-
Die Erfindung betrifft einen Computertomographen mit einer Gantry, welche einen stationären Teil und einen um ein Messfeld rotierbaren Teil umfasst, an dem ein Abstandssensor angeordnet ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Abstandsmessung in einem Computertomographen.
-
Bei der Röntgencomputertomographie werden aus einer Vielzahl von unter voneinander verschiedenen Projektionsrichtungen von einem Messobjekt aufgenommenen Röntgenprojektionen Schichtbilder oder ein Volumendatensatz von dem Messobjekt rekonstruiert. Hierzu kann es vorteilhaft sein, aus einer von dem Röntgensystem des Röntgencomputertomographen unabhängigen Quelle zusätzliche Informationen, beispielsweise über die Geometrie des Messobjektes zur Verfügung zu haben, insbesondere wenn es sich bei dem Messobjekt um ein Lebewesen handelt. Mit Hilfe derartiger zusätzlicher Geometrieinformationen kann beispielsweise eine Dosismodulation der Röntgenstrahlung bei der Aufnahme der Röntgenprojektionen in Abhängigkeit von der durchstrahlten Körperregion des Lebewesens erfolgen, d.h. die dem Lebewesen für die Bildgebung zu applizierende Dosis an Röntgenstrahlung wird in Abhängigkeit von der zu erwartenden Röntgentransmission des Lebewesens mit dem Ziel gesteuert, die Dosis zu minimieren.
-
In der
US 7 545 912 B2 ist ein Röntgencomputertomograph beschrieben, der zusätzlich zu einem am rotierenden Teil der Gantry des Röntgencomputertomographen angeordneten, eine Röntgenstrahlenquelle und einen Röntgenstrahlendetektor umfassenden Röntgensystem eine Messvorrichtung zur kontaktlosen Messung der Dicke des mit dem Röntgencomputertomographen zu untersuchenden Messobjektes aufweist. Die Messung der Dicke erfolgt mit einem Abstandssensor, welcher am Messobjekt reflektiertes Laserlicht oder reflektierten Ultraschall detektiert. Basierend auf den Abstandsmesswerten erfolgt eine Modulation der dem Messobjekt zu applizierenden Dosis an Röntgenstrahlung derart, dass diese für eine möglichst optimale Bildgebung minimal ist.
-
Aus der
DE 10 2006 001 850 A1 ist ein Röntgencomputertomograph bekannt, bei dem zusätzlich zu einem eine Röntgenstrahlenquelle und einen Röntgenstrahlendetektor umfassenden Röntgensystem ein optischer Bildaufnahmesensor in Form eines CMOS-Sensors an dem rotierbaren Teil der Gantry angeordnet ist, um die Oberfläche eines mit dem Röntgencomputertomographen zu untersuchenden Messobjektes dreidimensional erfassen zu können. Die mit dem Bildaufnahmesensor erfassten Oberflächendaten des Messobjektes dienen insbesondere als Steuerungsinformationen zur Ansteuerung des Röntgensystems mit dem Ziel die dem Messobjekt für eine Bildgebung mit Röntgenstrahlung zu applizierende Dosis an Röntgenstrahlung zu reduzieren.
-
Aus der
DE 10 2008 006 711 A1 ist eine medizinische Diagnose- oder Therapieeinheit bekannt, die mehrere 3D-Radararrays aufweist, um Orts- und/oder Bewegungsdaten von einem in einem Untersuchungsraum der Diagnose- oder Therapieeinheit angeordneten Patienten detektieren zu können. Die 3D-Radararrays sind über die Diagnose- oder Therapieeinheit verteilt angeordnet, um möglichst aus dem gesamten Untersuchungsraum der Diagnose- oder Therapieeinheit Orts- und/oder Bewegungsdaten von dem Patienten aufnehmen zu können. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Computertomographen eine Alternative zur Gewinnung von Geometriedaten von einem Messobjekt aufzuzeigen.
