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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildaufnahme und Auswertung
von funktionellen dreidimensionalen CT-Bildaufnahmen im Rahmen eines minimalinvasiven
Eingriffs unter Verwendung eines mit einem ersten Kontrastmittel,
insbesondere Tantal, angereicherten Embolisats.
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Bei
minimalinvasiven Eingriffen im menschlichen Körper eines Patienten ist es
seit einiger Zeit bekannt, Embolisate zu verwenden, die den Blutfluss durch
bestimmte Blutgefäße, beispielsweise
zur Therapie oder zur Vorbereitung einer Operation an einer AVM
(arteriovenous malformation), zu blockieren. Ein häufig verwendetes
Embolisat ist beispielsweise Onyx, ein nicht klebendes flüssiges Embolisat,
welches zur Erhöhung
des Röntgenkontrasts
häufig
mit einem ersten Kontrastmittel, insbesondere mit Tantal-Puder,
angereichert wird. Durch Röntgenkontrolle kann
dann aufgrund des hohen Signalwerts des ersten Kontrastmittels beobachtet
werden, wo sich das Embolisat befindet.
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Im
Beispiel der AVMs ist es beispielsweise bekannt, diese vor operativer
Entfernung zu embolisieren, um das Volumen des AVMs zu verkleinern. Auch
gibt es Fälle,
in denen man nach Kontrolle und nach einem gewissen Zeitabstand
Anteile eines AVMs wiederholt embolisiert. Daher ist es auch allgemein
häufig
bekannt, eine Funktionskontrolle durch funktionelle Bildgebung durchzuführen, wobei
ein Bolus eines zweiten Kontrastmittels intravenös oder interarteriell verabreicht
wird, um zu beobachten, ob noch Blutfluss durch die embolisierten
Blutgefäße stattfindet.
Dabei tritt jedoch das Problem auf, dass bei herkömmlicher
Computertomographie (CT) embolisierte Gefäße bzw. Gefäßanteile von Kontrastmittel
gefüllten
nicht-embolisierten
Gefäßen bzw.
Gefäßanteilen
nicht eindeutig un terschieden werden können, da sie etwa in den gleichen
Bilddatenbereichen, insbesondere HU-Wertebereichen (Hounsfield Units),
liegen. So kann es zu Fehleinschätzungen kommen.
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Zur
Vermeidung solcher Fehleinschätzungen wurde
vorgeschlagen, die Konzentration des zweiten Kontrastmittels so
hoch zu wählen,
dass der zugehörige
HU-Wert deutlich über
dem des mit dem ersten Kontrastmittel angereicherten Embolisats
liegt. Allerdings muss dabei mit sehr hohen Konzentrationen des
zweiten Kontrastmittels, als welches im Übrigen meistens Jod verwendet
wird, gearbeitet werden, was eine starke Belastung des Patienten
bedeutet.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bildaufnahme- und
-auswertungsverfahren anzugeben, durch das ohne erhöhte Kontrastmittelgabe
eine sichere Unterscheidung zwischen dem ersten und dem zweiten
Kontrastmittel, insbesondere von Tantal und Jod, möglich ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren
zur Bildaufnahme und Bildauswertung von funktionellen dreidimensionalen CT-Bildaufnahmen
im Rahmen eines minimalinvasiven Eingriffs unter Verwendung eines
mit einem ersten Kontrastmittel, insbesondere Tantal, angereicherten
Embolisats, insbesondere Onyx, vorgesehen, wobei nach Gabe eines
zweiten Kontrastmittels, insbesondere Jod, welches zweite Kontrastmittel
sich in seinen spektralen Abschwächungseigenschaften
im für
die Zweispektren-CT genutzten Bereich von dem ersten Kontrastmittel
unterscheidet, in den Blutkreislauf eines Patienten zwei Bildaufnahmen
bei verschiedenen Röntgenspektren
aufgenommen und rekonstruiert werden, wonach zur Unterscheidung
des ersten und des zweiten Kontrastmittels:
- – in der
ersten oder der zweiten Bildaufnahme Bildpunkte ausgewählt werden,
deren Bilddatum einen vorgegebenen Schwellwert, insbesondere 80
bis 100 HU, überschreitet,
