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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für
eine Bildgebungsanlage zur zeitaufgelösten Abbildung eines
sich iterativ bewegenden Untersuchungsobjekts, insbesondere ein
Verfahren zur simultanen zeitaufgelösten Herzbildgebung und
Perfusions-Bildgebung mittels einer Angiographie-Vorrichtung, wofür
hier beispielhaft eine C-Bogen-Vorrichtung stehen soll, sowie ein
entsprechendes Computerprogramm und einen Datenträger,
auf dem dieses gespeichert ist. Ferner betrifft die Erfindung eine
Bildgebungsanlage.
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Angiographie-Vorrichtungen
oder -systeme werden für Eingriffe bzw. Interventionen
am Herzen verwendet, um mittels Röntgenbildgebung diese
Eingriffe zu überwachen. Typischerweise weisen derartige
Angiographie-Vorrichtungen einen C-förmigen Bogen auf,
an dessen einem Ende eine Röntgenquelle und an dessen anderem
Ende ein zugehöriger Röntgendetektor angebracht
ist. Der C-Bogen ist frei um eine Patientenliege verschwenkbar und
erlaubt dadurch die Aufnahme von zweidimensionalen Echtzeit-Röntgenbildern
(Fluoroskopie-Aufnahmen) des Patienten aus verschiedensten Blickrichtungen.
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Traditionell
erzeugen Angiographiesysteme einfache Röntgen-Projektsbilder,
auf denen Strukturen wie Herzschatten, Führungsdrähte,
Katheter und kontrastmittelgefüllte Katheter erkennbar
sind. Seit einigen Jahren können Angiographiesysteme durch Rotation
des C-Bogens um den Patienten auch CT-ähnliche 3-D-Bilder
erzeugen, auf denen Weichgewebe drei-dimensional sichtbar ist. Die
Darstellungsmöglichkeiten beschränken sich allerdings
auf die Morphologie, d. h. die Struktur, der untersuchten Regionen.
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Diese
Erfindung behandelt das Problem, mittels Angiographiesystemen Informationen über
die Durchblutung des Herzmuskels zu ermitteln. Dieses Problem ist
von besonderem Interesse, weil ein geeignetes Verfahren im Gegensatz
zu den etablierten Verfahren zur Perfusions-Messung (MR, SPECT, PET)
während einer Intervention angewendet werden kann.
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Die
Gewebedurchblutung bzw. Perfusion kann mit einer Vielzahl radiologischer
Verfahren wie z. B. Magnetresonanztomographie (MR), Computertomographie
(CT), Ultraschall oder Positronen-Emissions-Tomographie (PET) bestimmt
werden. Die meisten Verfahren basieren darauf, dass ein Kontrastmittel-Bolus
injiziert und die Konzentration des Kontrastmittels als Funktion
der Zeit untersucht wird.
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Voraussetzung
dafür ist eine schnelle Bildaufnahme, um den Durchlauf
des Bolus verfolgen zu können. Typischerweise ist dafür
die Aufnahme von Bildern im Abstand von ca. 1 bis 2 Sekunden nötig. Angiographiesysteme
können problemlos Projektionsaufnahmen mit solchen Geschwindigkeiten
erzeugen, und auf diese Weise wurden bereits Versuche zur Perfusions-Messung
im Herzen vorgeschlagen, wie in C. Michael Gibson und Albert
Schömig: Coronary and Myocardial Angiography: Angiographic Assessment
of Both Epicardial and Myocardial Perfusion. Circulation 109; Seiten
3096 bis 3105, 2004, dargelegt ist. Die Projektions-Verfahren
haben allerdings viele Nachteile, insbesondere ist eine genaue Zuordnung
eines Bereichs im Projektionsbild zu dem entsprechenden Areal der
dreidimensionalen Anatomie nicht möglich.
