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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer zeitlichen
Abfolge von tomographischen Bildern zu einer vorbestimmten Phasenlage eines
sich zyklisch bewegenden Objektes unter Einsatz eines Computertomographiegerätes,
welches zumindest ein um eine z-Achse des Computertomographiegerätes
rotierbar angeordnetes Aufnahmesystem zur Erfassung von Projektionen
umfasst. Die Erfindung betrifft außerdem ein Computertomographiegerät,
welches zur Ausführung eines derartigen Verfahrens eingerichtet
ist.
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Bei
EKG-gesteuerten Untersuchungen der Koronararterien werden bei unklarem
Befund, beispielsweise bei einer eventuell vorliegenden Stenose,
weitere Untersuchungen zur Abklärung der hämodynamischen
Relevanz notwendig. So werden beispielsweise zusätzlich
Stress-Perfusions-Untersuchungen durchgeführt, bei denen
als Kontrastmittel z. B. Adenosin eingesetzt wird, welches zur Substanzklasse
der koronaren Vasodilatatoren zählt. Durch die ergometrische
Belastung und durch den Einsatz von Adenosin werden hohe Herzfrequenzen erreicht,
so dass zur Erfassung von Projektionen einer bestimmten Phasenlage
nur ein kleines Zeitfenster zur Verfügung steht. Bei dem
Einsatz eines Computertomographiegerätes mit nur einem
Aufnahmesystem wird es aufgrund einer begrenzten Rotationsgeschwindigkeit
nicht möglich sein, die zur Rekonstruktion benötigen
Projektionen in einem einzigen Herzzyklus zu sammeln. Die Rekonstruktion
eines Schichtbildes erfolgt im Regelfall auf der Grundlage von Projektionen,
die aus einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Herzzyklen gewonnen
wurden. Andererseits ist darauf zu achten, dass der Erfassungszeitraum
pro rekonstruiertem Schichtbild nicht länger als drei bis
vier Sekunden beträgt, da sich ansonsten der zeitliche
Verlauf der Kon trastmittelanreicherung im Myokard nicht mit einer
genügend hohen Zeitauflösung darstellen lässt.
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Aus
der
DE 10 2004
003 882 A1 ist ein Verfahren zur Erzeugung von tomographischen
Schichtbildern eines sich periodisch bewegenden Untersuchungsobjektes
unter Einsatz eines Computertomographiegerätes bekannt,
bei dem das eingesetzte Aufnahmesystem einen Abtastbereich aufweist,
dessen Ausdehnung in z-Richtung den gesamten Untersuchungsbereich
abdeckt, wobei das Untersuchungsobjekt sektorenweise in einander
angrenzenden Winkelbereichen abgetastet wird, so dass aufgrund der
gewonnenen Projektionen Messdaten für Parallelprojektionen über
ein Winkelintervall von insgesamt mindestens 180° vorliegen.
Bei Stress-Perfusions-Untersuchungen muss der Detektor zur Erzeugung
einer Abfolge von tomographischen Bildern nach dem bekannten Verfahren
in z-Richtung eine Ausdehnung von mindestens sechs Zentimetern aufweisen,
damit die relevanten Bereiche des Myokards abgebildet werden. Derartige
Detektoren sind jedoch nur unter einem hohen technischen Aufwand
und unter hohem Kostenaufwand realisierbar.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei
dem eine Erzeugung einer zeitlichen Abfolge von tomographischen
Bildern zu einer vorbestimmten Phasenlage eines sich zyklisch bewegenden
Objektes unter Einsatz eines Computertomographiegerätes
auch dann möglich ist, wenn ein dem Computertomographiegerät
zugeordnetes Aufnahmesystem einen Abtastbereich aufweist, dessen
Ausdehnung in Richtung der z-Achse kleiner ist als ein sich in dieser
Richtung erstreckender Untersuchungsbereich. Darüber hinaus
besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Computertomographiegerät
anzugeben, das zur Ausführung eines derartigen Verfahrens
eingerichtet ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung einer zeitlichen
Abfolge von tomographischen Bildern gemäß den
Verfahrensschritten des unabhängigen Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche
2 bis 15. Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computertomographiegerät
zur Erzeugung einer zeitlichen Abfolge von tomographischen Bildern gemäß den
gegenständlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruches
16 gelöst.