- – durch
Anwendung eines Zweispektren-Diskriminierungsverfahrens für jeden
ausgewählten
Bildpunkt dieser einer ersten oder einer zweiten Kontrastmittelgruppe
zugeordnet wird.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
also vor, die Zweispektren-CT
(häufig
auch Dualenergie-CT) zur Unterscheidung der beiden Kontrastmittel
zu verwenden, wenn diese sich im relevanten Bereich in ihren spektralen
Abschwächungseigenschaften
hinreichend unterscheiden. Bei der Zweispektren-CT werden, insbesondere
gleichzeitig, zwei Bildaufnahmen erstellt, wobei jeder Bildaufnahme
ein anderes Spektrum zugrunde liegt, welches häufig über die Spannung an der Strahlungsquelle,
beispielsweise einer Röntgenröhre, eingestellt
wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die erste Bildaufnahme
bei einer Betriebsspannung einer Strahlungsquelle von 60–100 kV,
die zweite Betriebsaufnahme bei einer Betriebsspannung der Strahlungsquelle
von 120–150 kV
aufgenommen wird. Bei der Zweispektren-CT wird also das unterschiedliche
spektrale Schwächungsverhalten
zur Unterscheidung chemisch verschiedener Materialien genutzt. Dies
ermöglicht
die Diskriminierung von Materialien, die beispielsweise aufgrund ihrer
Schwächung
bei einem einzigen Röntgenspektrum
nicht unterschieden werden können.
So kann es vorkommen, dass in einer einzigen CT-Bildaufnahme zwei
Regionen etwa den gleichen HU-Wert (Hounsfield Units) aufweisen,
wobei in der einen Region der Durchfluss des zweiten Kontrastmittels,
in der anderen Region die Embolisierung, folglich das erste Kontrastmittel,
entscheidend ist.
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Dies
sei am Beispiel der häufig
verwendeten Kontrastmittel Tantal und Jod näher erläutert. Betrachtet man die spektrenabhängigen Massenschwächungskoeffizienten,
so stellt man fest, dass dem Energieniveau der k-Elektronenschale
bei Tantal eine Absorptionskante bei der Photonenenergie von ca. 67
keV entspricht. Das hat zur Folge, dass der HU-Wert für ein niederenergetisches
Spektrum (entsprechend einer Röhrenspannung
von beispielsweise 60–80
kV) nur geringfügig
von dem für
das höherenergetische
Spektrum (beispielsweise zwischen 120 und 150 kV) abweicht. Aus
diesem Grund ist auch Tantal, insbesondere bei geringen Konzentrationen,
gegenüber
wasserähnlichen
Substanzen (wie beispielsweise Weichteilgeweben, Kohlenwasserstoffen)
mittels der Zweispektren-CT nur schwer zu identifizieren. Die Tantalanreicherung
im Embolisat, insbesondere im Onyx-Embolisat, wird zwar so groß gewählt, dass
der resultierende HU-Wert (also das Bilddatum) bei herkömmlicher
CT in der Regel weit über
dem HU-Wert von Weichteilsubstanzen liegt. Die Erfindung schlägt nun vor,
dieses unterschiedliche spektrale Abschwächungsverhalten, welches selbstverständlich auch
bei anderen Kombinationen von erstem und zweitem Kontrastmittel
vorhanden sein kann, zu nutzen, um im Rahmen der Zweispektren-CT
eine Zuordnung von hohen HU-Werten zu dem ersten oder dem zweiten
Kontrastmittel zu ermöglichen.
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Dazu
werden zunächst
in einem ersten Auswertungsschritt Bildpunkte in der ersten oder
der zweiten Bildaufnahme, bevorzugt in der ersten Bildaufnahme,
ausgewählt,
deren Bilddatum (also wohl meist der HU-Wert) einen vorgebenden
Schwellwert überschreitet,
der die Unterscheidung von Weichteilgewebe und Blut ermöglicht.
Beim niederenergetischen Spektrum wird Blut meist auf einen HU-Wert von
etwa 50–60
HU abgebildet, so dass sich als geeigneter Schwellwert 80–100 HU
anbieten. Dieser Schritt dient folglich dazu, die erstes und zweites Kontrastmittel
enthaltenden Bildpunkte (Voxel) von den verbreitet gemessenen Bildpunkten,
die Weichteilgewebe, Blut und dergleichem entsprechen, zu trennen.