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Es
gibt auch Ideen zur Messung von Perfusion mittels dreidimensionaler
Bildaufnahme bei Angiographiesystemen (siehe
DE 10 2006 030 811 A1 ,
US 2007/0092055 A1 und
Montes,
P.; Lauritsch, G., "Analysis of time resolution in dynamic
computed tomography for Perfusion studies", Nuclear Science Symposium
Conference Record, 2004 IEEE, vo1. 7, no., Seiten 4195 bis 4199,
Vol. 7, 16–22 Oct. 2004). Für die 3-D-Aufnahme
muss der C-Bogen des Angiographiesystems um den Patienten über einen
Winkelbereich von mehr als 180° rotieren, was die Zeitauflösung
auf typischerweise 4 bis 5 Sekunden beschränkt. Es geht
daher bei diesen Arbeiten um das Problem, trotz der relativ schlechten
Zeitauflösung bei der 3-D-Aufnahme mittels Angiographiesystemen sinnvolle
Perfusions-Messwerte zu erhalten.
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Allerdings
beschränken sich die bekannten Verfahren auf statische
oder jedenfalls fast statische Organe. Bei bewegten Organen wie
dem Herzen kommt es aufgrund der Herzbewegung zu als Artefakten
bezeichneten Störungen in den 3-D-Bildern und daher auch
in den Perfusions-Bildern.
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Außerdem
existieren Verfahren zur Abbildung des Herzens in 3-D mittels Angiographiesystemen
(siehe
DE 10 2004
048 209 B3 ,
DE
10 2005 016 472 A1 und
G. Lauritsch, J. Boese,
L. Wigström, H. Kemeth, und R. Fahrig, "Towards
Cardiac C-Arm Computed Tomography", IEEE Transactions an
Medical Imaging, vol. 25, Seiten 922 bis 934, 2006.); diese
erfordern allerdings bereits für das eingesetzte EKG-Gating
zur Unterdrückung der Herzbewegung mehrfache 3-D-Aufnahmen.
Dies verschlechtert die Zeitauflösung so stark, dass Perfusions-Messungen nicht
möglich sind. EKG-Gating bedeutet in diesem Zusammenhang
den Einsatz eines bestimmten Verfahrens, mit dem bei der 3-D-Rekonstruktion
durch Verwendung des EKG-Signals als Resultat eine Serie von 3-D-Bildern
einer bestimmten Phase zugeordnet werden kann.
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Das
Grundproblem von Herz-Perfusions-Messungen ist, dass bisher mit
Mehrfach-Rotationsläufen des C-Bogens nur entweder die
Herzphasen mittels EKG-Gating berücksichtigt werden können
oder der zeitliche Verlauf eines Kontrastmittelbolus ohne EKG-Gating
untersucht werden kann. Beides gleichzeitig ist bisher nicht möglich.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Betriebsverfahren
für eine Bildgebungsanlage zur zeitaufgelösten
Abbildung eines sich iterativ bewegenden Untersu chungsobjekts sowie
ein entsprechendes, ggf. auf einem Datenträger gespeichertes,
Computerprogramm bereitzustellen, womit die aus dem Stand der Technik
bekannten Nachteile behoben und verbesserte Messergebnisse, insbesondere
Herz-Perfusions-Messungen, möglich sind.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Betriebsverfahren gemäß Anspruch
1, einem Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch
12, einem Datenträger gemäß Anspruch
13, auf dem letzteres gespeichert ist, sowie einer Bildgebungsanlage
gemäß Anspruch 14 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Grundidee dieser Erfindung ist es somit, zunächst einen
Datensatz unter Kenntnis der Phasenlage des Untersuchungsobjekts
aufzunehmen. Daraus wird dann das Bewegungsfeld extrahiert. Mit dieser
Information kann dann eine zweite Aufnahme mit Mehrfach-Rotationsläufen
bewegungskorrigiert werden. Dadurch kann die Bewegung des Untersuchungsobjekts
herausgerechnet bzw. herauskorrigiert werden. Hierbei bezeichnet
der Begriff „Phase” einen bestimmten Zeitpunkt
innerhalb des Bewegungszyklus des sich iterativ bewegenden Objekts. Ein
Bewegungsfeld ist eine dreidimensionale Abbildungsmatrix, mit deren
Hilfe jeweils ein zu einem bestimmten Zeitpunkt aufgenommener dreidimensionaler
Bilddatensatz in einen anderen Bilddatensatz für einen
anderen Zeitpunkt umgerechnet werden kann.
