DE102007050438A1

DE102007050438A1 - Verfahren zur simultanen Darstellung der Durchblutung von Muskelgewebe und Gefäßen

Info

Publication number: DE102007050438A1
Application number: DE200710050438
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Grasruck; Bernhard Dr. Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2027-10-23
Also published as: DE102007050438B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur simultanen Darstellung der Durchblutung von Muskelgewebe und Gefäßen, wobei der Patient (7) zu einem ersten Zeitpunkt (T1) ein erstes Kontrastmittel (K1) mit einem ersten spektrumsspezifischen Absorptionsverhalten empfängt, nach einer definierten Wartezeit (DeltaT) empfängt der Patient zu einem zweiten Zeitpunkt (T2 = T1 + DeltaT) ein zweites Konstrastmittel (K2) mit einem zweiten spektrumsspezifischen Absorptionsverhalten, beginnend mit einem dritten Zeitpunkt (T3 >= T2) wird mindestens ein Röntgen-CT-Scan mit Hilfe von mindestens zwei unterschiedlichen Strahlungsenergiespektren (S1, S2) durchgeführt, mit Hilfe der Scandaten der mindestens zwei Strahlungsenergiespektren (S1, S2) werden Bereiche (16, 17) mit Anreicherungen des ersten und des zweiten Konstrastmittels (K1, K2) im Patienten bestimmt und es wird mindestens eine tomographische Darstellung zumindest eines Teilbereiches des Patienten (7) ausgegeben, auf der die Bereiche mit Anreicherungen (16, 17) des ersten und des zweiten Kontrastmittels (K1, K2) selektiv erkennbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur simultanen Darstellung der Durchblutung von Muskelgewebe und Gefäßen mit Hilfe eines Röntgen-CTs und Abtastung eines Patienten mit mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenenergiespektren.
Bei der Beurteilung der Durchblutungssituation eines Patienten ist es diagnostisch sehr interessant, neben der Darstellung von Blutgefäßen auch die Durchblutung von Gewebe festzustellen. Insbesondere bei der Herzbildgebung ist neben der Durchgängigkeit der Koronarien diese Durchblutung des Muskelgewebes wesentlich zur Beurteilung diagnostischer Fragestellungen.
Zurzeit wird eine derartige Fragestellung dadurch gelöst, dass in einem ersten Scan mit einem Röntgen-Computertomographie-System unter Gabe eines Kontrastmittelbolus die Koronarien kontrastiert und entsprechend dargestellt werden. Um darüber hinaus auch die Aktivität des Muskelgewebes zu diagnostizieren, muss der Radiologe nun etwa eine halbe Stunde warten, um mit einem zweiten Scan die Verteilung des Kontrastmittels im Muskelgewebe zu erkennen. Hierzu muss der Patient in der Regel möglichst ohne zwischenzeitliche Bewegungen auf dem Patiententisch eines CT-Systems warten, damit die zeitversetzt erlangten tomographischen Aufnahmen miteinander verglichen werden können.
Der Nachteil einer solcher Methode liegt im Wesentlichen darin, dass einerseits durch die doppelte Untersuchung eine relative hohe Strahlenbelastung des Patienten in Kauf genommen werden muss und andererseits die Vergleichbarkeit der beiden zeitversetzt aufgenommenen tomographischen Darstellungen relativ schwierig ist, da ein gewisser räumlicher Versatz durch nicht unterdrückbare Bewegungen des Patienten zwischen den Untersuchungen praktisch immer in Kauf genommen werden muss. Auch mit Hilfe von Registrierverfahren zwischen den einzelnen Aufnahmen lassen sich die räumlichen Verschiebungen nicht mehr zu 100% ausgleichen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimrung von Gefäßdurchblutungen und Durchblutungen des Muskelgewebes mit Kontrastmittel zu finden, welches einerseits bei der Untersuchung eine geringere Strahlenbelastung des Patienten bewirkt und andererseits eine verbesserte räumliche Deckung der Aufnahmen der beiden Zustände ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Die Erfinder haben erkannt, dass durch eine gleichzeitige Abtastung eines Patienten mit mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenspektren oder Röntgenenergien in einem Scan Bilddaten erzeugt werden können, in denen zwei zeitversetzt applizierte Kontrastmittel mit unterschiedlichen Absorptionseigenschaften zu separieren sind. Unter der Abtastung mit mehreren Röntgenspektren ist dabei nicht ausschließlich die Verwendung mehrerer Strahlungsenergien zu verstehen. Alternativ und gleichwertig zur Verwendung zweier unterschiedlicher Strahlungsspektren kann auch ein einziges von einer Röntgenröhre ausgehendes Strahlungsspektrum verwendet werden, dessen Absorption allerdings auf der Detektorseite energiespezifisch auf mindestens zwei Kanälen gemessen wird. Auch dadurch entsteht eine energiespezifische Abtastung.
