DE102009034384A1 - Image recording method for fast scanning of partial region of lungs, influenced by respiratory movement of patients, involves fulfilling projection gaps of ingestion region with two ingestion systems by projection along spiral path - Google Patents

Image recording method for fast scanning of partial region of lungs, influenced by respiratory movement of patients, involves fulfilling projection gaps of ingestion region with two ingestion systems by projection along spiral path Download PDF

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Abstract

The method involves producing an ingestion pulse from a respiratory signal (9) by ingestion systems (5-8), where the pulse is coordinated with respiratory movement. A computer tomography device (3) is controlled by the pulse such that projections are detected from an ingestion region (2) during the ingestion pulse. Projection gaps of the region are fulfilled with two of the ingestion systems by one of the projections along a spiral path around the region with another two of the ingestion systems by another one of the projections along another spiral path around the region. An independent claim is also included for a tomography device for fast scanning an ingestion region influenced by respiratory movement of patients.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildaufnahmeverfahren und ein Tomographiegerät zur schnellen Abtastung eines durch Atembewegung eines Patienten beeinflussten Aufnahmebereichs.The The invention relates to an image recording method and a tomography apparatus for fast Sampling of a patient's breathing movement Shooting range.

Die Lunge eines Patienten und die Körperbereiche in einer Umgebung zur Lunge unterliegen infolge der Atmung des Patienten ständig einer periodischen Bewegung. Bei der funktionalen Lungendiagnostik ist es ein häufig vorkommendes Problem, dass tomographische Bilder je nach diagnostischer Fragestellung zu einer bestimmten Atemlage oder zu mehreren Atemlagen benötigt werden.The Lungs of a patient and the body areas in a lung environment subject to respiration of the patient constantly a periodic movement. In functional lung diagnostics it is a common one occurring problem that tomographic images depending on diagnostic Question about a particular respiratory condition or multiple respiratory conditions needed become.

In dem einfachsten Fall werden dem Patienten vor Beginn des Bildaufnahmeverfahrens daher Anweisungen erteilt, die Luft in einer bestimmten Atemlage für den Zeitraum der Bildaufnahme anzuhalten. Dieses Verfahren ist jedoch sehr störanfällig, da die eingenommene Atemlage über einen längeren Zeitraum eingehalten werden muss und nur schwer überprüfbar und reproduzierbar ist. Insbesondere bei Computertomographiegeräten ist die Erzeugung eines Bildes zu einer Atemlage nach diesem Vorgehen problematisch, da die zu erzeugenden Bilder durch Rückprojektion einer Vielzahl von aus unterschiedlichen Projektionswinkeln erfassten Projektionen berechnet werden. Die Rückprojektion gelingt in der Regel nur dann störungsfrei, wenn die zugrunde gelegten Projektionen eine identische Phase der Atembewegung abbilden.In The simplest case will be to the patient before beginning the image acquisition procedure Therefore, give instructions to air in a certain breath for the Pause the period of image acquisition. This procedure is however very susceptible to faults, there the ingested respiratory condition a longer period must be respected and is difficult to verify and reproducible. Especially in computed tomography devices, the generation of a Picture to a breathing situation after this procedure problematic, since the images to be generated by rear projection of a variety of projections acquired from different projection angles be calculated. The back projection usually succeeds only then trouble-free, if the underlying projections are an identical phase of the Map respiratory movement.

Aus diesem Grund wird dem Patienten zur exakten Auswahl der Atemlage ein Atemsignal abgenommen, beispielsweise mittels eines Atemsignalgebers in Form eines Atemgürtel, welches ausgewertet und bei der Erzeugung eines Bildes berücksichtigt wird.Out For this reason, the patient is given an exact choice of the respiratory system a breathing signal removed, for example by means of a breathing signal generator in the form of a breathing belt, which is evaluated and taken into account when creating an image.

Es existieren zwei unterschiedliche Verfahrung zur Atemsignal-gesteuerten Erfassung von Projektionen, die sich vom Ansatz wie folgt prinzipiell unterscheiden lassen:
Bei dem ersten Ansatz werden während der gesamten Zyklusdauer der Atembewegung Projektionen erfasst und zusammen mit dem Atemsignal abgespeichert. Die Rekonstruktion eines tomographischen Bildes erfolgt im Anschluss an die Datenerfassung retrospektiv, wobei durch Auswertung des Atemsignals Projektionen zu definierten Phasen der Atembewegung ausgewählt werden. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass sich auf diese Weise beliebige Phasen der Atembewegung darstellen lassen. Zur retrospektiven Rekonstruktion von tomographischen Bildern ist es jedoch erforderlich, dass der Patient während der gesamten Abtastung mit voller Röntgendosis bestrahlt wird. Hinzu kommt, dass bei der Lungendiagnostik der gewählte Aufnahmebereich in Richtung der Systemachse des Computertomographiegerätes in der Regel weit aus größer ist als die Abdeckung des Detektors. Die Abtastung erfolgt daher zur vollständigen Abdeckung des Aufnahmebereichs mit Projektionen mittels einer Spiralabtastung. Aufgrund der im Vergleich zum Herzzyklus langen Zyklusdauer eines Atemzyklus bzw. der geringen Anzahl von 10 bis 15 Atemzyklen pro Minute muss die Spiralabtastung zur Vermeidung von Projektionslücken des Aufnahmebereichs zu einer vorgegebenen Phase der Atembewegung mit sehr kleinen Pitchwerten im Bereich zwischen 0,05 bis 0,1 durchgeführt werden. Insgesamt muss dadurch deutlich mehr Röntgendosis als erforderlich appliziert werden.There are two different approaches to the detection of projections by means of breathing signals, which differ in principle from the approach as follows:
In the first approach, projections are recorded during the entire cycle duration of the respiratory movement and stored together with the respiratory signal. The reconstruction of a tomographic image takes place retrospectively following the data acquisition, wherein projections of defined phases of the respiratory motion are selected by evaluating the respiratory signal. An advantage of this method is that in this way any phases of the respiratory motion can be represented. For the retrospective reconstruction of tomographic images, however, it is necessary for the patient to be exposed to full x-ray dose throughout the scan. In addition, in the case of lung diagnostics, the selected receiving area in the direction of the system axis of the computed tomography device is generally far greater than the coverage of the detector. The scanning is therefore carried out to complete coverage of the recording area with projections by means of a spiral scan. Due to the cycle length of a respiratory cycle compared to the cardiac cycle or the small number of 10 to 15 respiratory cycles per minute, the spiral scan must avoid a projection gap of the acquisition area to a predetermined phase of the respiratory movement with very small pitch values in the range between 0.05 to 0, 1 are performed. Overall, significantly more X-ray dose than required must be applied.