Insbesondere bei Verwendung von Tantal als erstes Kontrastmittel
ist dieser Schritt wesentlich, da, wie erwähnt, im Rahmen der Zweispektren-CT eine
Unterscheidung von Tantal und wasserähnlichen Materialien meist
nur schwer möglich
ist.
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Danach
wird ein Zweispektren-Diskriminierungsverfahren angewendet, so dass
die ausgewählten
Bildpunkte jeweils einer ersten Kontrastmittelgruppe für das erste
Kontrastmittel oder einer zweiten Kontrastmittelgruppe für das zweite
Kontrastmittel zugeordnet werden können. Es sei an dieser Stelle
schon angemerkt, dass auch andere Substanzen bzw. Materialien einen
hohen HU-Wert in einer CT-Bildaufnahme erzielen können, wobei
hier insbesondere Kalzifizierungen genannt seien. Auch Derartiges
kann in das erfindungsgemäße Verfahren
integriert werden, wie im Folgenden noch näher ausgeführt werden soll. Dann kann
selbstverständlich
auch eine dritte Gruppe vorgesehen sein, die beispielsweise Kalzifizierungen
entspricht. Die Formulierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist also in
diesem Hinblick als offen bezüglich
der Hinzufügung
weiterer diskriminierbarer Gruppen zu verstehen.
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Im
Rahmen des Diskriminierungsverfahrens kann vorgesehen sein, dass
in dem aus den Bilddaten der ersten und der zweiten Bildaufnahme
aufgespannten zweidimensionalen Raum durch eine Diskriminierungslinie
ein dem ersten Kontrastmittel zugeordneter Teilraum und ein dem
zweiten Kontrastmittel zugeordneter Teilraum definiert wird und
die Zuordnung zu der Kontrastmittelgruppe anhand der Lage des Tupels
von Bilddaten bezüglich
der Teilräume
bestimmt wird. Sollen also im Rahmen des Diskriminierungsverfahrens
lediglich das erste und das zweite Kontrastmittel diskriminiert
werden, so kann eine Diskriminierungslinie im durch die Bilddaten
der ersten und der zweiten Bildaufnahme aufgespannten Raum genutzt
werden, um in diesem Fall zwei Halbräume als Teilräume zu definieren;
selbstverständlich ist
es jedoch auch denkbar, mehrere Diskriminierungslinien zu verwenden,
um die Teilräume
für die Kontrastmittel
festzulegen. Sind die Bilddaten also beispielsweise HU-Werte, so
definiert ein Tupel von HU-Werten die Lage dieses Bildpunktes in
dem betrachteten zweidimensionalen Raum. Liegt ein solches Tupel
im ersten Teilraum, so kann es dem ersten Kontrastmittel zugeordnet
werden, liegt es im zweiten Teilraum, so kann es dem zweiten Kontrastmittel
zugeordnet werden. So ist eine einfache Möglichkeit zur Diskriminierung
gegeben.
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Wie
bereits erwähnt,
können
auch andere Materialien einen hohen HU-Wert (allgemein also einen
hohen Wert des Bilddatums) erzeugen, wobei insbesondere Kalzifizierungen
zu nennen sind. In zweckmäßiger weiterer
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann dabei vorgesehen sein, dass eine weitere Diskrimierungsgerade
zur Definition eines dritten, einer Kalzifizierung zugeordneten
Teilraums verwendet wird, wobei ein in dem dritten Teilraum liegendes
Tupel einer Kalzifizierungsgruppe zugeordnet wird. Auf diese Weise
kann zusätzlich
diskriminiert werden, ob ein Bildpunkt vielleicht gar kein Kontrastmittel,
sondern eine Kalzifizierung wiedergibt.
