DE102008049604B4

DE102008049604B4 - Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur oder Temperaturverteilung in einem Objektbereich

Info

Publication number: DE102008049604B4
Application number: DE102008049604.9A
Authority: DE
Inventors: Dr. Krauß Bernhard; Andreas Mahnken
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2028-10-01
Also published as: DE102008049604A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur oder Temperaturverteilung in einem Objektbereich, der eine Zusammensetzung aus n = 2 oder n = 3 unterschiedlichen Materialkomponenten aufweist, wobei eine der n = 2 oder n = 3 Materialkomponenten ein Kontrastmittel ist, das eine zeitabhängige Kontrastmittelkonzentration im Objektbereich aufweist, und die restlichen n – 1 Materialkomponenten jeweils ein Körpergewebe eines Patienten definieren, bei dem: – ein Röntgen-Computertomograph eingesetzt wird, mit dem Bilddatensätze bei unterschiedlicher spektraler Verteilung von Röntgenstrahlung aufgezeichnet werden können, – vom Objektbereich ohne Kontrastmittel n – 1 Referenz-Bilddatensätze mit jeweils unterschiedlicher spektraler Verteilung der Röntgenstrahlung aufgezeichnet werden, aus denen durch Materialzerlegung eine ortsabhängige Zusammensetzung des Objektbereichs aus den n – 1 Materialkomponenten bestimmt und daraus für die n – 1 Materialkomponenten eine lokale Abhängigkeit einer Dichte, eines Schwächungswertes oder eines CT-Wertes von einer Temperatur im Objektbereich ermittelt werden, – vom Objektbereich nach Zuführung des Kontrastmittels ein- oder mehrfach jeweils n = 2 oder n = 3 Bilddatensätze des Objektbereichs mit unterschiedlichen spektralen Verteilungen der Röntgenstrahlung aufgezeichnet, diese n = 2 oder n = 3 Bilddatensätze auf ein Referenzvolumen, das von den Referenz-Bilddatensätzen umfasst ist, registriert, aus den n = 2 oder n = 3 Bilddatensätzen durch Materialzerlegung Dichten, Schwächungswerte oder CT-Werte für die n unterschiedlichen Materialkomponenten ermittelt, und auf Basis der ermittelten Dichten, Schwächungswerte oder CT-Werte sowie aufgrund der bekannten lokalen Abhängigkeit dieser Größen von der Temperatur im Objektbereich, die Temperatur an einer oder mehreren Stellen des Objektbereichs bestimmt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur oder Temperaturverteilung in einem Objektbereich mit Hilfe der Computertomographie (CT).
Im Bereich der medizinischen Technik ist es bei bestimmten Anwendungen erforderlich, die Temperatur an interessierenden Körperstellen oder in interessierenden Körperbereichen zu erfassen. Hierfür könnte man zum Beispiel eine Messsonde in den Patienten einführen, die an der entsprechenden Stelle positioniert wird. Damit kann jedoch nur die Temperatur an einer Position bestimmt werden, nicht jedoch eine Temperaturverteilung oder Temperaturkarte, wie sie bspw. für die thermische Tumorablation, insbesondere die Radiofrequenzablation, die laserinduzierte Thermotherapie oder die Kryotherapie, im Rahmen einer medizinischen Anwendung wünschenswert ist.
Grundsätzlich kann die Temperatur auch durch Aufzeichnung eines Bilddatensatzes mit einem Röntgen-Computertomographen bestimmt werden, da die Temperatur mit der Materialdichte korreliert ist, die wiederum die Röntgenabsorption beeinflusst. So führt z. B. eine Erhöhung der Temperatur im lebenden Körpergewebe zu einer Absenkung der Dichte und somit der Röntgenabsorption in reproduzierbarer Weise. Allerdings ist eine derartige Temperaturbestimmung bei gleichzeitiger Anwesenheit eines weiteren Materials mit veränderlicher Konzentration, wie bspw. Kontrastmittel, nicht mehr möglich. Bisher besteht keine Möglichkeit, unter diesen Bedingungen mittels Computertomographie eine Temperaturmessung durchzuführen. Dies betrifft vor allem Anwendungen, in denen die Technik der kontrastangehobenen Computertomographie eingesetzt wird.
