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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur getrennten dreidimensionalen Darstellung von Arterien und Venen eines Gefäßsystems in einem Untersuchungsobjekt mittels eines Tomographie-Röntgengeräts gemäß dem Patentanspruch 1. Ferner wird hiermit eine Vorrichtung, insbesondere zur Ausführung des Verfahrens, offenbart. Bevorzugt findet die Erfindung Anwendung bei C-Bogen-Angiographen.
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Es besteht ein wachsender Bedarf an einer möglichst genauen dreidimensionalen Darstellung des Aussehens und Verlaufs von Gefäßen in Körperteilen, insbesondere von Arterien und Venen, zu diagnostischen Zwecken im Bereich der Gefäßerkrankungen und deren Therapie. Ein wichtiges Einsatzgebiet stellt die Untersuchung zerebraler Aneurysmen dar, die auch eine Analyse und optimale Darstellung zur Definition des Aneurysmahalses unter topografischen Verhältnissen zu benachbarten Gefäßen beinhaltet. Angiographien werden auch an anderen Körperteilen durchgeführt, um arteriosklerotische Veränderungen oder Fehlbildungen festzustellen. Mit der Einführung der computergestützten Rotationsangiographie, die dreidimensionale Darstellungen mit einer gleichmäßigen Auflösung aus den Projektionsrohdaten rekonstruiert, gelang ein technischer Durchbruch im Bereich der Diagnostik.
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Aus
DE 10 2006 012 181 A1 ist ein Verfahren zur getrennten dreidimensionalen Darstellung von Arterien und Venen eines Gefäßsystems in einem Körperteil bekannt.
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Stand der Technik sind hierbei so genannte C-Bogen-Angiographen, bei denen eine Röntgenquelle und ein gegenüber dieser angeordneter Sensor in einem etwa 200° umfassenden Bogen um das zu untersuchende Körperteil eines Patienten rotiert wird und dabei zwischen 50 und 500 Röntgenbilder aufgenommen und digital gespeichert werden. Aus den aus unterschiedlichen Projektionswinkeln aufgenommenen Projektionsröntgenbildern kann dann ein dreidimensionales Modell des geröntgten Körperteiles berechnet werden. Jedoch ist mit der herkömmlichen 3D-Angiographie eine klare Trennung nach arteriellem und venösem Gefäßsystem aufgrund der Aufnahmezeiten und der Dynamik der Kontrastmittelausbreitung nicht hinreichend möglich.
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Bei der vorbekannten dreidimensionalen Gefäßdarstellung werden ein sog. Maskenlauf und ein Füllungslauf aufgenommen. Beim Maskenlauf erfolgt die Rotation des C-Bogens um das Untersuchungsobjekt und die Aufnahme der Röntgenbilder über den vorgegebenen Winkelbereich. Danach wird in das interessierende Gefäß ein Kontrastmittel injiziert und bei einer erneuten C-Bogen-Rotation ein zweiter Satz Röntgenbilder aufgenommen, die den sog. Füllungslauf abbilden. Die Projektionsdaten beider Bildsequenzen werden nunmehr voneinander so subtrahiert, dass im Ergebnis nur noch die kontrastierten (d. h. Kontrastmittel enthaltenden) Gefäße zu sehen sind. Diese werden nun mit einem 3D-Rekonstruktionsverfahren zu einem dreidimensionalen Datensatz rekonstruiert. Alternativ können auch Masken und Füllungslaufdaten getrennt rekonstruiert und die resultierenden dreidimensionalen Datensätze voneinander subtrahiert werden.
