DE102008026037B4 - Verfahren und Tomographiegerät zur Erzeugung eines Bildes von einem durch Atmung bewegten Körperbereich eines Patienten - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Erzeugung eines Bildes von einem durch Atmung bewegten Körperbereich eines Patienten (P) zu mindestens einer vorbestimmten Atmungsphase (21; 22) unter Einsatz eines Tomographiegerätes (1) mit einem Aufnahmesystem (4, 6) zur Erfassung von Projektionen des Körperbereichs, wobei das Aufnahmesystem (4, 6) einen im Vergleich zu dem Körperbereich in z-Richtung kleineren Abtastbereich aufweist, mit einer in der z-Richtung verstellbaren Lagerungsvorrichtung (8), auf welcher der Patient (P) gelagert ist, und mit einer Rechnereinheit (10) zur Erzeugung des Bildes aus den erfassten Projektionen, sowie unter Einsatz einer Vorrichtung zur Erfassung von Atmungssignalen (25), bei dem basierend auf einer Auswertung der erfassten Atmungssignale (25) zyklisch
– ein Abtastzeitintervall (23; 24) ermittelt wird, zu dem die vorbestimmte Atmungsphase (21; 22) eingenommen wird,
– Projektionen während des Abtastzeitintervalls (23; 24) bei gleichzeitig kontinuierlicher Verstellung der Lagerungsvorrichtung (8) erfasst werden, und
– die Verstellung der Lagerungsvorrichtung (8) derart angepasst wird, dass der...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Tomographiegerät zur Erzeugung eines Bildes von einem durch Atmung bewegten Körperbereich eines Patienten.
  • Die Lunge eines Patienten und Körperbereiche in einer Umgebung zur Lunge unterliegen infolge der Atmung des Patienten ständig einer periodischen Bewegung, welche bei der Erzeugung eines Bildes mittels eines Tomographiegerätes berücksichtigt werden muss. Dieser Umstand ist insbesondere bei computertomographischen Untersuchungen problematisch, bei denen die zu erzeugenden tomographischen Bilder durch Rückprojektion einer Vielzahl von aus unterschiedlichen Projektionswinkeln erfassten Projektionen berechnet werden. Die Rückprojektion gelingt in der Regel nur dann störungsfrei, wenn die zugrunde gelegten Projektionen eine im Wesentlichen identische Atmungsphase abbilden.
  • Aus der US 6,633,775 B1 ist zur Synchronisation zwischen Atmung und Erzeugung eines Bildes von einem durch Lungenbewegung beeinflussten Körperbereich ein System bekannt, bei dem das zur Bildgewinnung eingesetzte Röntgengerät durch Auswertung von Atmungssignalen getriggert wird. Die erfassten Atmungssignale spiegeln hierbei den jeweiligen Bewegungszustand der Lunge wider und ermöglichen somit durch Einsatz eines einfachen Schwellwertkriteriums das Auslösen einer Bildaufnahme zu einer vorbestimmten Atmungsphase. Aus der DE 10 2005 033 471 A1 und der EP 1 338 248 A2 sind darüber hinaus Verfahren bekannt, bei denen zur Vermeidung unnötiger Strahlungsdosis die Intensität der Röntgenstrahlung in Abhängigkeit von dem Wert der Amplitude eines zyklischen Signals, im Falle der DE 10 2005 033 471 A1 eines Atmungssignals, einen bestimmten Sollwert annimmt. Weiterhin ist aus der DE 101 33 237 A1 ein Bildrekonstruktionsverfahren bekannt, bei dem während eines Spiralscans Projektionen mit zeitlichem Bezug zu einem Atmungssignal erfasst werden, wobei aus den Projektionen zu einer vorbestimmten Atmungsphase ein zu dieser Atmungsphase korrespondierendes Schicht- oder Volumenbild rekonstruiert wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. ein Tomographiegerät zur Erzeugung eines Bildes von einem durch Atmung bewegten Körperbereich eines Patienten so auszugestalten, dass mindestens eine vorbestimmte Atmungsphase mit einem einzigen Abtastvorgang auf einfache Weise dann erfasst werden kann, wenn das Aufnahmesystem einen im Vergleich zu dem Körperbereich in z-Richtung kleineren Abtastbereich aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erzeugung eines Bildes von einem durch Atmung bewegten Körperbereich eines Patienten zu mindestens einer vorbestimmten Atmungsphase gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zur Erzeugung des Bildes sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 11. Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein Tomographiegerät gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 12 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird das Verfahren zur Erzeugung eines Bildes von einem durch Atmung bewegten Körperbereich eines Patienten zu mindestens einer vorbestimmten Atmungsphase unter Einsatz eines Tomographiegerätes sowie unter Einsatz einer Vorrichtung zur Erfassung von Atmungssignalen ausgeführt. Das Tomographiegerät umfasst ein Aufnahmesystem zur Erfassung von Projektionen des Körperbereichs, welches einen im Vergleich zu dem Körperbereich in z-Richtung kleineren Abtastbereich aufweist. Das Tomographiegerät umfasst zusätzlich eine in der z-Richtung verstellbare Lagerungsvorrichtung, auf welcher der Patient gelagert ist. Darüber hinaus weist das Tomographiegerät eine Rechnereinheit zur Erzeugung des Bildes aus den erfassten Projektionen auf. Basierend auf einer Auswertung er fasster Atmungssignale werden folgende Verfahrensschritte zyklisch ausgeführt:
    • – Ermitteln eines Abtastzeitintervalls, zu dem die vorbestimmte Atmungsphase eingenommen wird,
    • – Erfassen von Projektionen während des Abtastzeitintervalls bei gleichzeitig kontinuierlicher Verstellung der Lagerungsvorrichtung, und
    • – Anpassen der Verstellung der Lagerungsvorrichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastzeitintervallen zu der gleichen Atmungsphase derart, dass der Körperbereich von den erfassten Projektionen der beiden Abtastzeitintervalle in z-Richtung lückenlos abgedeckt wird, wobei die Verstellung der Lagerungsvorrichtung zwischen oder in aufeinanderfolgenden Abtastzeitintervallen in einer zur Abtastrichtung aus dem letzten Zyklus entgegen gesetzter Richtung erfolgt.
  • Der Erfinder hat erkannt, dass der im Vergleich zu dem Abtastbereich des Tomographiegerätes in z-Richtung größere Körperbereich genau dann auf einfache Weise mit einem einzigen Abtastvorgang zu einer vorbestimmten Atmungsphase erfasst werden kann, wenn zwischen zwei Abtastzeitintervallen die Lagerungsvorrichtung jeweils abgebremst und/oder zurückgefahren wird, so dass in dem folgenden Abtastintervall Projektionen erfasst werden, die in z-Richtung lückenlos an die Projektionen der letzten Abtastung zu der gleichen Atmungsphase anschließen. Auf diese Weise erhält man schrittweise einen Projektionssatz von dem zu untersuchenden Körperbereich mit vollständiger z-Abdeckung, welcher zur Erzeugung eines Bildes verwendet werden kann.
  • Bei der Ermittlung des Abtastzeitintervalls und der Verstellung werden vorteilhaft neben den erfassten Atmungssignalen extrapolierte Atmungssignale mit berücksichtigt. Dadurch ist eine in die Zukunft gerichtete Auswertung der Atmungssignale möglich, mit welcher der Abtastvorgang sehr genau an den At mungsrhythmus des Patienten angepasst werden kann. Der Patient kann auf diese Weise während der Untersuchung normal, d. h ohne explizite Atmungskommandos, atmen. Durch eine Extrapolation werden ungleichmäßige Rhythmen in der Atmung prospektiv automatisch erkannt und bei der Abtastung berücksichtigt.
  • Auf besonders einfache Weise wird als Bild ein Topogramm von dem Körperbereich erzeugt, bei dem die Projektionen aus einer zum Körperbereich fest eingestellten Winkelposition des Aufnahmesystems erfasst werden.
  • Das Erfassen der Projektionen während des Abtastzeitintervalls kann aber auch vorzugsweise bei gleichzeitig kontinuierlicher Rotation des Aufnahmesystems um die z-Achse des Tomographiegerätes erfolgen. Dabei werden vorteilhaft jeweils so viele Projektionen erfasst, dass zu jeder z-Position des Körperbereichs Messdaten für Parallelprojektionen über ein Winkelintervall von insgesamt mindestens 180 Grad vorliegen. In diesem Fall lässt sich als Bild in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein Schicht- oder Volumenbild erzeugen.