Zur Untersuchung empfängt der Patient ein erstes Kontrastmittel im Zeitabstand vor der eigentlichen CT-Untersuchung und nach einer Wartezeit unmittelbar vor der CT-Abtastung ein zweites Kontrastmittel mit anderen Absorptionseigenschaften. Der Zeitabstand zwischen der Applikation des ersten Kontrastmittels und dem Scan entspricht dabei der notwendigen Zeit, um ein „Late Enhancement" also eine Anreicherung des Kon trastmittels in Muskelgewebe zu ermöglichen, während der Abstand der Applikation des zweiten Kontrastmittels zum Scan der notwendigen Zeit zur Anflutung in den Gefäßen entspricht. Selbstverständlich können, falls die Anflutungszeit oder die Zeit für das Late Enhancement nicht bekannt sind, zwischenzeitlich niedrig dosierte Pilotscans durchgeführt werden, mit denen zwar keine diagnostisch verwertbare Bilddaten erzeugt werden, die jedoch ausreichen, um den richtigen Zeitpunkt für den eigentlichen Scan zu bestimmen.
Da die anschließende Darstellung der Gefäße und der Bereiche des Muskelgewebes mit Late Enhancement, also Muskelläsionen, aus den gleichen Bilddaten erfolgt, besteht auch nicht die Möglichkeit eines räumlichen Versatzes und damit auch kein räumliches Zuordnungsproblem der Bilddaten der Kontrastmittel.
Methoden, mit denen zwei unterschiedliche Kontrastmittel im Körper mit Hilfe von CT-Untersuchungen separiert werden, indem die Absorptionswirkung unterschiedlicher Röntgenenergien gemessen wird, sind allgemein bekannt und im Stand der Technik intensiv beschrieben. Grundsätzlich können all diese bekannten Methoden, wie beispielsweise eine Mehrmaterialzerlegung oder die Bestimmung des Enhancement und die dadurch erfolgte Unterscheidung der Kontrastmittel, verwendet werden.
Entsprechend diesem Grundgedanken schlagen die Erfinder ein Verfahren zur simultanen Darstellung der Durchblutung von Muskelgewebe und Gefäßen mit folgenden Verfahrensschritten vor:

– der Patient empfängt zu einem ersten Zeitpunkt ein erstes Kontrastmittel mit einem ersten spektrumsspezifischen Absorptionsverhalten,
– nach einer definierten Wartezeit empfängt der Patient zu einem zweiten Zeitpunkt ein zweites Kontrastmittel mit einem zweiten spektrumsspezifischen Absorptionsverhalten,
– beginnend mit einem dritten Zeitpunkt wird mindestens ein Röntgen-CT-Scan durchgeführt, durch den das Absorptionsverhalten bezüglich mindestens zweier unterschiedlicher Energiespektren bestimmt wird,
– mit Hilfe der Scandaten der mindestens zwei Energiespektren werden Bereiche mit Anreicherungen des ersten und des zweiten Kontrastmittels im Patienten bestimmt,
– es wird mindestens eine tomographische Darstellung zumindest eines Teilbereiches des Patienten ausgegeben, auf der die Bereiche mit Anreicherungen des ersten und des zweiten Kontrastmittels selektiv erkennbar sind.

