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Die
Erfindung betrifft ein Mammographiegerät, insbesondere für eine Tomosynthese.
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Mit
einem Mammographiegerät
werden medizinische Untersuchungen des Weichgewebes der menschlichen
Brust mit Röntgenstrahlung
durchgeführt,
die insbesondere zur Früherkennung
von Brustkrebs dienen. Die zu untersuchende Brust wird hierbei zwischen
einem Objekttisch und einem gegen den Objekttisch verschiebbaren
Kompressionselement, das im Wesentlichen nach Art einer Platte ausgebildet
ist, eingeklemmt. Das Kompressionselement ist aus einem für Röntgenstrahlung
durchlässigen Material
ausgebildet und ist von einer Halterung gehalten, die mit dem Kompressionselement
eine Kompressionseinheit bildet und für Röntgenstrahlung undurchlässig ist.
Die Halterung ist an einem Stativ des Mammographiegeräts vertikal
verschiebbar gelagert. Anschließend
wird mit einer als Röntgenstrahler
ausgebildeten Bestrahlungseinheit eine Röntgenuntersuchung durchgeführt. Im
Objekttisch ist hierbei üblicherweise
ein Röntgendetektor
integriert, auf den ein aus der Bestrahlungseinheit emittierter
Röntgenstrahl
auftrifft. Bei der Bestrahlung wird eine so genannte weiche Röntgenstrahlung
im Bereich unter 50 kV, insbesondere unter 30 kV eingesetzt.
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Die
Tomosynthese stellt ein Untersuchungsverfahren mit Hilfe eines digitalen
Mammographiegeräts
dar, bei dem "quasi"-3D-Informationen gewonnen
werden, die in Form von rekonstruierten 2-D-Schichten zur Verfügung gestellt
werden. Bei einer Tomosynthese-Untersuchung verfährt die Bestrahlungseinheit
kontinuierlich über
einen vergleichsweise großen
Winkelbereich, beispielsweise in einem Winkelbereich von +/– 25° um eine
horizontale Mittelachse bei feststehendem Objekttisch.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mammographiegerät anzugeben,
insbesondere für
eine Tomosynthese, mit dessen Hilfe störungsfrei Aufnahmen von einem
zu untersuchenden Objekt erstellt werden.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Mammographiegerät,
insbesondere für eine
Tomosynthese, umfassend einen sich in einer X-Y-Ebene erstreckenden
Objekttisch, einen Röntgenstrahler,
einen dem Röntgenstrahler
gegenüberliegend
angeordneten Detektor sowie ein für Röntgenstrahlung durchlässiges Kompressionselement, wobei
der Röntgenstrahler
schwenkbar in einer X-Z-Ebene um eine parallel zur Y-Richtung verlaufende
Mittelachse gelagert ist und wobei das Kompressionselement eine
Länge in
X-Richtung aufweist, die größer ist
als die Ausbreitung des Detektors in X-Richtung.
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Die
Erfindung geht von der Überlegung
aus, dass mittels des Mammographiegeräts störungsfrei Aufnahmen mit einer
hohen Qualität
auch bei einer relativ großen
Auslenkung des Röntgenstrahlers
um die Mittelachse gewonnen werden, indem das Kompressionselement
derart lang ausgebildet ist, dass im Betrieb des Mammographiegeräts der Röntgenstrahl nur
durch das für
Röntgenstrahlen
durchlässige Kompressionselement
tritt. Insbesondere wird dank der Länge des Kompressionselement
vermieden, dass die Röntgenstrahlung
die Halterung des Kompressionselements erfasst, die aus einem für Röntgenstrahlung
undurchlässigen
Material ausgebildet ist und somit die Qualität der Röntgenaufnahmen negativ beeinflussen
würde.
Sofern nämlich
Röntgenstrahlung
auf die Halterung auftrifft erscheint diese als Schatten in der
Röntgenaufnahme.
