DE102009014619A1 - Method for implementing imaging examination of patient, involves evaluating positron emission tomography-overview image from detected positron emission tomography data, and displaying positron emission tomography-overview image - Google Patents

Method for implementing imaging examination of patient, involves evaluating positron emission tomography-overview image from detected positron emission tomography data, and displaying positron emission tomography-overview image Download PDF

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Abstract

The method involves defining a positron emission tomography (PET)-receiving area (4) for a PET measurement, and detecting PET data from the PET-receiving area. A PET-overview image is evaluated from the detected PET data, and the PET-overview image is displayed on a display unit. A computed tomography (CT)-receiving area (5) is defined for a CT measurement based on the PET overview image, and a CT image is evaluated from CT data. A PET image produced by a PET tracer (1) is evaluated based on attenuation characteristics of radiation, and the CT image is displayed with the PET image. An independent claim is also included for a positron emission tomography (PET)-computed tomography (CT)-device for implementing an imaging examination of a patient.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Untersuchung eines mit einem PET-Tracer versehnen Patienten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein PET-CT-Gerät, welches zur Ausführung eines solchen Verfahrens ausgestaltet ist.The The invention relates to a method for carrying out an imaging examination a patient given a PET tracer. Furthermore The invention relates to a PET-CT apparatus, which for execution Such a method is designed.

Während bei einer bildgebenden Untersuchung mittels eines CT-Gerätes aus einem CT-Bild in erster Linie morphologisch anatomische Informationen von einem Untersuchungsbereich eines Patienten gewonnen werden, können mit einer bildgebenden Untersuchung mittels eines PET-Gerätes aus dem PET-Bild funktionell molekulare Informationen extrahiert werden. Die PET-Untersuchung erfolgt dabei unter Einsatz eines sogenannten PET-Tracers, der dem Patienten vor Untersuchungsbeginn appliziert bzw. injiziert wird und der ein schwach radioaktives Material enthält, wobei eine von dem Material erzeugte Strahlung von dem PET-Aufnahmesystem detektiert wird.While at an imaging examination using a CT device from a CT image primarily morphological anatomical information be obtained from an examination area of a patient, can with an imaging examination by means of a PET device from the PET image is extracted functionally molecular information. The PET examination takes place using a so-called PET tracer, the Patients are administered or injected before the start of the study and which contains a weakly radioactive material, one produced by the material Radiation is detected by the PET recording system.

Die auf Basis der erfassten CT-Daten und PET-Daten erzeugten Bilder enthalten jeweils für sich betrachtet in der Regel nicht ausreichende Informationen, um beispielsweise ein Tumorstaging oder eine Therapieplanung mit genügender Zuverlässigkeit durchzuführen. Die fehlende Darstellung von normalen anatomischen Strukturen in einem PET-Bild kann dazu führen, dass eine histologische Sicherung des PET-Befundes gegebenenfalls nur mittels einer Operation durchgeführt werden kann. Bei Kenntnis der exakten anatomischen Lage von im Bild dargestellten Leitstrukturen kann dagegen in vielen Situationen auf eine invasive Sicherung des Befundes verzichtet werden. Daher wird in solchen Fällen ein kombiniertes PET-CT-Gerät eingesetzt, mit welchem eine kombinierte Darstellung von mor phologischer und funktioneller Information in einem fusionierten Bild realisierbar ist.The images generated on the basis of the acquired CT data and PET data included for each usually does not consider sufficient information to For example, perform a tumor staging or treatment planning with sufficient reliability. The lack of representation of normal anatomical structures in one PET picture can cause that a histological assurance of the PET findings, if necessary can only be done by means of an operation. With knowledge the exact anatomical position of lead structures shown in the picture In contrast, in many situations, an invasive backup of the Findings are waived. Therefore, in such cases, a combined PET-CT device used, with which a combined representation of morphological and functional information in a merged image is.

Zur Erstellung eines solchen Bildes hat sich dabei folgender Untersuchungsablauf etabliert: Im Vorfeld der eigentlichen Untersuchung wird mittels eines CT-Gerätes in einem ersten Schritt ein Übersichtsbild, beispielsweise ein Topogramm, erstellt. Dieses Übersichtsbild dient als Grundlage für die gesamte weitere Planung. Dabei wird durch eine Bedienperson zunächst der CT-Aufnahmebereich in dem Übersichtsbild markiert, innerhalb dessen CT-Daten durch Spiralabtastung erfasst werden sollen und für den eine Rekonstruktion eines CT-Bildes erfolgen soll. Der CT-Aufnahmebereich wird dabei so groß gewählt, dass die für die weitere Untersuchung bzw. Therapieplanung notwendigen anatomischen Leitstrukturen im Bild abgebildet werden. Andererseits wird der CT-Aufnahmebereich so klein wie möglich dimensioniert, damit der Patient nicht unnötig einer zusätzlichen Strahlenbelastung ausgesetzt ist.to Creating such an image has the following examination procedure established: In the run-up to the actual investigation is by means of a CT device in a first step an overview picture, for example, a topogram created. This overview picture serves as a basis for the entire further planning. In this case, by an operator first of CT scan area in the overview image within which CT data is acquired by spiral scanning should be and for the a reconstruction of a CT image should take place. The CT scan area is chosen so big that the for the further examination or therapy planning necessary anatomical lead structures pictured in the picture. On the other hand, the CT recording area becomes as small as possible dimensioned so that the patient does not need an extra Radiation exposure is exposed.