Aus der Druckschrift WO 2008/112005 A1 geht ein Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur oder Temperaturverteilung in einem Objektbereich hervor, der eine Zusammensetzung aus unterschiedlichen Materialkomponenten aufweist. Dabei wird ein Röntgen-Computertomograph eingesetzt, mit dem Bilddatensätze bei unterschiedlicher spektraler Verteilung von Röntgenstrahlung aufgezeichnet werden können. Auf Basis der erfassten Bilddatensätze können Temperaturänderungen in dem Objektbereich ermittelt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur oder Temperaturverteilung in einem Objektbereich anzugeben, der eine Zusammensetzung aus mehreren unterschiedlichen Materialkomponenten aufweist, die z. B. auch zeitlich variabel sein kann. Das Verfahren soll sich auch für die Bestimmung der Temperatur oder Temperaturverteilung in Körpergeweben eignen.
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie dem Ausführungsbeispiel entnehmen.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur oder Temperaturverteilung in einem Objektbereich, der eine Zusammensetzung aus n = 2 oder n = 3 unterschiedlichen Materialkomponenten aufweist gelöst, wobei eine der n = 2 oder n = 3 Materialkomponenten ein Kontrastmittel ist, das eine zeitabhängige Kontrastmittelkonzentration im Objektbereich aufweist, und die restlichen n – 1 Materialkomponenten jeweils ein Körpergewebe eines Patienten definieren. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein Röntgen-Computertomograph eingesetzt, mit dem Bilddatensätze bei unterschiedlicher spektraler Verteilung von Röntgenstrahlung aufgezeichnet werden können.
Erfindungsgemäß werden vom Objektbereich ohne Kontrastmittel n – 1 Referenz-Bilddatensätze mit jeweils unterschiedlicher spektraler Verteilung der Röntgenstrahlung aufgezeichnet, aus denen durch Materialzerlegung eine ortsabhängige Zusammensetzung des Objektbereichs aus den n – 1 Materialkomponenten bestimmt und daraus für die n – 1 Materialkomponenten eine lokale Abhängigkeit einer Dichte, eines Schwächungswertes oder eines CT-Wertes von einer Temperatur im Objektbereich ermittelt werden.
Weiterhin erfindungsgemäß werden vom Objektbereich nach Zuführung des Kontrastmittels ein- oder mehrfach jeweils n = 2 oder n = 3 Bilddatensätze des Objektbereichs mit unterschiedlichen spektralen Verteilungen der Röntgenstrahlung aufgezeichnet, diese n = 2 oder n = 3 Bilddatensätze auf ein Referenzvolumen, das von den Referenz-Bilddatensätzen umfasst ist, registriert, aus den n = 2 oder n = 3 Bilddatensätzen durch Materialzerlegung Dichten, Schwächungswerte oder CT-Werte für die n unterschiedlichen Materialkomponenten ermittelt, und auf Basis der ermittelten Dichten, Schwächungswerte oder CT-Werte sowie aufgrund der bekannten lokalen Abhängigkeit dieser Größen von der Temperatur im Objektbereich, die Temperatur an einer oder mehreren Stellen des Objektbereichs bestimmt.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird somit ein Röntgen-Computertomograph eingesetzt, mit dem Bilddatensätze bei unterschiedlicher spektraler Verteilung der Röntgenstrahlung aufgezeichnet werden können. Derartige Computertomographen sind auch unter den Bezeichnungen des Dual-Energy Computertomographen oder des Multi-Energy Computertomographen bekannt. Für die Bestimmung der Temperatur oder Temperaturverteilung in einem Objektbereich, der sich aus n unterschiedlichen Materialkomponenten zusammensetzt, werden mit dem Computertomographen n Bilddatensätze des Objektbereichs bei n unterschiedlichen spektralen Verteilungen der Röntgenstrahlung aufgezeichnet. Aus den n Bilddatensätzen werden anschließend mittels der bekannten Technik der Materialzerlegung die Dichten, Schwächungswerte oder CT-Werte für die n unterschiedlichen Materialkomponenten ermittelt. Auf Basis der ermittelten Dichten, Schwächungswerte oder CT-Werte sowie der bekannten Abhängigkeit dieser Größen von der Temperatur und ggf. vom Ort im untersuchten Objektbereich kann dann die Temperatur an einer oder mehreren Stellen des Objektbereichs bestimmt werden. Die Abhängigkeit der Dichte des jeweiligen Materials von der Temperatur kann bspw. aus Tabellen entnommen oder vorab durch Messungen ermittelt werden.