  • Als vorbestimmte Atmungsphase wird eine zu einem Bewegungszustand der Lunge des Patienten bei Einatmung und bei Ausatmung korrespondierende Atmungsphase ausgewählt. Für diese Atmungsphasen ist eine besonders geringe Bewegungsänderung der Lunge in einem Bereich um die jeweilige Phase zu beobachten. Auch verhältnismäßig groß gewählte Abtastzeitintervalle um die Atmungsphase herum führen somit nur zu geringen Bewegungsartefakten in dem rekonstruierten Bild.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung findet die Erzeugung eines Bildes zu jeweils zwei unterschiedlichen Atmungsphasen während eines Abtastvorgangs statt. Zu jeder der beiden Atmungsphasen wird dabei für jeden Atmungszyklus ein Abtastzeitintervall ermittelt, so dass Abtastzeitintervalle für die beiden Atmungsphasen zeitlich im Wechsel angeordnet sind. Die lückenlose Abtastung gelingt in diesem Spezialfall beispielsweise mittels einer sinusförmigen bzw. zick-zack-förmigen Bewegung der Lagerungsvorrichtung während des Abtastvorgangs. Die kontinuierliche Verstellung der Lagerungsvorrichtung zur Erfassung der Projektionen während des jeweiligen Abtastzeitintervalls erfolgt für die beiden Atmungsphasen dabei in entgegen gesetzter z-Richtung. Während die Projektionen zur ersten Atmungsphase beispielsweise jeweils durch eine Vorwärtsverstellung der Lagerungsplatte erfasst werden, werden Projektionen zur zweiten Atmungsphase in der dazu entgegengesetzten Richtung, also durch eine Rückwärtsverstellung der Lagerungsvorrichtung, erfasst.
  • Zur Einsparung von Röntgendosis wird zur Erfassung der Projektionen während des Abtastzeitintervalls die Intensität einer von dem Tomographiegerät erzeugten Röntgenstrahlung derart moduliert, dass während des Abtastzeitintervalls die Intensität von einem vorgebbaren Basiswert auf einen vorgebbaren Sollwert der Röntgenstrahlung eingestellt wird. Außerhalb der Abtastzeitintervalle findet also keine bzw. nur eine mit dem Basiswert verbundene geringe Röntgenstrahlenbelastung des Patienten statt.
  • Das erfindungsgemäße Tomographiegerät weist entsprechend eine Rechnereinheit auf, die einen Speicher mit einem Programmcode umfasst, wobei der Programmcode zur Erzeugung eines Bildes von einem durch Atmung bewegten Körperbereich eines Patienten zu mindestens einer vorbestimmten Atmungsphase entsprechend den eben beschriebenen Verfahrensschritten konfiguriert ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen sind in den folgenden schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
  • 1 ein Tomographiegerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
  • 2 ein Zeitverhalten zwischen Strommodulation des Röhrenstroms und Verstellung der Lagerungsvorrichtung in Relation zum Atmungssignal des Patienten.
  • Das in 1 gezeigte Tomographiegerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst im Falle des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels ein Computertomographiegerät 1. Das Computertomographiegerät 1 weist eine Gantry 2 mit einem in der Gantry 2 angeordneten, um eine in z-Richtung verlaufende Systemachse Z des Computertomographiegerätes 1 drehbaren Drehrahmen 3 auf. An dem Drehrahmen 3 ist ein Aufnahmesystem angeordnet, welches eine Röntgenstrahlenquelle 4 und einen Röntgenstrahlendetektor 6 umfasst. Die Röntgenstrahlenquelle 4 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Röntgenröhre, von deren Fokus F ein Röntgenstrahlenbündel 5 ausgeht, welches mit in 1 nicht dargestellten aber an sich bekannten Blenden, beispielsweise fächerförmig oder pyramidenförmig, geformt wird, und einen Fächer- bzw. Öffnungswinkel β aufweist. Der im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mehrzeilige Röntgenstrahlendetektor 6 ist der Röntgenstrahlenquelle 4 gegenüberliegend an dem Drehrahmen 3 angeordnet. Die Drehung des Drehrahmens 3 wird mit einem dem Drehrahmen 3 zugeordneten elektrischen Antrieb 7 bewerkstelligt. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Einsatz eines einzeiligen Röntgenstrahlendetektors ausgeführt werden.