Anschließend wird auf der Grundlage des Übersichtsbildes der PET-Aufnahmebereich festgelegt. Der PET-Aufnahmebereich wird dabei so dimensioniert, dass zumindest der zu untersuchende Bereich des Gewebes von der Bildgebung vollständig erfasst wird. Limitierender Faktor hierbei ist vor allem die lang dauernde Aufnahmezeit, die zur Erfassung von PET-Daten notwendig ist, da der Abtastbereich des Aufnahmesystem nur wenige Zentimeter beträgt, so dass der gesamte PET-Aufnahmebereich aus einer Vielzahl von sequentiell nacheinander durchzuführender Aufnahmen abtastbar ist, wobei für jede Aufnahme eine Zeitspanne von einigen Minuten benötigt wird. Es wird zunächst die CT-Untersuchung und im Anschluss daran die PET-Untersuchung durchgeführt, wobei zur Rekonstruktion des PET-Bildes auf der Basis des CT-Bildes eine Schwächungskorrektur der PET-Daten durchgeführt wird. Die Schwächungskorrektur ist notwendig, um eine im Körper absorbierte und somit nicht detektierte Strahlung des eingesetzten PET-Tracers zu kompensieren.Subsequently, will based on the overview image the PET pickup area is set. The PET pick-up area will It is dimensioned so that at least the area to be examined of the tissue is completely captured by the imaging. limiting Factor here is mainly the long recording time, the is necessary for the acquisition of PET data, since the scanning range of Recording system is only a few inches, so that the entire PET recording area from a plurality of sequentially performed sequentially Shooting is scannable, where for Each recording takes a few minutes to complete. It will be first the CT examination followed by the PET examination, where for reconstruction of the PET image on the basis of the CT image, an attenuation correction of the PET data carried out becomes. The attenuation correction is necessary to get one in the body absorbed and thus not detected radiation of the used Compensate for PET tracers.

Prinzipiell könnte in dem Untersuchungsablauf zwar auf die Erstellung eines CT-Übersichtsbildes verzichtet werden, so dass eine dem Patienten insgesamt applizierte Strahlendosis verringert wird. In solchen Fällen besteht jedoch der Nachteil, dass der CT-Aufnahmebereich ohne detaillierte Information über die Lage der anatomischen Strukturen festgelegt werden muss. Der CT-Aufnahmebereich lässt sich somit nur mit gewissen Unsicherheiten festlegen. Bei einer anschließenden CT-Messung muss daher damit gerechnet werden, dass aufgrund der eingeschränkten Planungsmöglichkeit auch nicht relevante Körperregionen bestrahlt werden, bzw. dass die CT-Messung wiederholt werden muss, weil interessante Bereiche von der CT-Bildgebung nicht erfasst werden. In diesem Fall müsste eine solche Messung wiederholt werden. In beiden Situationen würde der Patient folglich unnötig einer zu hohen Strahlendosis ausgesetzt werden.in principle could in the course of the investigation on the creation of a CT overview image be dispensed so that a total applied to the patient Radiation dose is reduced. In such cases, however, there is the disadvantage that the CT recording area without detailed information about the Location of the anatomical structures must be established. The CT scan area let yourself thus only with certain uncertainties set. In a subsequent CT measurement must therefore be expected that due to the limited planning options also not relevant body regions be irradiated, or that the CT measurement must be repeated, because interesting areas are not captured by CT imaging. In this case would have such a measurement can be repeated. In both situations, the Patient therefore unnecessary be exposed to too high a radiation dose.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Untersuchung eines mit einem PET-Tracer versehenen Patienten mittels eines kombinierten PET-CT-Gerätes so abzuändern, dass die insgesamt dem Patienten applizierte Strahlendosis bei nahezu gleichbleibender Planungssicherheit verringert wird. Darüber hinaus besteht die Aufgabe weiterhin darin, ein PET-CT-Gerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens auszugestalten.task The present invention is a method for carrying out a Imaging examination of a provided with a PET tracer To modify patients using a combined PET-CT device so that the total Patients applied radiation dose at almost constant Planning security is reduced. In addition, there is the task in it, a PET-CT device to carry out to design such a process.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Untersuchung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5. Darüber hinaus wird diese Aufgabe durch ein PET-CT-Gerät zur Durchführung einer bildgebenden Untersuchung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 6 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des PET-CT-Gerätes ist Gegenstand des Unteranspruchs 7.This object is achieved by a method for carrying out an imaging examination according to the features of independent claim 1. Advantageous embodiments of the method are subject of the dependent claims 2 to 5. In addition, this object is achieved by a PET-CT apparatus for performing an imaging examination according to the features of independent claim 6. An advantageous embodiment of the PET-CT device is the subject of subclaim 7.

Zur Dosiseinsparung wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Untersuchung eines mit einem PET-Tracer versehenen Patienten mittels eines kombinierten PET-CT-Gerätes vorgeschlagen, im Vorfeld einer CT-Untersuchung zunächst eine PET-Untersuchung mit den folgenden Verfahrensschritten durchzuführen:

  • – Festlegen eines PET-Aufnahmebereichs für die PET-Messung,
  • – Erfassen von PET-Daten aus dem PET-Aufnahmebereich,
  • – Berechnen eines PET-Übersichtsbildes aus den erfassten PET-Daten und
  • – Darstellen des PET-Übersichtsbildes auf einer Anzeigeeinheit.
In order to reduce the dose, in the method according to the invention for carrying out an imaging examination of a patient provided with a PET tracer by means of a combined PET-CT apparatus, it is proposed first to carry out a PET examination with the following method steps in advance of a CT examination:
  • Setting a PET receiving area for the PET measurement,
  • Detecting PET data from the PET receiving area,
  • Calculate a PET overview image from the acquired PET data and
  • - Representing the PET overview image on a display unit.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also die Untersuchungsreihenfolge dahingehend vertauscht, dass zunächst eine PET-Untersuchung und erst anschließend eine CT-Untersuchung durchgeführt werden. Hierdurch ist die Bereitstellung bzw. Berechnung eines PET-Übersichtsbildes aus den gewonnenen PET-Daten anstelle eines CT-Übersichtsbildes möglich. Die Planung der weiteren Untersuchung bzw. die Evaluierung der Notwendigkeit einer CT-Messung kann ausschließlich basierend auf dem PET-Übersichtsbild durchgeführt werden.at the method according to the invention Thus, the order of examination is reversed to the effect that first a PET scan and then a CT scan. This provides the provision or calculation of a PET overview image from the obtained PET data instead of a CT overview image possible. Planning the further investigation or the evaluation of the necessity a CT measurement can only based on the PET overview image carried out become.