-
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Computertomographen mit einem Abstandssensor sowie ein Verfahren zur Abstandsmessung in einem Computertomographen. Der Computertomograph weist eine Gantry mit einem stationären Teil und mit einem um ein Messfeld rotierbaren Teil auf, an dem wenigstens ein Abstandssensor zur Messung eines Abstandes vom Abstandssensor zu einer Oberfläche eines sich zumindest abschnittsweise im Messfeld befindlichen Messobjektes angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Abstandssensor ein Radarsensor ist. Der Radarsensor sendet Radarwellen bzw. Primärwellen in Richtung des sich zumindest abschnittsweise im Messfeld befindlichen Messobjektes aus und empfängt an dem Messobjekt reflektierte Radarwellen. Basierend auf den reflektierten Radarwellen, welche beispielsweise von einer Steuer- und Auswerteeinheit verarbeitet werden, wird der Abstand des wenigstens einen Abstandssensors zu der Oberfläche des Messobjektes ermittelt. Mit dem Radarsensor können bei Stillstand des rotierbaren Teils der Gantry oder während einer linearen Bewegung des rotierbaren Teils der Gantry und des Messobjektes relativ zueinander oder während der Drehung des rotierbaren Teils der Gantry um das Messfeld Abstandsmesswerte und somit Geometriedaten des Messobjektes ermittelt werden, die beispielsweise für die Bildgebung mit Röntgenstrahlung, insbesondere zur Steuerung der Aufnahme von Röntgenprojektionen von dem Messobjekt verwendet werden können.
-
Nach einer Variante der Erfindung weist der Radarsensor des Computertomographen wenigstens eine Radarantenne auf. Ist der Radarsensor mit nur einer Radarantenne versehen dient diese als Sende- und Empfangsantenne. Umfasst der Radarsensor zwei oder mehr Radarantennen, dient bevorzugt eine Antenne als Sendeantenne und eine andere Antenne als Empfangsantenne für am Messobjekt reflektierte Radarwellen.
-
Nach Varianten der Erfindung kann der Radarsensor nach verschiedenen Prinzipien arbeiten. Nach einer ersten Alternative kann der Radarsensor zur Ermittlung von Abständen nach dem Prinzip des FM-CW-Radars (Frequency-Modulated-Continuous-Wave-Radar) arbeiten, d.h. der Radarsensor wird derart angesteuert, dass er Radarwellen mit einer sich ständig ändernden Frequenz aussendet. Die Frequenz kann z.B. linear ansteigen und bei einer bestimmten Frequenz wieder auf die Anfangsfrequenz zurückfallen in Art eines sogenannten Sägezahnmusters oder die Frequenz steigt und fällt abwechselnd linear, wodurch sich ein Zick-Zack-Muster des Frequenzverlaufes ergibt.
-
Wird der Radarsensor nach dem Prinzip des Puls-Radars betrieben, sendet der Radarsensor Radarimpulse im Mikrosekundenbereich aus und wartet auf reflektierte Radarwellen. Die Laufzeit eines Radarimpulses, sprich die Zeit zwischen dem Aussenden des Radarimpulses und dem Empfang der reflektierten Radarwellen, wird zur Bestimmung des Abstandes bzw. der Entfernung des Radarsensors von der Oberfläche des Messobjektes verwendet.
-
Ein weiteres für den Radarsensor geeignetes Betriebsverfahren ist das des UWB-Radars (Ultra-Wide-Band-Radar). Mit dem UWB-Radar können unter Ausnutzung der Eigenschaften elektromagnetischer Felder mit einer verhältnismäßig großen Bandbreite zerstörungsfrei, berührungslos und mit einer auch für medizinische Anwendungen ausreichenden Auflösung Informationen über den Zustand einer Umgebung gewonnen werden. Insbesondere dienen UWB-Radarsensoren zur hochauflösenden Positionsbestimmung bzw. Abstandsmessung sowie zur Objekterkennung im Nahbereich.
-
Nach einer vierten Alternative kann der Radarsensor nach dem Prinzip der Radarinterferometrie arbeiten. Die Radarinterferometrie ist ein Verfahren zur Nutzung von Phasenunterschieden bei der Erfassung der Empfangsstärke der beispielsweise von einem Messobjekt reflektierten Radarwellen mit zwei nebeneinander angeordneten Radarantennen. Aus den Phasenunterschieden können Abstände ermittelt werden.