Bei dem zweiten Ansatz zur Atemsignal-gesteuerten Erfassung von Projektionen wird ein auftretender Atemsignal-Peak zur inspiratorischen Atemphase dazu benutzt, die Abtastung mit einer wählbaren Verzögerung nach dem Peak auszulösen. In der Regel werden die Verzögerung und damit der Startzeitpunkt der Abtastung nach dem Peak im Atemsignal aus einer geschätzten Zyklusdauer der Atemzyklen ermittelt, z. B. in Prozent zur Zyklusdauer. Bei diesem Ansatz werden die Aufnahmepulse zur Erfassung von Projektionen also prospektiv aus vorangegangenen Atemzyklen ermittelt. Zur vollständigen Abdeckung des Aufnahmebereichs mit Projektionen wird das Computertomographiegerät in einem sogenannten Sequenzmode betrieben, bei dem hintereinander liegende Abtastpositionen innerhalb des Aufnahmebereichs in Richtung der Systemachse des Computertomographiegerätes sequentiell angefahren werden, wobei an jeder der Abtastpositionen ein zur Rekonstruktion eines Schichtbildes benötigter Satz an Projektionen vollständig erfasst wird. Ein Problem bei diesem Ansatz besteht jedoch darin, dass bereits durch einen einzigen Fehler in der prospektiven Schätzung des Aufnahmepulses Stufenartefakte in dem rekonstruierten Bild auftreten können. Die sequentielle Abtastung zur Erfassung von Projektionen aus dem Aufnahmebereich benötigt darüber hinaus einen so langen Zeitraum, dass im Fall einer Kontrastmitteluntersuchung Bildbereiche an hintereinander liegenden Abtastpositionen aufgrund der zeitlichen Kontrastmittelausbreitung unterschiedlich stark kontrastiert sind. Hieraus ergeben sich ebenfalls Bildartefakte im rekonstruierten Bild. Der Vorteil einer prospektiven Rekonstruktion von Bildern ist insbesondere darin zu sehen, dass mittels einer Röhrenstrommodulation nur in den kleinen Zeitintervallen der Aufnahmepulse Röntgendosis appliziert werden muss, so dass die insgesamt dem Patienten applizierte Röntgendosis im Vergleich zu dem erstgenannten Ansatz gering ist.at the second approach to the breath signal-controlled acquisition of projections becomes an occurring peak respiratory signal to the inspiratory respiratory phase used to retrace the scan with a selectable delay to trigger the peak. In general, the delay will be and thus the start time of the sampling after the peak in the respiratory signal from an estimated Cycle time of the breathing cycles determined, eg. As a percentage of the cycle time. In this approach, the acquisition pulses are used to capture projections thus determined prospectively from previous breathing cycles. For complete coverage the recording area with projections, the computed tomography device in a so-called sequence mode operated in the successive Scanning positions within the recording area in the direction of System axis of the computed tomography device approached sequentially be, with at each of the scanning positions for a reconstruction of a layer image required sentence at projections completely is detected. One problem with this approach, however, is that already by a single mistake in the prospective estimate of Recording pulse stage artifacts occur in the reconstructed image can. The sequential scanning to capture projections from the recording area needed about that In addition, such a long period of time that in the case of a contrast agent examination Image areas at successive scanning positions due contrasting the temporal contrast agent distribution differently are. This also results in image artifacts in the reconstructed Image. The advantage of a prospective reconstruction of images is to be seen in particular in that by means of a tube current modulation only in the small time intervals of the recording pulses X-ray dose must be applied so that the total applied to the patient X-ray dose low compared to the former approach.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bildaufnahmeverfahren und ein Tomographiegerät zur Abtastung eines durch Atembewegung eines Patienten beeinflussten Aufnahmebereichs so auszugestalten, dass eine dem Patienten applizierte Röntgendosis verringert wird.The object of the present invention is to provide an image recording method and a tomography apparatus for scanning a recording region influenced by breathing movement of a patient designed to reduce an X-ray dose applied to the patient.

Diese Aufgabe wird durch ein Bildaufnahmeverfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und ein Tomographiegerät gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Bildaufnahmeverfahrens bzw. des Tomographiegerätes gemäß Anspruch 1 bzw. 6 sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5 bzw. 7 bis 10.These The object is achieved by an image recording method according to the features of the independent claim 1 and a tomography device according to the characteristics of the independent Claim 6 solved. advantageous Embodiments of the image recording method or the tomography device according to claim 1 and 6 are the subject matter of subclaims 2 to 5 and 7 to 10, respectively.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildaufnahmeverfahren zur schnellen Abtastung eines durch Atembewegung eines Patienten beeinflussten Aufnahmebereichs wird ein Tomographiegerät mit zumindest zwei um eine gemeinsame Drehachse rotierbar angeordneten Aufnahmesystemen, beispielsweise ein Computertomographiegerät, eingesetzt. Aus einem erfassten Atemsignal wird zumindest ein auf die Atembewegung abgestimmter Aufnahmepuls erzeugt, mit welchem das Tomographiegerät so angesteuert wird, dass während des Aufnahmepulses Projektionen von dem Aufnahmebereich erfasst werden. Die Abtastung erfolgt dabei in der Weise, dass Projektionslücken des Aufnahmebereichs bei erfassten Projektionen entlang einer ersten Spiralbahn um den Aufnahmebereich mit dem ersten Aufnahmesystem durch Projektionen entlang einer zweiten Spiralbahn um den Aufnahmebereich mit dem zweiten Aufnahmesystem aufgefüllt werden.at the image recording method according to the invention for fast scanning of a patient's respiratory motion affected imaging area is a tomography device with at least two rotatable about a common axis of rotation arranged receiving systems, For example, a computed tomography device used. From a recorded Respiratory signal is at least one tuned to the breathing movement Recording pulse generated with which the tomography device so controlled will that while of the recording pulse recorded projections from the recording area become. The scanning takes place in such a way that projection gaps of the Recording area at recorded projections along a first Spiral orbit around the receiving area with the first recording system by projections along a second spiral path around the receiving area be filled with the second recording system.

Die Erfassung von Projektionen erfolgt also mittels einer Spiralabtastung in einem so genannten helikalen Scanbetrieb des Tomographiegerätes, bei dem eine Rotation der beiden Aufnahmesysteme um die gemeinsame Drehachse und eine Verstellung des Patienten und der beiden Aufnahmesysteme in Richtung der Drehachse relativ zueinander durchführbar sind.The Detection of projections thus takes place by means of a spiral scan in a so-called helical scan mode of the tomography apparatus, in which a rotation of the two recording systems about the common axis of rotation and an adjustment of the patient and the two recording systems in the direction of the axis of rotation relative to each other are feasible.

Mit den zwei Aufnahmesystemen werden bei jeder Rotation zwei Projektionen zu jeder Projektionsrichtung zu verschiedenen Zeitpunkten erfasst. Durch den bei der Spiralabtastung gleichzeitig vorhandenen Vorschub des Patienten in Richtung der Drehachse werden die Projektionen für dieselbe Projektionsrichtung an unterschiedlichen Positionen entlang der Drehachse aufgenommen. Die Abtastung des Aufnahmebereichs erfolgt somit auf zwei Spiralbahnen, die in Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit des Patienten in Richtung der Drehachse zueinander einen Versatz und somit eine Doppelhelixstruktur-Anordnung aufweisen. Projektionslücken des Aufnahmebereichs durch erfasste Projektionen des einen Aufnahmesystems können bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten somit durch erfasste Projektionen des anderen Aufnahmesystems aufgefüllt bzw. geschlossen werden.With The two recording systems become two projections at each rotation for each projection direction at different times. By the simultaneous feed of the helical scan Patients in the direction of the axis of rotation become the projections for the same Projection direction at different positions along the Rotary axis added. The scanning of the recording area is done thus on two spiral paths, which depend on the feed speed the patient in the direction of the axis of rotation to each other an offset and thus have a double helical structure arrangement. Projection gaps of the Recording area by recorded projections of a recording system can at high feed rates, thus by recorded projections the other recording system filled or closed.