Hieraus ergeben sich insbesondere folgende Vorteile:

  • a) Wegfall der Aufnahme eines CT-Übersichtsbildes. Hierdurch wird eine Reduktion der dem Patienten insgesamt applizierten Strahlendosis erzielt.
  • b) Durch die Bereitstellung eines PET-Übersichtsbildes kann eine Entscheidung darüber getroffen werden, ob Informationen über anatomische Leitstrukturen überhaupt notwendig sind. Diese vorzeitige Evaluierung auf Basis des PET-Übersichtsbildes ermöglicht somit zu entscheiden, ob eine CT-Messung überhaupt noch durchgeführt werden muss. Im besten Fall kann auf die gesamte CT-Messung verzichtet werden, wenn beispielsweise das PET-Bild überhaupt keine untersuchungswürdigen Regionen aufweist. In diesem Fall würde also die Strahlendosis einer kompletten CT-Messung eingespart werden.
  • c) Durch den Wegfall der Verfahrensschritte zur Erstellung eines CT-Übersichtsbildes wird der gesamte PET-CT-Untersuchungsablauf beschleunigt.
This results in particular the following advantages:
  • a) omission of the acquisition of a CT overview image. This achieves a reduction in the total dose of radiation administered to the patient.
  • b) By providing a PET overview image, a decision can be made as to whether information about anatomical lead structures is at all necessary. This early evaluation based on the PET overview image thus makes it possible to decide whether a CT measurement has yet to be performed. In the best case, the entire CT measurement can be dispensed with if, for example, the PET image has no regions worth investigating at all. In this case, the radiation dose of a complete CT measurement would be saved.
  • c) By eliminating the process steps for creating a CT overview image, the entire PET-CT examination procedure is accelerated.

Obwohl das PET-Übersichtsbild eine im Vergleich zum CT-Übersichtsbild geringere räumliche Auflösung aufweist, reichen die Informationen aus, um eine genaue örtliche Planung der eigentlichen CT-Messung auf Basis des Inhalts des PET-Übersichtsbildes durchzuführen.Even though the PET overview image one in comparison to the CT overview image has lower spatial resolution, The information is sufficient to provide accurate local planning of the actual CT measurement based on the content of the PET overview image perform.

Im Anschluss an die PET-Untersuchung wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die CT-Untersuchung mit den folgenden Verfahrensschritten durchgeführt:

  • – Festlegen eines CT-Aufnahmebereichs für eine CT-Messung auf der Grundlage des PET-Übersichtsbildes,
  • – Erfassen von CT-Daten aus dem CT-Aufnahmebereich,
  • – Berechnen eines CT-Bildes aus den CT-Daten,
  • – Berechnen eines CT-Bildes unter Berücksichtigung von aus dem CT-Bild ermittelten Schwächungseigenschaften einer von dem PET-Tracer erzeugten Strahlung, und
  • – Fusionieren und Darstellen des CT-Bildes mit dem PET-Bild.
Following the PET examination, in an advantageous embodiment of the invention, the CT examination is carried out with the following method steps:
  • Determining a CT acquisition range for a CT measurement on the basis of the PET overview image,
  • Acquisition of CT data from the CT acquisition area,
  • Calculating a CT image from the CT data,
  • Calculating a CT image taking into account attenuation properties of a radiation generated by the PET tracer, determined from the CT image, and
  • - Fusing and displaying the CT image with the PET image.

Mit diesem Vorgehen ist eine Einschränkung des CT-Aufnahmebereichs auf den nötigen, aber kleinstmöglichen Bereich möglich, so dass nur wenige Körperregionen bestrahlt werden.With This procedure is a limitation of the CT recording area to the necessary, but smallest possible Range possible, leaving only a few body regions be irradiated.

Vorzugsweise wird aus den PET-Daten als PET-Übersichtsbild ein Topogramm berechnet. Hierdurch ist eine Darstellungsform gegeben, so wie es bei dem bekannten Untersuchungsablauf auf Basis eines CT-Übersichtsbildes üblich ist. Eine Bedienperson kann also in nahezu gewohnter Weise den CT-Aufnahmebereich festlegen.Preferably becomes from the PET data as a PET overview image a topogram is calculated. This gives a representation, as is the case with the known examination procedure on the basis of a CT overview image is common. An operator can therefore in the usual way, the CT recording area establish.