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Die
Erfindung stellt somit ein neues Datenakquisitions- und Rekonstruktionsverfahren
bereit, mit denen insbesondere bei der bevorzugten Anwendung der
Herzbildgebung sowohl Herzphasen als auch Kontrastmittel-Dynamik
gleichzeitig erfasst werden können. Dadurch ist es erstmals
möglich, mittels Angiographiesystemen Kontrastmitteldynamik
darzustellen, ohne eine „Verschmierung” des Bildes über
alle Herzphasen in Kauf nehmen zu müssen. Dies macht den
sinnvollen Einsatz von C-Bogen basierter Perfusions-Messung in der
Kardiologie erst sinnvoll möglich.
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Im
Gegensatz zu anderen Perfusions-Messverfahren hat die Erfindung
den Vorteil, dass sie direkt während Eingriffen am Herzen
eingesetzt werden kann. Ein Transport des Patienten zu einem anderen
System (wie z. B. MR, SPECT) ist nicht notwendig, was den Workflow
vereinfacht und die Berücksichtigung der Informationen
zur Perfusion direkt während des Behandlungsprozesses ermöglicht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform werden im Schritt zur Rekonstruktion
der dreidimensionalen Bilddatensätze mehrfache, mit dem
Phasensignal zeitlich korrelierte, über einen Winkelbereich
von mehr als 180° verlaufende Rotationsläufe der
Bildgebungsanlage verwendet. Details sind in der
DE 10 2005 016 472 A1 angegeben.
Hierdurch kann bereits mit zwei Rotationsläufen eine gute
Genauigkeit des Bewegungsfelds erzielt werden. Das Verfahren ist
sehr schnell und effizient, wenn nicht mehr als vier Rotationsläufe
verwendet werden. Dabei bedeutet der Begriff „Rotationslauf”,
dass ein C-Bogen über einen Winkelbereich von (mindestens)
180° + Fächerwinkel verschwenkt wird, wobei in
der Regel 50 bis 500 Bilder aufgenommen werden. Der „Fächerwinkel” entspricht
dem Winkel, unter dem die Röntgenquelle die Röntgenstrahlung
aussendet, und beträgt in der Regel etwa 20°.
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Es
ist jedoch auch möglich, die Bewegungsfelder mit einem
anderen Verfahren zu bestimmen. Z. B. sind Verfahren der symbolischen
Rekonstruktion bekannt, die aus einem einzigen Rotationslauf das Bewegungsfeld
bestimmen können. Ein Beispiel hierfür, bei dem
das Bewegungsfeld allerdings nur geschätzt werden kann,
ist dargestellt in: C. Blondel, G. Malandain, R. Vaillant,
und N. Ayache: Rekonstruktion of Coronary Arteries From a Single
Rotational X-Ray Projection Sequence, IEEE TMI, Vol 25, no. 5, 2006.
Ein Problem hierbei kann darin bestehen, dass dieses Verfahren nicht
allgemein anwendbar ist, sondern nur unter bestimmten Voraussetzungen
wie Hochkontrastobjekten eingesetzt werden kann.
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Als
praktisches und gut durchzuführendes Verfahren für
die Rekonstruktion der dreidimensionalen Bilddatensätze
hat sich das Verfahren der gefilterten Rückprojektion bewährt.
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Es
ist bevorzugt, für die Berechnung der Bewegungsfelder eine
elastische Bild-Registrierung zweier aufeinanderfolgender dreidimensionaler
Bilddatensätze zu verwenden. Im Gegensatz zur starren Bild-Registrierung,
bei der zwei dreidimensionale Volumina nur mittels Rotation und
Translation aufeinander abgebildet werden, kann bei der elastischen Bild-Registrierung
zusätzlich noch eine Verzerrung wie beispielsweise Zoomen
eingesetzt werden.
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Bevorzugt
wird das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herz-Darstellung
mit EKG-Gating mit Kontrastmittelgabe angewendet. Weiter ist es
bevorzugt, als Bildgebungsanlage ein C-Bogen-Angiographiesystem
als medizinisches Röntgensystem zu verwenden. In einer
Variante können dann die beiden Projektionsaufnahme-Schritte
auch kombiniert werden und (zumindest teilweise) gleichzeitig während einer
einzigen Kontrastmittel-Injektion ablaufen. Da eine perfekt homogene
Kontrastierung nicht nötig ist, kann nach der Aufnahme
mittels einiger Rotationsläufe ohne EKG-Gating im vierten
Schritt nahtlos auf Rotationsläufe mit EKG-Gating im ersten
Schritt übergegangen werden, und bei Bedarf können
am Ende noch weitere Rotationsläufe ohne EKG-Gating angeschlossen
werden.