Es werden also bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren zwei unterschiedliche Kontrastmittel im Zeitversatz einem Patienten appliziert, wobei sich die Absorptionseigenschaften der beiden Kontrastmittel so unterscheiden müssen, dass durch die energiespezifische Abtastung des Patienten diese beiden Kontrastmittel voneinander separierbar sind. Dadurch ist es dann einerseits möglich die Anreichung des ersten Kontrastmittels in Muskelgewebe zu erkennen, während durch die Detektion des zweiten Kontrastmittels, welches zeitnah am Scan appliziert wird, eine separierte Darstellung der Gefäßstruktur möglich ist.
Vorteilhaft ist es bei diesem Verfahren, wenn die Bereiche der Anreicherung mit unterschiedlichen Kontrastmitteln durch einen ortsspezifischen Vergleich von Absorptionswerten aus auf jeweils unterschiedlichen Energiespektren basierenden Rekonstruktionen tomographischer Bilddaten ermittelt werden.
Dieser ortsspezifische Vergleich von Absorptionswerten aus den tomographischen Bilddaten kann einerseits bildpunktweise, also je Voxel bei einer dreidimensionalen Darstellung oder je Pixel bei einer Schnittbilddarstellung, stattfinden. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, diesen Vergleich bildpunktweise durchzuführen, wobei jedoch pro Bildpunkt nicht nur die einzelnen, räumlich deckungsgleichen Bildpunkte zweier tomographischer Bilddaten berücksichtigt werden, sondern auch die Absorptionswerte in der unmittelbaren Umgebung dieser Bildpunkte. Hierdurch werden Rauscheffekte auf Pixelebene vermieden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den ortsspezifischen Vergleich von Absorptionswerten aus den tomographischen Bilddaten jeweils für einen Cluster von Bildpunkten, also einer Ansammlung von Bildpunkten in einem vordefinierten Umgebungsbereich, zu bestimmen und für all diese Punkte dann auch die entsprechende Auswertung des vorhandenen ersten oder zweiten Kontrastmittels oder des Nichtvorhandenseins von Kontrastmittel zuzuordnen.
Vorteilhaft kann es weiterhin sein, wenn der ortsspezifische Vergleich von Absorptionswerten durch Bildung eines Verhältniswertes je einer Funktion der Absorptionswerte stattfindet. Solche unterschiedlichen Funktionen von Absorptionswerten und die Möglichkeit der Separierung unterschiedlicher Materialien mit Hilfe von Mehr-Energie-Scans ist beispielhaft in der nicht vorveröffentliche deutschen Patentannmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen DE 10 2007 046 514.0 einschließlich der darin angegebenen Verweise dargelegt. Zum Beispiel kann die Funktion des Absorptionswertes der Differenz zwischen dem Absorptionswert von Gewebe und dem in den Bilddaten ermittelten Absorptionswert entsprechen.
Eine weitere Möglichkeit die Bereiche der Anreicherung mit unterschiedlichen Kontrastmitteln zu detektieren besteht durch die Anwendung eines Materialzerlegungsverfahrens unter Zuhilfenahme der ermittelten energiespezifischen Absorptionswerte tomographischer Bilddaten. Solche Materialzerlegungsverfahren sind ebenfalls allgemein bekannt und können entsprechend auf das vorliegende Verfahren angewendet werden.