Ebenso wäre es auch vorstellbar, dass aus den PET-Daten vorzugweise als PET-Übersichtsbild ein Schicht- oder Volumenbild rekonstruiert wird. In Abhängigkeit der räumlichen Lage des zu untersuchenden Gewebes können diese Darstellungsformen eine genauere Eingrenzung des CT-Aufnahmebereichs ermöglichen.As well would it be also conceivable that from the PET data preferably as a PET overview image Layer or volume image is reconstructed. Dependent on the spatial Location of the tissue to be examined, these forms of presentation a allow more accurate confinement of the CT scan area.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der CT-Aufnahmebereich durch eine automatische Auswertung der Bildinformation des PET-Übersichtsbildes mittels Methoden der digitalen Bildverarbeitung ermittelt. Durch Einsatz entsprechender Erkennungsalgorithmen können beispielsweise die zu untersuchenden Gewebestrukturen im PET-Übersichtsbild automatisch segmentiert bzw. detektiert werden. Der CT-Aufnahmebereich ist anschließend unter Einbezug von Vorwissen über die Lage der anatomischen Strukturen in Abhängigkeit des detektierten Gewebes automatisch wählbar, so dass die zur weiteren Evaluierung notwendigen anatomische Leitstrukturen von der CT-Messung erfasst und dargestellt werden können.In An advantageous embodiment of the invention is the CT-recording area by an automatic evaluation of the image information of the PET overview image determined by methods of digital image processing. By Use of appropriate detection algorithms, for example, the segmented automatically in the PET overview image or detected. The CT scan area is then under Inclusion of prior knowledge about the location of the anatomical structures as a function of the detected tissue automatically selectable, so that the anatomical lead structures needed for further evaluation can be detected and displayed by the CT measurement.

Das erfindungsgemäße PET-CT-Gerät zur Durchführung einer bildgebenden Untersuchung eines mit einem PET-Tracer versehenen Patienten ist so ausgestaltet, dass eine PET-Untersuchung im Vorfeld einer CT-Untersuchung durchführbar ist und umfasst Mittel zum Festlegen des PET-Aufnahmebereichs für eine PET-Messung, zum Erfassen von PET-Daten aus dem PET-Aufnahmebereich, zum Berechnen eines PET-Übersichtsbildes aus den erfassten PET-Daten und Mittel zum Darstellen des PET-Übersichtsbildes auf einer Anzeigeeinheit.The PET-CT device according to the invention for carrying out a Imaging examination of a provided with a PET tracer Patient is designed to have a PET exam in advance CT scan feasible is and includes means for determining the PET receiving area for a PET measurement, for detecting of PET data from the PET pick-up area, to calculate a PET overview image from the collected PET data and means for displaying the PET overview image on a display unit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen sind in der folgenden schematischen Zeichnung dargestellt. Es zeigen:embodiments The invention and further advantageous embodiments of the invention according to the subclaims shown in the following schematic drawing. Show it:

1 in Seitenansicht ein kombiniertes PET-CT-Gerät, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, 1 in side view, a combined PET-CT apparatus, which is set up for carrying out the method according to the invention,

2 einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms, und 2 a flow of the inventive method in the form of a flow chart, and

3 einen Screen-Shot von einer dem PET-CT-Gerät zugeordneten Anzeigeeinheit. 3 a screen shot of a display unit associated with the PET-CT device.

Beim Einsatz eines kombinierten PET-CT-Gerätes 2 werden üblicherweise ein CT-Bild zur Darstellung morphologisch anatomischer Informationen und ein PET-Bild zur Darstellung funktionell molekularer Informationen erzeugt und auf einer Anzeigeeinheit 10 fusioniert dargestellt. Durch Kombination dieser beiden Informationen sind Tumorstaging, Therapieplanung, Therapiekontrolle und Prognosebeurteilung in verbesserter Form möglich. Voraussetzung für eine PET-Untersuchung ist, dass dem Patienten 3 im Vorfeld der Untersuchung ein sogenannter PET-Tracer 1 verabreicht bzw. injiziert wird, der sich in Abhängigkeit der Stoffwechselfunktion in dem zu untersuchenden Gewebe in unterschiedlichen Konzentrationen anreichert. Dieser PET-Tracer 1 basiert auf einem Zuckerderivat (Desoxyglukose) und enthält schwach radioaktive Atome, die beim Zerfall ein Photonenpaar mit einer Energie von je 511 KeV erzeugen, welches in einem Winkel von ca. 180° auseinander fliegt.When using a combined PET-CT device 2 For example, a CT image for displaying morphological anatomical information and a PET image for displaying functional molecular information are usually generated and displayed on a display unit 10 shown merged. By combining these two pieces of information tumor staging, treatment planning, therapy control and prognosis assessment are possible in an improved form. A prerequisite for a PET exam is that the patient 3 in advance of the investigation, a so-called PET tracer 1 is administered or injected, which accumulates in different concentrations depending on the metabolic function in the tissue to be examined. This pet tracer 1 It is based on a sugar derivative (deoxyglucose) and contains weakly radioactive atoms which, on decay, produce a pair of photons with an energy of 511 KeV each, which flies apart at an angle of approximately 180 °.

Das PET-Gerät 6 umfasst zur Detektion dieses Photonenpaars mehrere nebeneinander angeordnete ringförmige Detektoren 14. Die beim Zerfall erzeugten beiden Photonen eines Photonenpaares treffen innerhalb eines sehr kurzen Zeitfensters von nur wenigen Nanosekunden auf gegenüberliegende Detektorelemente. Jedem Detektorelement sind dabei ein Szintillator und eine Photodiode zugeordnet, durch die ein durch das Photon erzeugter Lichtimpuls in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Aufgrund der begrenzten Ausdehnung des Abtastbereiches in z-Richtung des PET-CT-Gerätes 2 ist es zur vollständigen Abdeckung eines größeren PET-Aufnahmebereiches 4 notwendig, dass eine Vielzahl von Aufnahmen sequentiell an nebeneinander liegenden Abtastpositionen durchgeführt wird.The pet device 6 comprises for detection of this photon pair a plurality of juxtaposed annular detectors 14 , The two photons of a pair of photons produced during the decay strike opposing detector elements within a very short time window of only a few nanoseconds. Each detector element is assigned a scintillator and a photodiode, by which a light pulse generated by the photon is converted into an electrical signal. Due to the limited extent of the scanning range in the z-direction of the PET-CT device 2 It is for full coverage of a larger PET pick-up area 4 necessary that a plurality of shots is performed sequentially at adjacent scanning positions.