Bei der spiralförmigen Abtastung mit einem Computertomographiegerät gibt der Pitchwert das Verhältnis zwischen dem Vorschub des Patienten bzw. einer zur Lagerung des Patienten eingesetzten Tischplatte pro Rotation der Aufnahmesysteme und der Schichtdicke des Detektors an. Bei einer Systemkonfiguration mit 64 Detektorzeilen pro Detektor und einer Abdeckung von 0,6 mm je Detektorelement in Richtung der Drehachse können bei der Spiralabtastung mit zwei Aufnahmesystemen, welche mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 0,285 Sekunden gedreht werden, Vorschubgeschwindigkeiten des Patienten von bis zu 450 mm pro Sekunde erzielt werden, ohne dass Projektionslücken und somit Artefakte im rekonstruierten Bild entstehen. Dies entspricht einer Spiralabtastung mit einem Pitchwert von ungefähr 3,3. Eine Abtastung eines Aufnahmebereichs mit 300 mm Ausdehnung in Richtung der Drehachse, der typischerweise bei der Lungendiagnostik eingestellt wird, ist in diesem Fall also in weniger als 700 ms möglich und kann daher in bereits vollständig innerhalb nur eines Atemzyklus durchgeführt werden.at the spiral Scanning with a computed tomography device, the pitch value gives the ratio between the advancement of the patient or one for the storage of the patient used tabletop per rotation of the recording systems and the Layer thickness of the detector on. In a system configuration with 64 detector lines per detector and a coverage of 0.6 mm each Detector element in the direction of the axis of rotation can in the spiral scan with two recording systems, which at a rotational speed of 0.285 seconds, feed speeds of the Patients of up to 450 mm per second can be achieved without projection gaps and thus artefacts arise in the reconstructed image. This corresponds to one Spiral scan with a pitch value of approximately 3.3. A scan of a Receiving area with 300 mm extension in the direction of the axis of rotation, which is typically set in lung diagnostics In this case, it is possible in less than 700 ms and can therefore be used already Completely be performed within only one breath cycle.

Bei den bisher bekannten Atem-getriggerten Bildaufnahmeverfahren können im Gegensatz nur Pitchwerte zwischen 0,05 bis 0,1 erzielt werden, so dass die Abtastung des Aufnahmebereichs mit einer so großen Ausdehnung in Richtung der Systemachse nur unter Einbezug mehrerer Atemzyklen möglich ist. Bei jedem Abtastvorgang wird zur lückenfreien Abtastung im Übergangsbereich zwischen zwei Abtastvorgängen zu unterschiedlichen Atemzyklen und zur Einstellung der Sollleistung der Röngtenröhre ein Vor- und Nachlauf der Abtastung benötigt, bei der auch Röntgendosis dem Patienten appliziert wird.at the previously known breath-triggered image recording method can in Contrast only pitch values can be achieved between 0.05 to 0.1, so that the scanning of the recording area with such a large extent in the direction of the system axis only with the inclusion of several breathing cycles is possible. For each scan, the gap-free scan will be in the transition area between two scans to different breathing cycles and to set the target power the ro- and tracking the scanning needed in the case of the X-ray dose is applied to the patient.

Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Abtastung des Aufnahmebereichs idealer Weise nur einen Atemzyklus benötigt, kann die dem Patienten insgesamt applizierte Röntgendosis gegenüber den bislang bekannten atemkorrelierten Verfahren um einen Faktor bis zu 20 reduziert werden. Die Abtastung der Lunge ist also mit sehr niedrigen Dosiswerten durchführbar. Darüber hinaus werden Bildartefakte vollständig zumindest aber weitgehend vermieden, die bei einer Rekonstruktion eines Bildes auf der Grundlage von Projektionen entstehen, die zu unterschiedlichen Atemzyklen erfasst werden. Auch im Fall einer Kontrastmitteluntersuchung können aufgrund der stark reduzierten insgesamt benötigten Abtastzeit für Aufnahmebereiche der Lunge Artefakte im rekonstruierten Bild reduziert werden, da keine, zumindest aber wenige, zeitliche Lücken zwischen Projektionen aus benachbarten Bildbereichen vorhanden sind. Daher werden Bildartefakte aufgrund einer unterschiedlichen Kontrastierung eines Bildbereichs, die durch eine dynamische Ausbreitung des Kontrastmittels hervorgerufen wird, weitgehend vermieden.Thereby, that in the inventive method the sampling of the recording area ideally only one respiratory cycle needed can the total applied to the patient X-ray dose compared to the previously known respiratory correlated procedures by a factor up to reduced to 20. The scan of the lungs is therefore very low dose values feasible. About that In addition, image artifacts are completely but at least largely avoided in the reconstruction of an image based from projections that arise at different breathing cycles be recorded. Even in the case of a contrast agent examination may be due the greatly reduced total sampling time required for recording areas of the Lung artifacts in the reconstructed image are reduced because none, but at least few, temporal gaps between projections are available from adjacent image areas. Therefore, image artifacts due to a different contrasting of an image area, caused by a dynamic spread of the contrast agent is largely avoided.

Diese Vorteile könnten bei dem Einsatz eines einzigen Aufnahmesystems nur dann erzielt werden, wenn der Detektor eine entsprechend große Ausdehnung in Richtung der Drehachse aufweist und wenn das von einem Röntgenstrahler erzeugte Röntgenstrahlenbündel einen entsprechend großen Kegelwinkel besitzt.These Benefits could achieved only with the use of a single recording system be, if the detector has a correspondingly large extent in the direction of Has axis of rotation and when the X-ray beam generated by an X-ray source a correspondingly large Has cone angle.

Der Aufbau von Detektoren mit einer großen Ausdehnung in Richtung der Drehachse ist jedoch aufwendig und das Aufweiten des Röntgenstrahlenbündels führt zu einer hohen thermischen Belastung des Röntgenstrahlers, die durch eine starke Neigung des Anodentellers gegenüber dem Elektronenstrahl entsteht. Darüber hinaus erhöht sich die Komplexität der Algorithmen zur Berechnung eines rekonstruierten Bildes durch den Einsatz von Detektoren, die bei jeder Projektion eine Vielzahl von Detektorzeilen erfassen.Of the Construction of detectors with a large extension in the direction However, the axis of rotation is complicated and the expansion of the X-ray beam leads to a high thermal load of the X-ray source, caused by a strong inclination of the anode plate relative to the electron beam is formed. About that increased the complexity of the Algorithms for calculating a reconstructed image by the Use of detectors, which with each projection a multiplicity of Detect detector lines.

Die Erfindung stellt somit eine effiziente Alternative zu Bildaufnahmeverfahren dar, bei denen Tomographiegeräte mit nur einem Aufnahmesystem eingesetzt werden, die speziell für eine schnelle Abtastung konzipiert wurden.The The invention thus provides an efficient alternative to image recording methods in which tomography devices be used with only one recording system, designed specifically for a fast Scanning were designed.