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Der
Erfinder hat erkannt, dass die Erzeugung einer Abfolge von tomographischen
Bildern zu einer vorbestimmten Phasenlage eines sich zyklisch bewegenden
Objektes, bei dem ein Tomographiegerät mit einem Abtastbereich
eingesetzt wird, dessen Ausdehnung in Richtung der z-Achse kleiner
ist als ein sich in dieser Richtung erstreckender Untersuchungsbereich,
auch dann möglich ist, wenn die Projektionen zur Erzeugung
der tomographischen Bilder zyklisch durch sequentielle Abtastung
an unterschiedlichen z-Positionen entlang des Untersuchungsbereiches
gewonnen werden.
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Entsprechend
diesem Grundgedanken der Erfindung wird ein Verfahren zur Erzeugung
einer zeitlichen Abfolge von tomographischen Bildern zu einer vorbestimmten
Phasenlage eines sich zyklisch bewegenden Objektes unter Einsatz
eines Tomographiegerätes mit einem um eine z-Achse rotierbar
angeordneten Aufnahmesystem vorgeschlagen, wobei das Aufnahmesystem
einen Abtastbereich aufweist, dessen Ausdehnung in Richtung der
z-Achse kleiner ist als ein sich in dieser Richtung erstreckender
Untersuchungsbereich, und wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte
aufweist:
- – Erfassen von Projektionen
an sequentiell hintereinander angesteuerten z-Positionen, wobei
die z-Positionen so gewählt werden, dass die erfassten
Projektionen für benachbarte z-Positionen aneinander angrenzen
oder sich überlappen, so dass der Untersuchungsbereich
durch Projektionen vollständig abgedeckt ist, wobei an
jeder z-Position zu der vorbestimmten Phasenlage so viele Projektionen
erfasst werden, dass Messdaten für Parallelprojektionen über
ein Winkelintervall von mindestens 180° vorliegen,
- – wiederholte Ansteuerung der z-Positionen gemäß dem
zuvor beschriebenen Verfahrensschritt, bis Projektionen für
die Erzeugung der zeitlichen Abfolge von Bildern vorliegen und
- – schritthaltende oder nachgeschaltete Rekonstruktion
von Bildern auf der Grundlage der gewonnenen Messdaten zur Bildung
der zeitlichen Abfolge von Bildern.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht
somit die Erzeugung einer Abfolge von tomographischen Bildern von
einem sich über den Abtastbereich des Aufnahmesystems hinaus
erstreckenden Untersuchungsbereich mit einfachen Mitteln und ohne
Einsatz eines technisch aufwendigen und unter hohen Kostenaufwand
herzustellenden Detektors.
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Vorzugsweise
ist das sich zyklisch bewegende Objekt das Herz eines Patienten
und die vorbestimmte Phasenlage eine Phasenlage innerhalb eines
RR-Zyklus des Herzens, wobei die Erfassung von Projektionen getriggert
durch ein EKG-Signal erfolgt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird an jeder z-Position
die aktuelle Phasenlage durch eine Analyse des EKG-Signals ermittelt und
im Falle einer beobachteten Abweichung der aktuellen Phasenlage
von der vorbestimmten Phasenlage die Erfassung von Projektionen
an derselben z-Position wiederholt.
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Wird
beispielsweise durch Analyse des betreffenden RR-Zyklus eine Extrasystole
festgestellt, wird die Abtastung an unveränderter z-Position
im nächsten Zyklus wiederholt. Erst wenn ein brauchbarer
Satz von Projektionen an der betreffenden z-Position erfasst wurde,
findet eine Verstellung auf die in z-Richtung benachbarte Abtastposition
statt.