-
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Messfeld des Computertomographen ein Isozentrum auf, wobei die Messung des Abstandes mit dem Radarsensor in Richtung des Isozentrums erfolgt. Der Radarsensor sendet bei zumindest abschnittsweise im Messfeld angeordnetem Messobjekt also Radarwellen in Richtung auf das Isozentrum aus, die an der Oberfläche des Messobjektes reflektiert und von dem Radarsensor zur Auswertung empfangen werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Computertomograph wenigstens einen zweiten an dem rotierbaren Teil der Gantry angeordneten Radarsensor auf, dessen Hauptmessrichtung von der Hauptmessrichtung des ersten Radarsensors abweicht. Sind mehrere Radarsensoren an dem rotierbaren Teil der Gantry angeordnet, die zudem voneinander verschiedene Hauptmessrichtungen, worunter die Richtung der Aussendung von Radarwellen verstanden wird, aufweisen, kann nicht nur die örtliche und zeitliche Auflösung der Messung erhöht werden, sondern auch die Güte der Messung. Ist nur ein Radarsensor vorhanden kann es in Anhängigkeit von der Geometrie des Messobjektes bei der Abstandsbestimmung zu Abschattungen kommen, d.h. Teile des Messobjektes werden bei der Abstandsmessung nicht erfasst. Sind jedoch mehrere Radarsensoren vorhanden, die ihre Radarwellen in unterschiedliche Hauptmessrichtungen auf das Messfeld bzw. das Messobjekt aussenden, ist die Wahrscheinlichkeit erhöht über Abstandsmessungen die gesamte Geometrie des Messobjektes zu erfassen.
-
Nach einer Variante der Erfindung sind an dem rotierbaren Teil der Gantry des Computertomographen wenigstens eine Röntgenstrahlenquelle und wenigstens ein der Röntgenstrahlenquelle gegenüberliegender Röntgenstrahlendetektor angeordnet. Der Computertomograph weist weiterhin bevorzugt eine Systemachse auf, die im Wesentlichen rechtwinklig durch das Isozentrum des Messfeldes verläuft, wobei der wenigstens eine Radarsensor in Richtung der Systemachse gesehen, vor, nach oder in derjenigen Ebene des Messfeldes angeordnet ist, welche die Röntgenstrahlenquelle und den Röntgenstrahlendetektor im Wesentlichen mittig schneidet. Bei einer Anordnung des wenigstens einen Abstandssensors in der erwähnten Ebene weist der wenigstens eine Radarsensor einen Winkelversatz zu der Röntgenstrahlenquelle in Bezug auf das Isozentrum auf. Der Radarsensor bzw. die Abstandmessung mit dem Radarsensor kann also je nach Verstellrichtung des Messobjektes und des rotierbaren Teils der Gantry relativ zueinander bzw. der Drehrichtung des rotierbaren Teils der Gantry dem Röntgensystem aus Röntgenstrahlenquelle und Röntgenstrahlendetektor bzw. der Aufnahme von Röntgenprojektionen vor oder nachlaufen.
-
Der Computertomograph umfasst Rechenmittel, mit denen aus Abstandsmesswerten von dem wenigstens einen Abstandssensor zu der Oberfläche des Messobjektes, die während der Drehung des rotierbaren Teils der Gantry um das sich im Messfeld befindliche Messobjekt mit dem wenigstens einen Abstandssensor aufgenommen werden, zumindest die Geometrie eines Abschnitts der Oberfläche des Messobjektes ermittelt wird. Bei gleichzeitiger Verstellung des Messobjektes und des rotierbaren Teils der Gantry relativ zueinander kann mit dem wenigstens einen Radarsensor ein 3D-Oberflächenscan des Messobjektes erfolgen, der vom Ablauf einem Spiralscan entspricht.
-
Ist das Messobjekt ein Lebewesen, so erfolgt gemäß einer Variante der Erfindung basierend auf ermittelten Abstandsmesswerten des Abstandssensors zu einer Körperoberfläche des Lebewesens oder basierend auf der ermittelten Geometrie zumindest eines Abschnitts der Körperoberfläche des Lebewesens in Abhängigkeit von der Position der Röntgenstrahlenquelle relativ zu dem Lebewesen eine Modulation der Röntgenstrahlung, mit der das Lebewesen für eine Bildgebung mit Röntgenstrahlung zu beaufschlagen ist. Auf diese Weise kann die Dosis an Röntgenstrahlung, die für eine qualitativ hochwertige Bildgebung von dem Messobjekt notwendig ist, durch Anpassung an die Geometrie des Körpers des Lebewesens reduziert werden.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann bei einem Lebewesen als Messobjekt basierend auf kontinuierlich ermittelten Abstandsmesswerten des Abstandssensors zu einer bewegten Körperoberfläche des Lebewesens oder basierend auf der kontinuierlichen Ermittlung der Geometrie zumindest eines Abschnitts der bewegten Körperoberfläche des Lebewesens die durch die Bewegung bedingte Änderung der Lage der Körperoberfläche oder die durch die Bewegung bedingte Änderung der Geometrie der Körperoberfläche über der Zeit ermittelt werden. Dies kann sowohl bei Stillstand des rotierbaren Teils der Gantry als auch bei Bewegung bzw. Drehung des rotierbaren Teils der Gantry erfolgen.