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Das Verfahren der 3D-Angiographie nach dem Stand der Technik liefert in der Regel einen dreidimensionalen Datensatz, der sowohl einen Teil des arteriellen als auch Teile des venösen Gefäßsystems darstellt. Der Grund für diesen Mangel derzeitiger Angiographiesysteme ist darin zu suchen, dass die Rotationszeit des Tomographen mit ca. 5 s deutlich länger ist als die sog. arterielle Phase der Gefäßkontrastierung, die lediglich 2 bis 3 s andauert. Danach wandert das Kontrastmittel über die üblichen Kapillarwege in das venöse Gefäßsystem, so dass sich nach Ablauf der arteriellen Phase eine venöse Phase der Gefäßkontrastierung zeigt, die in einem späteren Teil der Rotation des Tomographen aufgezeichnet wird, so dass sich eine dreidimensionale Mischstruktur aus Arterien und Venen ergibt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders schnelles und einfaches Verfahren vorzusehen, welches geeignet ist, dreidimensionale Datensätze von Gefäßen zu erzeugen, die je nach Wunsch entweder nur Arterien oder nur Venen darstellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren zur getrennten dreidimensionalen Darstellung von Arterien und Venen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1; vorteilhafte Ausgestaltungen, Aspekte und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, zur getrennten Darstellung von Arterien und Venen zwei schnelle Füllungsläufe durchzuführen, wobei bei jedem nur ein Teil, idealerweise die Hälfte, der Winkelpositionen des Maskenlaufs angefahren werden, so dass eine einzige Kontrastmittelinjektion genügt, um sowohl die arterielle Phase (während des ersten Füllungslaufs) als auch die venöse Phase der Gefäßkontrastierung (während des zweiten Füllungslaufs) aufzunehmen.
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Dadurch dass die Anzahl der Kontrastmittelinjektionen auf eins beschränkt werden kann, bleibt die Belastung des Patienten durch Kontrastmittel relativ gering. Das Verfahren ist außerdem auf einfache Weise zeitlich abstimmbar dadurch dass arterielle Phase und venöse Phase auf je einen Füllungslauf aufgeteilt sind. Zusätzlich wird der Patient mit einer relativ geringen Röntgendosis belastet, da die Anzahl der Röntgenaufnahmen vergleichsweise gering bleibt. Durch die geringe Aufnahmezeit werden die Dauern des Atemanhaltens und der Bewegungslosigkeit für den Patienten kürzer und die Behandlung somit weniger unangenehm. Die geringere Anzahl von Projektionsaufnahmen pro Füllungslauf wird anschließend durch eine Gewichtung aufgewogen, durch die die Qualität der dreidimensional rekonstruierten Volumina der Venen und der Arterien denen der doppelten Anzahl von Aufnahmen zumindest vergleichbar ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur getrennten dreidimensionalen Darstellung von Arterien und Venen eines Gefäßsystems in einem Untersuchungsobjekt mittels eines Tomographie-Röntgengeräts umfasst folgende Schritte:
- (a) Durchführen eines Maskenlaufs des Röntgengeräts mit N Projektionen an N Winkelpositionen um das Untersuchungsobjekt ohne Kontrastmittel;
- (b) Durchführen eines ersten Füllungslaufs des Röntgengeräts um das Untersuchungsobjekt mit M Projektionen an M der N Winkelpositionen nach Injektion eines Kontrastmittels, wobei M < N;
- (c) Durchführen eines zweiten Füllungslaufs des Röntgengeräts um das Untersuchungsobjekt mit N – M Projektionen an N – M der N Winkelpositionen in direktem Anschluss an den ersten Füllungslauf;
- (d) Rekonstruktion eines zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatzes aus einem Zwischendatensatz, welcher Zwischendatensatz aus den beim Maskenlauf, beim ersten Füllungslauf und beim zweiten Füllungslauf entstandenen Datensätzen durch Subtraktion und Kombination ermittelt wurde;
- (e) Berechnung eines Reprojektionsdatensatzes für Arterien durch Reprojektion des zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatzes für die Winkelpositionen des ersten Füllungslaufs und/oder Berechnung eines Reprojektionsdatensatzes für Venen durch Reprojektion des zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatzes für die Winkelpositionen des zweiten Füllungslaufs;
- (f) Berechnung eines dreidimensionalen Volumendatensatzes für Arterien und/oder eines dreidimensionalen Volumendatensatzes für Venen mittels Gewichtung des zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatzes unter Berücksichtigung der jeweiligen während der Füllungsläufe gemessenen Datensätze und der jeweiligen Reprojektionsdatensätze.
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Dabei ist unter einem Tomographie-Röntgengerät ein Röntgengerät zu verstehen, welches ein bildgebendes Verfahren mit Errechnung eines dreidimensionalen Modells des Untersuchungsobjekts verwendet.
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Ein Maskenlauf ist im Sinne der vorliegenden Erfindung der Lauf des Tomographie-Röntgengeräts ohne die Verwendung eines Kontrastmittels.