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Unterschiedliche
z-Positionen können wahlweise durch ein Verstellen einer
Patientenliege, auf der sich der Patient befin det, oder durch ein
Verstellen der Gantry in Bezug auf die Patientenliege in Richtung
der z-Achse angesteuert werden.
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Vorzugsweise
wird für das Verfahren ein Computertomographiegerät
mit zwei um 90° versetzt angeordneten Aufnahmesystemen
zur Erfassung der Projektionen eingesetzt. Die Rekonstruktion eines Schichtbildes
bei Parallelgeometrie kann bei erfassten Projektionen aus einem
Projektionswinkelbereich von 180° realisiert werden, also
einem Halb-Umlaufdatenintervall. Bei Fächergeometrie wird
ein Fächerdatensatz aus einem Projektionswinkelbereich
von 180° plus Fächerwinkel benötigt,
um 180° Paralleldaten für jeden Bildpunkt außerhalb
des Drehzentrums zu generieren. Im Drehzentrum selbst reichen Fächerdaten
aus einem Winkelbereich von 180° aus, um 180° Paralleldaten
zu generieren.
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Bei
Einsatz eines Computertomographiegerätes mit zwei um 90° winkelversetzt
angeordneten Aufnahmesystemen wird die Zeit, die zur Erfassung solcher
Projektionen notwendig ist, im Wesentlichen halbiert. Die Erfassung
von Projektionen wird so durchgeführt, dass zwischen den
Datensätzen von den beiden Messsystemen ein gewisser Überlapp vorhanden
ist. Vor Rekonstruktion werden die beiden Datensätze mit
Hilfe einer glättenden Übergangsfunktion aneinander
angefügt. Die Glättung sorgt dafür, dass
Strichartefakte durch mögliche Inkonsistenzen zwischen
den Start- und Endprojektionen vermieden werden. Aus den so gewonnenen
Projektionen in Fächergeometrie wird ein für die
Bildrekonstruktion notwendiger Halb-Umlaufdatensatz in Parallelgeometrie
berechnet. Die zur Rekonstruktion benötigten Daten werden
somit in einem Zeitintervall erfasst, welches im Wesentlichen die
Dauer einer Viertel-Gantry-Rotationszeit hat.
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Ebenso
wäre es denkbar, drei um 120° winkelversetzt angeordnete
Aufnahmesysteme zur Erfassung der Projektionen einzusetzen. Bei
einem solchen System reduziert sich in entsprechender Weise das
Zeitintervall, welches zur Erfassung von Messdaten für
Parallelprojektionen über ein Winkelintervall von insgesamt
180° benötigt wird. Die Rekonstruktion von Schichtbildern
findet bei derartigen Systemen auch unter Verwendung der komplementären
Projektionen statt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt
das Erfassen von Projektionen an sequentiell hintereinander angesteuerten
z-Positionen mit zwei unterschiedlichen Energiespektren einer Röntgenstrahlung,
wobei zu jedem der beiden Energiespektren an jeder z-Position zu
der vorbestimmten Phasenlage so viele Projektionen erfasst werden,
dass zu jedem Energiespektrum Messdaten für Parallelprojektionen über
ein Winkelintervall von insgesamt mindestens 180° vorliegen
und wobei die schritthaltende oder nachgeschaltete Rekonstruktion von
Bildern auf der Grundlage der gewonnenen Projektionen getrennt für
die beiden Energiespektren zur Bildung der zeitlichen Abfolge von
Bildern erfolgt.