Das Auffüllen der Projektionslücken bei hohen Pitchwerten gelingt dann gut, wenn die beiden Aufnahmesysteme um einen fest eingestellten Winkel, vorzugsweise von 90 Grad, in Drehrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Durch den Versatz der beiden Aufnahmesysteme um 90 Grad ist die zeitliche Differenz zwischen zwei aufeinander folgenden Projektionen, die für eine Projektionsebene erfasst werden, maximal, so dass bei spiralförmiger Abtastung durch den Vorschub des Patienten in Richtung der Drehachse auch der von der Projektion des zweiten Aufnahmesystems erfasste Teilbereich maximal ist, der zum Auffüllen der Projektionslücken dienen kann.The Fill up the projection gaps at high pitch values, it works well when the two recording systems by a fixed angle, preferably of 90 degrees, in Direction of rotation offset from one another. By the offset of the two recording systems by 90 degrees is the time difference between two consecutive projections captured for one projection plane be, so that when spiral scanning through the Advance of the patient in the direction of the axis of rotation also of the Projection of the second recording system detected subregion maximum is to refill the projection gaps can serve.

Prinzipiell ist es für das erfindungsgemäße Bildaufnahmeverfahren zur schnellen Abtastung nicht erheblich, wie die beiden Aufnahmesysteme in Richtung der Drehachse zueinander angeordnet werden. Im Hinblick eines möglichst breiten Einsatzgebietes ist es jedoch von Vorteil, wenn die beiden Aufnahmesysteme in einer Messebene, also ohne einen Versatz in Richtung der Drehachse, angeordnet werden. In diesem Fall kann nicht nur eine schnelle Abtastung mittels eines Spiralscans durchgeführt werden. Es können zusätzlich auch Abtastungen mit einer hohen Abtastgeschwindigkeit realisiert werden, bei denen von den beiden Aufnahmesystemen das gleiche Scanvolumen in Richtung der Drehachse erfasst werden muss.in principle is it for the image recording method according to the invention for fast scanning not significant, as the two recording systems be arranged in the direction of the axis of rotation to each other. In terms of one possible However, it is advantageous if the two are widely used Recording systems in a measurement plane, so without an offset in the direction the axis of rotation can be arranged. In this case, not only a fast scan can be performed by means of a spiral scan. It can additionally also realizes scans with a high scanning speed where the two scan systems use the same scan volume must be detected in the direction of the axis of rotation.

Die Rekonstruktion eines Bildes wird vorteilhaft auf der Grundlage der gewonnenen Projektionen beider Aufnahmesysteme durchgeführt, wobei zur eindeutigen geometrischen Zuordnung einer jeden Projektion die Verstellposition in Richtung der Drehachse und die Winkelposition in Drehrichtung der Aufnahmesysteme erfasst und weiterverarbeitet wird. Durch den Einbezug der Projektionsdaten aus beiden Aufnahmesystemen wird eine Abtastung mit besonders hohen Pitchwerten ermöglicht.The Reconstruction of an image will be beneficial on the basis of obtained projections of both recording systems, where for the clear geometric assignment of each projection the Adjustment position in the direction of the axis of rotation and the angular position recorded in the direction of rotation of the recording systems and further processed. By incorporating the projection data from both recording systems a sampling with particularly high pitch values is possible.

Der Aufnahmepuls wird vorzugsweise auf Basis des Atemsignals aus einer Anzahl vorausgegangener Atemzyklen statistisch ermittelt, so dass sich Lage und Länge des Aufnahmepulses entsprechend der aktuell vorliegenden Atemfrequenz des Patienten anpassen.Of the Recording pulse is preferably based on the breathing signal from a Number of previous respiratory cycles determined statistically, so that Location and length the recording pulse according to the currently existing respiratory rate of the patient.

Vorzugsweise werden zwei folgende Atemsignal-Peaks zur Bestimmung der Lage und der Länge einer folgenden Zyklusdauer geschätzt, wobei der Aufnahmepuls relativ zu der folgenden Zyklusdauer festgelegt wird. Bei Festlegung der Lage des Aufnahmefensters in fortschreitender zeitlicher Richtung wird somit dem Umstand Rechnung getragen, dass für die Beschleunigung des Patienten bzw. des Tisches, auf dem er gelagert ist, eine gewisse Zeit benötigt wird.Preferably are two following breath signal peaks for determining the position and the length of one estimated following cycle time, wherein the pickup pulse is set relative to the following cycle time becomes. When determining the location of the recording window in progressive Timing is thus taken into account the fact that for the acceleration the patient or the table on which he is stored, a certain Time needed becomes.

Bezüglich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst. Danach umfasst das Tomographiegerät zur schnellen Abtastung eines durch Atembewegung eines Patienten beeinflussten Aufnahmebereichs zumindest zwei um eine gemeinsame Drehachse rotierbar angeordnete Aufnahmesysteme, eine Signalerfassungseinheit, welche aus einem Atemsignal zumindest einen auf die Atembewegung abgestimmten Aufnahmepuls erzeugt, und eine Steuereinheit, welche das Tomographiegerät während des erzeugten Aufnahmepulses so ansteuert, dass Projektionen von dem Aufnahmebereich erfassbar sind, wobei Projektionslücken des Aufnahmebereichs bei den erfassten Projektionen entlang einer ersten Spiralbahn um den Aufnahmebereich mit dem ersten Aufnahmesystem durch die Projektionen entlang einer zweiten Spiralbahn um den Aufnahmebereich mit dem zweiten Aufnahmesystem auffüllbar sind.Regarding the Apparatus will accomplish the above object according to the invention the features of claim 5 solved. Thereafter, the tomography apparatus for fast scanning by Breathing movement of a patient-influenced recording area at least two recording systems rotatably arranged about a common axis of rotation, a signal detection unit, which consists of a breathing signal at least generates a recording pulse tuned to the respiratory motion, and a Control unit, which the tomography device during the generated recording pulse so controls that projections from the recording area detectable are, where projection gaps of the recording area in the recorded projections along a first spiral path around the receiving area with the first recording system through the projections along a second spiral path around the receiving area can be filled with the second recording system.

Bei dem Tomographiegerät handelt es sich insbesondere um einen Röntgentomographen im weiteren Sinne, insbesondere um ein Computertomographiegerät oder ein Rotationsangiographiegerät. Die Steuereinheit ist weiterhin dazu ausgebildet, den Bilddatensatz durch numerische Rückprojektion aus einer Mehrzahl von unter verschiedenen Projektionswinkeln aufgenommenen Röntgenprojektionsbildern zu erstellen.at the tomography device In particular, it is an X-ray tomograph in the following Sense, in particular a computed tomography device or a Rotational angiography device. The control unit is further adapted to the image data set by numerical rear projection a plurality of recorded at different projection angles X-ray projection images to create.

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

1 ein erfindungsgemäßes Tomographiegerät zur schnellen Abtastung eines durch Atembewegung eines Patienten beeinflussten Aufnahmebereichs, 1 a tomography device according to the invention for the rapid scanning of a receiving area influenced by respiratory movement of a patient,

2 eine Atemkurve mit eingezeichnetem Aufnahmepuls sowie Abtastpositionen der beiden Aufnahmesysteme in gezeigter y-z-Ebene gegen die Zeit aufgetragen, und 2 Plotted a breathing curve with recorded recording pulse and scanning positions of the two recording systems in yz plane shown against time, and

3 Projektionen der beiden Aufnahmesysteme in einer y-z-Schnittebene zur lückenlosen Abtastung des Aufnahmebereichs. 3 Projections of the two recording systems in a yz-section plane for seamless scanning of the recording area.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numerals in all figures.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Tomographiegerät 3, hier ein Computertomographiegerät, in perspektivischer Ansicht gezeigt.In 1 is a tomography device according to the invention 3 , here a computed tomography device, shown in perspective view.

