DE102009057066A1

DE102009057066A1 - Bildgebungsvorrichtung, Strahlentherapiegerät mit einer derartigen Bildgebungsvorrichtung, Verfahren zur Erzeugung eines Bildes und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102009057066A1
Application number: DE102009057066A
Authority: DE
Inventors: Franz Fadler; Robert Dr. Fasbender; Armin Fürst; Burkhard Dr. Groh; Reiner Franz Dr. Schulz; Kaiss Dr. Shanneik
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: SIEMENS HEALTHINEERS AG, DE
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-12-05
Also published as: US20110135051A1; DE102009057066B4; US8498377B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bildgebungsvorrichtung zur Durchleuchtung eines Objekts mit einer Quellenanordnung, von welcher Röntgenstrahlen von verschiedenen Positionen, die eine mindestens eindimensionale Struktur bilden, ausgesendet werden können, wobei die verschiedenen Positionen eine mindestens eindimensionale Struktur bilden, eine Detektoranordnung zur Detektion der Röntgenstrahlen, wobei zwischen der Quellenanordnung und der Detektoranordnung ein Objekt platziert ist, sodass mit der Detektoranordnung die durch das Objekt abgeschwächten Röntgenstrahlen aufgezeichnet werden können, und mit einer Auswertungsvorrichtung zur Auswertung der von der Detektoranordnung aufgezeichneten Signale, wobei ein Bereich der Detektoranordnung verschiedenen Positionen der Struktur zugeordnet ist, von denen aus Röntgenstrahlen jeweils in Teildurchleuchtungen auf den Bereich gerichtet werden, wobei die Summe der Dimension der Struktur und der Dimension des Bereiches größer oder gleich 2 ist, wobei der Bereich der Detektoranordnung während des Richtens der Röntgenstrahlen von den verschiedenen Position aus auf den Bereich räumlich feststehend ist, und wobei der Bereich derart zu der Struktur ausgerichtet ist, dass die Teildurchleuchtungen, die von den verschiedenen Positionen der Struktur bei räumlich feststehendem Bereich des Detektors angefertigt werden, eine Strahlengeometrie aufbauen, welche Strahlengeometrie das Objekt flächig durchstrahlt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Strahlentherapiegerät mit einer derartigen Bildgebungsvorrichtung, ein entsprechendes Verfahren zur Bilderzeugung sowie ein Computerprogrammprodukt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildgebungsvorrichtung zur Durchleuchtung eines Objekts mit Röntgenstrahlen, ein Strahlentherapiegerät mit einer derartigen Bildgebungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines Bildes eines Objekts und ein Computerprogrammprodukt.
Im Rahmen der medizinischen Bildgebung ist das Anfertigen von Abbildungen eines Patienten mithilfe von Röntgenstrahlen ein gängiges Verfahren. Hierbei wird üblicherweise von einer Röntgenquelle ausgehend ein kegelförmiger Strahl auf einen flächigen Detektor gerichtet. Aus der Schwächung der Röntgenstrahlen, die den Patienten durchdringen, lässt sich ein Abbild der Anatomie des Patienten anfertigen.
Bekannt sind ebenso Verfahren wie die Cone-Beam-Computertomographie, bei denen eine Vielzahl von zueinander rotierten flächigen Röntgenstrahl-Durchleuchtungen ausgewertet und zu einem dreidimensionalen Abbild des Patienten verrechnet werden.
Es gibt Strahlentherapiegeräte, welche eine kV-Röntgenvorrichtung umfassen, um vor oder während einer geplanten Bestrahlungssitzung die Position des Patienten und des zu bestrahlenden Tumors überwachen zu können. Aufgrund des Platzbedarfs der Röntgenvorrichtung ist es nicht ohne weiteres möglich, die Röntgenvorrichtung an einer idealen Position im Strahlentherapiegerät anzuordnen. Bekannt sind z. B. Strahlentherapiegeräte mit einer kV-Röntgenvorrichtung, die senkrecht zu dem Therapiestrahl angeordnet ist.