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Die
so generierten Mehrfach-Energiebilder ermöglichen aufgrund
der energieabhängigen Absorptionen von Röntgenstrahlung
durch eine Substanz eine genaue Segmentierung und Quantifizierung
des Myokards oder des koronaren Plaques oder der Jodanreicherung
im Myokard. Bei dem Einsatz eines Computertomographiegerätes
mit nur einem Aufnahmesystem können Projektionen zu den
beiden unterschiedlichen Energiespektren der Röntgenstrahlung
an einer bestimmten z-Position dadurch gewonnen werden, dass ein
Wechsel der Energiespektren zwischen aufeinanderfolgenden Herzzyklen erfolgt.
Die Abtastung wird in diesem Fall an einer z-Position so lange durchgeführt,
bis zu jedem der beiden Energiespektren genügend Projektionen
vorliegen, um Messdaten für Parallelprojektionen über einen
Winkelintervall von mindestens 180° zu generieren. Alternativ
dazu wäre es ebenso denkbar, dass ein Wechsel des Energiespektrums
erst zu einem Zeitpunkt erfolgt, wenn zur Rekonstruktion genügend Projektionen
zu dem eingestellten Energiespektrum eines tomographischen Bildes
vorliegen. Der Wechsel erfolgt in diesem Fall an einer z-Position;
also nur ein einziges Mal nach Durchlauf einer bestimmten Anzahl
von Herzzyklen.
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Bei
dem Einsatz eines Computertomographiegerätes mit zwei Aufnahmesystemen
ergibt sich folgende vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung:
In
einer ersten vorteilhaften Variante werden an den z-Positionen während
einer ersten Periode der zyklischen Bewegung zu der vorbestimmten
Phasenlage durch die beiden Aufnahmesysteme zeitgleich Projektionen
zu dem ersten Energiespektrum erfasst, so dass zu dem ersten Energiespektrum
Messdaten für Parallelprojektionen über ein Winkelintervall
von insgesamt mindestens 180° vorliegen, wobei während einer
darauffolgenden zweiten Periode der zyklischen Bewegung zu der vorbestimmten
Phasenlage durch die beiden Aufnahmesysteme zeitgleich Projektionen
zu dem zweiten Energiespektrum erfasst werden, so dass zu dem zweiten
Energiespektrum Messdaten für Parallelprojektionen über
ein Winkelintervall von insgesamt mindestens 180° vorliegen.
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Alternativ
dazu wäre es ebenfalls in einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung denkbar, dass an den z-Positionen während
jeder Periode der zyklischen Bewegung durch die beiden Aufnahmesysteme
Projektionen zu den beiden Energiespektren zeitgleich erfasst werden.
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Die
unterschiedlichen Energiespektren der Strahlung können
beispielsweise durch eine Variation der Beschleunigungsspannung
oder durch die Verwendung unterschiedlicher Strahlungsfilter oder auch
durch eine Kombination von beiden Maßnahmen erreicht werden.
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Durch
den Einsatz von zwei Aufnahmesystemen ist möglich, die
Abfolge von tomographischen Bildern mit einer höheren Zeitauflösung
zu erzeugen. Dies ist insbesondere bei den vorgenannten Stress-Perfusions-Untersuchungen
von Vorteil, da eine zeitliche Entwicklung des Verlaufs der Kontrastmittelanreicherung
im Myokard nur dann hinreichend genau abgebildet wer den kann, wenn
die Zeiträume zwischen den einzelnen Bildern nicht mehr
als drei bis vier Sekunden betragen.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn der Röhrenstrom bei der Veränderung
des Energiespektrums derart angepasst wird, dass die applizierte
Dosisleistung gleich bleibt. Hierdurch wird unabhängig
von dem verwendeten Energiespektrum eine möglichst geringe
Dosisbelastung des Patienten bewirkt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den
Unteransprüchen sind in den folgenden schematischen Zeichnungen
dargestellt. Es zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes Computertomographiegerät
in einer perspektivischen 3D-Darstellung,
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2 einen
Querschnitt durch ein schematisch dargestelltes Computertomographiegerät
mit zwei um 90° versetzt angeordneten Aufnahmesystemen,
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3 eine
erste Variante eines Zeitverhaltens zwischen Spannungsumschaltung
der Röhrenspannung und Vorschub eines dem Computertomographiegerätes
zugeordneten Patiententisches, und
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4 eine
zweite Variante des Zeitverhaltens der Röntgenspannung
des Röhrenstroms und des Vorschubs in Relation zum EKG
des Patienten.