Im Inneren des Computertomographiegerätes 3 befinden sich zwei auf einer Gantry 18 um eine gemeinsame Drehachse 4 drehbar angeordnete Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 zur Erfassung von in 3 gezeigten Projektionen 11, 12 eines in 2 gezeigten Aufnahmebereichs 2, beispielsweise eines Teilbereichs der Lunge eines Patienten 1, aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Projektionsrichtungen. Das zweite Aufnahmesystem 7, 8 weist gegenüber dem ersten Aufnahmesystem 5, 6 in gezeigter Drehrichtung φ einen Winkelversatz von 90 Grad auf. Beide Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 befinden sich im Wesentlichen in einer gleichen Messebene. Zur Erfassung von Projektionen 11, 12 weisen die beiden Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 jeweils einen Strahler in Form einer Röntgenröhre 5, 7 und einen diesem gegenüberliegend angeordneten Detektor 6, 8 auf.Inside the computed tomography device 3 There are two on a gantry 18 around a common axis of rotation 4 rotatably arranged recording systems 5 . 6 . 7 . 8th for recording in 3 shown projections 11 . 12 one in 2 shown receiving area 2 , For example, a portion of the lung of a patient 1 , from a variety of different projection directions. The second recording system 7 . 8th points opposite to the first recording system 5 . 6 in the direction of rotation φ shown on an angular offset of 90 degrees. Both recording systems 5 . 6 . 7 . 8th are essentially in the same measuring level. For capturing projections 11 . 12 show the two recording systems 5 . 6 . 7 . 8th in each case a radiator in the form of an x-ray tube 5 . 7 and a detector disposed opposite thereto 6 . 8th on.

Die jeweilige Röntgenröhre 5, 7 kann mittels eines Generators 19 zur Erzeugung von Röntgenstrahlung entsprechend eines von einer Steuereinheit 17 erzeugten Steuerpulses mit einem Röhrenstrom beaufschlagt werden. Der Röhrenstrom ist so modulierbar, dass nur während eines Abtastzeitintervalls zur Erfassung der Projektionen 11, 12 dem Patienten 1 die volle Röntgendosis appliziert wird.The respective X-ray tube 5 . 7 can by means of a generator 19 for generating X-radiation according to one of a control unit 17 generated control pulses are applied to a tube current. The tube current is modulable so that only during a sample time interval for detecting the projections 11 . 12 the patient 1 the full X-ray dose is applied.

Der jeweilige Detektor 6, 8 ist aus Detektorelementen 20 aufgebaut, die in diesem Ausführungsbeispiel zu 64 Zeilen aufgereiht sind, wobei jedes Detektorelement 20 in Richtung der Drehachse 4 eine Ausdehnung von 0,6 mm aufweist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur ein Detektorelement mit einem Bezugszeichen versehen. Jeder Detektor 6, 8 besitzt daher eine sogenannte z-Abdeckung von 384 mm. Die während der Abtastung zu jeder Projektion erzeugten Schwächungswerte werden an die Steuereinheit 17 weitergeleitet und zu einem Bild verrechnet, welches auf einer Anzeigeeinheit 21 darstellbar ist.The respective detector 6 . 8th is from detector elements 20 constructed, which are lined up in this embodiment to 64 lines, each detector element 20 in the direction of the axis of rotation 4 has an extension of 0.6 mm. For reasons of clarity, only one detector element is provided with a reference numeral. Every detector 6 . 8th therefore has a so-called z-coverage of 384 mm. The attenuation values generated for each projection during the scan are sent to the control unit 17 forwarded and charged to an image, which on a display unit 21 is representable.

Dem Computertomographiegerät 3 ist weiterhin eine nicht vollständig gezeigte Lagerungsvorrichtung mit einer beweglichen Tischplatte 22 zugeordnet, auf der der Patient 1 lagerbar ist. Die Tischplatte 22 ist in Richtung der Drehachse 4 verstellbar, so dass ein mit dem Patienten 1 verbundener Aufnahmebereich 2 durch eine Öffnung 23 im Gehäuse des Computertomographiegerätes 3 in die Messbereiche der beiden Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 bewegt werden kann. Es wären aber auch andere Verstellungen möglich. Wesentlich dabei ist nur, dass der Aufnahmebereich 2 und die beiden Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 in Richtung der Drehachse 4 relativ zueinander verstellbar angeordnet sind.The computed tomography device 3 is still a not completely shown storage device with a movable table top 22 assigned to the patient 1 is storable. The tabletop 22 is in the direction of the axis of rotation 4 adjustable, so that one with the patient 1 connected recording area 2 through an opening 23 in the housing of the computed tomography device 3 into the measuring ranges of the two recording systems 5 . 6 . 7 . 8th can be moved. But it would also be possible other adjustments. It is essential that only the recording area 2 and the two recording systems 5 . 6 . 7 . 8th in the direction of the axis of rotation 4 are arranged relative to each other adjustable.

Zur Erfassung der Atembewegung und zur Detektion einer bestimmten Phase der Atembewegung weist das Computertomographiegerät 3 im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weiterhin einen Atemgürtel 24 auf, bei dem es sich um einen dehnbaren Gürtel handelt, welcher um den Brustkorb des Patienten 1 gelegt ist. In einer nicht explizit dargestellten Tasche des Atemgürtels 24 befindet sich ein Drucksensor 25. Durch entsprechende Anordnung des Drucksensors 25 in der Tasche und Vorspannungen des Atemgürtels 24 gibt der Drucksensor 25 bei der Atmung des Patienten 1, bei dem sich der Brustkorb des Patienten 1 hebt und senkt, kontinuierlich Signale ab, die im Folgenden als Atemssignale 9 bezeichnet werden.To detect the respiratory movement and to detect a specific phase of the respiratory movement, the computed tomography device 3 in the case of the present embodiment, further, a breathing belt 24 which is a stretchable belt around the patient's chest 1 is laid. In a non-explicitly illustrated pocket of the breathing belt 24 there is a pressure sensor 25 , By appropriate arrangement of the pressure sensor 25 in the pocket and preloads of the breathing belt 24 gives the pressure sensor 25 when breathing the patient 1 in which the chest of the patient 1 continuously raises and lowers signals, hereinafter referred to as respiratory signals 9 be designated.

Neben dem in diesem Ausführungsbeispiel genannten Atemgürtel 24 können selbstverständlich auch andere Vorrichtungen zur Erfassung der Atemsignale eingesetzt werden. Beispielsweise wäre der Einsatz eines sogenannten Realtime Position Managements (RPM) denkbar, bei dem ein im infraroten Spektralbereich reflektierender Marker auf den Brustkorb angebracht und mittels einer Infrarotkamera getrackt wird. Als Ergebnis des Trackings erhält man Atemsignale 9, welche ebenfalls den jeweiligen Bewegungszustand der Lunge widerspiegeln. Darüber hinaus wäre es beispielsweise auch denkbar, Atemsignale 9 direkt aus dem durch ein Mundstück abgeführten Atem des Patienten 1 mittels einer dafür vorgesehenen Vorrichtung zu generieren.In addition to the breathing belt mentioned in this embodiment 24 Of course, other devices for detecting the respiratory signals can be used. For example, the use of a so-called real-time position management (RPM) would be conceivable in which a reflective in the infrared spectral marker is mounted on the chest and tracked by an infrared camera. As a result of the tracking you get breath signals 9 , which also reflect the state of motion of the lungs. In addition, it would also be conceivable, for example, respiratory signals 9 directly from the breath of a patient through a mouthpiece 1 to generate by means of a device provided for this purpose.