  • Das Computertomographiegerät 1 umfasst weiterhin eine an sich bekannte über eine Rechnereinheit 10 ansteuerbare Lagerungsvorrichtung 8, auf der ein Patient P gelagert ist und die in z-Richtung relativ zu dem ortsfesten Drehrahmen 3 verstellbar ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist von der in 1 gezeigten Lagerungsvorrichtung 8 nur eine Lagerungsplatte dargestellt.
  • Zur Untersuchung wird der Patienten P durch Verstellen der Lagerungsvorrichtung 8 in bzw. durch die Öffnung 9 des Drehrahmens 3 bewegt. Unabhängig davon, ob der Patient P im Sequenzmode oder im Spiralmode untersucht wird, durchdringt die von dem Fokus F der Röntgenstrahlenquelle 4 ausgehende Röntgenstrahlung 5 den zu untersuchenden Körperbereich des Patienten P und trifft auf den Röntgenstrahlendetektor 6 auf. Dabei dreht sich der Drehrahmen 3 mit der Röntgenstrahlenquelle 4 und dem Röntgenstrahlendetektor 6 in φ-Richtung um die Systemachse Z des Computertomographiegerätes 1 bzw. um den Patienten P, wobei aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen Projektionen von dem Körperbereich des Patienten P gewonnen werden. Zusätzlich zur Rotation des Aufnahmesystems 4, 6 findet im Spiralmode während des Abtastvorgangs eine Verstellung der Lagerungsvorrichtung 8 statt, so dass das Aufnahmesystem 4, 6 den zu untersuchenden Körperbereich spiralförmig umläuft und Projektionen entlang der Systemachse Z gewonnen werden. Auf der Grundlage der so gewonnen Projektionen wird ein Bild von einem Körperbereich erzeugt werden, welches einen Bereich darstellt, der im Vergleich zum Röntgenstrahlendetektor 6 eine größere Ausdehnung in z-Richtung aufweist.
  • Pro Röntgenprojektion trifft auf den Röntgenstrahlendetektor 6 durch den Patienten P hindurch getretene und durch den Durchtritt durch den Patienten P geschwächte Röntgenstrahlung auf. Der Röntgenstrahlendetektor 6 erzeugt dabei der Intensität der aufgetroffenen Röntgenstrahlung entsprechende Signale. Aus den mit dem Röntgenstrahlendetektor 6 ermittelten Signalen berechnet anschließend die Rechnereinheit 10 in an sich bekannter Weise eine oder mehrere zwei- oder dreidimensionale Bilder des Körperbereichs des Patienten P. Zur Bedienung des Computertomographiegerätes 1 sind Eingabemittel, wie die in 1 exemplarisch dargestellte Tastatur 12 und die Computermaus 13, vorhanden.
  • Zur Erzeugung von Bildern eines Körperbereichs, welcher eine im Vergleich zum Röntgenstrahlendetektor 6 größere Ausdehnung in z-Richtung aufweist und welcher aufgrund der Atmung eine Bewegung vollzieht, ist es zur Reduktion von Bewegungsartefakten erforderlich, dass die Projektionen durch eine Auswertung von erfassten Signalen der Atmung jeweils zu derselben vorbestimmten Atmungsphase gewonnen werden.
  • In 2 sind zwei unterschiedliche, zyklisch wiederkehrende Atmungsphasen mit den Bezugszeichen 21 und 22 gekennzeichnet. Das Bezugszeichen 21 kennzeichnet dabei eine erste Atmungsphase im Übergangsbereich zwischen einer inspiratorischen und einer darauffolgenden exspiratorischen Atmungsphase und das Bezugszeichen 22 eine zweite Atmungsphase im Übergangsbereich zwischen einer exspiratorischen und einer darauffolgenden inspiratorischen Atmungsphase. In 2 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur zwei Phasen der jeweiligen zyklisch wiederkehrenden Atmungsphase 21, 22 mit einem Bezugszeichen versehen. In einem Bereich um diese Atmungsphasen 21, 22 ist eine besonders geringe Bewegungsänderung der Lunge und somit des zu untersuchenden Körperbereichs vorhanden, so dass die erfassten Projektionen in einem Abtastbereich um diese Atmungsphasen 21, 22 zu geringen Bewegungsartefakten in dem erzeugten Bild führen.