Eine weitere Möglichkeit, die Position des Patienten zu überprüfen, ist die Verwendung des MV-Therapiestrahls, der den Patienten durchdringt. Die höhere Energie des Röntgenspektrums bedingt allerdings eine schlechtere Bildqualität. Zudem ist der Therapiestrahl bei der Bestrahlung durch entsprechende Blenden auf das Zielvolumen beschränkt, was ein eingeschränktes Sichtfeld mit sich bringt.
Die US 7,003,072 B2 offenbart ein Verfahren, bei dem ein Zielobjekt mit einem flächigen, fächerförmigen Röntgenstrahl von verschiedenen Richtungen aus durchleuchtet wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Bildgebungsvorrichtung mit Röntgenstrahlen anzugeben, welche eine flächige Durchleuchtung des Patienten ermöglicht bei gleichzeitig Platz sparender oder alternativer Anordnung der Komponenten. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Strahlentherapiegerät mit einer derartigen Bildgebungsvorrichtung bereitzustellen. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein Bild eines Objektes erzeugt werden kann, das eine Platz sparende Anordnung der Bildgebungsvorrichtung ermöglicht, oder das im Zusammenhang mit einer derartigen Bildgebungsvorrichtung angewendet werden kann. Weiterhin ist die Aufgabe der Erfindung ein Computerprogrammprodukt anzugeben, mit dem ein derartiges Verfahren auf einer Rechnereinheit implementiert werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung zur Durchleuchtung eines Objekts mit Röntgenstrahlung weist auf:

– eine Quellenanordnung, von welcher Röntgenstrahlen von verschiedenen Positionen ausgesendet werden können, wobei die verschiedenen Positionen eine mindestens eindimensionale Struktur bilden,
– eine Detektoranordnung zur Detektion der von der Quellenanordnung ausgehenden und auf die Detektoranordnung gesendeten Röntgenstrahlen, wobei zwischen der Quellenanordnung und der Detektoranordnung ein zu durchstrahlendes Objekt platziert werden kann, sodass mit der Detektoranordnung die durch das Objekt abgeschwächten Röntgenstrahlen aufgezeichnet werden können, und
– eine Auswertungsvorrichtung zur Auswertung der von der Detektoranordnung aufgezeichneten Signale,

Dies bedeutet, dass, im Gegensatz zu herkömmlichen Röntgenbestrahlungen, bei denen eine punktförmige Röntgenquelle einen flächigen Detektor beleuchtet und damit eine Strahlengeometrie erzeugt, die das abzubildende Objekt flächig durchleuchtet, eine neuartige Strahlengeometrie aufgebaut wird. Hierbei wird ein räumlich feststehender Bereich eines Detektors sukzessive von verschiedenen Positionen aus beleuchtet. Die Strahlengeometrie wird also sukzessive aufgebaut. Die Röntgenstrahlen, die von der ersten Position der Struktur auf den Bereich des Detektors gesendet werden, bilden die erste Teildurchleuchtung. Die Röntgenstrahlen, die anschließend von der zweiten Position auf den Bereich des Detektors gesendet werden, bilden die zweite Teildurchleuchtung, etc. Die Teildurchleuchtungen durchstrahlen das Objekt jeweils an anderer Stelle und bauen so eine Strahlengeometrie auf, die das Objekt flächig durchleuchtet.
Die einzelnen Positionen bilden eine mindestens eindimensionale Struktur, d. h. dass sie sind entlang dieser mindestens eindimensionalen Struktur angeordnet sind.
Eine derartige Konstellation hat den Vorteil, dass man eine größere Freiheit bezüglich des Aufbaus der Quellenanordnung und bezüglich der Detektoranordnung hat. Da die Quellenanordnung anstelle von punktförmig mindestens eindimensional ist, können günstigere geometrische Konstellationen gewählt werden, wo Platzmangel den Einsatz herkömmlicher Röntgenkonstellationen verhindert.