Bei einem ortsfesten Detektor lässt
sich die Länge
des Kompressionselements als Funktion der vorgegebenen Länge des
Detektors, des Auslenkwinkels des Röntgenstrahlers sowie der Höhe des Kompressionselements über dem
Detektor angeben, wodurch die Bestimmung der notwendige Länge des
Kompressionselements ohne einen besonderen rechnerischen Aufwand
erfolgen kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung ist der Röntgenstrahler ausgehend von
einer Nullposition beidseitig bis zu jeweils einer vorgegebenen
Auslenkposition schwenkbar, wobei die Länge des Kompressionselements
derart ausgewählt
ist, dass in den Auslenkpositionen des Röntgenstrahlers der vollständige Röntgenstrahl
das Kompressionselement durchdringt. Durch diese Ausgestaltung wird
eine besonders hohe Qualität
der Röntgenaufnahme
erreicht, da für
jeden Bestrahlungswinkel entlang der Verfahrbahn des Röntgenstrahls
gewährleistet
ist, dass die Halterung des Kompressionselements außerhalb
der Reichweite des Röntgenstrahls
bleibt.
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Zweckdienlicherweise
schließt
der Röntgenstrahler
in den Auslenkpositionen einen Auslenkwinkel von +/– 25° mit der
Z-Richtung ein. Ein Auslenkwinkel von +/– 25° wird üblicherweise bei einer Tomosynthese-Untersuchung
eingesetzt.
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Bevorzugt
ist das Kompressionselement im Querschnitt in der X-Z-Ebene betrachtet
nach Art eines sich zum Detektor hin verjüngenden Trapezes ausgebildet.
Das derartige Kompressionselement weist die Form einer Wanne auf,
deren Unterseite aus einer im Wesentlichen rechteckigen Kompressionsplatte
besteht, um die ein nach außen
aufgebogenen Rand angeordnet ist. Dank der geneigten Stellung des
Randes wird verhindert, dass bei einer Bestrahlung aus den Auslenkpositionen
ein Teil des Röntgenstrahls
zuerst den Rand und dann die Kompressionsplatte durchdringt, so
dass der Rand des Kompressionselements einen Schatten auf die mit Hilfe
des Detektors erhaltenen Bildaufnahmen wirft. Bei dieser Ausgestaltung
des Kompressionselements kann die Fläche der Kompressionsplatte
günstigerweise
klein gehalten werden, insbesondere entspricht die Länge der
Kompressionsplatte in X-Richtung der des Detektors. Dies ermöglicht eine
besonders gute Zugänglichkeit
zur Positionierung der zu untersuchenden Brust.
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Vorzugsweise
schließen
Randseiten des trapezartigen Kompressionselements einen Winkel mit der
Z-Richtung im Bereich zwischen 10° und
15°, insbesondere
12° ein.
Eine geneigte Stellung der Randseiten gegenüber der vertikalen Z-Richtung
in diesem Winkelbereich hat sich als ausreichend erwiesen, um einen
Schattenwurf des Randes bei einer Bildaufnahme aus einer der Auslenkpositionen
zu verhindern.
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Nach
einer bevorzugten Variante ist auf dem Kompressionselement ein Koordinatensystem
dargestellt. Dies ist im erzeugten Röntgenbild ersichtlich und dient
zur Ermittlung der Koordinaten eines Tumors. Dies ist beispielsweise
bei einer Tomosynthese-Untersuchung von Vorteil. Bei einer solchen
Untersuchung erlangt man über
eine Rekonstruktion der erhaltenen Bilddaten "quasi"-3-D-Informationen der Brust. Mehrere
Schichten können übereinander
liegend dargestellt werden, so dass Information über die Z-Lage bzw. die Tiefe
des Tumors vorliegt. Zusätzlich
erhält
man die Information über
die Lage des Tumors in der X-Y-Ebene mittels der senkrechten Aufnahme
in der Nullposition und mit Hilfe des eingeblendeten Koordinatensystems.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Variante ist die in der X-Y-Ebene angeordnete
Kompressionsplatte des Kompressionselements mit einem Lochmuster
versehen. Bei dieser Variante kann die Untersuchung nach der Bestimmung
der 3-D-Lage des Tumors durch eine Entnahme von Gewebematerial (Biopsie)
ergänzt
werden, wobei ein Arzt mittels einer Biopsienadel durch die Öffnungen
der Kompressionsplatte Gewebe entnehmen kann. Insbesondere bei Biopsien
im Rahmen von Tomosynthese-Untersuchungen
ist dies von Vorteil.
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Um
eine ausgezeichnete Bildqualität
der mit Hilfe des Mammographiegeräts gewonnenen Aufnahmen zu
erreichen, ist der Detektor vorteilhafterweise für digitale Aufnahmen ausgebildet.
Somit ist für
den Einsatz im Mammographiegerät
ein flacher Detektor vorgesehen, umfassend einen Fotoleiter, der
die Röntgenstrahlung
absorbiert und ohne Zwischenstufen elektrische Signale generiert.