Die Atemsignale 9 werden einer Signalerfassungseinheit 16 zugeführt. Die Signalverarbeitungseinheit 16 erzeugt durch Auswertung der Atemsignale 9 den auf die Atembewegung abgestimmten, in 2 gezeigten Aufnahmepuls 10, beispielsweise einen Rechteckpuls, zu einer bestimmten Phase der Atembewegung. Die Steuereinheit 17 empfängt den Aufnahmepuls 10 und generiert auf dessen Basis Steuersignale, mit denen die Verstelleinheiten 26, 27 zum Antrieb der Tischplatte 22 und der Gantry 18 angesteuert werden, so dass Projektionen 11, 12 von dem Aufnahmebereich 2 erfasst werden.The respiratory signals 9 become a signal acquisition unit 16 fed. The signal processing unit 16 generated by evaluation of the respiratory signals 9 the respiratory motion, in 2 shown recording pulse 10 , for example a square pulse, at a certain stage of the respiratory movement. The control unit 17 receives the recording pulse 10 and generated on its basis Control signals with which the adjustment units 26 . 27 for driving the tabletop 22 and the gantry 18 be controlled so that projections 11 . 12 from the receiving area 2 be recorded.

Das Bildaufnahmeverfahren erfolgt dabei in einer in 2 gezeigten Weise. Mit dem Laufindex i wird der zeitliche Bezug von Größen oder Ereignissen gekennzeichnet, wobei dem aktuellen Zeitpunkt der Laufindex 0 zugewiesen wurde. Zeitpunkte mit negativem Laufindex liegen in der Zukunft, wobei der negative Wert entsprechend der Entfernung zum aktuellen Zeitpunkt zunehmend steigt. Zeitpunkte mit positivem Laufindex liegen in der Vergangenheit, sind jedoch in der 2 nicht dargestellt. In dem unteren Teil der 2 ist eine Atemkurve 28 der Atemsignale 9 gezeigt, welche drei inspiratorische Atemphasen umfasst, die sich in der Atemkurve 28 jeweils durch einen Atemsignal-Peak Pi darstellen. Das Auftreten eines Atemsignal-Peaks Pi ist in der Darstellung durch die Zeitpunkte ti gekennzeichnet. Die Zyklusdauer Ai eines Atemzyklus Zi entspricht dem Zeitintervall zwischen zwei Atemsignal-Peaks Pi. Der Zeitpunkt t0 löst einen Triggerpuls T0 zur Ansteuerung des Bildaufnahmeverfahrens aus, von dem aus der Aufnahmeimpuls 10 zeitlich verzögert erzeugt wird. Eine Detektion des Zeitpunkts t0 ist beispielsweise mittels eines Schwellwertkriteriums auf das Atemsignal 9 detektierbar. Der Aufnahmepuls 10 wird in diesem Ausführungsbeispiel für eine ausgeatmete Atemlage für den übernächst folgenden Atemzyklus Z–2 erzeugt, damit genügend Vorlaufzeit zur Beschleunigung der Tischplatte 22 und der Gantry 18 zur Verfügung steht. Die Zeitpunkte t–1 und t–2 der Zyklusdauer zu dem übernächst folgenden Atemzyklus Z–2 werden auf Basis einer Anzahl vorausgegangener Atemzyklen Ai mit i > 0 berechnet. Bei der Berechnung wird beispielsweise der Mittel- oder Medianwert der Zyklusdauer Ai vergangener Atemzyklen Zi mit i > 0 berücksichtigt. Der Aufnahmeimpuls 10 wird anschließend relativ zu dem Schätzwert dieser Zyklusdauer Z–2 bestimmt. Die Zeitpunkte ta und te für den Beginn und für das Ende des Aufnahmepulses berechnen sich beispielsweise wie folgt: ta = t–1 + 0.3·Z–2 te = t–1 + 0.7·Z–2 The image recording process takes place in an in 2 shown way. The run index i identifies the time reference of quantities or events, with the current index 0 being assigned to the run index. Time points with negative running index are in the future, whereby the negative value increases according to the distance at the current time increasingly. Times with a positive running index are in the past, but are in the 2 not shown. In the lower part of the 2 is a breathing curve 28 the respiratory signals 9 shown, which includes three inspiratory breathing phases that are in the breathing curve 28 each represent by a breath signal peak P i . The occurrence of a breathing signal peak P i is characterized in the illustration by the times t i . The cycle duration A i of a breathing cycle Z i corresponds to the time interval between two respiratory signal peaks P i . The time t 0 triggers a trigger pulse T 0 for controlling the image recording method, from which the recording pulse 10 is generated delayed. A detection of the time t 0 is, for example, by means of a threshold criterion on the respiratory signal 9 detectable. The recording pulse 10 is generated in this embodiment for an exhaled breath for the next breath following Z -2 cycle, so that sufficient lead time to accelerate the table top 22 and the gantry 18 is available. The times t -1 and t -2 of the cycle duration to the next following breathing cycle Z -2 are calculated on the basis of a number of preceding breathing cycles A i with i> 0. In the calculation, for example, the mean or median value of the cycle duration A i of past breathing cycles Z i with i> 0 is taken into account. The recording impulse 10 is then determined relative to the estimate of this cycle duration Z -2 . The times t a and t e for the beginning and the end of the recording pulse are calculated as follows, for example: t a = t -1 + 0.3 · Z -2 t e = t -1 + 0.7 · Z -2

In 2 sind darüber hinaus die Abtastpositionen der beiden Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 zur Abtastung eines Aufnahmebereichs 2 der Lunge in gezeigter y-z-Ebene in zeitlichem Bezug zur Atemkurve 28 dargestellt. Durch Rotation der Gantry 18 bei gleichzeitigem kontinuierlichem Vorschub der Tischplatte 22 werden, so wie gezeigt, von jedem Aufnahmesystem 5, 6, 7, 8 Projektionen 11, 12 entlang einer Spiralbahn 14, 15 um den Aufnahmebereich 2 erfasst. Aufgrund des 90 Grad Versatzes der Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 in Drehrichtung φ sind die beiden Spiralbahnen 14, 15 mit einem Versatz zueinander in doppelhelixartiger Struktur angeordnet. Der Pitchwert wird dabei so eingestellt, dass in 3 gezeigte Projektionslücken 13 des Aufnahmebereichs 2 bei erfassten Projektionen 11 entlang der ersten Spiralbahn 14 mit dem ersten Aufnahmesystem 5, 6 durch Projektionen 12 entlang der zweiten Spiralbahn 15 um den Aufnahmebereich 2 mit dem zweiten Aufnahmesystem 7, 8 aufgefüllt werden.In 2 are beyond the scanning positions of the two recording systems 5 . 6 . 7 . 8th for scanning a recording area 2 the lung in yz plane shown in relation to the respiratory curve 28 shown. By rotation of the gantry 18 with simultaneous continuous feed of the table top 22 become, as shown, of each recording system 5 . 6 . 7 . 8th projections 11 . 12 along a spiral path 14 . 15 around the reception area 2 detected. Due to the 90 degree offset of the recording systems 5 . 6 . 7 . 8th in the direction of rotation φ are the two spiral paths 14 . 15 arranged with an offset to each other in a double-helical structure. The pitch value is adjusted so that in 3 shown projection gaps 13 of the recording area 2 at recorded projections 11 along the first spiral path 14 with the first recording system 5 . 6 through projections 12 along the second spiral path 15 around the reception area 2 with the second recording system 7 . 8th be filled.

