CT-Verbundsystems nach der Erfindung,
  • 3 (3a, b) eine Ansicht des Systems gemäß 2 in Richtung der Systemachse,
  • 4 (4a bis f) die Detektoranordnung des Systems gemäß 1 bis 3 als Ausschnitt und in vergrößerter Darstellung,
  • 5 das Blockschaltbild einer Steuer- und Schaltelektronik für das System gemäß 2 bis 4 und
  • 6 (6a, b) eine Ausführung eines Röntgenstrahlers für das System gemäß 2 bis 4.
  • 1 zeigt schematisch in Orientierung an der Ausführungsform eines PET-Gerät nach aktuellem Stand der Technik die kreisförmige Anordnung von einzelnen Detektorelementen oder Einzeldetektoren 1;1, 1;2, 1;3 usw. bis 1;(n – 1), 1;n, kurz 1;1 bis 1;n genannt, in ihrer Gesamtheit als Ringdetekor 2 bezeichnet. Im Mittelpunkt des Ringdetektors 2 befindet sich die Systemachse 3, die sich in 1 als ein durch ein Kreuz gekennzeichneter Punkt darstellt. Innerhalb des Ringdetektors 2 befindet sich weiter der Patient 4, gelagert auf der Patientenliege 5. Vom Patienten 4 zeigt 1 den zu untersuchenden Körperquerschnitt 6. Das Leitungsbündel 7 als Ausschnitt von allen von den Einzeldetekoren 1;1 bis 1;n abgehenden Leitungen soll auf die Verbindung der Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n mit nachgeschalteten Teilen der Detektorelektronik hinweisen.
  • Im Körperquerschnitt 6 befinden sich die beiden fast punktförmigen Positronenquellen 8 und 8'. Gemäß dem Prinzip der PET vereinigt sich ein von der Positronenquelle 8 emittiertes Positron nach kurzem Flug über einige wenige Millimeter mit einem Elektron und setzt sich mit diesem an der Vereinigungstelle in die sogenannte Vernichtungsstrahlung um, die aus zwei entgegengesetzt ablaufenden Gammaquanten der Energie von 511 keV besteht. (Der Einfachheit halber wird bei der Betrachtung der örtliche Unterschied zwischen Abgang des Postitrons und der Ausgangsstelle der Vernichtungsstrahlung vernachlässigt.) Trifft eines dieser Gammaquanten auf einen Einzeldetektor, in 1 auf den Einzeldetektor 1;i, so trifft also das andere auf den Einzeldetektor 1;k, der über die Linie 9, die über die Strahlenquelle 8 führt, dem Detektor 1;i gegenüberliegt. Die Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n konvertieren auf sie einfallende Gammaquenten z.B. mittels eines Natriumjodidkristalls in Licht, das über einen optoelektronischen Wandler in ein elektrisches Signal umgesetzt wird. Die Detekorelektronik, also die der Gesamtheit der Einzeldetekoren nachgeschaltete Elektronik bzw. elektronische Datenverarbeitung stellt durch eine Koinzidenzprüfung fest, ob die beiden von den Einzeldetektoren 1;i und 1,k empfangenen Gammaquanten tatsächlich gleichzeitig erzeugt wurden, wofür der praktisch gleichzeitige Empfang spricht und erklärt das Vorhandensein eines empfangenen Signals, dessen Ursprung auf der zwischen den beiden Einzeldetektoren 1;i und 1;k aufgespannten Linie 9 liegt. So messen die beiden Einzeldetektoren 1;i und 1;k sozusagen das Linienintegral des Signals über die Linie 9. Für von anderen Stellen als der Quelle 8 innerhalb des Körperquerschnitts 6, also z.B. von der Positronenequelle 8' ausgehenden Positronenstrahlung kann es zu keinem Signal kommen, das einer auf der Linie 9 liegenden Strahlenquelle zugeordnet werden könnte. Denn erreicht z.B. ein solches von von der Positronenequelle 8' ausgehendes Gammaquant den Einzeldetektor 1;i, so fällt das gegenläufige Gammaquant nicht auf den Detektor 1;k, und es kommt zu keinem Koinzidenzereignis, das einer Strahlenquelle auf der Linie 9 zuzuordnen wäre.
  • So kann ein Gammaquant eines von der Strahlenquelle 8' erzeugten Quantenpaares zwar auch den Einzeldetektor 1;i erreichen, es wird aber zusammen mit dem anderen Gammaquant als ein Koinzidenzereignis registriert, das über die vom Einzeldetektor 1;i ausgehende und die Stahlenquelle 8' durchlaufende Verbindungslinie 10 in den Einzeldetektor 1;m einfällt.