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Zweckdienlicherweise
weist das Kompressionselement wahlweise eine Höhe von 40 mm oder 80-90 mm
auf. Die Höhe
des Kompressionselements ist hierbei durch die Höhe des Randes definiert, der sich über der
Kompressionsplatte erstreckt.
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Das
Anwendungsgebiet des Mammographiegeräts kann weiterhin erweitert
werden, indem der Objekttisch schwenkbar um die Mittelachse gelagert
ist. Hierbei ist eine so genannte MLO-Untersuchung möglich. Bei einer solchen Untersuchung
folgt der Objekttisch dem Röntgenstrahler,
so dass Objekttisch und Röntgenstrahler
zueinander immer in der gleichen Position und im gleichen Abstand
ausgerichtet sind.
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Die
Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur
Bildgebung mit Hilfe des beschriebenen Mammographiegeräts, wobei
der Röntgenstrahler
entlang einer Verfahrbahn zwischen zwei Auslenkpositionen verfahren
wird und mehrere Aufnahmen gemacht werden und wobei die Länge des
Kompressionselements derart gewählt wird,
dass in allen Winkelstellungen entlang der Verfahrbahn des Röntgenstrahlers
der gesamte Röntgenstrahl
das Kompressionselement durchdringt. Hierbei wird ein umfangreicher
Bilddatensatz erhalten, mit dessen Hilfe eine präzise Diagnose möglich ist.
Die im Hinblick auf das Mammographiegerät angeführten Vorteile und bevorzugten
Ausführungsformen
lassen sich sinngemäß auf das
Verfahren übertragen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei
zeigen schematisch:
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1 eine
Seitenansicht eines Mammographiegeräts,
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2 eine
Vorderansicht des Mammographiegeräts gemäß 1,
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3 zwei
Auslenkpositionen bei der Bestrahlung mittels eines Mammographiegeräts bei einer
Tomosynthese,
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4a,
b eine perspektivische Darstellung und eine Draufsicht auf ein Kompressionselement, und
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5 eine
Vorderansicht auf das Kompressionselement gemäß 4.
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Gleiche
Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.
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In
den 1 und 2 sind entsprechend eine Seitenansicht
und eine Vorderansicht eines Mammographiegeräts 2 dargestellt.
Das Mammographiegerät 2 weist
einen als Stativ 4 ausgebildeten Grundkörper und einen von diesem Stativ 4 auskragenden,
abgewinkelten Gerätearm 6 auf,
an dessen freiem Ende eine als Röntgenstrahler
ausgebildete Bestrahlungseinheit 8 angeordnet ist. Auf
dem Gerätearm 6 sind
weiterhin ein Objekttisch 10 und eine Kompressionseinheit 12 gelagert.
Die Kompressionseinheit 12 umfasst ein Kompressionselement 14, das
relativ zum Objekttisch 10 entlang einer vertikalen Z-Richtung
verschieblich angeordnet ist, sowie eine Halterung 16 für das Kompressionselement 14. Zum
Verfahren der Halterung 16 samt dem Kompressionselement 14 ist
hierbei eine Art Liftführung
in der Kompressionseinheit 12 vorgesehen. In einem unteren
Bereich des Objekttisches 10 ist weiterhin ein Detektor 18 (vgl. 3)
angeordnet, der in diesem Ausführungsbeispiel
ein digitaler Detektor ist.
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Das
Mammographiegeräts 2 ist
insbesondere für
Tomosynthese-Untersuchungen
vorgesehen, bei denen die Strahlungseinheit 8 über einen
relativ großen
Winkelbereich um eine zu der Y-Richtung
parallel verlaufende Mittelachse M verfahren wird, wie aus 3 ersichtlich
ist, Hierbei werden mehrere Schnittaufnahmen des zwischen dem Objekttisch 10 und
dem Kompressionselement 14 positionsfest gehaltenen zu
untersuchenden Objekts 20 erhalten. Bei den Bildaufnahmen
aus den unterschiedlichen Winkelstellungen durchdringt ein im Querschnitt fächerartiger
Röntgenstrahl 21 das
Kompressionselement 14, das zu untersuchende Objekt 20 und
den Objekttisch 10 und trifft auf den Detektor 18 auf.