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Ein Kontrastmittel ist, wie Fachleuten geläufig ist, eine Substanz, die für das jeweilige bildgebende Verfahren, im vorliegenden Fall für Röntgenstrahlen, undurchlässig ist und damit ausgefüllte Polstrukturen durch einen deutlichen Röntgenschatten abbildet.
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Unter einem Füllungslauf ist ein Lauf des Tomographie-Röntgengeräts zu verstehen, bei dem der zu untersuchende Hohlraum, in diesem Fall Gefäße, mit einem Kontrastmittel bis zu dem Grad gefüllt sind, dass sich ein hinreichender Kontrast im bildgebenden Verfahren ergibt.
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Unter einer Kombination der Daten aus den Füllungsläufen zu Datensätzen ist zu verstehen, dass mit Hilfe eines vorgegebenen Algorithmus und ggf. unter Mitwirkung eines menschlichen Auswerters jeweils Teilmengen der Daten der einzelnen Füllungsläufe nach vorgegebenen Regeln zu einem neuen Datensatz kombiniert werden.
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Unter einer Subtraktion von Datensätzen ist gemäß der Fachleuten geläufigen Verwendung dieses Ausdrucks bei tomographischen Verfahren ein rechnerisches Prozedere zu verstehen, bei dem die Messdaten eines Hintergrundes von den interessierenden Messdaten so abgezogen werden, dass im Wesentlichen nur die interessierenden Messdaten im Datensatz verbleiben.
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Um aus den Projektionsbilddaten der einzelnen Aufnahmen der Läufe ein dreidimensionales Modell zu generieren, wird ein Verfahren verwendet, das auf dem Gebiet der Angiographie als Rekonstruktion bezeichnet wird. Diese Rekonstruktion beinhaltet im Allgemeinen eine Filterung und eine Rückprojektion.
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Ein wichtiges Einsatzgebiet der Erfindung ist das Auffinden von Aneurysmen in den Gefäßen des Gehirns. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Körperteile von Menschen und anderen Tierarten mit einem Gefäßsystem dem Verfahren gemäß der Erfindung grundsätzlich zugänglich sind.
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Nach einer Ausführung der Erfindung ist M = N/2. Dies hat zum Beispiel den Vorteil, dass jeder der beiden Füllungsläufe gleich viele Projektionsbilder aufweist, so dass Arterien und Venen letztendlich mit der gleichen Qualität rekonstruiert werden können. In diesem Zusammenhang ist es auch besonders vorteilhaft, jede zweite Winkelpositionen des Maskenlaufs beim ersten Füllungslauf zu verwenden, die übrigen Winkelpositionen des Maskenlaufs beim zweiten Füllungslauf, so dass eine Gleichverteilung der Projektionswinkel auf den ersten und den zweiten Füllungslauf zustande kommt. Insbesondere wird auch der erste Füllungslauf zum Zeitpunkt der Kontrastmittelinjektion in die zu untersuchenden Gefäße gestartet und wird der zweite Füllungslauf bei Beginn der venösen Phase gestartet.
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Die Gewichtung des zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatzes unter Berücksichtigung der jeweiligen gemessenen und der jeweiligen errechneten Projektionsbilder kann auf zwei verschiedene Arten realisiert werden, die beide auf der so genannten HYPR-Methode beruhen.
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Nach einer ersten Alternative der Erfindung wird für Schritt f) der Volumendatensatz für Arterien erhalten, indem der zusammengesetzte dreidimensionale Datensatz mit der Rückprojektion eines gewichteten Projektionsdatensatzes für Arterien multipliziert wird, wobei der gewichtete Projektionsdatensatz für Arterien sich aus den Quotienten der einzelnen Projektionsbilder des ersten Füllungslaufs mit den jeweiligen, für übereinstimmende Winkelpositionen erstellten Projektionsbildern des Reprojektionsdatensatzes für Arterien gebildet wird. Auf eine vergleichbare Art und Weise wird für Schritt f) der Volumendatensatz für Venen erhalten, indem der zusammengesetzte dreidimensionale Datensatz mit der Rückprojektion eines gewichteten Projektionsdatensatzes für Venen multipliziert wird, wobei der gewichtete Projektionsdatensatz für Venen aus den Quotienten der einzelnen Projektionsbilder des zweiten Füllungslaufs mit den jeweiligen, für übereinstimmende Winkelpositionen erstellten Projektionsbildern des Reprojektionsdatensatzes für Venen gebildet wird.