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Die 1 zeigt
eine schematische 3D-Darstellung eines erfindungsgemäßen
Tomographiegerätes, in diesem Beispiel eines Computertomographiegerätes 2,
mit zwei Aufnahmesystemen 4, 5, wobei die Aufnahmesysteme 4, 5 um
90° winkelversetzt auf einer Gantry 10 in einem
Gantrygehäuse 22 drehbar angeordnet sind. Ein
Patient befindet sich auf einem verstellbaren Patiententisch 23 und
wird über eine automatische Kontrastmittelpumpe 24 zu
einem vorhergesehenen Zeitpunkt, zu dem der eigentli che diagnostische
Scan beginnt, mit Kontrastmittel versehen, so dass eine verbesserte
Gefäßdarstellung möglich ist. Erfindungsgemäß wird über
eine Steuer- und Recheneinheit 19, in dessen Speicher 20 sich Computerprogramme
befinden, die Gantry 10 und die daran angeordneten Aufnahmesysteme 4, 5 einschließlich
des Vorschubes des Patiententisches 23 über die
Steuer- und Datenleitung 25 so gesteuert, dass Projektionen
an sequentiell hintereinander angesteuerten z-Positionen (z1, z2)
entlang eines Untersuchungsbereiches erfasst werden, wobei die z-Positionen
(z1, z2) so gewählt sind, dass die erfassten Projektionen
für benachbarte z-Positionen aneinander angrenzen oder
sich überlappen, so dass der Untersuchungsbereich durch
Projektionen vollständig abgedeckt ist. An jeder z-Position
(z1, z2) werden zu einer vorbestimmten Phasenlage des sich zyklisch
bewegenden Herzens (21) des Patienten (6) so viele
Projektionen erfasst, dass Messdaten für Parallelprojektionen über
ein Winkelintervall von insgesamt mindestens 180° vorliegen.
Die vorbestimmte Phasenlage ist dabei eine Phasenlage innerhalb
eines RR-Zyklus des Herzens (21), in welchem sich das Herz
im Wesentlichen nicht bewegt. Getriggert wird dieser Vorgang über
die Ableitung eines EKG's des Patienten über die vorgesehene
EKG-Leitung 26, wobei in der Regel als Triggerimpuls die
R-Zacke im EKG verwendet wird.
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Bei
Vorliegen einer Extasystole oder bei Arhythmien der Herzbewegung
kann es vorkommen, dass Projektionen zu einem Zeitpunkt erfasst
werden, bei dem nicht die vorgegebene Phasenlage der Herzbewegung
vorliegt. Aus diesem Grund wird schritthaltend eine Analyse des
EKG-Signals vorgenommen, bei der die aktuelle Phasenlage ermittelt wird.
Bei einer festgestellten Abweichung der aktuellen Phasenlage von
der vorbestimmten Phasenlage findet keine Verstellung der z-Position
(z1, z2) statt und es werden Projektionen an derselben z-Position (z1,
z2) so lange erfasst, bis ein brauchbarer Satz von Projektionen
zur entsprechenden Phasenlage vorliegt.
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Je
nach Herzfrequenz und je nach Rotationsgeschwindigkeit des Aufnahmesystems 4, 5 müssen Projektionen über
mehrere Zyklen der Herzbewegung gesammelt werden. Durch den Einsatz
von zwei um 90° zueinander versetzt angeordneten Aufnahmesystemen 4, 5 können
Messdaten für Parallelprojektionen bereits aus Viertel-Umlaufdatensätzen gewonnen
werden, so dass in Abhängigkeit der Herzfrequenz genügend
Projektionen zur Rekonstruktion eines Bildes aus einer einzigen
Herzperiode erfasst werden können.