Wird das beschriebene Verfahren spezifisch auf die Herzbildgebung angewandt, so ist es vorteilhaft, wenn der Röntgen-CT-Scan als Cardio-Scan durchgeführt wird, wobei zur Rekonstruktion tomographischer Bilddaten jeweils Scandaten aus vorgege benen und gleichen Herzphasen über jeweils mindestens zwei Herzzyklen verwendet werden. Dieses Verfahren eines Cardio-Scans, bei dem Bilder mit Daten aus mehreren Herzzyklen jeweils in der gleichen Herzphase verwendet werden, um tomographische Darstellungen des Herzens mit hoher Zeitauflösung zu erhalten, sind allgemein bekannt und es bestehen keine Einschränkungen in der Anwendung dieser speziellen Methode. Insbesondere kann auch zur Bestimmung der jeweiligen Herzphase ein EKG abgeleitet werden, oder es kann die Herzphase aus den Projektionsdaten selbst bestimmt werden oder es besteht die Möglichkeit, die Herzphase aus Druckpulsinformationen zu entnehmen.
Vorzugsweise kann als erstes Kontrastmittel, welches zu einem frühen Zeitpunkt gegeben wird, ein Kontrastmittel gewählt werden, welches sich bevorzugt in Gewebeläsionen anreichert. Grundsätzlich kann auch das zweite Kontrastmittel die gleichen Eigenschaften haben, jedoch besteht nicht unbedingt die Notwendigkeit, dass das als zweites Kontrastmittel gegebene Kontrastmittel die Fähigkeit der Gewebeperfusion aufweist.
Vorteilhaft wird weiterhin vorgeschlagen, dass eines der Kontrastmittel Jod enthält, während für das zweite Kontrastmittel bevorzugt ein Lanthanid, beispielsweise Holmium oder Erbium, verwendet wird.
Bezüglich der Darstellung der detektierten Anreicherung von Kontrastmittel im Gewebe beziehungsweise in den Gefäßen wird beispielsweise vorgeschlagen, dass die Anreicherung je Kontrastmittel mit unterschiedlichen Farben dargestellt wird. Hierbei kann beispielsweise die Intensität der Anreicherung je Kontrastmittel durch unterschiedliche Werte je einer Farbskala dargestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, in einem einzigen Bild sowohl die Anreicherung der Gefäße mit Kontrastmittel, als auch die Anreicherung des Gewebes selbst mit Kontrastmittel darzustellen.
Eine andere Möglichkeit der Darstellung der Anreicherung beider Kontrastmittel kann darin bestehen, dass sie getrennt in Bilder übernommen werden und der Betrachter zwischen diesen Bildern umschalten kann, so dass der räumliche Bezug zwischen den einzelnen mit Kontrastmittel gefüllten Regionen bestehen bleibt.
Erfindungsgemäß kann der Scan mit mindestens zwei Röntgenenergien beispielsweise zeitparallel mit Hilfe zweier Strahler/Detektor-Systeme durchgeführt werden, wobei diese Strahler/Detektor-Systeme vorzugsweise auf der gleichen Gantry angeordnet sein sollten.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Scan mit mindestens zwei Röntgenenergiespektren abwechselnd mit Hilfe eines einzigen Strahler/Detektor-Systems durchgeführt wird, wobei zu beachten ist, dass dies nicht dem an sich bekannten Verfahren der Durchführung von zwei zeitversetzten Scans entspricht, sondern dass lediglich zur Nutzung auch einfache Röntgen-CT-Systeme während eines Scans zwischen den einzelnen Röntgenenergien umgeschaltet wird, so dass ohne großen zeitlichen Versatz ein Scan mit zwei Röntgenenergien stattfindet, die allerdings von einer einzigen Röntgenröhre erzeugt werden.
Schließlich wird auch im Bezug auf die vorliegende Erfindung vorgeschlagen, dass für den Scan ein einziges abgestrahltes Röntgenenergiespektrum verwendet wird und das Detektorsystem die Intensität der detektierten Strahlung energiespezifisch in mindestens zwei Kanäle auflöst. Auch hierdurch können energiespezifisch Projektionen erzeugt und energiespezifische Bilddaten rekonstruiert werden, aus denen sich anschließend tomographische Bilddaten energiespezifischer Absorptionswerte bilden lassen.