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Die
Kontrastmittelgabe lässt sich dadurch automatisieren und
standardisieren, dass synchronisiert mit dem Beginn des ersten Schrittes
ein Kontrastmittel sowie synchronisiert mit dem Beginn des vierten
Schrittes ein Kontrastmittel-Bolus durch einen automatischen Injektor
injiziert wird. Typischerweise wird dabei das Kontrastmittel so
injiziert, dass eine vollständige, homogene Kontrastierung
während des ersten Schritts vorliegt und während
des vierten Schritts nur ein kurzer Kon trastmittel-Bolus verabreicht
wird, der dann zum Zweck von Perfusions-Messungen zeitlich verfolgt
werden kann.
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Aus
den bewegungskompensierten Bilddatensätzen kann dann in
einfacher Weise die zeitliche Dynamik der Kontrastmittel-Injektion
berechnet werden, und aus der zeitlichen Dynamik der Kontrastmittel-Injektion
wird die Gewebe-Perfusion berechnet.
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Die
erfindungsgemäße Bildgebungsanlage zur zeitaufgelösten
Abbildung eines sich iterativ bewegenden Untersuchungsobjekts umfasst
einen Strahler und einen Detektor, die in Gegenüberstellung
bezüglich ihrer Schwenkachse und des Untersuchungsobjekts
angeordnet sind, zum Erzeugen von ersten und zweiten Projektionsaufnahmen
des Untersuchungsobjekts in verschiedenen Winkeln. Die Bildgebungsanlage
weist des Weiteren eine Phasenerfassungs-Einheit zur Aufnahme eines
Phasensignals, das die aktuelle Phase der iterativen Bewegung des
Untersuchungsobjekts zum Zeitpunkt der ersten und zweiten Projektionsaufnahmen
angibt, und ein Steuer- und Auswertesystem zur Steuerung der Bildgebungsanlage
auf. Das Steuer- und Auswertesystem ist so ausgestaltet, dass es
zum einen den Strahler und den Detektor für die Bildaufnahme
geeignet ansteuert und zum anderen die aufgenommenen Bilder entsprechend
einem der vorstehend beschriebenen Verfahren auswertet.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigen schematisch:
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1 ein
Flussdiagramm, das den Ablauf eines erfindungsgemäßen
Betriebsverfahrens zur zeitaufgelösten Herzperfusions-Messung
darstellt,
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2 eine
Darstellung der beiden Schritte des Erzeugens von Projektionsaufnahmen
mit und dann ohne EKG-Ga ting, aber unter Aufzeichnung eines EKG-Phasensignals,
und
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3 eine
erfindungsgemäß ausgestaltete C-Bogen-Anlage,
auf der das erfindungsgemäße Betriebsverfahren
ausgeführt werden kann.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform
eines Verfahrens und einer entsprechenden Vorrichtung zur simultanen
zeitaufgelösten Herzbildgebung und Perfusions-Bildgebung
mittels C-Bogen-CT beschrieben. Da sich das Herz in der Regel nur
annähernd und nicht vollständig periodisch bewegt,
wird hier der Ausdruck ”iterativ” verwendet.
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In 3 ist
schematisch eine Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines dreidimensionalen
Bilddatensatzes eines Objekts dargestellt. Bei der Vorrichtung 1 handelt
es sich um einen Röntgentomographen, insbesondere eine
3-D-Rotationsangiographieanlage. Bei dem zu untersuchenden Objekt
handelt es sich um den Brustbereich, insbesondere das Herz, eines
Patienten 2.
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Die
Vorrichtung 1 umfasst eine Aufnahmeeinheit 3 mit
einem Röntgenstrahler 4 und einem Röntgendetektor 5.
Röntgenstrahler 4 und Röntgendetektor 5 sind
in Gegenüberstellung an den Enden eines sogenannten C-Bogens 6 angebracht.