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Die 2 zeigt
ein Computertomographiegerät mit zwei Aufnahmesystemen 4, 5,
die jeweils eine Röntgenröhre 15, 17 und
einen der Röntgenröhre 15, 17 zugeordneten
Fokus 27, 28 aufweisen. Die Röntgenröhren 15, 17 sind
in einer Ebene um 90° winkelversetzt angeordnet, wobei
deren Strahlenfächer vom Fokus 27, 28 zum
jeweils gegenüberliegend angeordneten Detektor 16, 18 reichen.
Durch die hier gezeigte Anordnung genügt es, wenn Projektionen
in einem Winkelintervall 90° plus Fächerwinkel erfasst
werden.
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Ein
in 1 gezeigtes Computertomographiegerät
kann durch Aktivierung eines in dessen Speicher 20 gespeicherten
Computerprogramms so gesteuert werden, dass zur Erzeugung der zeitlichen Abfolge
der tomographischen Bilder 1 das Erfassen von Projektionen
an sequentiell hintereinander angesteuerten z-Positionen z1, z2
mit zwei unterschiedlichen Energiespektren einer Röntgenstrahlung
erfolgt. Dabei werden zu jedem der beiden Energiespektren an jeder
z-Position z1, z2 zu der vorbestimmten Phasenlage so viele Projektionen
aufgenommen, dass zu jedem Spektrum Messdaten für Parallelprojektionen über
ein Winkelintervall von mindestens 180° vorliegen.
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Die
unterschiedlichen Energiespektren können dabei durch Variation
der Beschleunigungsspannung der Röntgenröhre 15, 17 oder
aber auch durch das Einbringen von entsprechenden Strahlungsfiltern 13, 14,
so wie in 2 gezeigt, erzeugt werden.
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Die 3 zeigt
ein Zeitverhalten zwischen Röhrenspannung und dem Vorschub
des Patiententisches in Relation zum EKG, für den Fall,
dass der Untersuchungsbereich durch sequentielle Abtastung an zwei
unterschiedlichen z-Positionen z1, z2 vollständig erfasst
wird. Bei einer Detektorbreite von drei Zentimetern in Richtung
der z-Achse kann auf diese Weise maximal ein Untersuchungsbereich
von insgesamt sechs Zentimetern abgedeckt werden. Zur Erfassung
von Projektionen, die für Parallelprojektionen Messdaten über
ein Winkelintervall von 180° liefern, müssen nach
diesem Beispiel an jeder z-Position z1, z2 zwei Zyklen der Herzbewegung
abgetastet werden. Im ersten oberen Diagramm des schematischen Verlaufs
eines EKG-Signals 8 sind typische R-Zacken eingezeichnet,
durch die bevorzugt die Triggerung der Spannungsumschaltung und
des schrittweisen Vor- bzw. Rückschubs des Patiententisches
durchgeführt wird. Das EKG-Signal 8 ist hier über
die Zeitachse t aufgetragen und wird in willkürlichen Minivolteinheiten
des Spannungspotentials U dargestellt. Beispielhaft ist die Dauer
einer Herzperiode 7 eingetragen, wobei auf der Zeitachse
zusätzlich die Zeitpositionen der R-Peaks aufgezeichnet sind.
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Im
mittleren Diagramm der 3 ist unter Verwendung der gleichen
Zeitachse der Spannungsverlauf 11 der Röhrenspannung
U in willkürlichen Einheiten in kVp aufgetragen. Gleichzeitig
ist in der unteren Graphik die Relativverschiebung 12 zwischen
dem Aufnahmesystem und dem Patienten in Zentimeter über
die gleiche Zeitachse dargestellt. Wie aus diesen Graphiken erkennbar
ist, wird in zwei aufeinanderfolgenden Zyklen der Herzbewegung eine
Spannung U2 an die Röntgenröhren angelegt. Das
Aufnahmesystem befindet sich an der z-Position Z1.