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Zur
Bestimmung der und/oder der weiteren Diskriminierungslinien kann
vorgesehen sein, dass die und/oder die weitere Diskriminierungslinie
als Winkelhalbierende von benachbarten, spektrenspezifischen, jeweils
einem Kontrastmittel und/oder einer Kalzifizierung zugeordneten
Kennlinien ermittelt wird. Da solche Kennlinien einen Schnittpunkt
aufweisen, lässt
sich eine Diskriminierungslinie als Winkelhalbierende von zwei Kennlinien
bestimmen. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Kennlinien
anhand von Messungen und/oder Berechnungen von in einem Wasserphantom
angeordneten ersten und zweiten Kontrastmittelrampen, sowie gegebenenfalls einer
Kalzifizierungsrampe, bestimmt werden. Es wird also gemessen bzw.
berechnet, welchen HU-Wert eine bestimmte Menge von Kontrastmittel
in einem Bildpunkt für
beide Spektren ergibt, wobei von einer bestimmten Menge Wasser,
also einer bestimmten radiologischen Weglänge durch Wasser, ausgegangen
wird, um letztlich den in der tatsächlichen bzw. aktuellen Messung
auch vorhandenen Patienten, insbesondere seine mittlere Dicke, zu
modellieren. Folglich kann auch vorgesehen sein, dass mehrere wassermengenspezifische
Kennlinien ermittelt werden, wobei patientenabhängig ein bestimmter Satz von
Kennlinien zur Auswertung gewählt
wird. Es ist also möglich,
beispielsweise Kennlinien zu ermitteln, die 20 cm Wasser, 25 cm
Wasser oder dergleichen entsprechen. Dabei sind allgemein, wie erwähnt, Berechnungen
denkbar, die beispielsweise über
die Verwendung geeigneter Modelle erfolgen können. Es ist jedoch auch möglich, tatsächliche Messungen
vorzunehmen, um die Kennlinien zu bestimmen. Selbstverständlich sind
in Berechnungen bzw. Kalibrationsmessungen dann die entsprechenden
Spektren, die auch später
verwendet werden, zugrunde zu legen, mithin sind also insbesondere
Kalibrationsmessungen an derselben CT-Einrichtung vorzunehmen wie
die später
erfolgende und auszuwertende Bildaufnahme. Als Beispiel sei ge nannt, dass
die Kennlinie von Tantal relativ dicht an der Kennlinie für Wasser
liegen wird. Mit besonderem Vorteil kann bei der Bestimmung der
Kennlinien wenigstens eine Korrektur von Effekten erfolgen, die auch
bei der Rekonstruktion der ersten und zweiten Bildaufnahme erfolgt,
beispielsweise eine Aufhärtungskorrektur
oder eine Streustrahlenkorrektur.
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Bei
der Bestimmung solcher Kennlinien, insbesondere durch Messung oder
Berechnung, wie oben dargestellt, ist ja letztlich, da das Phantom
bekannt ist, auch bekannt, welche Partialdichten des ersten bzw.
zweiten Kontrastmittels an den jeweiligen Messpunkten, die einem
Punkt auf der Kennlinie entsprechen, vorliegen. Dieses Wissen kann
vorteilhaft genutzt werden, um auch eine Quantifizierung des Vorhandenseins
des Kontrastmittels zu erlauben. So kann mit besonderem Vorteil
vorgesehen sein, dass jedem Punkt auf einer Kennlinie eine Partialdichte des
entsprechenden Materials zugeordnet ist, wobei durch senkrechte
Projektion des Tupels im zweidimensionalen Raum auf die dem Teilraum
zugeordnete Kennlinie ein Projektionspunkt auf der Kennlinie ermittelt
wird und dem Bildpunkt die dem Projektionspunkt zugeordnete Partialdichte
zugeordnet wird. Es können
folglich Dichtebilder der räumlichen
Verteilung der Konzentration des ersten bzw. des zweiten Kontrastmittels
erzeugt und im Rahmen der weiteren Auswertung genutzt oder dargestellt
werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen
sein, dass aus wenigstens einer Bildaufnahme und/oder den Partialdichten
eine Darstellung erzeugt und angezeigt wird. In einer solchen Bilddarstellung
können
die durch das erfindungsgemäße Verfahren
ermittelten Informationen einem Benutzer aufbereitet zur Kenntnis
gebracht werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Zugehörigkeit
von Bildpunkten zu einer Kontrastmittelgruppe und/oder einer Kalzifizierungsgruppe
zur Anpassung der Darstellung verwendet wird. Insbesondere können den
Kontrastmitteln zugeordnete Bildpunkte in bestimmten Falschfarben
dargestellt werden, so dass der betrachtende Benutzer sofort sehen
kann, in welchen Bereichen welches Kontrastmittel vorliegt.