  • Vorteilhafte Konsequenz für die PET-Bildgebung ist es, dass von einem Einzeldetektor 1;1 bis 1;1n aus abgefragt werden kann, ob und mit welcher Strahlungsintensität auf den zu anderen Detektoren laufenden Linien sich Positronenquellen befinden, ohne dass es für die unterschiedlichen Richtungen einer Strahlenkollimation bedarf.
  • Effekte, z.B. der sogenannten Comptonstreuung der betrachteten Gammaquanten, die einerseits die gewünschte Bildgebung unterstützen aber auch zu unerwünschten Signalanteilen führen können, werden hier nicht weiter betrachtet, also auch nicht die Maßnahmen zur Förderung oder Unterdrückung der durch Comptonstreuung hevorgerufenen Signalanteile.
  • Zur Nutzung dieses Detektorrings 2 auch für computertomographische Aufnahmen wird dem in 1 dargestellten System gemäß 2a ein Röntgenstrahler 11 mit dem Brennfleck 12 hinzugefügt, wobei der Röntgenstrahler 11 an einem Ring 13 so angebracht ist, dass er sich mit diesem um die Systemachse 3 dreht. Der Ring 13 kann auch feststehen und nur der Führung des Röntgenstrahlers 11 dienen, damit sich dieser um die Systemachse 3 bewegen kann. Der Röntgenstrahler 11 ist mit einer Strahlenblende oder einem Kollimator 14 ausgestattet, die in 2 in seitlicher Ansicht dargestellt ist. Zum Zweck einer computertomographischen Aufnahme wird der am oder im Ring 13 befindliche Röntgenstrahler 11 gemäß 2b in Richtung der Systemachse 3 so verschoben, dass eine von ihm ausgesandte Röntgenstrahlung in die vom Detektorring 2 aufgespannte (Mittel-) Ebene fällt. (Ob dabei der Röntgenstrahler 11 am oder im Ring 13 bewegt wird oder mitsamt dem Ring 13 ist für diese Betrachtung nicht maßgeblich.)
  • Wird nun der Röntgenstrahler 11 eingeschaltet, so erzeugt er mittels des Kollimators 14 den in 2c als Spur dargestellten Röntenstrahlenfächer 15, der den Patienten 4 gemäß 3 im darzustellenden Querschnitt 6 und diesen überdeckend durchdringt, woraus sich für eine computertomographische Aufnahmen grundsätzlich geeignete Fächerstrahlanordnung ergibt. In 2c ist zur deutlicheren Darstellung der Spur des Röntgenstrahlenfächers 15 die durch die Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n gegebene Gliederung des Detektorrings 2 weggelassen worden.
  • Zwei Eigenschaften dieser Strahlenfächerkonfiguration stehen in Widerspruch zur Datengewinnung und -verarbeitung gemäß aktueller Computertomographen; es ist die Ortsauflösung der Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n wie auch deren sich im Strahlenfächer 15 befindliche vergleichsweise beschränkte Anzahl.
  • Die Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n haben im Vergleich zu den Detektorelementen eines Computertomographen vergleichsweise große Strahleneintrittsfenster für die aus der Vernichtungsstrahlung entstehenden Quanten und damit eine für computertomographische Zwecke geringe Ortsauflösung. In 4 sind mit 4a drei Stück von den Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n des Detektorring 2 dargestellt; oberhalb des mittlerern Einzeldetektors findet sich dessen Ansicht vom Zentrum des Detektorrings 2 aus gesehen, also sein Strahleneintrittsfenster 16.
  • Das der Quantenabsorption dienende Eingangsfenster 16 ist mit einigen Millimeter Kantenlängen auch deswegen so groß, weil sich, wie schon oben erwähnt, eine punktförmige Positronenquelle grundsätzlich unscharf darstellt. Denn ein von dieser Quelle emittiertes Positron legt stochastisch in Länge und Richtung wechselnd einen Weg bis zu einigen Millimetern zurück, bevor es sich mit einem Elektron vereinigt. Und erst an diesem Vereinigungsort entstehen die beiden entgegengesetzt laufenden Gammaquanten, die dann von den Einzeldetektoren empfangen werden. Der Nutzen eines kleineren Strahleneintrittfensters 16 als bei dem gegebenen Stand der Technik bezüglich eines Auflösungsgewinns bleibt also begrenzt, in Gegensatz zu den Einzeldetektoren bei der Computertomographie.