Bei dem Verfahren wird somit ausgenutzt, dass eine Aufzeichnung von CT-Bilddatensätzen desselben Objektes mit n verschiedenen Röntgenspektren dazu verwendet werden kann, die Dichten ρ_i oder CT-Werte x_i von n verschiedenen Materialkomponenten im Objekt zu bestimmen. Dafür gibt es verschiedene Methoden, bei denen man entweder eine Materialzerlegung auf Projektionsdaten vornimmt und daraus Materialdichtebilder rekonstruiert (rohdatenbasiert), oder die Materialzerlegung auf den separat rekonstruierten CT-Bildern für die beiden Spektren durchführt (bildbasiert). Beide Verfahren sind dem Fachmann bekannt und in verschiedenen Fachartikeln beschrieben. Ein Beispiel für eine derartige Bestimmung findet sich bspw. in der DE 10 2006 009 222 A1 . Damit ist es nun möglich, zusätzlich die Temperatur zu bestimmen, sofern mindestens eine weitere Gleichung gefunden werden kann, die zumindest eine der Dichten oder den entsprechenden CT-Wert mit der Temperatur verknüpft.
Im Folgenden werden beispielhaft zwei Fälle betrachtet, in denen, der Objektbereich eine Mischung aus zwei oder mehr Materialkomponenten enthält. Die unterschiedlichen Materialkomponenten des Körpermaterials müssen dabei selbstverständlich keine chemisch reinen Materialien sein, sondern können auch Materialmischungen darstellen wie dies bspw. bei Körpergewebe der Fall ist, das sich aus Weichgewebe und Fett zusammensetzt. Selbstverständlich lassen sich die nachfolgenden Beispiele ohne weiteres auch analog auf Objektbereiche anwenden, die sich aus einer anderen Anzahl an Materialkomponenten zusammensetzen.
In einem ersten beispielhaften Fall ändert die erste Materialkomponente die Dichte nur aufgrund der Temperatur und nicht aufgrund eines Materialtransports, d. h.: ρ₁ = g₁(T) (1) wobei ρ die aus der Röntgenabsorption ableitbare Dichte und g die Funktion darstellt, die die Abhängigkeit dieser Dichte von der Temperatur T beschreibt. Die Funktion g wird bei dem vorliegenden Verfahren als bekannt vorausgesetzt oder vorab ermittelt. Diese. Gleichung kann invertiert werden, um aus der Dichte ρ₁ die Temperatur T zu bestimmen. Die Dichte der weiteren Materialkomponente oder der weiteren Materialkomponenten ist dann für die Temperaturbestimmung unerheblich, wenn diese weiteren Materialkomponenten insgesamt nur in geringen Mengen im Objektbereich enthalten sind, d. h. beispielsweise mit einem Volumenanteil von < 5%. Eine derartige Situation liegt bspw. vor, wenn im Körpergewebe als erster Materialkomponente Kontrastmittel hoher Absorption nur in geringen Mengen vorliegt. In diesem Fall kann die Temperatur nach der Materialzerlegung dann alleine auf Basis der obigen Gleichung (1) bestimmt werden.