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Allgemein
sei im Übrigen
noch angemerkt, dass es bei der Zweispektren-CT häufig üblich ist, der
Strahlungsquelle nachgeschaltete Filter zu verwenden, beispielsweise
bestimmte Dicken von Kupfer, um die Spektren geeignet anzupassen.
Hierüber kann
auch eine Einstellung erfolgen, derart, dass das erste und das zweite
Kontrastmittel aufgrund der Spektrenwahl deutlicher zu unterscheiden
sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann selbstverständlich
vollkommen automatisch durchgeführt
werden, beispielsweise auf einer Steuereinrichtung einer CT-Einrichtung.
Dann können
die erste und die zweite Bildaufnahme sofort nach der Aufnahme automatisch
durch die Steuereinrichtung ausgewertet und die entsprechenden ermittelten
Informationen, insbesondere als Darstellung, einem Benutzer zur
Kenntnis gebracht werden.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand
der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 einen
Graphen der Massenschwächungskoeffizienten
verschiedener Materialien abhängig
vom Spektrum,
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2 einen
Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 ein
HU-Diagramm für
die Zweispektren-CT mit Kennlinien für verschiedene Materialien,
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4 ein
weiteres HU-Diagramm für
die Zweispektren-CT bei zusätzlicher
Diskriminierung von Kalzifizierungen, und
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5 eine
CT-Einrichtung.
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Obwohl
die folgenden Ausführungsbeispiele der
erfindungsgemäßen Verfahren
als erstes Kontrastmittel von in Onyx-Embolisat vorhandenem Tantal
und als zweites Kontrastmittel von Jod ausgehen, sei bereits zu
diesem Zeitpunkt darauf hingewiesen, dass, falls eine grundsätzliche
Diskriminierung in der Zweispektren-CT möglich ist, auch andere Kombinationen
von Kontrastmitteln denkbar sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
bezieht sich auf den Bereich minimalinvasiver Eingriffe im Blutkreislauf
eines Patienten, wobei bestimmte Blutgefäße durch Embolisierung vom
Blutkreislauf abgeschnitten werden sollen. Dabei wird ein Embolisat, beispielsweise
Onyx, welches mit Tantal als erstem Kontrastmittel versehen wurde,
minimalinvasiv eingebracht, welches dann die entsprechenden Blutgefäße verschließt, beispielsweise
als Vorbereitung einer Operation zur Entfernung einer AVM. Soll
dann eine Überprüfung stattfinden,
wird meist ein zweites Kontrastmittel verabreicht, um dann eine
funktionelle Bildgebung durchzuführen.
Dabei ist es besonders wichtig, dass Tantal und Jod, welches als
zweites Kontrastmittel in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird,
deutlich unterschieden werden können, was
aufgrund der ähnlichen
HU-Werte bei der konventionellen CT mit nur einem Spektrum schwer möglich ist.
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Deshalb
wird beim erfindungsgemäßen Verfahren
ein Unterschied im spektralen Abschwächungsverhalten zwischen Jod
und Tantal genutzt, welcher mit Hilfe der 1 näher dargestellt
werden soll. Dort sind die Massenschwächungskoeffizienten für verschiedene
Materialien gegen den Spektren kennzeichnenden Betriebsspannungswert
einer Strahlungsquelle dargestellt, wobei die durchgezogene Kurve
Jod entspricht, die gestrichelte Kurve Tantal und die gepunktete
Kurve Wasser. Ersichtlich liegt die der k-Elektronenschale entsprechende
Absorptionskante von Tantal innerhalb des für die Zweispektren-CT relevanten
Bereichs, da das niederenergetische Spektrum meist bei einer Betriebsspannung von
etwa 60–100
keV aufgenommen wird, das hochenergetische Spektrum bei einer Betriebsspan nung von
beispielsweise 120–150
keV. Das hat zur Folge, dass sich der gemessene HU-Wert für Tantal
beim niederenergetischen Spektrum nur geringfügig von dem beim höherenergetischen
Spektrum unterscheidet. Dies steht im Gegensatz zum Verhalten von
Jod. Dieser Unterschied wird nun im erfindungsgemäßen Verfahren
genutzt, indem die Zweispektren-CT zur Unterscheidung von Jod und
Tantal genutzt wird.