  • Der Frage der Auflösungsbegrenzung für die Aufnahme eines CT-Bildes bei Nutzung der Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n mit ihren relativ großen, eben für die PET ausgelegten Eingangsfenstern kann man dadurch begegnen, dass man diese Fenster 16 wie in 4b dargestellt mit einer Blende 17 aus röntgenstrahlenabsorbierendem Material abdeckt, die in 4b als Schlitzblende ausgebildet ist und in der Ebene des Strahlenfächers 15 die wirksame Fenstergöße verkleinert; die Blende 17 ist in Draufsicht vom Fokus 12 aus gesehen dargestellt. Das könnte so geschehen, dass z.B. für den Übergang vom PET-Betrieb des Systems zum CT-Betrieb solche Blenden 17 durch eine geeignete mechanische Vorichtung auf alle Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n geschoben werden. Es ist aber möglich, die Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n auch grundsätzlich und unveränderbar, also fest, mit einer solchen Blende 17 auszurüsten, wenn man für die wirksamen Blendenteile ein Material wählt, das für die Gammaquanten der Energie von 511 keV so gut wie durchlässig ist, aber für Röntgenquanten mit einer Energie im wesentlichen im Bereich zwischen 60 und 100 keV hinreichend undurchlässig ist. Kupfer ist ein Beispiel für ein solches Material, bei dem für den betrachteten Fall Strahlenschwächungsunterschiede bis zu zwischen zwei und drei Größenordnungen zu erzielen sind. Die Strahleneintrittsfenster 16 der Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n können auch durch Blenden 19 gemäß 4d eingegrenzt werden, die auch in Richtung der Systemachse, also in beide Richtungen wirken, und das Strahleneintrittsfenster 16 auf den Ausschnitt 20 eingrenzen.
  • Natürlich würde eine solche Verkleinerung der für die Röntgenstrahlung wirksamen Fensterfläche der Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n dazu führen. dass nicht die gesamte auf den Detektorring 2 auffallende Röntgenstrahlung der CT-Bildrekonstruktion zur Verfügung stünde. Diese Dosisverluste ließen sich aber vertreten, da die CT-Bildgebung hier von vornherein als solche ausgelegt werden kann, die mit niedriger Dosis auskommt. Denn es muß sich bei diesen Bildern eben nicht in erster Linie um solche für eine Erstdiagnose handeln, die hohe Dosisansprüche stellen. Außerdem dürften im Rahmen der PET-Untersuchung nur wenige CT-Bilder anfallen, nämlich CT-Bilder, die als Bilder der anatomischen Struktur mit PET-Bildern verknüpft werden (Bildfusion), wie auch CT-Bilder zur eventuellen oder gelegentlichen Kontrolle in Hinblick auf mögliche Änderungen der anatomischen Struktur im untersuchten Querschnitt 6 des Patienten 4.
  • Die zweite oben angeführte widersprüchliche Eigenschaft könnte dadurch gegeben sein, dass man aus dem in 3a skizzierten Strahlenfächer 15 einen Datensatz gewinnen wollte, den man als komplette Fächerprojektion mit dem Strahlenzentrum im Brennfleck 11 dem Bildrekonstruktionsprozeß zuführt, vergleichbar dem Vorgang mit den CT-Geräten mit umlaufenden Strahler/Detektor-Systemen. Bei diesen besteht der Bildrekonstruktionsprozeß aus drei grundsätzlichen Schritten, nämlich Auslesung der vom Strahlenfächer 15 erfaßten Einzeldetektoren, Faltung (im nachrichtentechnischen Sinn) dieser so ermittelten Projektion, Addition des Datensatzes zu bereits verarbeiteten Daten im Sinne einer Rückprojektion. Bei einer solchen Vorgehensweise bei dem hier diskutierten System mit dem Detektorring 2 enthielte eine Projektion aller Wahrscheinlichkeit nach zu wenig Stützstellen für eine brauchbare Bildrekonstruktion, weil sich im Strahlenfächer 15 nicht ausreichend viele der Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n befinden.