In einem weiteren Beispiel liegt eine Mischung aus n Materialkomponenten im Objektbereich vor, wobei sich die mikroskopische Dichte jeder der Materialkomponente nur aufgrund der Temperatur und nicht aufgrund anderer Mechanismen ändern. So erhält man im einfachen Fall von zwei Materialkomponenten folgende Gleichungen: ρ₁ = f·g₁(T) ρ₂ = (1 – f)·g₂(T) wobei f den Volumenanteil der ersten Materialkomponente und g₁ und g₂ wiederum Funktionen beschreiben, die die Temperaturabhängigkeit der jeweiligen Dichte ρ des reinen Materials von der Temperatur T darstellen. Nachdem die Funktionen g₁ und g₂ bekannt sind, können die Gleichungen gelöst werden, um den Volumenanteil f der ersten Materialkomponente und die Temperatur T zu bestimmen. In gleicher Weise können im allgemeinen Fall auch n Größen in n – 1 Volumenanteile und eine Temperatur umgerechnet werden. Dieser Fall kann für alle chemisch nicht wechselwirkenden Materialmischungen wie bspw. bei Emulsionen, z. B. Feststoff in Flüssigkeit, vorliegen.
Das vorliegende Verfahren lässt sich vorteilhaft für die Bestimmung der Temperatur oder Temperaturverteilung in einem Körperbereich einsetzen, der mit Kontrastmittel angereichertes Körpergewebe enthält. Bei dieser mit Kontrastmittel angereicherten oder kontrastangehobenen CT ändern sich zeitabhängig die Röntgenabsorptionswerte im untersuchten Körperbereich aufgrund des Kontrastmittelflusses. In diesem Fall kann bspw. das Körpergewebe als erste Materialkomponente und das Kontrastmittel als zweite Materialkomponente angesehen werden. Da Körpergewebe in der Regel wiederum mehrere Stoffe enthält, die unter Umständen zu einer über den Objektbereich variierenden Zusammensetzung des Körpergewebes führen, kann in diesem Fall vorab eine Abhängigkeit der Dichte oder des CT-Wertes von der Temperatur und dem Ort im Objektbereich ermittelt werden. Dies gilt allgemein für den Fall, in dem die jeweilige Materialkomponente eine ortsabhängige Zusammensetzung und Temperatur-Dichtefunktion g(T, x) hat. Solange sich die räumliche Verteilung dieser Materialkomponente nicht ändert, kann dann immer noch die Temperatur als Funktion des Ortes gemessen werden, solange g(T, x) bekannt ist. So kann bspw. vorab ein CT-Bilddatensatz aufgezeichnet werden, in dem Weichgewebe und Fett differenziert wird, d. h. ortsabhängig die Volumenanteile von Weichgewebe und Fett im Körpergewebe bestimmt werden, so dass aus dieser Bestimmung und der bekannten Abhängigkeit des CT-Wertes oder der Dichte von der Temperatur, jeweils für Weichgewebe und Fett, die Funktion g(T, x) für das Körpergewebe ermittelt werden kann.
Alternativ kann in einem derartigen Fall auch von einer Mischung aus drei Materialkomponenten, d. h. Weichgewebe, Fett und Kontrastmittel, ausgegangen werden, um dann durch eine Bildaufzeichnung von drei unterschiedlichen Bilddatensätzen bei drei unterschiedlichen spektralen Verteilungen der Röntgenstrahlung die Temperatur oder Temperaturverteilung in dem Körperbereich zu bestimmen.