  • Zur kontinuierlichen Erfassung von Signalen der Atmung des Patienten P weist das Computertomographiegerät 1 im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen so genannten Atemgürtel 14 auf, bei dem es sich um einen dehnbaren Gürtel handelt, welcher um den Brustkorb des Patienten P gelegt ist. In einer nicht explizit dargestellten Tasche des Atemgürtels befindet sich ein Drucksensor 15. Durch entsprechende Anordnung des Drucksensors 15 in der Tasche und Vorspannungen des Atemgürtels 14 gibt der Drucksensor 15 bei der Atmung des Patienten P, bei dem sich der Brustkorb des Patienten P hebt und senkt, kontinuierlich Signale ab, welcher einer Signalverarbeitungsvorrichtung 16 zugeführt werden, die die Signale ggf. aufbereitet, beispielsweise verstärkt, und zur weiteren Auswertung an die Rechnereinheit 10 des Computertomographiegerä tes 1 weiterleitet. Die an die Rechnereinheit 10 weitergeleiteten Signale werden im Folgenden als Atmungssignale 25 des Patienten P bezeichnet und können, wie in 2 exemplarisch dargestellt, als Atmungskurve dargestellt werden. In 2 sind drei Atemzyklen des Patienten P dargestellt, wobei jeder Atmungszyklus durch eine Phase der Einatmung und eine Phase der Ausatmung gekennzeichnet ist.
  • Neben dem in diesem Ausführungsbeispiel genannten Atemgürtel 14 können selbstverständlich auch andere Vorrichtungen zur Erfassung von Atmungssignalen 25 eingesetzt werden. Beispielsweise wäre der Einsatz eines sogenannten Realtime Position Management (RPM) denkbar, bei dem ein im infraroten Spektralbereich reflektierender Marker auf den Brustkorb angebracht und mittels einer Infrarotkamera getrackt wird. Als Ergebnis des Trackings erhält man Atmungssignale 25, welche den jeweiligen Bewegungszustand der Lunge widerspiegeln. Darüber hinaus wäre es beispielsweise auch denkbar, Atmungssignale 25 direkt aus dem durch ein Mundstück abgeführten Atem des Patienten mittels einer dafür vorgesehenen Vorrichtung zu generieren.
  • So wie in 2 gezeigt, werden Abtastzeitintervalle 23, 24 zur Erfassung von Projektionen und eine Verstellung der Lagerungsvorrichtung so mit der Atmung synchronisiert, dass nur ein Abtastvorgang zur Erzeugung eines Bildes der beiden Atmungsphasen 21, 22 erforderlich ist. Durch die Synchronisation entfällt zudem das Erfordernis, nach welchem der Patient während des Abtastvorgangs bestimmte Atemkommandos ausführen muss. Der Abtastvorgang stellt sich automatisch auf den natürlichen Atemvorgang des Patienten P ein.
  • Die Auswertung der Atmungssignale 25, auf Grundlage dessen die Synchronisation durchgeführt wird, kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Im einfachsten Fall wird auf das Atmungssignal 25 ein Schwellwertkriterium angewendet. So kann beispielsweise die erste Atmungsphase 21 und somit der Bewe gungszustand der Lunge bei Einatmung dann detektiert werden, wenn das Atmungssignal 25 einen gewissen Schwellwert überschreitet. Die Ermittlung des dazu korrespondierenden Abtastzeitintervalls 23 umfasst in diesem Fall somit eine ständige Überprüfung des Schwellwertkriteriums. Bei Überschreiten des Schwellwertes wird der Abtastvorgang zur Erfassung von Projektionen gestartet und so lange durchgeführt, bis entweder ein gewisses voreingestelltes Zeitintervall verstrichen ist oder wahlweise bis das Atmungssignal den Schwellwert wieder unterschreitet. Die Detektion von der zweiten Atmungsphase 22 und somit des Bewegungszustandes bei Ausatmung erfolgt in entsprechender Weise mit einem Schwellwertkriterium, bei dem überprüft wird, ob ein festgelegter Schwellwert unterschritten wird. Im Anschluss an den Abtastvorgang wird die Verstellung der Lagerungsvorrichtung 8 derart angepasst, dass der Körperbereich bei dem nächsten Abtastvorgang in z-Richtung lückenlos von den erfassten Projektionen abgedeckt wird. Dabei wird die Lagerungsvorrichtung 8 beispielsweise abgebremst und um einen Betrag in z-Richtung so weit zurückgefahren, dass bei der darauffolgenden Abtastung Projektionen lückenlos in z-Richtung aneinander anschließen.