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Nach einer zweiten Alternative der Erfindung wird für Schritt f) der Volumendatensatz für Arterien erhalten, indem der zusammengesetzte dreidimensionale Datensatz mit der Rückprojektion der Projektionsbilder des ersten Füllungslaufs multipliziert wird und anschließend durch die Rückprojektion des Reprojektionsdatensatzes für Arterien geteilt wird. Entsprechend wird für Schritt f) der Volumendatensatz für Venen erhalten, indem der zusammengesetzte dreidimensionale Datensatz mit der Rückprojektion der Projektionsbilder des zweiten Füllungslaufs multipliziert wird und anschließend durch die Rückprojektion des Reprojektionsdatensatzes für Venen geteilt wird.
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Durch die Verwendung der so genannten HYPR-Methode ist die Anzahl der für eine gute Qualität der rekonstruierten Volumina erforderlichen Projektionsbilder für die Rekonstruktion der Arterien und Venen gegenüber einer gewöhnlichen separaten Rückprojektion deutlich geringer. Die HYPR-Methode ist insbesondere aus der Magnetresonanztomographie bekannt, siehe zum Beispiel die Veröffentlichung „Highly Constrained Backprojection for Time-Resolved MRI”, von C. A. Mistretta et. al., Magnetic Resonance in Medicine 55, 2006, Seite 30 ff..
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Der Zwischendatensatz, welcher anschließend zu dem zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatz rekonstruiert wird, kann auf zwei verschiedene, gleichwertige Möglichkeiten erhalten werden. Die erste Möglichkeit besteht darin, dass der Zwischendatensatz durch
- – Subtraktion eines Teils des beim Maskenlauf erhaltenen Datensatzes, bei welchem Teil die Winkelpositionen mit denen des ersten Füllungslaufs übereinstimmen, von dem Datensatz des ersten Füllungslaufs zu einem ersten Datensatz,
- – Subtraktion eines Teils des beim Maskenlauf erhaltenen Datensatzes, bei welchem Teil die Winkelpositionen mit denen des zweiten Füllungslaufs übereinstimmen, von dem Datensatz des zweiten Füllungslauf zu einem zweiten Datensatz, und
- – Kombination des ersten und des zweiten Datensatzes
entsteht.
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Die zweite Möglichkeit besteht darin dass der Zwischendatensatz durch
- – Kombination des beim ersten Füllungslauf und des beim zweiten Füllungslauf entstandenen Datensatzes zu einem kombinierten Datensatz,
- – Subtraktion des beim Maskenlauf entstandenen Datensatzes von dem kombinierten Datensatz unter Berücksichtigung übereinstimmender Winkelpositionen
entsteht.
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Das Tomographie-Röntgengerät kann von einem C-Bogen-Röntgengerät gebildet werden. Derartige C-Bogen Röntgengeräte sind in der Lage, Projektionsbilder bei schnellen Umläufen um einen Patienten anzufertigen, wobei sie den Vorteil haben, durch ihre im Vergleich zu einem CT-Gerät relativ kleine Form dennoch eine gute Zugänglichkeit zu den Patienten zu gewährleisten. Insbesondere an Industrierobotern gehalterte C-Bögen besitzen eine große Flexibilität.
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Abhängig vom verwendeten Tomographie-Röntgengerät und dessen Bewegungsmuster werden in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Maskenlauf, der erste Füllungslauf und der zweite Füllungslauf in derselben Abtastrichtung durchgeführt. Bei Tomographie-Röntgengeräten, welche die Abtastrichtung auf einfache Weise ändern können, also z. B. bei dem C-BogenRöntgengerät, werden der Maskenlauf, der erste Füllungslauf und der zweite Füllungslauf abwechselnd in unterschiedlichen Abtastrichtungen durchgeführt. Auf diese Weise kann möglicherweise Zeit gespart werden, da das Röntgengerät nicht wieder in seine Ausgangsposition zurückgefahren werden muss, um den ersten Füllungslauf und den zweiten Füllungslauf zu starten.