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Nach
Durchlauf des zweiten Zyklus sind genügend Projektionen
zur Rekonstruktion des Schichtbildes gesammelt worden. Im dritten
Zyklus zwischen der R3- und R4-Achse findet eine Relativverstellung zwischen
dem Aufnahmesystem und dem Patienten auf die zweite z-Position Z2
statt. Während dieser Relativbewegung wird das Spannungspotential
entsprechend dem Ver lauf auf Null gefahren, so dass die Dosisleistung
ebenfalls den Wert Null aufweist. Die Steuerung erfolgt hierbei
so, dass die Endposition ausreichend vor dem Beginn der nächsten
Ruhephase erreicht wird, so dass während der kommenden Ruhephase
zwischen den R-Zacken R4 und R5 keine Erschütterungen mehr
am Patienten bzw. an dem Aufnahmesystem auftreten und der nächste
Abtastvorgang mit der Spannung U1 stattfinden kann. Es werden wieder über
zwei Zyklen der Herzbewegung hinweg Projektionen zur Spannung U1
ohne Verstellung des Patiententisches erfasst. Nach diesen beiden
Durchläufen liegen wiederum Projektionen vor, mit denen
ein Schichtbild rekonstruiert werden kann.
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Nach
dem Zeitpunkt R6 wird der Patiententisch zurück auf die
z-Position Z1 verstellt und der eben beschriebene Abtastvorgang
wird erneut zur Erfassung von Projektionen zur Rekonstruktion eines nächsten
Bildes der Abfolge durchgeführt. Die wiederholte Ansteuerung
der beiden z-Positionen erfolgt so lange, bis genügend
Projektionen für die Erzeugung der zeitlichen Abfolge von
Bildern vorliegen. Die Rekonstruktion der Abfolge kann entweder
schritthaltend oder auch am Ende des Abtastvorganges durchgeführt
werden.
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Die 5 zeigt eine weitere Variante des Zeitverhaltens
zwischen der Röhrenspannung, dem Röhrenstrom und
dem Vorschub des Patiententisches in Relation zum EKG des Patienten.
Im Unterschied zu dem in 4 gezeigten Zeitverhalten wird hier
der Zusammenhang der Betriebsparameter für den Fall dargestellt,
dass das Erfassen von Projektionen an sequentiell hintereinander
angesteuerten z-Positionen mit zwei unterschiedlichen Energiespektren
einer Röntgenstrahlung erfolgt. Weiterhin wird bei dem
dargestellten Zeitverhalten davon ausgegangen, dass aufgrund einer
höheren Rotationszeit der Gantry für die Rekonstruktion
eines Bildes genügend Projektionen innerhalb eines einzigen
Zyklus der Herzbewegung erfasst werden können. In 5 ist zusätzlich der Verlauf
des Röhrenstroms dargestellt, der so eingestellt wird,
dass die dem Patienten applizierte Röntgendosis möglichst
gering ist.
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Der
Abtastvorgang beginnt bei eingestellter Röhrenspannung
U1 über den Zeitbereich des ersten Zyklus R1 bis R2. Anschließend
erfolgt ohne eine Änderung der Relativposition zwischen
dem Aufnahmesystem und dem Patienten eine Erhöhung der
Röhrenspannung auf den Betrag U2, mit dem der Abtastvorgang
in der zweiten Herzperiode zwischen R2 und R3 durchgeführt
wird. Während jeder Periode werden so viele Projektionen
gesammelt, dass für beide Energiespektren genügend
Messdaten für Parallelprojektionen in einem Winkelintervall
von 180° vorliegen.