Zum Rahmen der Erfindung zählt nicht nur das erfindungsgemäße zuvor beschriebene Verfahren, sondern es zählt auch ein CT-System mit mindestens einem Strahler/Detektor-System zur Ab tastung eines Patienten mit mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenenergiespektren und einer Steuer- und Recheneinheit mit einem Speicher für Computerprogrammcode, wobei im Speicher auch Computerprogrammcode hinterlegt ist, welcher im Betrieb die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte ausführt.
Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass zum Rahmen der Erfindung auch eine Bildbearbeitungseinheit und -anzeigeeinheit mit Computer und einem Speicher für Computerprogrammcode zählt, welche mit einem CT-System direkt oder indirekt in Verbindung steht und Scandaten oder rekonstruierte CT-Darstellungen eines CT-Systems empfangen und bearbeiten kann, welche mit zwei unterschiedlichen Röntgenenergiespektren aufgenommen wurden, wobei auch hier Computerprogrammcode im Speicher hinterlegt sein soll, welcher im Betrieb die Verfahrensschritte des oben beschriebenen Verfahrens durchführt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Hierbei werden die folgenden Bezugszeichen und Kurzbezeichnungen verwendet: 1: CT-System mit zwei Strahler/Detektor-Systemen; 2: erste Röntgenröhre; 3: erster Detektor; 4: zweite Röntgenröhre; 5: zweiter Detektor; 6: Gantrygehäuse; 7: Patient; 8: Patientenliege; 9: Systemachse; 10: Steuer- und Recheneinheit; 11: Kontrastmittelapplikator; 12: HU-Werte-Bereich von Gewebe; 13: Verlauf der HU-Werte bei zunehmender Anreicherung mit einem ersten Kontrastmittel; 14: Verlauf der HU-Werte bei zunehmender Anreicherung mit einem zweiten Kontrastmittel; 15: Herz; 16: Koronarien; 17: Bereich einer Muskelläsion; DES(S1, S2): Dual Energy Scan mit den Energiespektren S1 und S2; d1, d2: definierte Wartezeit; f(x_S1), f(x_S2): Funktion der Absorptionswerte x_S1, x_S2; K1, K2: Kontrastmittel; Prg₁–Prg_n: Computerprogramme; S1, S2: Strahlungsenergiespektrum; T1, T2: Zeitpunkt; x_S1: HU-Werte einer ersten tomographischen Aufnahme auf der Basis eines ersten Röntgenenergiespektrums; x_S2: HU-Werte einer zweiten tomographischen Aufnahme auf der Basis eines zweiten Röntgenenergiespektrums; x_S1,G, x_S2,G: Absorptionswert von Gewebe beim Röntgenspektrum x_S1, x_S2
Es zeigen im Einzelnen:
1 ein CT-System mit zwei Strahler/Detektor-Systemen;
2 ein HU-Werte-Diagramm für zwei Röntgenspektren;
3 den Zeitablauf von Kontrastmittelgabe und Scan und
4 eine computertomographische 3D-Darstellung eines Herzens mit Markierungen mit einem ersten und einem zweiten Kontrastmittel.
Die 1 zeigt ein Röntgen-CT-System 1 mit zwei Strahler/Detektor-Systemen, wobei das erste Strahler/Detektor-System aus einer ersten Röntgenröhre 2 und einem ersten Detektor 3 und das zweite Strahler/Detektor-System aus einer zweiten Röntgenröhre 4 und einem gegenüberliegenden zweiten Detektor 5 besteht. Beide Strahler/Detektor-Systeme befinden sich auf einer drehbaren Gantry innerhalb eines Gantrygehäuses 6, so dass ein Patient 7, der sich auf einer verschiebbaren Patientenliege 8 befindet, beim Durchfahren eines Messfeldes zwischen den Strahler/Detektor-Systemen gleichzeitig durch zwei unterschiedlichen Röntgenenergiespektren abgetastet werden kann.