  • Für die während des Aufnahmevorgangs laufende Erzeugung und laufende Verarbeitung von Fächerprojektionen bietet sich hier das Verfahren an, solche Projektionen dadurch zu erzeugen, dass man das Zentrum der Fächerprojektion in die Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n verlegt, und von jedem einzelnen dieser Detektoren 1;1 bis 1;n den Weg des Röntgenbrennfleckes 11 verfolgt, und die die Stützstellen der Fächerprojektion durch Abfragen der an den Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n anfallenden Signale erzeugt. 3b zeigt einen solchen Aufbau einer Fächerprojektion für den Einzeldetektor 1;k, wobei in dieser Fächerprojektion einzelne Strahlen zur Erläuterung des Aufbaus gekennzeichnet sind, nämlich 15;1, 15;2, 15;3 sowie 15;i und 15j. Dieses Verfahren der Fächerprojektionserzeugung, wie es Mitte der 70-Jahre des letzten Jahrhunderts für CT-Geräte mit (stehendem) Detektorring für eine Weile in Konkurrenz zu den nach wie vor gebräuchlichen CT-Geräten mit rotierendem Strahler/Detektor-System stand, erscheint für das diskutierte PET/CT-Verbundsystem das geeignestste zu sein.
  • Grundsätzlich könnte man auch alle an den Einzeldetekoren 1;1 bis 1;n anfallenden Signalwerte erst einmal vollständig registrieren, dann zu Fächer- oder Parallelprojektionen zusammenstellen, gegebenenfalls auch mit Zuhilfenahme von durch Interpolation gewonnener weiterer Signale, um mit diesen Datensätzen dann in eine Faltung mit anschließender Rückprojektion oder in ein anderes Rekonstruktionsverfahren einzutreten. Bei einem solchen Vorgehen, bei dem alle Daten erst einmal gespeichert vorliegen müssen, kann natürlich erst nach Abschluß des Aufnahmevorgangs mit dem Bildrekonstruktionsprozeess begonnen werden.
  • Die oben erwähnten CT-Geräte mit Detektorring hatten als Nachteil das Problem, die im Patientenkörper erzeugte und auf den Detektor aus dem aufzunehmenden Körperquerschnitt 6 auftreffende Streustrahlung nicht in aller Konseqenz unterdücken zu können.
  • Denn hierfür wäre eine Kollimation notwendig, die auf den Brennfleck des Röntgenstrahlers ausgerichtet ist, was aber in Widerspruch zu der auf den Systemmittelpunkt ausgerichteten Symmetrie des Detektorrings steht. Denn eine Streustrahlenunterdrückung wirkt ja so, dass die Lamellen eines an einem Detektor angebrachten Kollimators auf die ausgehenden Primärstrahlen ausgerichtet sind. So laufen die in unterschiedlicher Richtung verlaufenden Streustrahlen in die Lamellen hinein und werden dort absorbiert, bevor sie das Strahleneintrittsfenster eines Einzeldetekotor erreichen können. Mit einer solchen Kollimation können die CT-Geräte mit rotierendem Strahler/Detektor-System arbeiten, aber eben nicht die CT-Geräte mit feststehenden Detektorring. Abhilfe wurde dadurch versucht, dass man mit einem rudimentären Kollimator mit Lamellen geringer Höhe arbeitete und des weiteren die Streustrahlung bei der Bildrekonstruktionsrechnung so gut wie möglich berücksichtigte.
  • In gleicher Weise kann man auch beim CT-Betrieb des hier diskutierten PET/CT-Verbundsystem vorgehen. Eine rudimentäre Kollimation zur Minderung der Streustrahlung ließe sich z.B. mit einer Modifikation gemäß 4c der in 4b in Draufsicht dargestellten Blende 17 erzeugen. Die Blendenbleche werden z.B. um seitliche Lamellen oder Stege 18 ergänzt, die als senkrechte Abknickungen der Blendenbleche angesehen werden können, und deren Querschnitt damit zur Systemachse 3 weist. Auch hierbei ist es wesentlich, dass die Schwächung der 511 keV-Gammaquanten durch das verwendete Material vernachlässigbar bleibt, denn die Stege 18 sollen ja den Zugang dieser Quanten zu den mit einer Blende 17 eingeblendeten Eingangsfenstern 16 der Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n möglichst nicht behindern.
  • In gleicher Weise und für vergleichbare Wirkung läßt sich ein Blendenblech 19 gemäß 4d zur Ausblendung eines auch in Richtung der Systemachse 3 begrenzten Eingangsfensters 16 der Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n und mit dem dann noch wirksamen Fensterteil 20 mit den Stegen 18 ergänzen. Natürlich kann an die Stelle dieser Aneinanderreihung von Stegen 18 auch ein durchgehender Kreisring aus gleichem oder ähnlichem Material treten.