In einer Ausgestaltung kann die Struktur, von der aus die mehreren Teildurchleuchtungen erzeugt werden, zweidimensional sein, wobei der Bereich der Detektoranordnung, der durch die mehreren Teildurchleuchtungen getroffen wird, punktförmig ist, sodass die sich aufbauende Strahlengeometrie inverse Kegelform besitzt. In diesem Falle sind die sukzessive durchzuführenden Teildurchleuchtungen linienförmig oder eindimensional. Die Dimensionalität Quellenanordnung (zweidimensional) und Detektoranordnung (punktförmig) ist im Vergleich zu einem herkömmlichen Röntgensystem gerade vertauscht.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Struktur, von der aus die Röntgenstrahlen für die mehreren Teildurchleuchtungen auf den Bereich der Detektoranordnung gerichtet werden, eindimensional. Der Bereich der Detektoranordnung, der durch die mehreren Teildurchleuchtungen getroffen wird, ist länglich ausgebildet mit einer Ausdehnung in Längsrichtung, die größer ist als eine Ausdehnung in Querrichtung. Der Bereich der Detektoranordnung ist dabei derart zu der eindimensionalen Struktur angeordnet, dass die Längsrichtung des Bereichs im Wesentlichen senkrecht zur Verlaufsrichtung der eindimensionalen Struktur steht.
Insbesondere kann der Bereich im Wesentlichen eindimensional sein, z. B. durch ein sich eindimensional erstreckendes Detektorarray, sodass die sich aufbauende Strahlengeometrie im Wesentlichen Tetraederform besitzt. Die Teildurchleuchtungen, die mit dieser Geometrie sukzessive durchgeführt werden, sind dann im Wesentlichen fächerförmig oder zweidimensional.
Für den Fall, dass der Bereich nicht eindimensional sondern zweidimensional, aber länglich ausgebildet ist, sind die Durchleuchtungen zwar kegelförmig, aber mit einer Kegelform, die eine längliche Grundfläche hat. Gegenüber einem eindimensionalen Bereich hat ein länglich ausgebildeter, zweidimensionaler Bereich den Vorteil, dass weniger Teildurchleuchtungen notwendig sind, um das Objekt mit ausreichender Dichte flächig zu durchleuchten.
Bei diesen Ausgestaltungen ist sowohl die Quellanordnung als auch der Detektor länglich ausgebildet. Im Vergleich zu einer zweidimensionalen Ausgestaltung der Quelle oder des Detektors kann eine derartige Bildgebungsvorrichtung oftmals eingesetzt werden, wenn sich der Einsatz herkömmlicher Bildgebungsvorrichtungen aufgrund von Platzproblemen verbietet.
Eine Möglichkeit, die Quellenanordnung so auszugestalten, dass von ihr Röntgenstrahlen von verschiedenen Positionen aus gesendet werden können, ist es, eine Röntgenquelle mit einer Positioniervorrichtung vorzusehen, mit der die Röntgenquelle an den verschiedenen Positionen positioniert werden kann. So kann beispielsweise ein Elektronenstrahl durch die Positioniervorrichtung auf verschiedene Positionen eines Targets abgelenkt werden.
Eine weitere Möglichkeit ist es, dass die Quellenanordnung noch mehrere Röntgenstrahlenquellen gebildet wird, welche an den verschiedenen Positionen positioniert sind. Dies kann beispielsweise mithilfe mehrerer Carbon-Nanotube-Röntgenquellen Platz sparend realisiert werden.
Neben der ersten Detektoranordnung kann die Bildgebungsvorrichtung eine zweite von der ersten Detektoranordnung separate Detektoranordnung aufweisen, auf die Röntgenstrahlen gerichtet werden können. Das Richten der Röntgenstrahlen auf die zweite Detektoranordnung erfolgt analog zu dem Richten der Röntgenstrahlen auf die erste Detektoranordnung. Durch das Richten der Röntgenstrahlen auf die zweite Detektoranordnung wird eine zweite Strahlengeometrie erzeugt, welche das Objekt flächig durchstrahlt. Die zweite Strahlengeometrie weist dabei eine andere räumliche Orientierung auf als die erste Strahlengeometrie, sodass das Objekt aus mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen durchleuchtbar ist, insbesondere zur stereoskopischen Bildgebung. Wenn neben der zweiten Detektoranordnung auch eine zweite Quellenanordnung vorhanden ist, kann das Objekt im Wesentlichen gleichzeitig durchleuchtet werden. Dies ist auch möglich mit nur einer Quellenanordnung, wenn diese mehrere Röntgenquellen umfasst.