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Dies
geschieht mit Hilfe des in 2 als Ablaufdiagramm
dargestellten automatisch ablaufenden Verfahrens. In einem Schritt 1 werden
dreidimensionale CT-Bildaufnahmen durch Aufnahme von Projektionsbildern
und entsprechende Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bildes
erzeugt, nämlich
eine erste Bildaufnahme 2, die bei einem niederenergetischem
Spektrum, vorliegend bei einer Betriebsspannung einer Strahlungsquelle
der CT-Einrichtung von 60–100
kV aufgenommen wurde, und eine zweite Bildaufnahme 3, die
bei einem höherenergetischem Spektrum,
vorliegend bei einer Betriebsspannung von 120–150 kV, aufgenommen würde.
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In
einem Schritt 4 werden dann alle Bildpunkte ausgewählt, die
in der ersten Bildaufnahme 2 einen HU-Wert aufweisen, der
größer als
80 HU ist. Damit wird die Betrachtung folglich auf Punkte beschränkt, an
denen möglicherweise
Kontrastmittel vorliegen könnten,
insbesondere aber werden wasseräquivalente
Materialien wie Weichteile, die im Rahmen der Zweispektren-Diskriminierung schwer von
Tantal zu unterscheiden wären,
der Betrachtung entzogen. In Schritt 4 findet folglich
eine erste Diskriminierung anhand des HU-Werts statt.
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Danach
werden die in Schritt 4 ausgewählten Bildpunkte in Schritt 5 im
Rahmen einer Zweispektren-Diskriminierung einer ersten bzw. einer
zweiten Kontrastmittelgruppe zugeordnet, wobei gegebenenfalls auch
weitere Gruppen vorgesehen sein können. Zur Erläuterung
werden zwei Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgezeigt,
die anhand der 3 und 4 näher erläutert werden
sollen, die jeweils HU-Diagramme darstellen, mithin den aus den
Bilddaten der ersten Bildaufnahme 2 und der zweiten Bildaufnahme 3 aufgespannten
zweidimensionalen Raum zeigen, wobei im vorliegenden Beispiel der
HU-Wert des höherenergetischen
Spektrums (hier 120 kV) auf der x-Achse aufgetragen ist, der HU-Wert des
niederenergetischen Spektrums (hier 70 kV) auf der y-Achse. Die
in den Diagrammen dargestellten Linien und Punkte sind selbstverständlich spektrenspezifisch,
wobei zudem angenommen wurde, dass die Spektren noch durch eine
Objektdicke (Patientendicke) entsprechend 20 cm Wasser aufgehärtet wurden.
Weiterhin wurden diverse Korrekturen vorausgesetzt, beispielsweise
eine Aufhärtungskorrektur
und Streustrahlungskorrekturen.
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In
einer ersten Variante, die immer dann anwendbar ist, wenn mit wenig
Kalzifizierungen, die ebenfalls hohe HU-Werte erzeugen, gerechnet
wird, werden folglich nur Gruppen für das erste und das zweite
Kontrastmittel, hier also Tantal und Jod, betrachtet. Dazu zeigt 3 zunächst verschiedene Kennlinien,
wobei neben der Kennlinie 6 für Jod und der Kennlinie 7 für Tantal
zum Vergleich auch die Kennlinie 8 für wasserähnliche Materialien dargestellt
ist. Ersichtlich liegt die Kennlinie 8 sehr nahe bei der
Kennlinie 7, so dass eine Unterscheidung schwierig ist.
Der Anteil der Kennlinie 8 bei hohen HU-Werten entspricht
dabei jedoch Konzentrationen bzw. Partialdichten, die im menschlichen
Körper
ohnehin nicht oder selten vorkommen, so dass die Unterscheidung
in Schritt 4, die durch die eingezeichnete Schwelle 9 nochmals
verdeutlicht wird, gerechtfertigt ist.