Alternativ hierzu kann zum Scan auch ein einziges Strahlungsspektrum verwendet werden, wenn der verwendete Detektor die durch den Patienten erzeugte Absorption energiespezifisch detektiert. Hierzu können beispielsweise im Strahlengang jedes von der Röntgenröhre ausgehenden Strahls zwei hintereinander angeordnete Detektorelemente verwendet werden, die jeweils unterschiedliche Energiespektren detektieren. Wesentlich ist also energiespezifisch die Absorption zu bestimmen.
Bei der erfindungsgemäßen Untersuchung wird zeitversetzt mit Hilfe eines Kontrastmittelapplikators 11 zu einem ersten frühen Zeitpunkt ein erstes Kontrastmittel appliziert und zeitversetzt hierzu zu einem späteren Zeitpunkt ein zweites Kontrastmittel appliziert. Beide Kontrastmittel weisen unterschiedliche Absorptionsverhalten bei den beiden unterschiedlichen untersuchten Röntgenenergiespektren auf, so dass aus zwei rekonstruierten Bilddaten, die jeweils mit unterschiedlichem Röntgenenergiespektrum aufgenommen wurden, eine Separierung beider Kontrastmittel in an sich bekannter Weise möglich ist. Eine solche Berechnung kann beispielsweise mit der Steuer- und Recheneinheit 10 des CT-Systems durchgeführt werden. Hierzu liegen im Speicher dieser Steuer- und Recheinheit 10 Computerprogramme Prg₁ bis Prg_n vor, die das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchführen können. Beispielhaft kann eine derartige Separation der beiden Kontrastmittel dadurch geschehen, dass deren unterschiedliches Enhancement mit Hilfe zweier Bilddaten, die mit unterschiedlichen Röntgenenergien aufgenommen wurden, ermittelt wird.
Das Grundprinzip hierfür ist in der 2 dargestellt. Diese zeigt ein HU-Werte-Diagramm, in dem die HU-Werte räumlich identischer Pixel von zwei mit unterschiedlichen Röntgenenergiespektren aufgenommenen computertomographischen Aufnahmen aufgetragen sind. Die Ordinate definiert hierbei die HU-Werte x_S1 einer ersten tomographischen Aufnahme mit einem ersten Röntgenenergiespektrum S1, während die Abszisse die HU-Werte x_S2 einer zweiten deckungsgleichen tomographischen Aufnahme mit einem zweiten Röntgenenergiespektrum S2 zeigt. Hierbei werden jeweils 2-Tupel von Absorptionswerten der räumlich identischen Bildpunkte eingetragen. Für Gewebe oder Blut ergibt sich dabei die Häufung einzelner Auftragspunkte, die dem hier gestrichelt umrandeten Gebiet 12 entsprechen. Wird das Gewebe oder das Blut durch ein Kontrastmittel angereichert, so verschieben sich die HU-Werte-Tupel in Richtung der Pfeile 13 beziehungsweise 14. Die Stärke der Verschiebung ist dabei etwa proportional zur Konzentration des Kontrastmittels. Be trachtet man zusätzlich den Effekt von Rauschen und Messfehlern verschiedener Art, so ergibt sich ein Wertebereich, der jeweils den schraffierten Gebieten nahe der einzelnen Pfeile 13 und 14 entspricht.
Messwerte die also im Bereich des Pfeiles 14 beziehungsweise in dem Nahbereich hierzu entsprechend dem schraffierten Gebiet eingetragen werden, repräsentieren damit Bildpunkte, die durch das erste Kontrastmittel angereichert wurden, während andererseits Bildpunkte, die zum Bereich des Pfeiles 13 zuzuordnen sind, den Bildpunkten entsprechen, die durch das zweite Kontrastmittel angereichert wurden.
Problematisch ist lediglich ein Gebiet, in dem die beiden Schraffuren sich überlappen. Hier ist eine eindeutige Unterscheidung schwer möglich, allerdings können aus dem Umfeld solcher Bildpunkte zusätzliche Informationen entnommen werden, die die Wahrscheinlichkeit, dass der jeweilige Bildpunkt zum einen oder zum anderen Kontrastmittel zuzuzählen ist, eindeutiger werden lassen können.