Eine Auswertungseinheit ermittelt ein Durchleuchtungsbild aus den aufgezeichneten Detektorsignalen. Das Durchleuchtungsbild, das das Objekt ähnlich wie eine herkömmliche Röntgenaufnahme abbildet, kann einem Anwender gezeigt oder gespeichert werden.
Die Quellenanordnung und die Detektoranordnung können in einer Ausgestaltung um das zu untersuchende Objekt rotierbar angeordnet sein, sodass durch Rotation der Quellenanordnung und der Detektoranordnung eine Vielzahl gegeneinander rotierter, analog aufgebauter Strahlengeometrien mit unterschiedlichem Rotationswinkel erzeugt werden können, die das Objekt jeweils flächig durchleuchten.
Ähnlich wie bei der Rekonstruktion einer Cone-Beam-CT-Aufnahme kann die Auswertungseinheit ausgebildet sein, aus den einzelnen gegeneinander rotierten flächigen Durchleuchtungen einen dreidimensionalen Volumendatensatz zu ermitteln.
Die Auswertungseinheit kann dabei derart ausgebildet sein, eine Umsortierung durchzuführen, derart, dass Teildurchleuchtungen, welche zu verschiedenen Strahlengeometrien gehören, zusammen gruppiert werden, sodass durch die Gruppierung der Teildurchleuchtungen eine neue Strahlengeometrie erzeugt wird. Z. B. kann auf diese Weise aus Teildurchleuchtungen, die zu verschiedenen tetraederförmigen Strahlengeometrien gehören, eine kegelförmigen Strahlengeometrie aufgebaut werden.
Das erfindungsgemäße Strahlentherapiegerät weist eine derartige Bildgebungsvorrichtung auf, wobei das Strahlentherapiegerät einen Strahlaustritt umfasst, von dem aus therapeutische Strahlung auf einen Patienten gerichtet wird, und wobei die Quellenanordnung am Strahlaustritt angeordnet ist und die Detektoranordnung in Richtung des Therapiestrahls hinter dem Patienten.
In einer anderen Variante kann das erfindungsgemäße Strahlentherapiegerät eine ähnliche Bildgebungsvorrichtung aufweisen, wobei die Detektoranordnung am Strahlaustritt angeordnet ist und die Quellenanordnung in Richtung des Therapiestrahls hinter dem Patienten.
Dadurch, dass die Bildgebungsvorrichtung mit einer neuartigen Strahlengeometrie arbeitet, kann die Bildgebungsvorrichtung Platz sparend und nahe entlang des Therapiestrahls angeordnet werden. Insbesondere kann die Strahlengeometrie eine Zentralachse aufweisen, die gegenüber der Therapiestrahlzentralachse um weniger als 30°, insbesondere um weniger als 15° verkippt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung eines Bildes eines Objektes, umfasst folgende Schritte:

– Festlegen eines Zielbereichs,
– Zuordnen von Strahlenbündeln zu dem Zielbereich, welche jeweils in verschiedenen Teildurchstrahlungen von verschiedenen Positionen aus auf den Zielbereich gerichtet werden, wobei die verschiedenen Positionen eine mindestens eindimensionale Struktur bilden,
– Ermitteln von Schwächungswerten, die Strahlenbündel bei beim Durchqueren des Objekts erfahren,

Das Verfahren bildet dabei im Wesentlichen die mit der Bildgebungsvorrichtung durchführbare Strahlführung nach. Die Vorteile und Wirkungen, die für die Bildgebungsvorrichtung näher beschrieben und erläutert sind, gelten daher entsprechend auch für das Verfahren.