-
Nach einer Fortbildung dieser Ausführungsform der Erfindung wird basierend auf der ermittelten Änderung der Lage einer infolge von Atmung bewegten Körperoberfläche des Lebewesens oder basierend auf der ermittelten Änderung der Geometrie zumindest eines infolge von Atmung bewegten Abschnitts der Körperoberfläche des Lebewesens der Atemzyklus des Lebewesens ermittelt. Durch die Kenntnis des Atemzyklus des Lebewesens besteht die Möglichkeit, die Aufnahme von Röntgenprojektionen nur zu einer bestimmten Atemphase des Lebewesens durchzuführen, um Bewegungsartefakte in auf Basis der aufgenommenen Röntgenprojektionen rekonstruierten Bildern zu vermeiden.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
- 1 einen Röntgencomputertomographen mit Abstandssensoren,
- 2 eine Veranschaulichung von Abstandsmessungen mit nur einem Abstandssensor mit Hauptmessrichtung auf das Isozentrum des Röntgencomputertomographen und
- 3 eine Veranschaulichung von Abstandsmessungen mit mehreren Abstandssensoren mit voneinander verschiedenen Hauptmessrichtungen.
-
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Komponenten etc. durchwegs mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht zwingend maßstabsgetreu, wobei Maßstäbe zwischen den Figuren variieren können. Auf den in 1 dargestellten Röntgencomputertomographen 1 wird im Folgenden und ohne Einschränkung der Allgemeinheit nur insoweit eingegangen als es zum Verständnis der Erfindung für erforderlich erachtet wird.
-
Der in 1 gezeigte Röntgencomputertomograph 1 weist eine Patientenliege 2 zur Lagerung eines zu untersuchenden Patienten P auf. Der Röntgencomputertomograph 1 umfasst ferner eine Gantry 3 mit einem stationären Teil 4 und mit einem um eine Systemachse 5 und ein Messfeld 6 drehbar gelagerten rotierbaren Teil 7, an dem ein Röntgensystem angeordnet ist. Das Röntgensystem weist einander gegenüberliegend einen Röntgenstrahler 8 und einen sich in Richtung der Systemachse 5 und in φ-Richtung ausdehnenden Röntgenstrahlendetektor 9 auf. Durch den um die Systemachse 5 drehbaren Röntgenstrahlendetektor 9 wird das Messfeld 6 zylinderförmig festgelegt. Die Zylinderachse des Messfeldes 6 ist mit der Systemachse 5 identisch. Die Ebene, welche das zylinderförmige Messfeld 6 in Richtung der Systemachse 8 gesehen in zwei kleinere, gleich große Zylinder teilt, weist das Isozentrum 10 des Messfeldes 6 auf, durch das die Systemachse 5 verläuft. Diese Ebene schneidet den am rotierbaren Teil 7 der Gantry 3 angeordneten Röntgenstrahler 8 und den am rotierbaren Teil 7 der Gantry 3 angeordneten Röntgenstrahlendetektor 9 mittig. Im Betrieb des Röntgencomputertomographen 1 geht von dem Röntgenstrahler 8 Röntgenstrahlung 11 in Richtung des Röntgenstrahlendetektors 9 aus, durchdringt einen Körperbereich des Patienten P und wird von dem Röntgenstrahlendetektor 9 erfasst.
-
Die Patientenliege 2 weist einen Liegensockel 12 auf, an dem eine zur eigentlichen Lagerung des Patienten P vorgesehene Patientenlagerungsplatte 13 angeordnet ist. Die Patientenlagerungsplatte 13 ist derart relativ zu dem Liegensockel 12 verstellbar, dass die Patientenlagerungsplatte 13 mit dem Patienten P in die Öffnung 14 der Gantry 3 bzw. in das Messfeld 6 zur Aufnahme von 2D-Röntgenprojektionen von dem Patienten P, z. B. in einem Spiralscan, eingeführt werden kann. Die rechnerische Verarbeitung der 2D-Röntgenprojektionen bzw. die Rekonstruktion eines Volumendatensatzes von einem Körperbereich des Patienten P basierend auf den 2D-Röntgenprojektionen erfolgt mit einer schematisch dargestellten Recheneinheit 15 des Röntgencomputertomographen 1.