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In
jedem Fall lässt
sich aus 3 ersehen, dass die Kennlinien 6 und 7 deutlich
zu unterscheiden sind. Dieses unterschiedliche spektrale Abschwächungsverhalten
kann nun genutzt werden. Hierzu wird eine Diskriminierungslinie 10 als
Winkelhalbierende der Kennlinien 6 und 7 definiert,
die den zweidimensionalen Raum 11 in zwei Teilräume 12 und 13 aufteilt,
wobei der Teilraum 12 Jod zugeordnet ist, der Teilraum 13 jedoch
Tantal.
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Die
Kennlinien 6 und 7 können dabei durch Messung und/oder
Berechnung ermittelt werden. Grundlage hierfür ist je nach Vorgehensweise
ein reales oder ein Modellphantom, bei dem Jod- und Tantalrampen
in einer Menge von Wasser angeordnet sind, das den Patienten simulieren
soll. Die Rampen ermöglichen
es also, da sich ja die Messung auf diskrete Voxel bezieht, Messungen/Berechnungen
für verschiedene
Partialdichten vorzunehmen. Für
jede Partialdichte ergibt sich ein Punkt der Kennlinien 6 bzw. 7.
Es sei nochmals hervorgehoben, dass die Kennlinien 6 und 7 selbstverständlich spektrenspezifisch
sind und somit mit den auch für
die Bildaufnahmen 2 und 3 genutzten Spektren ermittelt
werden sollten. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass das Wasser
in dem Phantom durchaus in verschiedenen Mengen angenommen werden
kann, so dass Kennlinien auch wassermengenspezifisch, das bedeutet,
mit verschiedenen radiologischen Weglängen durch Wasser, ermittelt
werden können,
wobei dann je nach Patient, insbesondere mittlerer Patientendicke,
ein Satz von Kennlinien ausgewählt
wird.
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Anhand
der Lage eines für
jeden Bildpunkt, der in Schritt 4 ausgewählt wurde,
zu bildenden Tupels im Teilraum 12 oder im Teilraum 13 kann
dieser Bildpunkt dann einer ersten oder zweiten Kontrastmittelgruppe
zugeordnet werden. Als Beispiel ist in 3 bei 14 ein
Tupel im Teilraum 12 eingezeichnet, das folglich der Jodgruppe
zuzuordnen ist. In Schritt 5 wird jedoch nicht nur die
Zuordnung vorgenommen, sondern es werden auch dem Bildpunkt Partialdichten
zugeordnet. Dies ist vorliegend möglich, da für Punkte auf den Kennlinien 6, 7,
wie oben auch beschrieben, ja bekannt ist, welchen Partialdichten
sie entsprechen. Dementsprechend ist vorgesehen, das Tupel 14,
welches man sich ja auch durch einen Vektor beschrieben denken kann,
wie durch die Linie 15 angedeutet auf die jeweilige Kennlinie,
hier also die Kennlinie 6, senkrecht zu projizieren, um
somit einen Projektionspunkt 16 auf der Kennlinie 6 zu
bestimmen. Die diesem Projektionspunkt zugeordnete Partialdichte
wird nun auch dem dem Tupel 14 zugeordneten Bildpunkt zugeordnet,
so dass das erfindungsgemäße Verfahren
auch eine quantitative Bestimmung von Partialdichten erlaubt.