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Ferner wird hiermit eine Vorrichtung offenbart, wobei alles bezüglich des Verfahrens Gesagte auch für die Vorrichtung oder umgekehrt gilt, so dass wechselweise Bezug genommen wird. Die Vorrichtung ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Das Tomographie-Röntgengerät kann als C-Bogen-Röntgengerät ausgebildet sein.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt; es zeigen:
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1 ein Prinzip der Abtastung eines Untersuchungsobjektes gemäß dem Stand der Technik;
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2 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur getrennten Darstellung von Arterien und Venen eines Gefäßsystems eines Untersuchungsobjekts;
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3 ein Prinzip der Abtastung eines Untersuchungsobjektes in einer ersten Ausführungsform; und
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4 ein Prinzip der Abtastung eines Untersuchungsobjektes in einer zweiten Ausführungsform.
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In 1 ist das Prinzip der Abtastung eines Untersuchungsobjektes 1 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Während eines Maskenlaufs 3 wird eine Reihe von Projektionsbildern eines um ein Untersuchungsobjekt kreisenden Aufnahmesystems angefertigt welche z. B. aus einem Winkelbereich von circa 200° aufgenommen wurden. Die Projektionsbilder werden insbesondere von einem C-Bogen Röntgengerät, an welchem eine Röntgenquelle und ein Röntgendetektor fest angeordnet sind, aufgenommen. Anschließend wird in das interessierende Gefäßsystem ein Kontrastmittel mittels einer Kontrastmittelinjektion 4 injiziert und ein so genannter Füllungslauf durchgeführt. Dieser Füllungslauf enthält dieselbe Anzahl von Projektionsbildern wie der Maskenlauf, welche ebenfalls an denselben Winkelpositionen wie bei dem Maskenlauf aufgenommen wurden.
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Da im Allgemeinen die Rotationszeit eines derartigen C-Bogens etwa 5 Sekunden beträgt, wenn genügend Aufnahmen für eine qualitativ hochwertige Rekonstruktion erstellt werden sollen, die arterielle Phase 5 der Gefäßkontrastierung jedoch nur circa 2 bis 3 Sekunden dauert, können bei einem Verfahren nach dem Stand der Technik nur die arterielle Phase 5 und die venöse Phase 6 gleichzeitig dargestellt werden. Anschließend an die Aufnahme von Maskenlauf und Füllungslauf erfolgt eine Subtraktion 7, bei der die Projektionsbilder des Maskenlaufs von den Projektionsbildern des Füllungslaufs abgezogen werden. Daraus ergibt sich ein Datensatz, welcher mittels üblicher Rekonstruktionsverfahren zu einem dreidimensionalen Volumendatensatz rekonstruiert wird. Derartige übliche Rekonstruktionsverfahren beinhalten im Allgemeinen eine Filterung und eine Rückprojektion der Daten. Der erhaltene dreidimensionale Volumendatensatz stellt gleichzeitig Arterien und Venen dar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nun eine getrennte dreidimensionale Darstellung von Arterien und Venen eines Gefäßsystems in einem Untersuchungsobjekt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass zwei getrennte Füllungsläufe angefertigt werden, die jeweils nur die Hälfte der Anzahl der Projektionsbilder des Maskenlaufs beinhalten, wobei aber bei beiden Füllungsläufen der gesamte Winkelbereich abgedeckt ist. Dies kann z. B. dadurch erzielt werden, dass beim ersten Füllungslauf nur jede zweite Winkelposition angefahren wird und beim zweiten Füllungslauf ebenfalls jede zweite Winkelposition angefahren wird, wobei hier aber die Winkelpositionen verwendet werden, die beim ersten Füllungslauf nicht angefahren werden.
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Dieses Abtastungsprinzip ist in den 3 und 4 gezeigt. Der Maskenlauf 3 erfolgt an N verschiedenen Winkelpositionen 12.1 um das Untersuchungsobjekt 1 (durch die Kreuze symbolisiert), der erste Füllungslauf 10 an N/2 Winkelpositionen 12.2 (durch die leeren Punkte symbolisiert) und der zweite Füllungslauf 11 an N/2 Winkelpositionen 12.3 (durch die vollen Punkte symbolisiert). N liegt hierbei bevorzugt zwischen 50 und 500. Vor Beginn des ersten Füllungslaufs 10 wird ein Kontrastmittel in das Untersuchungsobjekt injiziert 4 und gegebenenfalls gewartet, bis das Kontrastmittel den zu untersuchenden Gefäßbereich erreicht hat. Der zweite Füllungslauf 11 erfolgt unmittelbar im Anschluss an den ersten Füllungslauf 10. Idealerweise dauert der erste Füllungslauf 10 genauso lang wie die arterielle Phase (im Allgemeinen etwa 2 bis 3 s) des Gefäßbereichs und beginnt der zweite Füllungslauf 11 mit der venösen Phase und dauert genau so lang wie die venöse Phase (ebenfalls etwa 2 bis 3 s). Insgesamt dauern die beiden Füllungsläufe 10, 11 also etwa 4 bis 6 s.