Der C-Bogen 6 ist wiederum etwa mittig an einem Stativ 7 um
eine isozentrische Achse 8 drehbar gelagert. Der Röntgenstrahler 4 und
der Röntgendetektor 5 sind dabei durch Verschwenkung
des C-Bogens 6 gegenüber dem Stativ 7 derart
verdrehbar, dass ein Zentralstrahl 9 der von dem Röntgenstrahler 4 in Richtung
des Röntgendetektors 5 emittierten Röntgenstrahlung
innerhalb einer zu der isozentrischen Achse 8 senkrechten
Aufnahmeebene gegenüber dem umgebenden Raum in einen beliebigen
Projektionswinkel von mindestens 180° verschwenkbar ist, wobei
der Zentralstrahl 9 stets auf die isozentrische Achse 8 ausgerichtet
ist.
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Die
Vorrichtung 1 umfasst weiterhin einen Patiententisch 10 mit
einer Tischplatte 11, auf welcher der Patient 2 während
einer Untersuchung derart gelagert wird, dass seine Körperlängsachse
etwa mit der isozentrischen Achse 8 der Aufnahmeeinheit 3 fluchtet.
Die Tischplatte 11 ist für die Untersuchung derart
in die Öffnung des C-Bogens 6 einschiebbar, dass
der zu untersuchende Körperbereich des Patienten 2 zwischen
Röntgenstrahler 4 und Röntgendetektor 5 zu
liegen kommt.
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Die
Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine EKG-Einheit 12 mit
einer Anzahl von EKG-Sensoren 13, die zur Aufnahme eines
Elektrokardiogramms (EKG), d. h. eines die Herzaktivität
des Patienten 2 wiedergebenden elektrischen Signals, in
bekannter Weise an dem Körper des Patienten 2 befestigt
werden.
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Die
Vorrichtung 1 umfasst weiterhin ein Steuer- und Auswertesystem 14.
Das Steuer- und Auswertesystem 14 umfasst eine Datenverarbeitungsanlage 15,
in welcher zusätzlich zu (nicht näher dargestellten)
Bedien- und Steuerfunktionen eine Leseeinrichtung für ein
auf einem Datenträger 18 wie z. B. einer CD oder
einem USB-Stick gespeichertes Computerprogramm 19 sowie
eine Auswerteeinheit 16 zur Erzeugung eines dreidimensionalen(3-D-)Bilddatensatzes
des untersuchten Körperbereichs des Patienten 2 implementiert
ist. Das Steuer- und Auswertesystem 14 umfasst weiterhin
Ein-/Ausgabemittel 17, wie z. B. Bildschirm, Tastatur,
Maus oder dgl. zur Eingabe von Steueranweisungen sowie zur Anzeige
von Zustandsgrößen, Untersuchungsergebnissen,
etc.
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Im
Zuge des von der Vorrichtung 1 durchgeführten
Verfahrens werden der Auswerteeinheit 16 durch die Aufnahmeeinheit 3 digitale
Bilddaten zugeführt. Weiterhin wird der Auswerteeinheit 16 seitens der
EKG-Einheit 12 ein EKG-Signal EKG des Patienten 2 zugeführt.
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In
einem ersten Schritt S1 werden gemäß
2 in
zwei Durchläufen bzw. Rotationsläufen erste Projektionsaufnahmen
21 des
Herzens durch die C-Bogen-Anlage in verschiedenen Winkeln er zeugt und
gespeichert. Für eine 3-D-Rekonstruktion ist es nötig,
dass ein C-Bogen einen Rotationslauf über einen Winkelbereich
von (mindestens) 180° + Fächerwinkel ausführt,
wobei in der Regel 50 bis 500 Bilder aufgenommen werden. Gleichzeitig
wird das EKG-Signal aufgezeichnet, das die aktuelle Phase der iterativen
(im Idealfall periodischen) Bewegung des Herzens zum Zeitpunkt der
ersten Projektionsaufnahmen
21 angibt. Ein Beispiel für
die Ausführung dieses Schrittes sowie der für
die Durchführung aller Projektionsaufnahmen geeigneten
C-Boden-Anlage ist in der
DE 10 2005 016 472 A1 angegeben und braucht
daher nicht weiter erörtert zu werden, wobei die Erfindung
nicht hierauf beschränkt ist. Synchron mit dem Schritt
1 wird
zur Verbesserung der Bildqualität, beispielsweise zur Erhöhung
der Hell-/Dunkel-Gegensätze, ein Kontrastmittel verabreicht.