Die Projektionslücken 13 werden noch bei einer z-Abdeckung der Detektoren 6, 8 von 384 mm und einer Rotationszeit der Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 von 0,285 Sekunden bei Tischgeschwindigkeiten von bis zu 40–45 cm aufgefüllt werden. Es sind daher Pitchwerte zwischen 3 und 3,4 erzielbar. Ein Aufnahmebereich 2 mit einer Ausdehnung von 30 cm in Richtung der Drehachse 4 kann in einem Zeitintervall von etwa 700 bis 800 ms abgetastet werden, so dass ein zur Rekonstruktion benötigter vollständiger Satz an Projektionen 11, 12 innerhalb eines Atemzyklus Z–2 gewonnen werden kann.The projection gaps 13 are still at a z-coverage of the detectors 6 . 8th of 384 mm and a rotation time of the recording systems 5 . 6 . 7 . 8th 0.285 seconds at table speeds of up to 40-45 cm. Therefore, pitch values between 3 and 3.4 can be achieved. A reception area 2 with an extension of 30 cm in the direction of the axis of rotation 4 can be sampled in a time interval of about 700 to 800 ms, so that a complete set of projections needed for the reconstruction 11 . 12 within a respiratory cycle Z -2 can be gained.

Somit besteht die Möglichkeit bei einer Kontrastmitteluntersuchung zwei verschiedene Atemlagen aufzunehmen, indem zuerst in craniocaudaler Richtung die erste Atemlage und sofort im Anschluss mit einer Verzögerung von insgesamt 3 bis 4 Sekunden in caudocranialer Richtung die zweite Atemlage aufgenommen wird.Consequently it is possible in a contrast agent examination, two different breathing positions First, in the craniocaudal direction, the first breathing position and immediately afterwards with a delay of a total of 3 to 4 seconds in the caudocranial direction, the second breath taken becomes.

Die 3 zeigt Projektionen der beiden Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 in einer y-z-Schnittebene zur lückenlosen Abtastung des Aufnahmebereichs 2, wobei die Projektionen 11, 12 der beiden Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 aus zwei um 180 Grad zueinander versetzten Projektionsrichtungen während eines Spiralscans stammen.The 3 shows projections of the two recording systems 5 . 6 . 7 . 8th in a yz cutting plane for seamless scanning of the recording area 2 , where the projections 11 . 12 the two recording systems 5 . 6 . 7 . 8th come from two offset by 180 degrees to each other projection directions during a spiral scan.

Zu jeder Projektionsrichtung werden bei jedem Umlauf der beiden Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 zwei Projektionen erfasst. Durch den Versatz der beiden Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 in Drehrichtung φ durchlaufen die beiden Aufnahmesysteme 5, 6, 7, 8 die gleiche Projektionsrichtung nicht zeitgleich, sondern zu verschiedenen Zeitpunkten. Die Projektionen 11, 12 werden aus diesem Grund nicht an derselben Position, sondern in Abhängigkeit des Vorschubs des Aufnahmebereichs 2 an verschiedenen Positionen in Richtung der Drehachse 4 aufgenommen. Projektionslücken 13, die bei der Abtastung mit nur dem ersten Aufnahmesystem 5, 6 bei dem hoch eingestellten Pitchwert entstehen, werden durch die Projektion 12 des zweiten Aufnahmesystems 7, 8 bei jedem Umlauf aufgefüllt.Each direction of projection will be at each revolution of the two recording systems 5 . 6 . 7 . 8th recorded two projections. By the offset of the two recording systems 5 . 6 . 7 . 8th in the direction of rotation φ go through the two recording systems 5 . 6 . 7 . 8th the same projection direction not at the same time, but at different times. The projections 11 . 12 For this reason, they are not in the same position, but depending on the feed of the recording area 2 at different positions in the direction of the axis of rotation 4 added. projection gaps 13 that when scanning with only the first recording system 5 . 6 at the pitch value set high, are projected by the projection 12 of the second recording system 7 . 8th filled up with each circulation.

Zusammenfassend kann Folgendes gesagt werden:
Die Erfindung betrifft ein Bildaufnahmeverfahren zur schnellen Abtastung eines durch Atembewegung eines Patienten 1 beeinflussten Aufnahmebereichs 2 unter Einsatz eines Tomographiegerätes 3 mit zumindest zwei um eine gemeinsame Drehachse 4 rotierbar angeordneten Aufnahmesystemen 5, 6, 7, 8, bei dem aus einem Atemsignal 9 zumindest ein auf die Atembewegung abgestimmter Aufnahmepuls 10 erzeugt wird, mit welchem das Tomographiegerät 3 angesteuert wird. Während des Aufnahmepulses 10 werden dabei Projektionen 11, 12 von dem Aufnahmebereich 2 erfasst, wobei Projektionslücken 13 des Aufnahmebereichs 2 bei erfassten Projektionen 11 entlang einer ersten Spiralbahn 14 um den Aufnahmebereich 2 mit dem ersten Aufnahmesystem 5, 6 durch Projektionen 12 entlang einer zweiten Spiralbahn 15 um den Aufnahmebereich 2 mit dem zweiten Aufnahmesystem 7, 8 aufgefüllt werden. Mit diesem Vorgehen können Aufnahmebereiche 2 aus der Lunge idealerweise mit nur einem Atemzyklus Zi erfasst werden, so dass die dem Patienten 1 insgesamt applizierte Röntgendosis stark reduziert ist. Darüber hinaus werden Stufenartefakte im rekonstruierten Bild vermieden. Die Erfindung betrifft außerdem ein Tomographiegerät 3, welches zur Durchführung eines solchen Verfahrens eingerichtet ist.In summary, the following can be said:
The invention relates to an image recording method for fast sampling of a by breathing movement egg a patient 1 affected recording area 2 using a tomography device 3 with at least two about a common axis of rotation 4 rotatably arranged recording systems 5 . 6 . 7 . 8th in which a breath signal 9 at least one recording pulse adapted to the breathing movement 10 is generated, with which the tomography device 3 is controlled. During the recording pulse 10 become projections 11 . 12 from the receiving area 2 captured, with projection gaps 13 of the recording area 2 at recorded projections 11 along a first spiral path 14 around the reception area 2 with the first recording system 5 . 6 through projections 12 along a second spiral path 15 around the reception area 2 with the second recording system 7 . 8th be filled. With this procedure, shooting ranges 2 ideally be detected from the lungs with only one respiratory cycle Z i , allowing the patient 1 total applied X-ray dose is greatly reduced. In addition, level artifacts in the reconstructed image are avoided. The invention also relates to a tomography device 3 , which is set up to carry out such a method.