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Im Anschluss an die beiden Füllungsläufe 10, 11 wird – wie in 3 gezeigt – eine Kombination 13 des Datensatzes des ersten Füllungslaufs 10 und des Datensatzes des zweiten Füllungslaufs 11 zu einem kombinierten Datensatz gebildet. Anschließend wird eine Subtraktion 7 des Datensatzes des Maskenlaufs 3 von dem kombinierten Datensatz durchgeführt. Das Ergebnis ist ein Zwischendatensatz 14 aus Projektionsbildern. Eine weitere Möglichkeit, diesen Zwischendatensatz 14 zu erhalten ist in der 4 gezeigt. Hier werden von dem Datensatz des ersten Füllungslaufs 10 die entsprechenden, an denselben Winkelpositionen aufgenommenen Projektionsbilder des Maskenlaufs 3 direkt abgezogen. Ebenso werden von dem Datensatz des zweiten Füllungslaufs 11 die entsprechenden, an denselben Winkelpositionen aufgenommenen Projektionsbilder des Maskenlaufs 3 direkt abgezogen. Die beiden, daraus erhaltenen Datensätze werden anschließend kombiniert, so dass als Ergebnis ebenfalls der Zwischendatensatz 14 erhalten wird.
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Ein Überblick über das gesamte erfindungsgemäße Verfahren ist in der 2 gegeben. In einem ersten Schritt 20 wird der Maskenlauf angefertigt. Nach dem zweiten Schritt 21, der Injektion eines Kontrastmittels, wird in einem dritten Schritt 22 ein erster Füllungslauf und in einem vierten Schritt 23 ein zweiter Füllungslauf durchgeführt. In einem fünften Schritt 24 wird anschließend der Zwischendatensatz ermittelt und in einem sechsten Schritt 25 wird der Zwischendatensatz zu einem zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatz rekonstruiert. Eine derartige Rekonstruktion beinhaltet im Allgemeinen eine Filterung und eine Rückprojektion und wird als gefilterte Rückprojektion bezeichnet. Der auf diese Weise erhaltene zusammengesetzte dreidimensionale Volumendatensatz enthält gemeinsame Daten über die Arterien und über die Venen.
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Um separate Daten über Arterien und oder Venen zu erhalten, werden die folgenden Schritte durchgeführt: In einem siebten Schritt 26 wird ein Reprojektionsdatensatz für Arterien berechnet. Der zweidimensionale Reprojektionsdatensatz für Arterien wird dadurch erstellt dass aus dem zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatz jeweils an den Winkelpositionen des ersten Füllungslaufs Daten reprojiziert werden und so wieder zweidimensionale Projektionsbilder erhalten werden. In einem achten Schritt 27 wird nach demselben Prinzip aus den Winkelpositionen des zweiten Füllungslaufs und dem zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatz ein zweidimensionaler Reprojektionsdatensatz für Venen errechnet. In einem neunten Schritt 28 kann anschließend aus dem zweidimensionalen Reprojektionsdatensatz für Arterien, aus dem ersten Füllungslauf und aus dem zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatz mittels Gewichtung ein dreidimensionaler Volumendatensatz für Arterien errechnet werden. Ebenso wird in einem zehnten Schritt 29 aus dem zweidimensionalen Reprojektionsdatensatz für Venen, aus dem zweiten Füllungslauf und aus dem zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatz mittels Gewichtung ein dreidimensionaler Volumendatensatz für Venen errechnet.