Der Detektor 18 ist hierbei derart dimensioniert, dass
die Bildaufnahmen in einem Winkelbereich zwischen zwei Auslenkpositionen 22a, 22b bei
entsprechenden Auslenkwinkeln von +/– 25° gemacht werden können. Die
Auslenkpositionen 22a, 22b sind in der X-Z-Ebene
beidseitig von einer Nullposition 23 angeordnet, in der
der Röntgenstrahl 21 vertikal
auf den Detektor 18 auftrifft. Der flächige Detektor 18 weist
in diesem Ausführungsbeispiel
insbesondere eine Größe von 24 × 30 cm
auf.
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Aufgrund
des relativ großen
Schwenkbereichs der Bestrahlungseinheit 8 ist die Länge (L)
des Kompressionselements 14 in X-Richtung größer gewählt als die Länge (l)
des Detektors 18 in dieselbe Richtung. Somit wird verhindert,
dass beim Bestrahlen des zu untersuchenden Objekts 20 aus
den Auslenkpositionen 22a, 22b die Halterung 16 des
Kompressionselements 14, die für den Röntgenstrahl 21 undurchlässig ist,
von dem Röntgenstrahl 21 erfasst und
abgebildet wird, was eine negative Auswirkung auf die Qualität der Bildaufnahme
haben würde.
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Das
Kompressionselement 14 ist beim Ausführungsbeispiel nach 4a im
Querschnitt in der X-Z-Ebene nach Art eines zum Detektor 18 hin
sich verjüngenden
Trapezes ausgebildet. Das Kompressionselement 14 ist wannenförmig und
umfasst eine rechteckige Kompressionsplatte 24, um deren
Umfang vier aufgebogene Randseiten 26, 28 angeordnet
sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
stehen die zwei gegenüberliegenden
Randseiten 28, die an die sich in X-Richtung erstreckenden
Seiten der Kompressionsplatte 24 angrenzen, senkrecht zur Ebene
der Kompressionsplatte 24. Die anderen zwei Randseiten 26 sind
schräg
zur Ebene der Kompressionsplatte 24 ausgebildet. Hierdurch
wird verhindert, dass bei einer Bestrahlung aus den Auslenkpositionen 22a, 22b die
Randseiten 26 vom Röntgenstrahl 21 erfasst
werden und somit einen Schatten auf die Aufnahme werfen. Wie aus
der Draufsicht gemäß 4b ersicht lich
ist, ist das Kompressionselement 14 mit einem Koordinatensystem 30 versehen,
d. h. auf dem Kompressionselement 14 ist eine für Röntgenstrahlung
undurchlässige
Skalierung angebracht, die auf den Röntgenaufnahmen sichtbar ist.
Ein solches Kompressionselement 14 wird insbesondere bei
einer Biopsie-Untersuchung benutzt, um die Position eines Befundes
im Objekt 20 hochgenau zu bestimmen. Hierbei ist die Kompressionsplatte 24 zusätzlich mit
Löchern 32 versehen,
damit nach dem Lokalisieren des Befundes unverzüglich eine Gewebeentnahme durchgeführt werden
kann.
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Wie
aus 5 zu entnehmen ist, schließen die beiden Randseiten 26 mit
der Z-Richtung einen Winkel α ein,
der insbesondere im Bereich zwischen 10° und 15° liegt und in diesem Ausführungsbeispiel 12° ist. Die
Höhe der
Randseiten 26,28 kann unterschiedlich gewählt werden.
Außerdem
kann die Höhe H
des Kompressionselements unterschiedlich gewählt werden, insbesondere weisen
die Randseiten 26, 28 wahlweise eine Höhe von 40
mm oder 80-90 mm über
der Kompressionsplatte 24 auf.
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Zur
Ergänzung
der Funktion des Mammographiegeräts 2 kann
außerdem
vorgesehen sein, dass der gesamte Gerätearm 6 in der X-Z-Ebene schwenkbar
gelagert ist, ohne dass er verfahren wird. Bei dieser Ausgestaltung
ist eine MLO-Untersuchung (Aufnahmen von einem Winkel von +/– 45°) möglich, bei
der die Bestrahlungseinheit 8 immer in der gleichen Orientierung
zum Objekttisch 10 ausgerichtet ist. Die Kompressionseinheit 12,
die mit dem Gerätearm 6 fest
verbunden ist, wird ebenfalls mitgeschwenkt, so dass sich ihre relative
Position zum Objekttisch 10 nicht ändert.