Claims (10)

Bildaufnahmeverfahren zur schnellen Abtastung eines durch Atembewegung eines Patienten (1) beeinflussten Aufnahmebereichs (2) unter Einsatz eines Tomographiegerätes (3) mit zumindest zwei um eine gemeinsame Drehachse (4) rotierbar angeordneten Aufnahmesystemen (5, 6, 7, 8), bei dem aus einem Atemsignal (9) zumindest ein auf die Atembewegung abgestimmter Aufnahmepuls (10) erzeugt wird, mit welchem das Tomographiegerät (3) so angesteuert wird, dass während des Aufnahmepulses (10) Projektionen (11, 12) von dem Aufnahmebereich (2) erfasst werden, wobei Projektionslücken (13) des Aufnahmebereichs (2) bei erfassten Projektionen (11) entlang einer ersten Spiralbahn (14) um den Aufnahmebereich (2) mit dem ersten Aufnahmesystem (5, 6) durch Projektionen (12) entlang einer zweiten Spiralbahn (15) um den Aufnahmebereich (2) mit dem zweiten Aufnahmesystem (7, 8) aufgefüllt werden.Image recording method for fast scanning of a respiratory movement of a patient ( 1 ) ( 2 ) using a tomography device ( 3 ) with at least two about a common axis of rotation ( 4 ) rotatably arranged recording systems ( 5 . 6 . 7 . 8th ), in which a breath signal ( 9 ) at least one recording pulse ( 10 ) is generated, with which the tomography device ( 3 ) is controlled so that during the recording pulse ( 10 ) Projections ( 11 . 12 ) from the receiving area ( 2 ), whereby projection gaps ( 13 ) of the recording area ( 2 ) in recorded projections ( 11 ) along a first spiral path ( 14 ) around the recording area ( 2 ) with the first recording system ( 5 . 6 ) through projections ( 12 ) along a second spiral path ( 15 ) around the recording area ( 2 ) with the second recording system ( 7 . 8th ). Bildaufnahmeverfahren nach Anspruch 1, wobei die beiden Aufnahmesysteme (5, 6, 7, 8) in Drehrichtung (φ) um 90 Grad versetzt in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse (4) zueinander angeordnet werden.Image recording method according to claim 1, wherein the two recording systems ( 5 . 6 . 7 . 8th ) offset in the direction of rotation (φ) by 90 degrees in a plane perpendicular to the axis of rotation ( 4 ) are arranged to each other. Bildaufnahmeverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Rekonstruktion eines tomographischen Bildes aus den Projektionen (11, 12) beider Aufnahmesysteme (5, 6, 7, 8) durchgeführt wird.Image recording method according to claim 1 or 2, wherein a reconstruction of a tomographic image from the projections ( 11 . 12 ) of both recording systems ( 5 . 6 . 7 . 8th ) is carried out. Bildaufnahmeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Aufnahmepuls (10) auf Basis des Atemsignals (9) aus einer Anzahl vorausgegangener Atemzyklen (Zi) statistisch ermittelt wird.Image recording method according to one of claims 1 to 3, wherein the recording pulse ( 10 ) based on the respiratory signal ( 9 ) is determined statistically from a number of preceding respiratory cycles (Z i ). Bildaufnahmeverfahren nach Anspruch 4, wobei zwei folgende Atemsignal-Peaks (P–1, P–2) zur Bestimmung der Lage und der Länge einer Zyklusdauer (A–2) geschätzt werden und der Aufnahmepuls (10) relativ zu dieser Zyklusdauer (A–2) festgelegt wird.Image recording method according to claim 4, wherein two following respiratory signal peaks (P -1 , P -2 ) for determining the position and the length of a cycle duration (A -2 ) are estimated and the recording pulse ( 10 ) relative to this cycle duration (A -2 ). Tomographiegerät zur schnellen Abtastung eines durch Atembewegung eines Patienten (1) beeinflussten Aufnahmebereichs (2) mit zumindest zwei um eine gemeinsame Drehachse (4) rotierbar angeordneten Aufnahmesystemen (5, 6, 7, 8), aufweisend – eine Signalerfassungseinheit (16), welche aus einem Atemsignal (9) zumindest einen auf die Atembewegung abgestimmten Aufnahmepuls (10) erzeugt, – eine Steuereinheit (17), welche das Tomographiegerät (3) während des erzeugten Aufnahmepulses (10) so ansteuert, dass Projektionen (11, 12) von dem Aufnahmebereich (2) erfassbar sind, wobei Projektionslücken (13) des Aufnahmebereichs (2) bei den erfassten Projektionen (11) entlang einer ersten Spiralbahn (14) um den Aufnahmebereich (2) mit dem ersten Aufnahmesystem (5, 6) durch die Projektionen (12) entlang einer zweiten Spiralbahn (15) um den Aufnahmebereich (2) mit dem zweiten Aufnahmesystem (7, 8) auffüllbar sind.Tomography device for rapid scanning of a patient by breathing movement ( 1 ) ( 2 ) with at least two about a common axis of rotation ( 4 ) rotatably arranged recording systems ( 5 . 6 . 7 . 8th ), comprising - a signal detection unit ( 16 ), which consist of a respiratory signal ( 9 ) at least one on the respiratory motion matched recording pulse ( 10 ), - a control unit ( 17 ), which the tomography device ( 3 ) during the generated recording pulse ( 10 ) so that projections ( 11 . 12 ) from the receiving area ( 2 ), whereby projection gaps ( 13 ) of the recording area ( 2 ) in the recorded projections ( 11 ) along a first spiral path ( 14 ) around the recording area ( 2 ) with the first recording system ( 5 . 6 ) through the projections ( 12 ) along a second spiral path ( 15 ) around the recording area ( 2 ) with the second recording system ( 7 . 8th ) are refillable. Tomographiegerät nach Anspruch 6, wobei die beiden Aufnahmesysteme (5, 6, 7, 8) in Drehrichtung um 90 Grad versetzt in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse (4) zueinander angeordnet sind.Tomography apparatus according to claim 6, wherein the two recording systems ( 5 . 6 . 7 . 8th ) offset in the direction of rotation by 90 degrees in a plane perpendicular to the axis of rotation ( 4 ) are arranged to each other. Tomographiegerät nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine Rekonstruktion eines tomographischen Bildes aus den Projektionen (11, 12) beider Aufnahmesysteme (5, 6, 7, 8) durchführbar ist.Tomography apparatus according to claim 6 or 7, wherein a reconstruction of a tomographic image from the projections ( 11 . 12 ) of both recording systems ( 5 . 6 . 7 . 8th ) is feasible. Tomographiegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Aufnahmepuls (10) auf Basis des Atemsignals (9) aus einer Anzahl vorausgegangener Atemzyklen (Zi) statistisch ermittelbar ist.Tomography apparatus according to one of claims 1 to 8, wherein the recording pulse ( 10 ) based on the respiratory signal ( 9 ) is statistically determinable from a number of previous respiratory cycles (Z i ). Tomographiegerät nach Anspruch 9, wobei zwei folgende Atemsignal-Peaks (P–1, P–2) zur Bestimmung der Lage und der Länge einer Zyklusdauer (A–2) schätzbar sind und der Aufnahmepuls (10) relativ zu der dieser Zyklusdauer (A–2) festlegbar ist.Tomography apparatus according to claim 9, wherein two following respiratory signal peaks (P -1 , P -2 ) for determining the position and the length of a cycle duration (A -2 ) can be estimated and the recording pulse ( 10 ) relative to the duration of this cycle (A -2 ) can be fixed.
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