Die Aufzeichnung von Bilddatensätzen mit unterschiedlichen Verteilungen der Röntgenstrahlung kann bspw. mit einem Computertomographen erfolgen, der mehrere Röntgenquellen aufweist, die die unterschiedliche spektrale Verteilung liefern. Weiterhin kann auch mit unterschiedlichen spektralen Filtern gearbeitet werden, die aus dem Röntgenspektrum der eingesetzten Röntgenquelle unterschiedle spektrale Verteilungen erzeugen. Durch unterschiedliche Röntgenspannung einer einzelnen Röntgenquelle lassen sich ebenfalls unterschiedliche spektrale Verteilungen erzeugen. Weiterhin können auch energieauflösende Photonen-Zähler oder Röntgendetektoren mit mehreren Detektorschichten eingesetzt werden, die für unterschiedliche spektrale Anteile der Röntgenstrahlung empfindlich sind. Derartige Techniken sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik zur Multi-Energy Computertomographie bekannt.
Ein für die Durchführung dieses Verfahrens ausgebildeter Computertomograph ermöglicht die Aufzeichnung von Bilddatensätzen bei unterschiedlicher spektraler Verteilung der Röntgenstrahlung und weist in seinem Bildrechner ein Modul auf, das die Materialzerlegung durchführt und die Temperatur gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren bestimmt. Der Bildrechner ist wiederum mit einer Bildanzeigeeinheit verbunden, an der zumindest ein Bilddatensatz des interessierenden Objektbereiches visualisiert wird. Diese Visualisierung wird z. B. von einer farblich kodierten Darstellung der ermittelten Temperaturverteilung in diesem Objektbereich oder einem Teil dieses Objektbereiches überlagert. Es können auch andere Darstellungen wie z. B. die Einblendung von Isothermen verwendet werden.
Das vorgeschlagene Verfahren wird nachfolgend nochmals anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen kurz erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung der CT-Werte bei unterschiedlichen spektralen Verteilungen der Röntgenstrahlung in Weichgewebe/Kontrastmittel,
2 eine schematische Darstellung der Vorgehensweise bei der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens und
3 eine schematische Darstellung eines CT-Bildes bei der Anwendung in der Thermoablation mit und ohne überlagerter Temperaturkarte.
Das vorgeschlagene Verfahren wird im Folgenden am Beispiel der klinischen Anwendung der Thermoablation im Körpergewebe eines Patienten beispielhaft erläutert. Bei der Aufzeichnung von CT-Bilddaten bei zwei unterschiedlichen spektralen Verteilungen der Röntgenstrahlung ergeben sich aufgrund der Abhängigkeit der Röntgenabsorption von der Dichte des durchstrahlten Materials und dessen Ordnungszahl für die unterschiedlichen Bilddatensätze unterschiedliche Röntgenschwächungswerte. 1 zeigt beispielhaft die CT-Werte in mit Kontrastmittel angereichertem Weichgewebe in Abhängigkeit vom Kontrastmittelanteil und der Temperatur. In dem Diagramm sind nach rechts die Röntgenschwächungswerte als CT-Werte in HU (Hounsfield Units) bei einer Spannung der Röntgenröhre von 140 kV und nach oben die Röntgenschwächungswerte bei einer Spannung der Röntgenröhre von 80 kV aufgetragen. Die unterschiedliche Spannung der Röntgenröhre führt zu einer unterschiedlichen spektralen Verteilung der emittierten und damit für die Aufnahme des jeweiligen Bilddatensatzes eingesetzten Röntgenstrahlung. Für reines Weichgewebe ergeben sich hierbei unterschiedliche Röntgenschwächungswerte bei den unterschiedlichen Röhrenspannungen, wie dies durch den fetten Punkt in der 1 dargestellt ist. Mit zunehmendem Anteil an Kontrastmittel verschieben sich die Röntgenschwächungswerte auf einer Geraden zu größeren Werten, wie dies mit dem durchgezogenen Pfeil in der Figur dargestellt ist. Auf der anderen Seite sinken die jeweiligen Röntgenschwächungswerte aufgrund einer Erniedrigung der Dichte der jeweiligen Materialkomponenten zu niedrigeren Werten. Dies ist in der Figur durch die beiden gestrichelten Pfeile angedeutet, die den Effekt einer Temperaturerhöhung veranschaulichen.