  • In einer verbesserten Variante der Auswertung werden auch basierend auf den erfassten Atmungssignalen 25 extrapolierte Atmungssignale mit berücksichtigt. Dies ermöglicht die prospektive Schätzung der jeweiligen Atmungsphase 21, 22, so dass die Beschleunigungen der Lagerungsvorrichtung 8 bei Verstellung auf ein notwendiges Minimum reduziert werden können, in dem der volle Zeitbereich zwischen unmittelbar zeitlich benachbarten Abtastzeitintervallen 21, 22 ausgeschöpft wird.
  • Um den Patienten P bei der Erzeugung von Bildern von einem Körperbereich, der sich infolge der Atmung bewegt, einer möglichst geringen Dosis von Röntgenstrahlung auszusetzen, wird die Intensität der von der Röntgenstrahlenquelle 4 ausgehenden Röntgenstrahlung bei der Erfassung der Projektionen zudem derart moduliert, dass die Intensität in Abhängigkeit von den Werten der Amplituden der Atemsignale und/oder der Atemlage des Patienten P ausgehend von einem Basiswert einen Sollwert oder einen gegenüber dem Sollwert abgesenkten Wert einnimmt. Die Anpassung der Intensität erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Modulation des Röhrenstroms der Röntgenröhre.
  • In 2 ist, wie bereits erläutert, ein Zeitverhalten zwischen Strommodulation des Röhrenstroms und Verstellung der Lagerungsvorrichtung 8 in Relation zum Atmungssignal des Patienten 25 für den Fall zu sehen, dass während eines Abtastvorgangs zu zwei Atmungsphasen 21, 22 Projektionen für eine Bilderzeugung gewonnen werden.
  • In dem in 2 obersten Diagram ist der zeitliche Verlauf des Atmungssignals 25 über 3 Atmungszyklen dargestellt. Jeder Zyklus weist ein lokales Minimum und ein lokales Maximum auf, wobei das Minimum die zweiten Atmungsphase 22 und das Maximum die ersten Atmungsphase 21 kennzeichnen. Über mehrere Zyklen betrachtet, sind daher Abtastzeitintervalle zur ersten und zweiten Atmungsphase 21, 22 in Richtung der Zeitachse alternierend angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind, wie bereits zuvor erwähnt, diese Atmungsphasen 21, 22 nur für die beiden ersten Zyklen mit einem Bezugszeichen versehen. Um jeder dieser Atmungsphasen 21, 22 ist ein Abtastzeitintervall 23, 24 eingezeichnet, innerhalb dessen Projektionen zu der jeweiligen Atmungsphase 21, 22 erfasst werden. In dem in 2 gezeigten mittleren Diagram ist die Strommodulation zur Reduktion der dem Patienten applizierten Röntgendosis dargestellt. Der Röhrenstrom wird lediglich in dem Zeitbereich der Abtastzeitintervalle 23, 24 von einem Basiswert 26 auf einen Sollwert 27 angehoben, so dass nur für das Zeitintervall der eigentlichen Abtastung die volle Intensität der Röntgenstrahlung dem Patienten P appliziert wird. Der Basiswert 26 ist idealer Weise Null, so dass in diesem Spezialfall kein Strom fließt und somit keine Röntgenstrahlung dem Patienten P zwischen den Abtastzeitintervallen 23, 24 appliziert wird.