-
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung weist der rotierbare Teil 7 der Gantry 3 drei Abstandssensoren in Form von Radarsensoren 16 bis 18 auf, mit denen über Abstands- bzw. Entfernungsmessungen Geometrieinformationen von der Körperoberfläche des Patienten P gewonnen werden können, wenn dieser auf der Patientenlagerungsplatte 13 durch die Öffnung 14 bzw. das Messfeld 6 der Gantry 3 bewegt wird.
-
Die Radarsensoren 16 bis 18 sind in Bezug auf die Ebene, welche den am rotierbaren Teil 7 der Gantry 3 angeordneten Röntgenstrahler 8 und den am rotierbaren Teil 7 der Gantry 3 angeordneten Röntgenstrahlendetektor 9 mittig schneidet vorlaufend angeordnet, d.h. vor der Ebene in Richtung auf den Patienten P angeordnet. Außerdem weisen die Radarsensoren in (φ-Richtung gesehen einen Versatz zu dem Röntgenstrahler 8 und zu dem Röntgenstrahlendetektor 9 auf. Die Anordnung der Radarsensoren 16 bis 18 relativ zu dem Röntgenstrahler 8 und relativ zu dem Röntgenstrahlendetektor 9 ist definiert, d.h. die räumlichen Beziehungen der einzelnen Komponenten relativ zueinander sind bekannt. Durch die vorlaufende Anordnung der Radarsensoren 16 bis 18 in Bezug auf das Röntgensystem können stets bevor der Patient P mit Röntgenstrahlung beaufschlagt wird, Abstands- bzw. Geometrieinformationen gewonnen werden, um die Beaufschlagung des Patienten P mit Röntgenstrahlung zu steuern.
-
Jeder der Radarsensoren 16 bis 18 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung wenigstens eine Sendeantenne für Radarwellen und wenigstens eine Empfangsantenne für am Körper des Patienten P reflektierte Radarwellen auf. Bei den Radarantennen kann es sich beispielsweise um Patchantennen handeln. Die Radarsensoren 16 bis 18 sind ferner mit einer Steuer- und Auswerteeinheit 19 verbunden, mit der die Radarsensoren 16 bis 18 betrieben, d.h. angesteuert werden. Außerdem werden die mit den Radarsensoren 16 bis 18 empfangenen an der Körperoberfläche des Patienten P reflektierten Radarwellen mit der Steuer- und Auswerteeinheit 19 ausgewertet, d.h. basierend auf empfangenen reflektierten Radarwellen werden jeweils der Abstand bzw. die Entfernung eines Radarsensors von der Körperoberfläche des Patienten P ermittelt.
-
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung weisen die Radarsensoren 16 bis 18 voneinander verschiedene Hauptmessrichtungen auf, worunter jeweils die Richtung verstanden wird, in der ein Radarsensor primär Radarwellen aussendet, welche sich dann räumlich entsprechend der Richtcharakteristik der Antenne des Radarsensors und demnach nicht nur in die Hauptmessrichtungen ausbreiten.
-
Der Radarsensor 17 sendet Primärwellen zur Abstandmessung in Richtung auf das Isozentrum 10 aus. An sich können mit Messungen des Abstandes bzw. der Entfernung in Richtung auf das Isozentrum 10 bei typischen Patientengeometrien alle benötigten Informationen über die Geometrie des jeweiligen Patienten gewonnen werden. Es gibt jedoch Körperbereiche, an denen auf diese Weise nicht die komplette Information über die Körperoberfläche des Patienten gewonnen werden kann. Eine solche Situation ist in 2 veranschaulicht, in der der Körper des Patienten P mit den beiden Armen links und rechts des Körperrumpfes im Schnitt gezeigt ist. Die in 2 eingetragenen, in Richtung des Isozentrums 10 verlaufenden Strahlen 20 veranschaulichen die ermittelten Abstandswerte, die sich ergeben, wenn der Radarsensor 17 um den Patienten P bewegt wird.