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Für die entsprechenden Berechnungen des neunten und zehnten Schrittes können zwei Alternativen verwendet werden. Im Folgenden werden beide Varianten beispielhaft für Arterien beschrieben:
In einer ersten Alternative wird der zweidimensionale Datensatz des ersten Füllungslaufs durch den zweidimensionalen Reprojektionsdatensatz für Arterien geteilt. Anschließend wird aus dem daraus erhaltenen gewichteten Reprojektionsdatensatz für Arterien mittels Rückprojektion wieder ein dreidimensionaler Datensatz erhalten, welcher mit dem zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatz multipliziert wird. Das Ergebnis ist ein dreidimensionaler Volumendatensatz für Arterien.
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In einer zweiten Alternative wird eine Rückprojektion des zweidimensionalen Datensatzes des ersten Füllungslaufs errechnet, anschließend wird eine Rückprojektion des zweidimensionalen Reprojektionsdatensatzes für Arterien errechnet. Die beiden daraus erhaltenen dreidimensionalen Datensätze werden durcheinander geteilt und anschließend mit dem zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatz multipliziert. Das Ergebnis ist ebenfalls ein dreidimensionaler Volumendatensatz für Arterien.
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Optional kann zusätzlich eine Rekonstruktion des bei dem Maskenlauf erhaltenen Datensatzes errechnet werden, so dass daraus ein nativer dreidimensionaler Volumendatensatz erhalten wird.
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Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Anzahl der erforderlichen Projektionsbilder für die Rekonstruktion von Arterien und Venen gegenüber einem Verfahren aus dem Stand der Technik deutlich, insbesondere um den Faktor 2, reduziert werden. Geht man davon aus, dass eine begrenzte Ausleserate des Röntgendetektors die limitierende Größe für die Aufnahme darstellt, so kann die Dauer einer Untersuchung auf diesem Wege halbiert werden.
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Die drei Rotationsaufnahmen, also der Maskenlauf und die beiden Füllungsläufe, können entweder mit gleicher Rotationsrichtung und jeweils schnellen Rückläufen zwischen den Aufnahmen, oder mit alternierenden Rotationsrichtungen durchgeführt werden.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Beispiel von einem C-Bogen-Röntgengerät gebildet, dessen C-Bogen an einem Industrieroboter, insbesondere einem sechsachsigen Knickarmroboter, gehaltert ist und dadurch schnell und einfach in alle Raumrichtungen verstellbar ist.
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Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Um Arterien und Venen eines Gefäßsystems getrennt dreidimensional darstellen zu können, ist ein Verfahren zur getrennten dreidimensionalen Darstellung von Arterien und Venen eines Gefäßsystems in einem Untersuchungsobjekt mittels eines Tomographie-Röntgengeräts mit den folgenden Schritten vorgesehen: Durchführen eines Maskenlaufs 3 des Röntgengeräts mit N Projektionen an N Winkelpositionen um das Untersuchungsobjekt 1 ohne Kontrastmittel; Durchführen eines ersten Füllungslaufs 10 des Röntgengeräts um das Untersuchungsobjekt 1 mit M Projektionen an M der N Winkelpositionen nach Injektion eines Kontrastmittels, wobei M < N; Durchführen eines zweiten Füllungslaufs 11 des Röntgengeräts um das Untersuchungsobjekt 1 mit N – M Projektionen an N – M der N Winkelpositionen in direktem Anschluss an den ersten Füllungslauf 10; Rekonstruktion eines zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatzes aus einem Zwischendatensatz 14, welcher Zwischendatensatz 14 aus den beim Maskenlauf 3, beim ersten Füllungslauf 10 und beim zweiten Füllungslauf 11 entstandenen Datensätzen durch Subtraktion 7 und Kombination 13 ermittelt wurde; Berechnung eines Reprojektionsdatensatzes für Arterien durch Reprojektion des zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatzes für die Winkelpositionen des ersten Füllungslaufs 10 und/oder Berechnung eines Reprojektionsdatensatzes für Venen durch Reprojektion des zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatzes für die Winkelpositionen des zweiten Füllungslaufs 11; Berechnung eines dreidimensionalen Volumendatensatzes für Arterien und/oder eines dreidimensionalen Volumendatensatzes für Venen mittels Gewichtung des zusammengesetzten dreidimensionalen Volumendatensatzes unter Berücksichtigung der jeweiligen während der Füllungsläufe gemessenen Datensätze und der jeweiligen Reprojektionsdatensätze.