  • 4f zeigt schließlich einen ebenfalls zur Streustrahlenminderung gedachten Steg 21, der senkrecht zur Systemachse ausgerichtet ist und für den Fall Sinn macht, dass Streustrahlung aus anderen Körperquerschichten als dem abzubildenden Körperquerschnitt 6 erzeugt wird, die Streustrahlung also sozusagen seitlich auf die Eingangsfenster der Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n einfällt. Das könnte der Fall sein, wenn aus röntgentechnischen Gründen der Kollimator 14 so ausgebildet ist, dass die abzubildendende Körperschicht mit dem Körperquerschnitt 6 überstrahlt würde, weil der Strahlen-fächer 15 breiter als die Dicke der abzubildenden Körperschicht ist.
  • Mit der äußeren Form des Röntgenstrahlers 11 in 2 sollte schon angedeutet werden, dass es sich bei dem Röntgenstrahler 11 nicht um einen Hochleistungsstrahler handeln muß, wie er in heutigen Computertomographen verwendet wird. Es kommt ja z.B. nicht darauf an, in möglichst kurzer Zeit das CT-Bild zu erstellen. Der Patient liegt ohnehin schon wegen der PET-Bildgebung ruhig, die mehrere bis viele Minuten in Anspruch nimmt, so dass dem CT-Aufnahmevorgang z.B. eine halbe Minute zugestanden werden kann. Das bedeutet, dass man für die CT-Bildgebung mit einer so niedrigen Strahlungsleistung auskommt, z.B. von einem kW, für die eine Röntgenröhre vom Stehanodentyp genügt (Stehanodenröhren wurden z.B. in den allerersten Computertomographen verwendet). Damit kann der technische Aufwand für die Röntgenstrahlenerzeugung einschließlich des sogenannten Röntgengenerators klein gehalten werden, was auch für Gewicht und Volumen des Röntgenstrahlers 11 gilt. Gestaltet man den Röntgenstrahler 11 so, dass seine Stehanode sich in einem Hals des Röhrengehäuses befindet, so könnte man, weil nicht der ganze Röntgenstrahler innerhalb des Detektorring 2 untergebracht werden müßte, auch akzeptieren, dass der Röntgenstrahler 11 beim Übergang zu einer CT-Aufnahme in den Detektorring 2 nicht extra eingebracht werden müßte, sondern dieser dort ständig verbleiben könnte. Der damit gegebene Verlust an Gammaquanten für die PET-Bildgebung entspräche dem vom Hals des Röntgenstrahlers 11 abgeschatteten Bogenteil des Detektorrings 2, der Verlust wäre also gering. Allerdings müßte der Röntgenstrahler 11 dann innerhalb des Detekorringes 2 während einer PET-Aufnahme bewegt werden, um den Quantenverlust sozusagen auf den ganzen Detektorring 2 zu verteilen, um damit Bildstörungen durch ausschließlich lokale Quantenverluste zu vermeiden. Diese Bewegung (ohne Röntgenstrahlung) könnte eine langsame sein; allerdings wäre während einer PET-Aufnahme für eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Abschattungseffektes mindestens ein Vollkreis mit tunlichst sich lokal fortlaufend verschiebenden Anlauf- und Auslaufstrecken zu durchfahren. Würden dem Röntgenstrahler 11 seine Betriebsspannungen kabellos zugeführt (z.B. über Schleifringe), könnte der Röntgenstrahler 11 ständig rotieren. Bei ständiger Rotation könnte die Rotationsgeschwindigkeit die sein, die man auch im Fall der CT-Aufnahme nutzt. Dann wäre ein Übergang vom PET-Betrieb auf CT-Betrieb ohne mechanische Um- oder Einstellungen möglich, wie z.B. durch das Einfahren des Röntgenstrahlers 11 in den Detektorring 2 und das Hochfahren seiner Winkelgeschwindigkeit für den CT-Aufnahmevorgang.