Das CT-Gerät 7 umfasst zur Erzeugung eines CT-Bildes ein Aufnahmesystem, das als wesentliche Komponenten einen Strahler 15 in Form einer Röntgenröhre und einen dem Strahler 15 gegenüberliegend angeordneten bogenförmigen Detektor 16 umfasst. Das Aufnahmesystem ist dabei auf einem nicht gezeigten Drehrahmen einer Gantry rotierbar angeordnet, so dass von einem CT-Aufnahmebereich eine Vielzahl von Projektionen aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen erfasst werden kann. Der Strahler 15 erzeugt dabei eine Strahlung in Form eines fächerförmigen Röntgenstrahlenbündels, welches den Abtastbereich des CT-Aufnahmesystems durchdringt. Die Röntgenstrahlung trifft anschließend auf die Detektorelemente des Detektors 16. Die Detektorelemente erzeugen dabei eine von der Schwächung der durch den Abtastbereich des CT-Aufnahmesystems tretenden Röntgenstrahlung abhängigen Schwächungswert. Die Umwandlung der Röntgenstrahlung in einen Schwächungswert erfolgt beispielsweise mittels einer mit einem Szintillator optisch gekoppelten Photodiode oder mittels eines direkt konvertierenden Halbleiters. Die so erzeugten Schwächungswerte pro Projektion werden an eine Recheneinheit 23 übermittelt und dienen zur Rekonstruktion eines Schicht- oder Volumenbildes. Bei spiralförmigem Betrieb des CT-Gerätes 7 findet eine Rotation des Drehrahmens bei gleichzeitigem kontinuierlichem Vorschub des Patienten 3 in z-Richtung statt.The CT device 7 For acquiring a CT image, it comprises a recording system which, as essential components, comprises a radiator 15 in the form of an x-ray tube and a radiator 15 oppositely arranged arcuate detector 16 includes. The recording system is rotatably arranged on a rotating frame of a gantry, not shown, so that a plurality of projections from different projection directions can be detected by a CT recording area. The spotlight 15 generates radiation in the form of a fan-shaped X-ray beam, which penetrates the scanning region of the CT recording system. The X-radiation then strikes the detector elements of the detector 16 , The detector elements thereby generate a weakening value which is dependent on the weakening of the X-radiation passing through the scanning region of the CT recording system. The conversion of the X-ray radiation into an attenuation value takes place, for example, by means of a photodiode optically coupled to a scintillator or by means of a directly converting semiconductor. The attenuation values thus generated per projection are sent to a computing unit 23 transmitted and serve to reconstruct a layer or volume image. For spiral operation of the CT device 7 finds a rotation of the rotating frame with simultaneous continuous advance of the patient 3 in the z-direction.

Beim PET-CT-Gerät 2 ist zur Verlagerung des Patienten 3 eine Lagerungsvorrichtung 8 mit einer in z-Richtung verstellbar ausgeführten Tischplatte 9 vorgesehen, auf die der Patient 3 lagerbar ist. Durch entsprechende Verstellung können die festgelegten Aufnahmebereiche 4, 5 von den beiden bildgebenden Geräten 6, 7 abgetastet werden. Das CT-Gerät 7 und das PET-Gerät 6 sind in z-Richtung in einem Abstand von ca. 80 cm angeordnet. Aufgrund des festen bekannten geometrischen Bezugs der beiden Geräte 6, 7 und der Information über die aktuelle Verstellposition der Tischplatte 9 ist es möglich, CT-Daten und PET-Daten bzw. die aus diesen Daten generierten Bilder räumlich einander zuzuordnen. Auf diese Weise sind fusionierte Bilder erzeugbar, in denen die funktionell molekulare Information mit der morphologisch anatomischen Information überlagert dargestellt ist.For the PET-CT device 2 is to relocate the patient 3 a storage device 8th with a tabletop adjustable in z-direction 9 provided to the patient 3 is storable. By appropriate adjustment, the specified shooting ranges 4 . 5 from the two imaging devices 6 . 7 be scanned. The CT device 7 and the pet device 6 are arranged in the z direction at a distance of about 80 cm. Due to the fixed known geometric reference of the two devices 6 . 7 and the information about the current adjustment position of the table top 9 It is possible to spatially correlate CT data and PET data or the images generated from these data. In this way, fused images can be generated in which the functionally molecular information is shown overlaid with the morphological anatomical information.

In 2 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Durchführung der bildgebenden Untersuchung mittels des kombinierten PET-CT-Gerätes 2 in Form eines Flussdiagramms dargestellt. Zur Dosiseinsparung wird im Vorfeld einer CT-Untersuchung zunächst eine PET-Untersuchung durchgeführt. Das Verfahren weist dabei folgenden Ablauf auf:In 2 is the sequence of the method according to the invention for carrying out the imaging examination by means of the combined PET-CT apparatus 2 represented in the form of a flow chart. To save dose is in advance of a CT sub first carried out a PET examination. The procedure has the following sequence:

Erster Schritt 17: PET-UntersuchungFirst step 17 : PET investigation

Dabei wird zunächst der PET-Aufnahmebereich 4 für eine PET-Messung festgelegt. Da die Strahlenbelastung ausschließlich durch den injizierten PET-Tracer 1 bestimmt ist, kann der PET-Aufnahmebereich 4 zur Bilddarstellung sehr großzügig festgelegt werden und im Extremfall den gesamten Körper des Patienten 3 abdecken.First, the PET receiving area 4 set for a PET measurement. Because the radiation exposure is due solely to the injected PET tracer 1 is determined, the PET pick-up area 4 be set very generous for imaging and in extreme cases, the entire body of the patient 3 cover.