  • In dem untersten in 2 gezeigten Diagramm sind die durch einen Kurvenverlauf 28 dargestellten Verstellpositionen der Lagerungsvorrichtung 8 in z-Richtung während des Abtastvorgangs gezeigt. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, erfolgt eine kontinuierliche Verstellung der Lagerungsvorrichtung 8 parallel zur Erfassung von Projektionen zu den Abtastzeitintervallen 23, 24 der Atmungsphasen 21, 22. Die Verstellung der Lagerungsvorrichtung erfolgt für die beiden Atmungsphasen 21, 22 jeweils in entgegen gesetzter z-Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt während der ersten Atmungsphase 21 eine Verstellung in positiver z-Richtung und während der zweiten Atmungsphase 22 eine Verstellung in negativer z-Richtung. Nach Abtastung der ersten Atmungsphase 21 wird die Lagerungsvorrichtung 8 abgebremst und verharrt in der eingenommenen z-Position bis zum Erreichen des nächsten Abtastzeitintervalls zur darauffolgenden zweiten Atmungsphase 22. Bei Erreichen der zweiten Atmungsphase 22 wird dann die Lagerungsvorrichtung 8 in entgegen gesetzter, hier in negativer, z-Richtung verstellt, so dass für die beiden Abtastzeitintervalle 23, 24 der beiden Atmungsphasen 21, 22 derselbe z-Bereich abgetastet wird. Anschließend wird die Tischposition auf die z-Positionen in positiver z-Richtung auf die bei der ersten Atmungsphase 21 zuletzt eingenommene Endposition verstellt, so dass in dem zu dieser Atmungsphase 21 nächsten Abtastzeitintervall 23 Projektionen erfasst werden, die in z-Richtung lückenlos aneinander anschließen. Dieser Vorgang wird zyklisch solange wiederholt, bis der zu untersuchende Körperbereich in z-Richtung vollständig abgetastet wird. Bei der gleichzeitigen Abtastung von zwei Atmungsphasen 21, 22 vollzieht die Lagerungsvorrichtung 8 während des Abtastvorgangs also eine zick-zack-Bewegung bzw. sinusförmige Bewegung. Es versteht sich von selbst, dass auch andere Abtastmuster zur Erfassung von Projektionen zu den beiden Atmungsphasen 21, 22 eingesetzt werden können.
  • Bei Spiralbetrieb des Computertomographiegerätes 1 wird die Rotationsgeschwindigkeit zudem so gewählt, dass zu jeder z-Position genügend Messdaten für Parallelprojektionen über ein Winkelintervall von insgesamt mindestens 180 Grad vorliegen. In diesem Fall können aus den so gewonnenen Projektionen Schicht- oder Volumenbilder erzeugt werden. Es wäre selbstverständlich zu Erzeugung von Topogrammen auch möglich, Projektionen aus einer zum Patienten fest eingestellten Projektionsrichtung zu gewinnen.
  • Zusammenfassend kann Folgendes gesagt werden:
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Bildes von einem durch Atmung bewegten Körperbereich eines Patienten P zu mindestens einer vorbestimmten Atmungsphase 21, 22 unter Einsatz eines Tomographiegerätes 1, wobei basierend auf einer Auswertung von erfassten Atmungssignalen 25 zyklisch ein Abtastzeitintervall 23, 24 ermittelt wird, zu dem die vorbestimmte Atmungsphase 21, 22 eingenommen wird, Projektionen während des Abtastzeitintervalls 23, 24 bei gleichzeitig kontinuierlicher Verstellung einer dem Tomographiegerät 1 zugeordneten Lagerungsvorrichtung 8 erfasst werden und die Verstellung der Lagerungsvorrichtung 8 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastzeitintervallen 23, 24 der gleichen Atmungsphase 21, 22 derart angepasst wird, dass ein Körperbereich, welcher in z-Richtung eine größere Ausdehnung aufweist als der Abtastbereich eines dem Tomographiegerät 1 zugeordneten Aufnahmesystems 4, 6, von den erfassten Projektionen der beiden Abtastzeitintervalle 23, 24 in z-Richtung lückenlos abgedeckt wird. Somit ist es möglich, eine oder mehrere Atmungsphasen 21, 22 durch einen einzigen Abtastvorgang bildlich darzustellen. Darüber hinaus kann auf ein Atemkommando während des Abtastvorgangs verzichtet werden, da die Abtastung dynamisch auf Änderungen der Atmung des Patienten reagiert.