  • Damit stellt sich auch die Frage, auf welche Art vom Zustand des PET-Betriebs des PET-Gesamtsystems in den CT-Betrieb gewechselt wird oder umgekehrt. Ein direkter und überschaubarer technischer Ansatz wäre der, dass ein bestehender Zustand, z.B. der Zustand des CT-Betriebs, zur Gänze abgeschaltet, und die Anlage in den Zustand des PET-Betriebs gebracht würde. Hierfür könnte, wie in 5 dargestellt, eine Steuereinheit 22 sorgen, die über die Steuerleitung 22' den für die CT-Bildgebung zuständigen Systemteil 25 außer Betrieb setzt bzw. in einen Ruhezustand versetzt und dafür den für die PET-Bildgebung zuständigen Systemteil 24 aktiviert, der seinerseits über die Leitungen 24'' für Steuerung und Energieversorgung die Aufnahmeeinheit 23, die u.a. den Detektorring 2, den Röntgenstrahler 11 als auch die Patientenliege 5 enthält, womit die Aufnahmeeinheit 23 also den 3a und b entspricht, in Bereitschaft für die PET-Aufnahmen bringt. Die Steuereinheit 22 sorgt weiter dafür, dass die von der Aufnahmeeinheit 23 über Leitung 26 abgeführten Signale über die Schalteinheit 27 ihren Weg über die Leitung 24' zu dem für die PET-Bildgebung zuständigen Systemteil 24 finden, wo die PET-Bilder dann rekonstruiert und ausgegeben werden. In gleicher Weise inaktiviert beim Übergang zum CT-Aufnahmebetrieb die Steuereinheit 22 den für die PET zuständigen Systemteil 24 und aktiviert den für die CT-Bildgebung zuständigen Systemteil 25, der seinerseits über die Leitungen 25'' für Steuerung und Energieversorgung die Aufnahmeeinheit 23 in Bereitschaft für die CT-Aufnahmen bringt. Die Steuereinheit 22 sorgt jetzt weiter dafür, dass die von der Aufnahmeeinheit 23 über Leitung 26 abgeführten Signale über die Schalteinheit 27 ihren Weg über die Leitung 25' zu dem für die CT-Bildgebung zuständigen Systemteil 25 finden, wo die CT-Bilder dann rekonstruiert und ausgegeben werden. Die Zusammenführung oder Fusion von PET- und CT-Bildern als konsequente Weiterverarbeitung der gewonnenen Bilddaten wird hier nicht mehr betrachtet.
  • In einem zweiten Ansatz könnte der Steuereinheit 22 in 4 die Aufgabe zukommen, den CT-Aufnahmebetrieb so steuern, dass während einer CT-Aufnahme eine laufende PET-Aufnahme nicht unterbrochen wird, sondern nur die Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n des Detektorrings 2 von PET-Betrieb auf CT-Betrieb umgeschaltet werden, und die von diesen abgegebenen Signale über die Leitung 26 der Schalteinheit 27 zugeführt werden, von wo aus sie ihren Weg zu dem für die CT-Bildgebung zuständigen Systemteil 25 finden. Dazu bedarf es einer laufenden Statusmeldung der Aufnahmeeinheit 16 an die Steuereinheit 22, die diese über die Leitung 28 erhält.
  • Ein dritter Ansatz geht davon aus, dass das Einsetzen eines CT-Aufnahmevorgangs einen laufenden PET-Aufnahmevorgang weder als Ganzes noch für den Teil der Einzel detektoren 1;1 bis 1;n unterbricht, die gerade vom Röntgenstrahlenfächer 15 überdeckt werden. Die Einzeldetektoren 1;1 bis 1;n dieses Teils würden dann Signale abgeben, die sich aus für das PET-Bild bestimmten Signalen und aus denen für das CT-Bild bestimmten zusammensetzen. In diesem Fall müßte die Schalteinheit 27 die zusätzliche Aufgabe übernehmen, diese Signalanteile zugehörigkeitsgerecht zu trennen und dann getrennt dem für die PET-Bildgebung zuständigen Systemteil 24 bzw. dem für die CT-Bildgebung zuständigen Systemteil 25 zuzuführen. Es besteht hier allerdings die Frage, ob und nach welchen Kriterien sich die Signalanteile zugehörigkeitsgerecht trennen lassen. Hier könnten die unterschiedlichen Formen der von der Röntgenstrahlung und der Strahlung der energiereichen Quanten erzeugten Signale eine Möglichkeit bieten. Es wäre auch denkbar, die Röntgenstrahlung zu modulieren und phasenselektiv zu detektieren.