Die 3 zeigt an Hand eines Zeitstrahls über die Zeit t den Zeitablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zum Zeitpunkt T1 wird dem Patienten ein erstes Kontrastmittel K1 appliziert. Nach einer Wartezeit d1, die für eine Anreicherung des Kontrastmittels K1 in erkranktem Muskelgewebe ausreicht, wird ein zweites Kontrastmittel K2 mit signifikant unterschiedlichen Absorptionseigenschaften injiziert. Nach einer weiteren kurzen Wartezeit d2 erfolgt ein Dual Energy Scan DES(S1, S2) mit zwei unterschiedlichen Röntgenenergiespektren S1 und S2.
Werden die Bildaufnahmen aus diesem Dual Energy Scan entsprechend dieser Vorschrift oder beispielsweise durch eine Zweimaterialzerlegung oder ähnliche Verfahren bearbeitet, so können computertomographische Aufnahmen erzeugt werden. In der 4 ist beispielhaft ein Herz 15 dargestellt, in dem sich die Bildpunkte eines Bereiches 17 durch ein früh gegebenes erstes Kontrastmittel angereichert haben, während die Koronarien 16 durch ein später gegebenes zweites Kontrastmittel angereichert sind. Beispielsweise kann eine solche Darstellung durch eine gewichtete Überlagerung der Bilder aus unterschiedlichen Spektren erzeugt werden, wobei die Konzentration des ersten Kontrastmittel in einer ersten Farbe während die Konzentration des zweiten Kontrastmittels in einer zweiten Farbe – je nach Größe der Konzentration auch mit unterschiedlichen Farbintensitäten – gezeigt werden. Die dreidimensionale Darstellung des Herzens selbst kann dabei beispielsweise durch tomographischen Bilddaten eines der Spektren oder durch einer gewichteten Überlagerung beider Bilddaten unterschiedlicher Spektren erzeugt werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007046514 [0016]

Claims

Verfahren zur simultanen Darstellung der Durchblutung von Muskelgewebe und Gefäßen, mit folgenden Verfahrensschritten: 1.1. der Patient (7) empfängt zu einem ersten Zeitpunkt (T1) ein erstes Kontrastmittel (K1) mit einem ersten spektrumsspezifischen Absorptionsverhalten, 1.2. nach einer definierten Wartezeit (d1) empfängt der Patient zu einem zweiten Zeitpunkt (T2 = T1 + d1) ein zweites Kontrastmittel (K2) mit einem zweiten spektrumsspezifischen Absorptionsverhalten, 1.3. beginnend zu einem dritten Zeitpunkt (T3 ≥ T2) wird mindestens ein Röntgen-CT-Scan durchgeführt, durch den das Absorptionsverhalten bezüglich mindestens zweier unterschiedlicher Energiespektren (S1, S2) bestimmt wird, 1.4. mit Hilfe der Scandaten der mindestens zwei Strahlungsenergiespektren (S1, S2) werden Bereiche (16, 17) mit Anreicherungen des ersten und des zweiten Kontrastmittels (K1, K2) im Patienten bestimmt, 1.5. es wird mindestens eine tomographische Darstellung zumindest eines Teilbereiches des Patienten (7) ausgegeben, auf der die Bereiche mit Anreicherungen (16, 17) des ersten und des zweiten Kontrastmittels (K1, K2) selektiv erkennbar sind.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche der Anreicherung (16, 17) mit unterschiedlichen Kontrastmitteln (K1, K2) durch einen ortsspezifischen Vergleich von Absorptionswerten (x_S1, x_S2) aus auf jeweils unterschiedlichen Strahlungsenergiespektren (S1, S2) basierenden Rekonstruktionen tomographischer Bilddaten ermittelt werden.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsspezifische Vergleich von Absorptionswerten (x_S1, x_S2) aus den tomographischen Bilddaten bildpunktweise (= je Voxel oder je Pixel) stattfindet.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsspezifische Vergleich von Absorptionswerten (x_S1, x_S2) aus den tomographischen Bilddaten bildpunktweise und unter Berücksichtigung der Absorptionswerte einer definierten Umgebung der Bildpunkte stattfindet.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsspezifische Vergleich von Absorptionswerten (x_S1, x_S2) aus den tomographischen Bilddaten jeweils mit einem und für ein Cluster von Bildpunkten stattfindet.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsspezifische Vergleich von Absorptionswerten (x_S1, x_S2) durch Bildung eines Verhältniswertes je einer Funktion der Absorptionswerte (f(x_S1)/f(x_S2)) stattfindet.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion (f(x_S1), f(x_S2)) des Absorptionswertes (x_S1, x_S2) der Differenz zwischen dem Absorptionswert von Gewebe (x_S1,G, x_S2,G) und dem in den Bilddaten ermittelten Absorptionswert (x_S1, x_S2) entspricht (f(x_S1) = (x_S1 – x_S1,G), f(x_S2) = (x_S2 – x_S2,G)).