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In
der dritten Herzperiode wird die Beschleunigungsspannung U2 beibehalten;
jedoch wird der Röhrenstrom nach dem Zeitpunkt R2 von dem
Betrag I2 auf Null abgesenkt, so dass keine Dosisleistung ausgesandt
wird und während dieser Zeit die Verstellung von der Position
z1 auf die Position z2 erfolgen kann. Anschließend wird
der Röhrenstrom wieder auf das Niveau I2 hochgefahren,
so dass ein neuer Abtastvorgang in der Periode zwischen R4 und R5
mit der Röhrenspannung U2 und dem Röhrenstrom
I2 durchgeführt werden kann.
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In
der darauf folgenden Periode zwischen R5 und R5 wird die Röhrenspannung
auf das Niveau von U1 abgesenkt, während gleichzeitig der
Röhrenstrom auf das Niveau I1 angehoben wird. In dem gezeigten Beispiel
werden Projektionen zu den beiden Energiespektren in einer im Vergleich
zur z-Position z1 umgekehrten Reihenfolge erfasst. Röntgenspannung und
Röhrenströme werden in der Art entgegengesetzt
geregelt, dass insgesamt die Dosisleistung, die von der Röntgenröhre
ausgestrahlt wird, bei den unterschiedlichen verwendeten Röhrenspannungen identisch
ist.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die eben beschriebenen Zeitverhalten
sowohl für Computergraphiegeräte mit einem als
auch mit mehr Aufnahmesystemen Anwendung finden. Die zwei oder mehr Aufnahmesysteme
werden entweder in identischer Weise zu den gezeigten Zeitverläufen
gesteuert. Es wäre aber auch denkbar, dass die Abtastung
mit dem zweiten Aufnahmesystem so erfolgt, dass die Regelung der
Röhrenspannung und des Röhrenstroms in genau umgekehrter
Weise erfolgt, wie es bezüglich des ersten Aufnahmesystems
vorgesehen ist. Je nach Betrieb wäre es also denkbar, dass
die beiden Aufnahmesysteme zeitgleich Projektionen zu demselben
Energiespektrum der Röntgenstrahlung sammeln oder aber
auch so betrieben werden, dass zu jedem Zeitpunkt Projektionen zu
beiden Energiespektren der Röntgenstrahlung erfasst werden.
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Zusammenfassend
kann gesagt werden:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Erzeugung einer zeitlichen Abfolge von tomographischen Bildern 1 zu
einer vorbestimmten Phasenlage eines sich zyklisch bewegenden Objektes 21.
Das Tomographiegerät 2 umfasst ein rotierbar angeordnetes
Aufnahmesystem 4, 5 zur Erfassung von Projektionen,
welches einen Abtastbereich aufweist, dessen Ausdehnung in Richtung
der z-Achse 3 kleiner ist als ein sich in dieser Richtung
erstreckender Untersuchungsbereich. Es werden Projektionen an sequentiell
hintereinander angesteuerten z-Positionen z1, z2 so erfasst, dass
der Untersuchungsbereich vollständig abgedeckt ist und
sodass an jeder z-Position z1, z2 Messdaten für Parallelprojektionen über
ein Winkelintervall von mindestens 180° vorliegen. Die
z-Positionen z1, z2 werden zyklisch wiederkehrend angesteuert, bis
Projektionen für die Erzeugung einer zeitlichen Abfolge
von Bildern 1 vorliegen. Es werden schritthaltend oder
nachgeschaltet die Bilder der Abfolge 1 aus den gewonnenen
Messdaten rekonstruiert. Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln, ohne
Einsatz eines sich über den gesamten Untersuchungsbereich
erstreckenden Detektors 16, 18, eine Abfolge von
Bildern 1 erfasst werden, die den zeitlichen Verlauf, beispielsweise
eines Kontrastmittels, zu einer vorbestimmten Phasenlage des Herzens
eines Patienten 6 darstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004003882
A1 [0003]