-
Wie aus 2 zu erkennen ist, kann auf diese Weise die Geometrie der Körperoberfläche des Patienten P im Bereich des Übergangs des Körperrumpfes zu den Armen nicht bestimmt werden, da bei einer lateralen Abstandsmessung eine Abschattung durch den jeweiligen Arm erfolgt. Aus diesem Grund weisen die Radarsensoren 16 und 18 eine von der Hauptmessrichtung des Radarsensors 17 abweichende Hauptmessrichtung auf, wie dies in 3 gezeigt ist. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung sendet der Radarsensor 16 Radarwellen in Richtung auf einen Punkt 21 und der Radarsensor 18 Radarwellen in Richtung auf einen Punkt 22 aus, welche Punkte 21 und 22 in der den Röntgenstrahler 8 und den Röntgenstrahlendetektor 9 schneidenden Ebene und auf einer horizontalen Geraden 23 durch das Isozentrum 10 liegen. Während die in Richtung des Isozentrums 10 verlaufenden Strahlen 20 wieder die mit dem Radarsensor 17 ermittelten Abstandswerte veranschaulichen, veranschaulichen die in Richtung auf den Punkt 21 verlaufenden Strahlen 24 die mit dem Radarsensor 16 ermittelten Abstandswerte und die in Richtung auf den Punkt 22 verlaufenden Strahlen 25 die mit dem Radarsensor 18 ermittelten Abstandswerte. Auf diese Weise kann die Geometrie der Körperoberfläche des Patienten P vollständig, auch in Übergangsbereichen zwischen Körperrumpf und Armen erfasst werden.
-
Die Steuer- und Auswerteinheit 19, mit der basierend auf den empfangenen reflektierten Radarwellen die Abstandswerte und daraus die Geometrieinformationen über die Körperoberfläche des Patienten bestimmt werden, ist mit der Recheneinheit 15 des Röntgencomputertomographen verbunden und stellt dieser die Abstandswerte und die Geometrieinformationen zur Verfügung, so dass die Untersuchung bzw. die Beaufschlagung des Patienten P mit Röntgenstrahlung in Abhängigkeit von den Geometrieinformationen des Patienten P erfolgen kann.
-
Die Geometrieinformationen können dabei in einem eigenen Oberflächenscan des Patienten P, bei dem nur die Radarsensoren 16 bis 18 betrieben werden, gewonnen und bei der anschließende Aufnahme von Röntgenprojektionen von dem Patienten P zur Dosismodulation der Röntgenstrahlung in Abhängigkeit von der Körperregion verwendet werden.
-
Die Ermittlung der Geometrie der Körperoberfläche des Patienten P und die Aufnahme von Röntgenprojektionen kann aber auch in einem Scan bzw. einem einzigen Messlauf, z.B. in einem Spiralscan erfolgen, bei dem die Patientenlagerungsplatte 13 mit dem Patienten P kontinuierlich durch das Messfeld 6 bewegt wird. Dadurch, dass die Gewinnung der Abstandswerte in Richtung der Systemachse 5 gesehen der Aufnahme der Röntgenprojektionen vorlaufend ist, besteht die Möglichkeit in einem einzigen Scan zunächst mit den Radarsensoren 16 bis 18 die Geometrie der Körperoberfläche des Patienten P zu ermitteln und diese in demselben Scan direkt zur Modulation der Röntgenstrahlung in Abhängigkeit von der durchstrahlten Körperregion mit dem Ziel zu verwenden, die für eine qualitative hochwertige Bildgebung vom Patienten P erforderliche Röntgendosis auf ein Minimum zu reduzieren.
-
Bei geeigneter Wahl der Frequenz der Radarwellen, beispielsweise 24 GHz, kann im Übrigen der Abstand direkt zur Hautoberfläche des Patienten P unter Durchdringung der Kleidung des Patienten P bestimmt werden, während z.B. mit optischen Verfahren zur Abstandmessung nur der Abstand bis zur Kleidung des Patienten P ermittelt werden kann.
-
Es wird also deutlich, dass sich durch das Ermitteln der Geometrie der Körperoberfläche des Patienten P für die Dosismodulation der Vorteil ergibt, dass sich die zu erwartende Röntgentransmission des Körpers des Patienten P aufgrund der ermittelten Oberflächengeometrie im Voraus abschätzen lässt. Dies ist insbesondere im Schulter- und Armbereich von Patienten von Bedeutung, da sich hier die Röntgentransmission je nach Strahlrichtung sprunghaft ändert.