Aufgrund der beiden bei unterschiedlicher spektraler Verteilung der Röntgenstrahlung aufgezeichneten Bilddatensätze des gleichen Objektbereiches lässt sich eine Materialzerlegung durchführen, aus der die Dichten ρ_i, die den Dichten proportionalen Schwächungswerte μ_i oder die davon linear abhängigen CT-Werte x_i des Körpergewebes und des Kontrastmittels ermittelt werden können.
Bei zwei Messungen bei zwei unterschiedlichen Röhrenspannungen werden hierbei zwei Gleichungen erhalten: μ_U1 = c₁·μ₁₁ + c₂·μ₂₁ μ_U2 = c₁·μ₁₂ + c₂·μ₂₂ wobei μ_U1 und μ_U2 die am gleichen Ort gemessenen Röntgenschwächungswerte bei den beiden unterschiedlichen Spannungen U1 und U2 der Röntgenröhre, c₁ und c₂ eine der Dichte der jeweiligen Materialkomponente proportionale Größe und μ_nm die bekannten Röntgenschwächungswerte der jeweiligen Materialkomponenten bei der entsprechenden Spannung der Röntgenröhre darstellen. Aus den beiden Gleichungen lassen sich dann die beiden Unbekannten c₁ und c₂ ermitteln.
Die grundsätzliche Vorgehensweise bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens ist stark schematisiert in 2 dargestellt.
Bei der hier beschriebenen Anwendung der Thermoablation wird zunächst eine Sonde in den Patienten eingeführt, mit der die Thermoablation durchgeführt wird. Die Lagekontrolle erfolgt dabei durch mindestens einen CT-Scan, um die Sonde korrekt im Tumor zu positionieren. Im Rahmen dieser Intervention wird in der Regel einmal oder auch wiederholt Kontrastmittel injiziert, um die Dimensionen des Tumors deutlich darzustellen. 3 zeigt hierzu in der linken Darstellung stark vereinfacht die Ablationsnadel 3 sowie den Tumor 2 in einer CT-Schnittbilddarstellung eines Patientenkörpers 1.
Das letzte Kontrollbild wird dabei im Multi-Energy Modus aufgenommen und dient als Referenzmessung. Im vorliegenden Beispiel werden dadurch zwei Referenzbilddatensätze bei den unterschiedlichen Röhrenspannungen erhalten. Weiterhin wird mit diesen Referenzbilddatensätzen eine Materialzerlegung in Materialdichten für Weichgewebe und Fett durchgeführt. Anhand der damit ermittelten Dichten wird die temperatur- und ortsabhängige Funktion g(T, x) bestimmt, die die Abhängigkeit des Körpergewebes (Weichgewebe und Fett) von Temperatur und Ort im interessierenden Bereich repräsentiert. Die Abhängigkeiten der Dichten von Weichgewebe und Fett von der Temperatur müssen hierbei bekannt sein.
Anschließend wird die Temperatur im Körpergewebe durch die Sonde erhöht, wobei Temperaturen bis zu 105°C erreicht werden. Im gesamten Zielbereich muss am Ende eine Temperatur von mehr als 60°C erreicht werden, um den Tumor sicher zu zerstören.
Während der Erwärmung werden wiederum Kontrollscans mit Dual-Energy CT durchgeführt. Die Auswertung erfolgt hierbei in mehreren Schritten:

– Registrierung des aufgezeichneten Volumens auf das Referenzvolumen, das vom Referenzbilddatensatz umfasst ist;
– Materialzerlegung in Materialdichten (hier von Körpergewebe und Kontrastmittel) und
– Berechnung einer Temperaturkarte aus dem aktuellen Bild unter Kenntnis von g(T, x). Die Materialzerlegung erfolgt dabei nach den weiter oben beschriebenen Verfahren.