  • Die bisherigen Überlegungen wurden für ein PET-System gemäß 3a und b, also mit einer Aufnahmeeinheit mit einem einzelnen Detektorring 2 angestellt und zwar unter Orientierung auf die Arbeit von S.E. Derenzo, H. Zahkald, and T.F. Budinger "Analytical Study of a High-Resolution Positron Ring Detector System for Transaxial Reconstruction Tomography" als auch auf die Arbeit von Z.H. Cho, Eriksson, and J. Chan "A Circular Ring Transverse Axial Positron Camera", die beide in dem Buch "Reconstruction Tomography in Diagnostic Radiology and Nuclear Medicin", herausgegeben von Michel M. Ter-Pogossian et al. und erschienen bei University Park Press, Baltimore, London, Tokyo 1977, veröffentlicht worden sind. Diese Überlegungen sind grundsätzlich auch anwendbar auf PET-Systeme, bei denen die Einzeldetektoren in Gruppen angeordnet sind, die um den Patienten zeitlich gesehen abschnittsweise oder auch kontinuierlich rotieren wie beim dem System PETT III, beschrieben von M.E. Phelps, E.J. Hoffman, N.A. Mullani, C.S. Higgins, and M.M. Ter-Possioan in der Arbeit "Some Performance and Design characteristics of PETT III", ebenfalls erschienen in dem oben genannten Buch. In den genannten Arbeiten wird grundätzlich jeweils ein Detektorring im Sinne von Detektorring 2 betrachtet, worunter auch Systeme subsumiert werden sollen, bei denen wie schon gesagt, auch solche sind, bei denen die Einzeldetektoren in Gruppen angeordnet sind.
  • PET-Systeme können auch mehrere Detektorringe 2 enthalten zur simultanen Aufnahme mehrerer Schichten. Dabei wird naturgemäß jedem Detektorring 2 ein anderer Körperquerschnitt 6 längs des Patientenkörpers 4 zugeordnet. Sinnvollerweise können aber die Einzeldetektoren von einem der Detektorringe 2 nicht nur untereinander zur Ermittlung von Koinzidenzereignissen verschaltet sein, sondern auch mit den Einzeldetektoren der anderen vorhandenen Detektorringe. Auf diese Weise wären auch Daten für Schichten des Patientenkörpers 4 ermittelbar, die nicht orthogonal zur Systemachse 3 liegen.
  • Die Ausstattung eines PET-System mit z.B. drei Detekorringen sei aber lediglich deshalb erwähnt, um auf die Möglichkeit aufmerksam zu machen, das System dann mit drei Röntgenstrahlern 11 zu versehen, um sozusagen für die drei mit PET abzubildenden Köperquerschnitte (senkrecht zur Systemachse 3) simultan drei CT-Bilder anzufertigen. Diese drei Röntgenstrahler 11 könnten winkelversetzt an einem Ring 13 wie in 2 angeordnet werden, was dann auch einer für die Rotationsmechanik günstigen Massenverteilung diente, speziell dann, wenn diese Röntgenstrahler 11 am Ring 13 befestigt wären und dieser mit ihnen rotierte.
  • Anstelle von drei Röntgenstrahlern 11 ist zur Erzeugung von drei Strahlenfächern 15 auch ein Strahler mit drei Brennflecken vorstellbar, deren Abstand voneinander dem Abstand der Detektorringe 2 des betrachteten PET-Systems mit mehreren Detektorringen 2 entspräche. 6 zeigt unter 6a zunächst das Schema einer Anoden/Kathoden-Anordnung der schon für den Röntgenstrahler 11 als sinnvoll angesehenen Festanodenröhre, mit der Kathode 29, die den Elektronenstrom 30 erzeugt und formt, und der Anode 31, die z.B. aus gut wärmeleitendem Kupfer besteht und in die eine Scheibe 32 aus dem für die Erzeugung von Röntgenstrahlen besonders geeignetem Wolfram eingelassen ist. Der hochbeschleunigte Elektronenstrom 30 trifft auf die Anode 31 auf und erzeugt auf der Wolframscheibe 32 den Röntgenbrennfleck 33 als Aufgangspunkt des Röntgenstrahlenbündels 34.
  • 3b zeigt dann eine Anoden/Kathoden-Anordnung zu einem Strahlerentwurf für drei Brennflecke. Der aus der Kathode 35 austretende Elektronenstrom 36 trifft auf die drei Wolframscheiben 38, 38' und 38'' auf, die in die Schrägstufen der Anode 37 eingelassen sind und erzeugt dort die Röntgenbrennflecke 39, 39' und 39''', von denen dann die Röntgenstrahlenbündel 40, 40' und 40'' ausgehen, die dann zu Strahlenfächern kollimiert werden.