Anschließend werden die PET-Daten aus dem PET-Aufnahmebereich 4 erfasst. Da sich der Abtastbereich eines PET-Gerätes 6 in z-Richtung nur wenige Zentimeter erstreckt, ist es zur Erfassung der PET-Daten aus dem gesamten Aufnahmebereich üblicherweise notwendig, dass mehrere Aufnahmen an nebeneinander liegenden Abtastpositionen sequentiell durchgeführt werden.Subsequently, the PET data from the PET receiving area 4 detected. As is the scanning range of a PET device 6 Extending in the z-direction only a few centimeters, it is usually necessary to capture the PET data from the entire recording area that several shots are performed sequentially at adjacent scanning positions.

Zweiter Schritt 18: Berechnen eines PET-Übersichtsbildes 11 aus den erfassten PET-Daten und Darstellen des PET-Übersichtsbildes 11 auf einer Anzeigeeinheit 10.Second step 18 : Calculate a PET overview image 11 from the recorded PET data and presentation of the PET overview image 11 on a display unit 10 ,

Als PET-Übersichtsbild 11 wird im Normalfall ein Topogramm erzeugt, so wie es bei dem Untersuchungsablauf mit einem CT-Übersichtsbild üblich ist. Die Darstellungsform kann jedoch von einem Benutzer durch geeignete Auswahlmittel in einem Eingabemittel 13 frei vorgegeben werden, so dass diese Auswahlinformation über das Eingabemittel 13 an eine Steuereinheit 24 übertragen werden kann. So sind beispielsweise Schicht- oder Volumenbilddarstellungen vorgebbar. Die Art der Darstellungsform richtet sich in erster Linie an die Anforde rungen zur Auswahl des notwendigen Aufnahmebereichs für die folgende CT-Untersuchung und kann auch von der Lage und Orientierung der zu untersuchenden Gewebestruktur abhängen.As a PET overview image 11 In the normal case, a topogram is generated, as is usual in the examination procedure with a CT overview image. However, the form of presentation may be provided by a user through suitable selection means in an input means 13 can be freely specified, so that this selection information on the input means 13 to a control unit 24 can be transferred. For example, layer or volume image representations can be specified. The type of presentation depends primarily on the requirements for selecting the necessary receiving area for the following CT examination and may also depend on the location and orientation of the tissue structure to be examined.

Dritter Schritt 19: Evaluieren des PET-ÜbersichtsbildesThird step 19 : Evaluate the PET overview image

Das dargestellte PET-Übersichtsbild 11 dient zur Evaluierung, wobei das Evaluieren in automatisierter Form durch Auswertung einer in dem PET-Übersichtsbild 11 enthaltenen Bildinformation mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung erfolgt. Ergebnis der Evaluierung könnte sein, dass in den PET-Daten ausreichend Informationen für eine spätere Diagnose und/oder Therapieplanung enthalten sind, so dass auf eine CT-Untersuchung vollständig verzichtet und unmittelbar mit der Rekonstruktion des PET-Bildes, so wie durch den Pfeil 20 dargestellt, begonnen werden kann. Zur Evaluierung können beispielsweise aus segmentierten Gewebestrukturen in dem PET-Übersichtsbild 11 geometrische Merkmale ermittelt werden, mit denen eine anatomische Lagebestimmung unter Einbezug von Vorwissen erfolgt. Üblicherweise wird jedoch eine CT-Untersuchung zur Bestimmung morphologisch anatomischer Informationen bzw. zur Bestimmung anatomischer Leitstrukturen, wie beispielsweise Knochenstruktur und/oder Gefäßstrukturen, notwendig sein.The illustrated PET overview image 11 is used for evaluation, whereby the evaluation in an automated form by evaluating a in the PET overview image 11 contained image information using methods of digital image processing. The result of the evaluation could be that the PET data contains sufficient information for a later diagnosis and / or treatment planning, so that a complete CT examination is dispensed with and immediately with the reconstruction of the PET image, such as the arrow 20 can be started. For evaluation, for example, from segmented tissue structures in the PET overview image 11 geometric features are determined, with which an anatomical orientation taking into account prior knowledge. Usually, however, a CT examination will be necessary to determine morphological anatomical information or to determine anatomical lead structures, such as bone structure and / or vascular structures.

Vierter Schritt 21: CT-Untersuchungfourth step 21 : CT examination

Hierbei wird zunächst der CT-Aufnahmebereich 5 für eine CT-Messung auf der Grundlage des PET-Übersichtsbildes 11 festgelegt. Der CT-Aufnahmebereich 5 kann dabei ebenfalls durch Auswertung der Bildinformation des PET-Übersichtsbildes mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung automatisch ermittelt werden. Durch eine Segmentierung können beispielsweise Gewebestrukturen im PET-Übersichtsbild 11 detektiert werden, die eine bestimmte Konzentration des PET-Tracers 1 aufweisen. Anschließend kann auf Basis des ermittelten Ergebnisses der minimale CT-Aufnahmebereich 5 bestimmt werden, in dem sämtliche segmentierte Strukturen gerade noch enthalten sind. Es erfolgt daraufhin das Erfassen von CT-Daten aus dem CT-Aufnahmebereich 5, beispielsweise mittels einer Spiralabtastung.Here, first, the CT recording area 5 for a CT measurement based on the PET overview image 11 established. The CT scan area 5 can also be determined automatically by evaluating the image information of the PET overview image with methods of digital image processing. By segmentation, for example, tissue structures in the PET overview image 11 be detected, which has a certain concentration of the PET tracer 1 exhibit. Subsequently, based on the determined result, the minimum CT scan area 5 be determined in which all segmented structures are just included. Thereupon, CT data is acquired from the CT scan area 5 , for example by means of a spiral scan.