Nach der Ermittlung der Temperaturkarte wird das momentane CT-Bild dargestellt und in der Zielregion mit einer farblich codierten Darstellung der Temperatur überlagert. Dies ist stark schematisiert in der rechten Darstellung der 3 ersichtlich, indem in diesem Beispiel aufgrund der fehlenden farblichen Darstellungsmöglichkeit lediglich zwei Temperaturbereiche angedeutet sind.
Auf diese Weise werden während der Thermoablation mehrere derartige Kontrollscans mit Ermittlung und Darstellung einer Temperaturkarte durchgeführt. Das Ende der Thermoablation ist erreicht, wenn bspw. die 60° Isotherme das Zielvolumen einschließt oder Bereich trifft, die nicht zerstört werden sollen.
Bei diesem Beispiel ist zu beachten, dass sich während dieser Prozedur kontinuierlich die HU-Werte im Körpergewebe ändern, da einerseits die Kontrastmittelkonzentration im Gewebe zu- und abnehmen kann (Injektion/Ausscheidung) und außerdem die Temperaturverteilung nicht konstant ist.
Das beschriebene Verfahren ermöglicht erstmals ein bildgebendes quantitatives Monitoring einer thermischen Intervention. In der klinischen Anwendung wird es durch diese Technik möglich, eine Thermoablation präziser zu steuern und somit nur die Zielregion zu zerstören, gesundes Gewebe aber zu schonen. Selbstverständlich lässt sich das Verfahren zur Temperaturbestimmung jedoch auf beliebige andere Objekte und Anwendungen übertragen.

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur oder Temperaturverteilung in einem Objektbereich, der eine Zusammensetzung aus n = 2 oder n = 3 unterschiedlichen Materialkomponenten aufweist, wobei eine der n = 2 oder n = 3 Materialkomponenten ein Kontrastmittel ist, das eine zeitabhängige Kontrastmittelkonzentration im Objektbereich aufweist, und die restlichen n – 1 Materialkomponenten jeweils ein Körpergewebe eines Patienten definieren, bei dem: – ein Röntgen-Computertomograph eingesetzt wird, mit dem Bilddatensätze bei unterschiedlicher spektraler Verteilung von Röntgenstrahlung aufgezeichnet werden können, – vom Objektbereich ohne Kontrastmittel n – 1 Referenz-Bilddatensätze mit jeweils unterschiedlicher spektraler Verteilung der Röntgenstrahlung aufgezeichnet werden, aus denen durch Materialzerlegung eine ortsabhängige Zusammensetzung des Objektbereichs aus den n – 1 Materialkomponenten bestimmt und daraus für die n – 1 Materialkomponenten eine lokale Abhängigkeit einer Dichte, eines Schwächungswertes oder eines CT-Wertes von einer Temperatur im Objektbereich ermittelt werden, – vom Objektbereich nach Zuführung des Kontrastmittels ein- oder mehrfach jeweils n = 2 oder n = 3 Bilddatensätze des Objektbereichs mit unterschiedlichen spektralen Verteilungen der Röntgenstrahlung aufgezeichnet, diese n = 2 oder n = 3 Bilddatensätze auf ein Referenzvolumen, das von den Referenz-Bilddatensätzen umfasst ist, registriert, aus den n = 2 oder n = 3 Bilddatensätzen durch Materialzerlegung Dichten, Schwächungswerte oder CT-Werte für die n unterschiedlichen Materialkomponenten ermittelt, und auf Basis der ermittelten Dichten, Schwächungswerte oder CT-Werte sowie aufgrund der bekannten lokalen Abhängigkeit dieser Größen von der Temperatur im Objektbereich, die Temperatur an einer oder mehreren Stellen des Objektbereichs bestimmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem zumindest einer der Bilddatensätze visualisiert und der Visualisierung eine farblich kodierte Darstellung der ermittelten örtlichen Temperaturverteilung oder eine Anzahl von Isothermen überlagert wird.