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Dann
werden gemäß 1 in einem
zweiten Schritt S2 mehrere, zumindest näherungsweise statische,
einer Folge bestimmter Phasen entsprechende dreidimensionale Bilddatensätze
aus den ersten Projektionsaufnahmen 21 rekonstruiert und
gespeichert. ”Näherungsweise statisch” wird
hier deshalb verwendet, weil es nie eine perfekte statische Darstellung gibt,
sondern nur eine Näherung mit einem bestimmten Zeitfenster.
Eine statische Darstellung ist dann gegeben, wenn jeweils Bilder
aus verschiedenen Rotationsläufen in genau der gleichen
Phase für die 3-D-Bildrekonstruktion verwendet werden.
Daher werden für die näherungsweise Darstellung
jeweils die Bilder in derjenigen Phase verwendet, die der bestimmten
Phase am nächsten kommen. Aus dieser Folge dreidimensionaler
Bilddatensätze werden in einem dritten Schritt S3 dreidimensionale
Bewegungsfelder berechnet, mittels denen jeweils zwei solcher dreidimensionaler
Bilddatensätze aufeinander abgebildet werden können.
Ein solches Bewegungsfeld stellt eine dreidimensionale Abbildungsmatrix
dar, mit deren Hilfe jeweils ein zu einem bestimmten Zeitpunkt aufgenommener
dreidimensionaler Bilddatensatz in einen anderen Bilddatensatz für
einen anderen Zeitpunkt umgerechnet bzw. bewegungskorrigiert werden
kann. Die entsprechenden dreidimensionalen Bewegungsfelder können
aber auch zu einem einzigen vierdimensionalen Bewegungsfeld kombiniert
werden.
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Anschließend
werden in einem vierten Schritt S4 in einer gewünschten
Anzahl von in der Regel zwei bis vier, gewünschtenfalls
auch mehr, Rotationsläufen der C-Bogen-Anlage zweite Projektionsaufnahmen 22 des
Herzens in verschiedenen Winkellagen erzeugt und gespeichert. Gleichzeitig wird
das EKG-Signal aufgezeichnet, das die aktuelle Phase der Bewegung
des Herzens zum Zeitpunkt der zweiten Projektionsaufnahmen 22 angibt.
Diese Projektionsaufnahmen 22 werden dann in einem fünften Schritt
S5 rekonstruiert und gleichzeitig unter Verwendung der Bewegungsfelder
bewegungskorrigiert, und zwar in einer Referenzphase des EKG-Signals, wofür
meist die Diastole des Herzens herangezogen wird. Dadurch kann eine
Folge von bewegungskompensierten dreidimensionalen Bilddatensätzen
erzeugt werden.
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Synchron
mit dem Schritt 4 wird ein Kontrastmittel-Bolus verabreicht.
Dessen Verfolgung über die Zeit ermöglicht die
Perfusions-Messung der Blutgefäße des Herzens.
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Diese
Erfindung beinhaltet somit in anderen Worten einen neuen Ablauf
der Datenakquisition, die aus mehreren Umläufen des C-Bogens
um den Patienten besteht, und ein neues Daten-Rekonstruktionsverfahren.
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Bei
der 3-D-Aufnahme des Herzens mit EKG-Gating in Schritt S1 wird mindestens
ein, bzw. werden vorzugsweise aufeinanderfolgende, Rotationsläufe
durchgeführt, wobei ggf. von der aktuellen Herzphase abhängige
Wartezeiten eingehalten werden, um bei gleichem Projektionswinkel
möglichst unterschiedlichen Phasen und damit eine optimale Abdeckung
aller Projektionswinkel für eine bestimmte Herzphase zu
erreichen.
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Das
bei der Erfindung eingesetzte Akquisitionsverfahren funktioniert
wie folgt (vgl. 2):
- – In
einem ersten Schritt S1 werden vorzugsweise zwei oder mehr Rotationsläufe
mit EKG-Gating ausgeführt.