Fünfter Schritt 22: Berechnen eines CT-Bildes aus den CT-Daten und eines PET-Bildes aus den PET-DatenFifth step 22 Calculate a CT image from the CT data and a PET image from the PET data

Die erfassten CT-Daten und PET-Daten werden an eine Recheneinheit 23 übermittelt und dort jeweils zu einem Schicht- oder Volumenbild rekonstruiert. Das Berechnen des PET-Bildes erfolgt dabei unter Berücksichtigung von den aus dem CT-Bild ermittelten Schwächungseigenschaften einer von dem PET-Tracer 1 erzeugten Strahlung. Auf Basis des ermittelten CT-Bildes werden für jedes Bildelement Schwächungskoeffizienten einer Strahlung mit einer Energie von 511 keV ermittelt. Auf Basis dieser Information wird eine Schwächungskorrektur der PET-Daten durchgeführt, mit welcher die im Körper absorbierte Strahlung kompensiert wird.The acquired CT data and PET data are sent to a computing unit 23 transmitted and reconstructed there each to a layer or volume image. The calculation of the PET image takes place taking into account the attenuation properties of the PET tracer determined from the CT image 1 generated radiation. On the basis of the determined CT image, attenuation coefficients of radiation with an energy of 511 keV are determined for each pixel. On the basis of this information, an attenuation correction of the PET data is carried out, with which the radiation absorbed in the body is compensated.

Sechster Schritt 25: Fusionieren und Darstellen des CT-Bildes mit dem PET-BildSixth step 25 : Fusing and displaying the CT image with the PET image

Das Fusionieren erfolgt auf der Basis der bekannten geometrischen Bezüge zwischen dem CT-Gerät 7 und dem PET-Gerät 6 einerseits und der bei der Erfassung der PET- bzw. CT-Daten vorliegenden Verstellposition der Lagerungsvorrichtung 8 andererseits.Fusing takes place on the basis of the known geometrical relationships between the CT device 7 and the PET device 6 on the one hand and the present in the detection of PET or CT data adjustment position of the storage device 8th on the other hand.

In 3 ist ein Screen-Shot eines Menuemittels 26 dargestellt, welches zur Steuerung und Kontrolle der bildgebenden Untersuchung dient und auf einer Anzeigeeinheit 10 angezeigt wird, mit welchem die Übergabe von Betriebs- und Untersuchungsparameter an die Steuereinheit 24 erfolgt. In dem oberen linken Bildfenster ist das PET-Übersichtsbild 11 in Form eines Topogramms dargestellt. Innerhalb des Topogramms wird in automatisierter Form oder manuell durch einen Benutzer der CT-Untersuchungsbereich 5, hier in Form eines Rechtecks dargestellt, festgelegt. In einem rechts daneben angeordneten Kontrollfenster 12 wird zum einen der festgelegte CT-Aufnahmebereich 5 angezeigt. Darüber hinaus wird auch eine aus dem PET-Übersichtsbild 11 segmentierte Struktur dargestellt, in der eine erhöhte Konzentration des PET-Tracers 1 vorliegt, wobei zusätzlich geometrische Informationen über die segmen tierte Struktur ermittelt und angezeigt werden. Im unteren Bereich des Screen-Shots sind Eingabemittel 13 angezeigt, über die eine Steuereinheit 24 des PET-CT-Gerätes 2 Betriebsparameter zur Durchführung der CT-Untersuchung empfangen kann. Beispielsweise können hier Röhrenstrom, Röhrenspannung und der genaue CT-Aufnahmebereich 5 eingestellt werden. Die Eingabemittel 13 sind weiterhin so ausgeführt, dass die Steuereinheit 24 Informationen über die gewünschte Darstellungsform des PET-Übersichtsbildes 11 empfangen kann. So ist beispielsweise von einem Benutzer vorgebbar, ob das PET-Übersichtsbild 11 eine Koronarebene, Transversalebene oder Sagittalebene eines Bereichs des Patienten 3 darstellen soll.In 3 is a screen shot of a menu item 26 shown, which serves to control and control the imaging examination and on a display unit 10 is displayed, with wel chem the transfer of operating and examination parameters to the control unit 24 he follows. In the upper left image window is the PET overview image 11 represented in the form of a topogram. Within the topogram, the CT examination area is automatically or manually by a user 5 , shown here in the form of a rectangle. In a control window to the right 12 Firstly, it is the specified CT recording area 5 displayed. In addition, one from the PET overview image 11 segmented structure shown in which an increased concentration of the PET tracer 1 is present, with additional geometric information about the segmen ted structure determined and displayed. At the bottom of the screen shot are input means 13 indicated by a control unit 24 of the PET-CT device 2 Operating parameters for performing the CT examination can receive. For example, here can be tube current, tube voltage and the exact CT scan area 5 be set. The input means 13 are still running so that the control unit 24 Information about the desired representation of the PET overview image 11 can receive. Thus, for example, a user can specify whether the PET overview image 11 a coronal plane, transverse plane or sagittal plane of a region of the patient 3 should represent.

Zusammenfassend kann gesagt werden:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Untersuchung eines mit einem PET-Tracer 1 versehenen Patienten 3 mittels eines kombinierten PET-CT-Gerätes 2, wobei zur Dosiseinsparung im Vorfeld einer CT-Untersuchung zunächst eine PET-Untersuchung mit den folgenden Verfahrensschritten durchgeführt wird:

  • – Festlegen eines PET-Aufnahmebereichs 4 für eine PET-Messung,
  • – Erfassen von PET-Daten aus dem PET-Aufnahmebereich 4,
  • – Berechnen eines PET-Übersichtsbildes 11 aus den erfassten PET-Daten und
  • – Darstellen des PET-Übersichtsbildes 11 auf einer Anzeigeeinheit 10.
In summary it can be said:
The invention relates to a method for carrying out an imaging examination of a PET tracer 1 provided patients 3 using a combined PET-CT device 2 , in order to save dose in advance of a CT examination, first a PET examination is carried out with the following method steps:
  • - Set a PET pick-up area 4 for a PET measurement,
  • - Capture of PET data from the PET receiving area 4 .
  • - Calculate a PET overview image 11 from the collected PET data and
  • - Representation of the PET overview image 11 on a display unit 10 ,