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche der Anreicherung mit unterschiedlichen Kontrastmitteln (K1, K2) mit Hilfe eines Materialzerlegungsverfahrens unter Zuhilfenahme der ermittelten energiespezifischen Absorptionswerte (x_S1, x_S2) tomographischer Bilddaten ermittelt werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgen-CT-Scan als Cardio-Scan durchgeführt wird, wobei zur Rekonstruktion tomographischer Bilddaten jeweils Scandaten aus vorgegebenen und gleichen Herzphasen über jeweils mindestens zwei Herzzyklen verwendet werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Kontrastmittel (K1) sich in Gewebeläsionen anreichert.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Kontrastmittel (K1 oder K2) Jod enthält.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Kontrastmittel (K1 oder K2) mindestens ein Lanthanid (Ho, Er) enthält.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anreicherung je Kontrastmittel (K1, K2) mit unterschiedlichen Farben dargestellt wird.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der Anreicherung je Kontrastmittel (K1, K2) durch unterschiedliche Werte je einer Farbskala dargestellt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anreicherung jedes Kontrastmittels (K1, K2) getrennt und schaltbar dargestellt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Scan mit mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenenergiespektren (S1, S2) zeitparallel mit Hilfe zweier Strahler/Detektor-Systeme durchgeführt wird, wobei jeder Strahler eines der Röntgenenergiespektren ausstrahlt.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Scan mit mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenenergiespektren (S1, S2) abwechselnd mit Hilfe eines einzigen Strahler/Detektor-Systems durchgeführt wird, wobei der einzige Strahler abwechselnd mit den unterschiedlichen Röntgenenergiespektren betrieben wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass für den Scan ein einziges abgestrahltes Röntgenenergiespektrum (S1) verwendet wird und das Detektorsystem die Intensität der detektierten Strahlung energiespezifisch in mindestens zwei Kanäle auflöst.
CT-System mit mindestens einem Strahler/Detektor-System zur Abtastung eines Patienten mit mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenenergiespektren (S1, S2) und einer Steuer- und Recheneinheit mit einem Speicher für Computerprogrammcode (Prg₁–Prg_n), dadurch gekennzeichnet, dass Computerprogrammcode im Speicher hinterlegt ist, welcher im Betrieb die Verfahrensschritte eines der voranstehenden Verfahrensansprüche ausführen kann.
Bildbearbeitungseinheit und -anzeigeeinheit mit Computer und einem Speicher für Computerprogrammcode (Prg₁–Prg_n), welche mit einem CT-System direkt oder indirekt in Verbindung steht und Scandaten oder rekonstruierte CT-Darstellungen eines CT-Systems empfangen und bearbeiten kann, welche mit zwei unterschiedlichen Röntgenenergiespektren (S1, S2) aufgenommen wurden, dadurch gekennzeichnet, dass Computerprogrammcode im Speicher hinterlegt ist, welcher im Betrieb die Verfahrensschritte eines der voranstehenden Verfahrensansprüche ausführen kann.