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Erzeugung eines Bildes von einem durch Atmung bewegten Körperbereich eines Patienten (P) zu mindestens einer vorbestimmten Atmungsphase (21; 22) unter Einsatz eines Tomographiegerätes (1) mit einem Aufnahmesystem (4, 6) zur Erfassung von Projektionen des Körperbereichs, wobei das Aufnahmesystem (4, 6) einen im Vergleich zu dem Körperbereich in z-Richtung kleineren Abtastbereich aufweist, mit einer in der z-Richtung verstellbaren Lagerungsvorrichtung (8), auf welcher der Patient (P) gelagert ist, und mit einer Rechnereinheit (10) zur Erzeugung des Bildes aus den erfassten Projektionen, sowie unter Einsatz einer Vorrichtung zur Erfassung von Atmungssignalen (25), bei dem basierend auf einer Auswertung der erfassten Atmungssignale (25) zyklisch – ein Abtastzeitintervall (23; 24) ermittelt wird, zu dem die vorbestimmte Atmungsphase (21; 22) eingenommen wird, – Projektionen während des Abtastzeitintervalls (23; 24) bei gleichzeitig kontinuierlicher Verstellung der Lagerungsvorrichtung (8) erfasst werden, und – die Verstellung der Lagerungsvorrichtung (8) derart angepasst wird, dass der Körperbereich von den erfassten Projektionen aus zwei aufeinanderfolgenden Abtastzeitintervallen (23; 24) zu der gleichen Atmungsphase (21, 11) in z-Richtung lückenlos abgedeckt wird, wobei die Verstellung der Lagerungsvorrichtung (8) zwischen aufeinanderfolgenden Abtastzeitintervallen (23, 24) in zur Abtastrichtung aus dem letzten Zyklus entgegen gesetzter Richtung erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei der Auswertung extrapolierte Atmungssignale (25) mit berücksichtigt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Projektionen während des Abtastzeitintervalls (23; 24) bei gleichzeitig kontinuierlicher Rotation des Aufnahmesystems (4, 6) um die Systemachse (Z) des Tomographiegerätes (1) erfasst werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei so viele Projektionen erfasst werden, dass zu jeder z-Position des Körperbereichs Messdaten für Parallelprojektionen über ein Winkelintervall von insgesamt mindestens 180 Grad vorliegen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei als Bild ein Schicht- oder Volumenbild erzeugt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Bild ein Topogramm erzeugt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als vorbestimmte Atmungsphase eine erste Atmungsphase (21) im Übergangsbereich zwischen einer inspiratorischen und einer darauffolgenden exspiratorischen Atmungsphase ausgewählt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als vorbestimmte Atmungsphase eine zweite Atmungsphase (22) im Übergangsbereich zwischen einer exspiratorischen und einer darauffolgenden inspiratorischen Atmungsphase ausgewählt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Erzeugung eines Bildes zu jeweils zwei unterschiedlichen Atmungsphasen (21, 22) während eines Abtastvorgangs stattfindet.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die kontinuierliche Verstellung der Lagerungsvorrichtung (8) zur Erfassung der Projektionen während des jeweiligen Abtastzeitintervalls (23, 24) für die beiden Atmungsphasen (21, 22) in entgegen gesetzter z-Richtung durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zur Erfassung der Projektionen während des Abtastzeitintervalls (23; 24) die Intensität einer von dem Tomographiegerät (1) erzeugten Röntgenstrahlung derart moduliert wird, dass während des Abtastzeitintervalls (23; 24) die Intensität von einem vorgebbaren Basiswert (26) auf einen vorgebbaren Sollwert (27) der Röntgenstrahlung eingestellt wird.
  12. Tomographiegerät mit einer Rechnereinheit (10), die einen Speicher mit einem Programmcode aufweist, wobei der Programmcode zur Erzeugung eines Bildes von einem durch Atmung bewegten Körperbereich eines Patienten (P) zu mindestens einer vorbestimmten Atmungsphase (21; 22) entsprechend den Verfahrensschritten nach einem der Ansprüche 1 bis 11 konfiguriert ist.
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