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Eine
weitere Variante für
einen aufzunehmenden Bereich, in dem insbesondere auch mit ebenso
große
HU-Werte erzeugenden Kalzifizierungen zu rechnen ist, wird durch 4 näher erläutert. Dort
sind wiederum die Kennlinien 6 und 7 für Jod und
Tantal zu erkennen, wobei als weitere Kennlinie hier eine der Kalzifizierung
zugeordnete Kennlinie 17, die zwischen den Kennlinien 6 und 7 liegt,
dargestellt ist. Es ist noch darauf hinzuweisen, dass die steilere
Kennlinie 6 für
Jod hier auf der Verwendung einer zusätzlichen Filterung durch 1
mm Kupfer beruht. In diesem Fall ergeben sich, wenn auch Kalzifizierungen
identifiziert werden sollen, die Diskriminierungslinien nicht durch
die Winkelhalbierende der Kennlinien 6 und 7,
sondern es werden zwei Diskriminierungslinien gebildet, nämlich eine
Diskriminierungslinie 18 als Winkelhalbierende der Kennlinien 6 und 17 und
eine weitere Diskriminierungslinie 19 als Winkelhalbierende
der Kennlinien 7 und 17. Dadurch wird der Raum 11 folglich
in drei Teilräume
unterteilt, nämlich
wiederum einen Teilraum 12, der Jod zugeordnet ist, einen
Teilraum 13, der Tantal zugeordnet ist, aber nun auch einen
Teilraum 20.
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So
kann ein Bildpunkt bzw. dessen Tupel hier nun nicht nur einer Jodgruppe
und einer Tantalgruppe zugeordnet werden, sondern auch einer Kalzifizierungsgruppe,
wenn es im Teilraum 20 liegt.
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Selbstverständlich können auch
in dieser Variante entsprechende Partialdichten ermittelt werden.
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Nach
der Einteilung in Gruppen und der Zuordnung von Partialdichten in
Schritt 5 wird dann in einem Schritt 21 die Information
automatisch für
einen Benutzer aufbereitet, indem eine Darstellung erzeugt wird,
die die erhaltenen Informationen wiedergibt. Dabei kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass auf Grundlage der ersten und/oder der zweiten Bildaufnahme 2, 3 ein
Bild erzeugt wird, in dem Bildpunkte je nach der Zuordnung zu einer
Kontrastmittelgruppe mit einer bestimmten Farbe versehen werden.
Es ist jedoch auch denkbar, die durch die Partialdichten beschriebenen
Dichtebilder zu einer Darstellung aufzubereiten. Verschiedene Möglichkeiten sind
hier denkbar.
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5 zeigt
schließlich
eine CT-Einrichtung 22, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ausgebildet ist. Eine Patientenliege 23 ist in eine Patientenaufnahme 24 beispielsweise
derart einfahrbar, dass der Kopf des Patienten im Aufnahmebereich
zu liegen kommt. Im vorliegenden Fall ist die CT-Einrichtung 22 zur
Aufnahme von Zweispektren-CT-Bildaufnahmen in der sogenannten Dual-Source-Technik
ausgebildet, bei der zwei um einen bestimmten Winkel, hier 90°, versetzte
Strahlungsquellen 25 verwendet werden, die mit unterschiedlicher
Betriebsspannung synchron aktiviert werden. Diesen Strahlungsquellen 25 sind
dann jeweils verschiedene bei 26 angedeutete Detektorsegmente
zur Aufnahme zugeordnet.
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Die
CT-Einrichtung 22 umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung 27,
die die CT-Einrichtung zur Aufnahme von Bildaufnahmen gemäß Schritt 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens
und zur Auswertung gemäß den Schritten 4, 5 und 21 des
erfindungsgemäßen Verfahrens
ausgebildet ist, so dass dieses letztlich vollkommen automatisch
ablaufen kann. Erzeugte Darstellungen können beispielsweise auf einer
zugeordneten Darstellungseinrichtung 28 angezeigt werden.
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- 1
- Schritt
- 2
- Bildaufnahme
- 3
- Bildaufnahme
- 4
- Schritt
- 5
- Schritt
- 6
- Kennlinie
- 7
- Kennlinie
- 8
- Kennlinie
- 9
- Schwelle
- 10
- Diskriminierungslinie
- 11
- Raum
- 12
- Teilraum
- 13
- Teilraum
- 14
- Tupel
- 15
- Linie
- 16
- Projektionspunkt
- 17
- Kennlinie
- 18
- Diskriminierungslinie
- 19
- Diskriminierungslinie
- 20
- Teilraum
- 21
- Schritt
- 22
- CT-Einrichtung
- 23
- Patientenliege
- 24
- Patientenaufnahme
- 25
- Strahlungsquelle
- 26
- Detektorsegment
- 27
- Steuerungseinrichtung
- 28
- Darstellungseinrichtung