  • 1;1, 1;2 usw
    Einzeldetektoren
    2
    Detektorring
    3
    Systemachse
    4
    Patient
    5
    Patientenliege
    6
    Körperquerschnitt
    7
    Leitungen
    8, 8'
    Positronenquelle
    9, 10
    Verbindungslinie
    11
    Röntgenstrahler
    12
    Brennfleck
    13
    Ring
    14
    Kollimator
    15
    Röntgenstrahlenfächer
    16
    Eingangsfenster
    17
    Blende
    18
    Seitensteg
    19
    Blende
    20
    eingeblendetes Fenster
    21
    Seitensteg
    22
    Steuereinheit
    29
    Kathode
    30
    Elektronenstrom
    31
    Anode
    32
    Scheibe aus Wolfram
    33
    Röntgenbrennfleck
    34
    Röntgenstrahlenbündel
    35
    Kathode
    36
    Elektronenstrom
    37
    Anode
    38, 38', 38''
    Scheiben aus Wolfram
    39, 39', 39''
    Röntgenbrennflecke
    40, 40', 40''
    Röntgenstrahlenbündel
    22'
    Steuerleitung
    23
    Aufnahmeeinheit
    24
    Systemteil für PET-Bildgebung
    24'
    Leitung für Signale
    24''
    Leitungen für Steuerung und Energieversorgung
    25
    Systemteil für CT-Bildgebung
    25'
    Leitung für Signale
    25''
    Leitungen für Steuerung und Energieversorgung
    26
    Signalleitung
    27
    Schalteinheit
    28
    Steuerleitung

Claims (4)

  1. Vorrichtung zur Erzeugung medizinischer PET-Bilder mit wenigsten einem aus Einzeldetektoren (1;1 bis 1;n) bestehendem Detektorring (2) zur Konvertierung der aus dem Zusammenstoß von Positronen und Elektronen innerhalb eines Querschnitt (6) eines Patienten (4) hervorgehenden Gammastrahlung in elektrische Signale, dadurch gekennzeichnet, dass in diesen Detektorring (2) ein Röntgenstrahler (11) so einbringbar ist, dass er um den Querschnitt (6) zur Erzeugung von Daten zur Rekonstruktion eines computertomographischen Bildes rotiert und dabei zur Konvertierung der vom ihm abgegebenen und den Querschnitt (6) durchsetzenden Röntgenstrahlung in elektrische Signale der gleiche Detektorring (2) benutzt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strahleneintrittfenster der Einzeldetektoren (1;1 bis 1;n) des Detektorrings (2) zum Zwecke einer Steigerung der örtlichen Auflösung des zu erzeugenden CT-Bildes mittels Blenden (17, 19) verkleinert werden, die aus einem Material bestehen, das die Blenden (17, 19) für die Gammastrahlung praktisch durchlässig macht, sie aber die Röntgenstrahlung hinreichend sperren läßt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Röntgenstrahler (11) innerhalb des Detektorringes (2) so angeordnet ist, dass unmittelbar ein CT-Aufnahmevorgang eingeleitet werden kann, wobei der Röntgenstrahler (11) ständig in Bewegung ist, um während eines PET-Aufnahmevorgangs die von ihm auf dem Detektorring (2) bewirkte Abschattung von Quanten möglichst gleichmäßig zu verteilen.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein CT-Aufnahmevorgang während eines PET-Aufnahmevorgangs ablaufen kann durch Umschaltung der vom Röntgenstrahlenfächer (15) erfaßten Einzeldetektoren (1;1 bis 1;n) des Detektorrings (2) vom PET-Betrieb auf CT-Betrieb für die Zeit, in der die sie von der Röntgenstrahlung erfaßt sind oder durch simultane Erfassung der für das PET-Bild und das CT-Bild relevanten Signale, wobei diese gemeinsam erfaßten Signale durch geeignete Diskriminierungsverfahren getrennt werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113764244A (zh) * 2020-06-03 2021-12-07 西门子医疗有限公司 X射线辐射器和x射线装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111568454A (zh) * 2014-01-27 2020-08-25 Epica国际有限公司 具有改进功能的放射成像装置
CN111568454B (zh) * 2014-01-27 2024-03-19 Epica国际有限公司 具有改进功能的放射成像装置
CN113764244A (zh) * 2020-06-03 2021-12-07 西门子医疗有限公司 X射线辐射器和x射线装置
CN113764244B (zh) * 2020-06-03 2023-10-03 西门子医疗有限公司 X射线辐射器和x射线装置

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