- – In einem vierten Schritt S4 wird eine Anzahl von Rotationsläufen
unter Aufzeichnung des EKG-Phasensignals ausgeführt.
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Mit
diesem Ablauf gekoppelt findet die Injektion eines Kontrastmittel-Bolus
statt. Dieses kann per Hand oder vorzugsweise durch einen automatischen Injektor
verabreicht werden. Typischerweise wird das Kontrastmittel so injiziert,
dass eine vollständige, homogene Kontrastierung während
Schritt S1 vorliegt, und während Schritt S4 nur ein kurzer
Kontrastmittel-Bolus verabreicht wird, der dann zum Zweck von Perfusions-Messungen
zeitlich verfolgt werden kann.
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Das
bei der Erfindung eingesetzte Rekonstruktionsverfahren funktioniert
wie folgt (vgl. 1):
- – Zunächst
werden in einem zweiten Schritt S2 die Daten bzw. Aufnahmen des
ersten Akquisitionsschritts S1 für eine Anzahl verschiedener Herzphasen
einer 3-D-Rekonstruktion zugeführt, so dass ein 4D-Datensatz
entsteht.
- – Aus diesem Datensatz werden in einem dritten Schritt
S3 Bewegungsfelder berechnet. Bewegungsfelder stellen vorzugsweise
dreidimensionale Abbildungsmatrizen dar, wobei jede Matrix die zeitliche,
während des Herzschlags auftretende Bewegung jedes Voxels
angibt.
- – Mit den nun gegebenen Bewegungsfeldern können
in einem fünften Schritt S5 die Aufnahmen des zweiten Akquisitionsschritts
S4 bewegungskorrigiert (d. h. bezogen auf eine bestimmte Referenz-Herzphase
wie vorzugsweise die Diastole) rekonstruiert werden.
- – Es ergibt sich ein der Referenz-Herzphase entsprechender
Datensatz, aus dem Perfusions-Parameter wie z. B. die Fläche
unter der Boluskurve oder die Zeit bis zum Maximum der Boluskurve abgeleitet
werden können. Dieser Datensatz ist insofern „dynamisch”,
als es sich um eine Folge von dreidimensionalen Datensätze
handelt, auf denen das Einströmen des Bolus verfolgt werden kann,
auch wenn alle Datensätze das Herz im Bewegungszustande
der Referenz-Herzphase zei gen. Durch die bewegungskorrigierte Rekonstruktion
im fünften Schritt können in auch Projektionsaufnahmen
aus Phasen, die nicht der Referenz-Herzphase entsprechen, für
die Berechnung von Datensätzen verwendet werden, die das
Herz in der Referenz-Herzphase darstellen.
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Es
ist festzuhalten, dass die unter Bezug auf die dargestellte Ausführungsform
beschriebenen Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise die genaue
Ausgestaltung der Bewegungsfelder oder die Anzahl der ausgeführten
Rotationsläufe in den einzelnen Schritten, auch bei anderen
Ausführungsformen vorhanden sein können, außer
wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von
selbst verbietet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006030811
A1 [0007]
- - US 2007/0092055 A1 [0007]
- - DE 102004048209 B3 [0009]
- - DE 102005016472 A1 [0009, 0017, 0037]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - C. Michael
Gibson und Albert Schömig: Coronary and Myocardial Angiography:
Angiographic Assessment of Both Epicardial and Myocardial Perfusion.
Circulation 109; Seiten 3096 bis 3105, 2004 [0006]
- - Montes, P.; Lauritsch, G., ”Analysis of time resolution
in dynamic computed tomography for Perfusion studies”,
Nuclear Science Symposium Conference Record, 2004 IEEE, vo1. 7,
no., Seiten 4195 bis 4199, Vol. 7, 16–22 Oct. 2004 [0007]
- - G. Lauritsch, J. Boese, L. Wigström, H. Kemeth, und
R. Fahrig, ”Towards Cardiac C-Arm Computed Tomography”,
IEEE Transactions an Medical Imaging, vol. 25, Seiten 922 bis 934,
2006 [0009]
- - C. Blondel, G. Malandain, R. Vaillant, und N. Ayache: Rekonstruktion
of Coronary Arteries From a Single Rotational X-Ray Projection Sequence,
IEEE TMI, Vol 25, no. 5, 2006 [0018]