Mit diesem Vorgehen kann die Planung des weiteren Ablaufs einer Untersuchung, insbesondere eine CT-Untersuchung, auf der Grundlage des erzeugten PET-Übersichtbildes 11 anstelle eines zu erstellenden CT-Übersichtbildes erfolgen. Durch Wegfall des Verfahrensschrittes zur Erzeugung des CT-Übersichtsbildes wird insgesamt die dem Patienten 3 applizierte Strahlendosis bei nahezu gleichbleibender Planungssicherheit verringert.With this procedure, the planning of the further course of an examination, in particular a CT examination, on the basis of the generated PET overview image 11 instead of a CT overview image to be created. By eliminating the method step for generating the CT overview image, the total is the patient 3 applied radiation dose reduced with almost constant planning security.

Claims (7)

Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Untersuchung eines mit einem PET-Tracer (1) versehenen Patienten (3) mittels eines kombinierten PET-CT-Gerätes (2), wobei zur Dosiseinsparung im Vorfeld einer CT-Untersuchung zunächst eine PET-Untersuchung mit den folgenden Verfahrensschritten durchgeführt wird: – Festlegen eines PET-Aufnahmebereichs (4) für eine PET-Messung, – Erfassen von PET-Daten aus dem PET-Aufnahmebereich (4), – Berechnen eines PET-Übersichtsbildes (11) aus den erfassten PET-Daten und – Darstellen des PET-Übersichtsbildes (11) auf einer Anzeigeeinheit (10).Method for carrying out an imaging examination of a PET tracer ( 1 ) ( 3 ) by means of a combined PET-CT device ( 2 ), whereby, in order to save dose in the run-up to a CT examination, a PET examination is first carried out with the following procedural steps: Specifying a PET receiving area 4 ) for a PET measurement, - acquisition of PET data from the PET acquisition area ( 4 ), - calculating a PET overview image ( 11 ) from the recorded PET data and - presentation of the PET overview image ( 11 ) on a display unit ( 10 ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Anschluss an die PET-Untersuchung die CT-Untersuchung mit den folgenden Verfahrenschritten durchgeführt wird: – Festlegen eines CT-Aufnahmebereichs (5) für eine CT-Messung auf der Grundlage des PET-Übersichtsbildes (11), – Erfassen von CT-Daten aus dem CT-Aufnahmebereich (5), – Berechnen eines CT-Bildes aus den CT-Daten, – Berechnen eines PET-Bildes unter Berücksichtung von aus dem CT-Bild ermittelten Schwächungseigenschaften einer von dem PET-Tracer (1) erzeugten Strahlung und – Fusionieren und Darstellen des CT-Bildes mit dem PET-Bild.The method according to claim 1, wherein after the PET examination, the CT examination is carried out with the following method steps: determining a CT acquisition area ( 5 ) for a CT measurement based on the PET overview image ( 11 ), - acquisition of CT data from the CT acquisition area ( 5 ), - calculating a CT image from the CT data, - calculating a PET image taking into account attenuation properties, determined from the CT image, of a PET tracer ( 1 ) and fusing and displaying the CT image with the PET image. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei aus den PET-Daten als PET-Übersichtsbild (11) ein Topogramm berechnet wird.The method of claim 2 or 3, wherein from the PET data as a PET overview image ( 11 ) a topogram is calculated. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei aus den PET-Daten als PET-Übersichtsbild (11) ein Schicht- oder Volumenbild rekonstruiert wird.The method of claim 2 or 3, wherein from the PET data as a PET overview image ( 11 ) a layer or volume image is reconstructed. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der CT-Aufnahmebereich (5) durch Auswertung einer Bildinformation des PET-Übersichtsbildes (11) mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung automatisch ermittelt wird.Method according to one of claims 2 to 4, wherein the CT recording area ( 5 ) by evaluating an image information of the PET overview image ( 11 ) is determined automatically with methods of digital image processing. PET-CT-Gerät zur Durchführung einer bildgebenden Untersuchung eines mit einem PET-Tracer (1) versehenen Patienten (3), wobei das PET-CT-Gerät (2) zur Durchführung einer PET-Untersuchung im Vorfeld einer CT-Untersuchung ausgestaltet ist und folgende Mittel aufweist: – Mittel zum Festlegen des PET-Aufnahmebereichs (4) für eine PET-Messung, – Mittel zum Erfassen von PET-Daten aus dem PET-Aufnahmebereich (4), – Mittel zum Berechnen eines PET-Übersichtsbildes (11) aus den erfassten PET-Daten und – Mittel zum Darstellen des PET-Übersichtsbildes (11) auf einer Anzeigeeinheit (10).PET-CT device for performing an imaging examination of a PET tracer ( 1 ) ( 3 ), the PET-CT device ( 2 ) is designed to carry out a PET examination prior to a CT examination and comprises the following means: means for determining the PET reception area ( 4 ) for a PET measurement, - means for collecting PET data from the PET receiving area ( 4 ), Means for calculating a PET overview image ( 11 ) from the collected PET data and - means for displaying the PET overview image ( 11 ) on a display unit ( 10 ). PET-CT-Gerät nach Anspruch 6, wobei das PET-CT-Gerät (2) Mittel zur Durchführung eines der Verfahrensschritte 2 bis 5 aufweist.A PET-CT device according to claim 6, wherein the PET-CT device ( 2 ) Comprises means for performing one of the method steps 2 to 5.
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