-
Die Radarsensoren 16 bis 18 ermöglichen des Weiteren durch Abstandmessungen den Atemzyklus des Patienten P zu ermitteln und die Aufnahme von Röntgenprojektionen von der Atemphase des Patienten abhängig zu machen.
-
So besteht die Möglichkeit bei stillstehendem rotierbaren Teil 7 der Gantry 3, wobei sich der rotierbare Teil 7 der Gantry 3 in einer derartigen Stellung relativ zu dem auf der ebenfalls stillstehenden Patientenlagerungsplatte 13 gelagerten Patienten P befindet, dass die Radarsensoren 16 bis 18 vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht oberhalb des Brustkorbes bzw. des die Lunge aufweisenden Körperbereiches des Patienten P angeordnet sind, durch die kontinuierlich Aufnahme von Abstandsmesswerten mit den Radarsensoren 16 bis 18 zum durch Atmung bewegten Brustkorb des Patienten, den Atemzyklus des Patienten über der Zeit zu bestimmen. Der Atemzyklus des Patienten P wird in diesem Fall durch Abstandswerte eines Punktes des Brustkorbes von den Radarsensoren ermittelt.
-
Die Ermittlung des Atemzyklus kann aber auch bei Vorschub der Patientenlagerungsplatte 13 in Richtung der Systemachse 5 erfolgen, so dass die Abstandswerte entlang einer Linie des die Lunge aufweisenden Körperbereiches des Patienten P gemessen werden. Des Weiteren kann die Ermittlung des Atemzyklus bei rotierendem rotierbaren Teil 7 der Gantry 3 mit und ohne Vorschub der Patientenlagerungsplatte 13 in Richtung der Systemachse 5 erfolgen, wobei die Abstandswerte entlang einer Linie oder einer Fläche des die Lunge aufweisenden Körperbereiches des Patienten P gemessen werden.
-
In allen Fällen wird die durch die Bewegung des Brustkorbes bzw. des die Lunge aufweisenden Körperbereiches des Patienten P bedingte Änderung der Geometrie der Körperoberfläche des Patienten P aus Abstandsmesswerten über der Zeit ermittelt, sei es dass die Änderungen punktbasiert, linienbasiert oder flächenbasiert ermittelt werden.
-
Ist der Atemzyklus des Patienten P ermittelt und werden die Abstandswerte von dem die Lunge des Patienten P aufweisenden Körperbereich weiter kontinuierlich aufgenommen, kann die Aufnahme von Röntgenprojektionen nur zu einer bestimmten Atemphase des Lebewesens durchgeführt werden, um Bewegungsartefakte in auf Basis der aufgenommenen Röntgenprojektionen rekonstruierten Bildern zu vermeiden.
-
Dadurch dass die Radarsensoren 16 bis 18 in definierter Weise in Bezug auf das Röntgensystem an dem rotierbaren Teil 7 der Gantry 3 angeordnet sind, lassen sich die mit den Radarsensoren 16 bis 18 ermittelten Oberflächeninformationen und die mit dem Röntgensystem ermittelten Volumeninformationen über den Patienten P in einfacher Weise miteinander kombinieren, da der räumliche Zusammenhang der einzelnen Messgrößen fest ist und sich nicht durch die Bewegung des rotierbaren Teils 7 der Gantry 3 oder der Patientenlagerungsplatte 13 ändert.
-
Die Ermittlung von Geometrieinformationen mittels Abstandsmessungen ist aber auch für die Rekonstruktion von Volumeninformationen von Bedeutung. Ist ein Körperbereich des Patienten P nicht in Röntgenprojektionen erfasst, da dieser außerhalb des Aufnahmebereiches der Röntgenprojektionen lag, muss für eine vollständige Rekonstruktion des Körperquerschnitts des Patienten P die Röntgenabschwächung dieses Körperbereiches für die Rekonstruktion geschätzt werden. Durch die Kenntnis der Oberflächengeometrie des Patienten P aus den Abstandsmessungen mit den Radarsensoren 16 bis 18 kann diese Schätzung genauer erfolgen, was in derartigen Fällen zu besseren Rekonstruktionsergebnissen führt.
-
Die Erfindung wurde vorstehend am Beispiel eines Röntgencomputertomographen beschrieben. Bei dem Computertomographen muss es sich jedoch nicht notwendigerweise um einen Röntgencomputertomographen handeln. Vielmehr sind Radarsensoren auch in PET-Geräten oder in SPECT-Geräten einsetzbar, die auch als Computertomographen verstanden werden.