In einer Ausgestaltung ist die Struktur, von der aus die Strahlenbündel auf den Zielbereich gerichtet werden, zweidimensional. Der Zielbereich, auf den die Strahlenbündel gerichtet werden, ist im Wesentlichen punktförmig, sodass die sich aufbauende Strahlengeometrie inverse Kegelform besitzt. Die Strahlenbündel sind im Wesentlichen linienförmig.
In einer anderen Ausgestaltung ist die Struktur, von der aus die Strahlenbündel auf den Zielbereich gerichtet werden, eindimensional. Der Zielbereich, auf den die Strahlenbündel gerichtet werden, ist länglich ausgebildet mit einer Ausdehnung in Längsrichtung, die größer ist als eine Ausdehnung in Querrichtung. Der Zielbereich ist derart zu der eindimensionalen Struktur ausgerichtet, dass die Längsrichtung des Zielbereichs im Wesentlichen senkrecht zu der eindimensionalen Struktur verläuft. Wenn der Zielbereich im Wesentlichen eindimensional ist, baut sich eine Strahlengeometrie auf, die im Wesentlichen eine tetraederartige Form besitzt.
Aus den ermittelten Schwächungswerten, die die Mehrzahl von Strahlen beim Durchqueren des Objekts erfahren, kann ein Durchleuchtungsbild erzeugt werden.
Der der Zielbereich und die verschiedenen Positionen, von denen aus die Strahlenbündel auf den Zielbereich gesendet werden, können gemeinsam rotiert werden, sodass durch Rotation verschiedene, analog aufgebaute und zueinander rotierte Strahlengeometrien unterschiedlicher Richtung erzeugbar sind, die das Objekt jeweils flächig durchleuchten. In diesem Fall können bei den verschiedenen Strahlengeometrien jeweils Schwächungswerte ermittelt werden, woraus ein dreidimensionaler Volumendatensatzes des Objektes rekonstruiert wird.
Bei der Rekonstruktion des dreidimensionalen Volumendatensatzes kann eine Umsortierung der Teildurchstrahlungen durchgeführt werden, derart, dass Teildurchstrahlungen, welche zu verschiedenen Strahlengeometrien gehören, zusammen derart gruppiert werden, dass durch die Gruppierung eine neue Strahlengeometrie erzeugt wird. So können die zueinander rotierten Strahlengeometrien jeweils tetraederförmig sein, die zu einer neuen Gruppe zusammengefassten Teildurchleuchtungen aus verschiedenen Strahlengeometrien jedoch eine kegelförmige Geometrie aufweisen. In diesem Fall lassen sich bekannte Rekonstruktionsalgorithmen aus der Cone-Beam-Computertomographie besonders leicht adaptieren.
Das Verfahren kann durchgeführt werden, indem das Objekt ein mittels Röntgenstrahlen zu durchstrahlender Körper ist und die Strahlenbündel Röntgenstrahlen sind, die von einer Quellenanordnung für Röntgenstrahlen ausgehen und der Zielbereich ein Bereich einer Detektoranordnung für Röntgenstrahlen ist.
In einer anderen Ausgestaltung kann das Verfahren als virtuelles Rekonstruktionsverfahren an einem dreidimensionalen Abbildungsdatensatz durchgeführt werden. In diesem Fall ist das Objekt ein dreidimensionaler Abbildungsdatensatz, insbesondere ein Computertomogramm. Die Strahlenbündel sind dann virtuelle Strahlenbündel, die durch den dreidimensionalen Abbildungsdatensatz gelegt werden und der Zielbereich ein virtueller Bereich, auf den die Strahlenbündel gerichtet werden. Die Schwächungswerte entsprechen einer errechneten Schwächung, die beim Durchqueren der virtuellen Strahlenbündel durch den Abbildungsdatensatz auftreten würde. Aus den Schwächungswerten kann ein digital rekonstruiertes Durchleuchtungsbild aus dem dreidimensionalen Abbildungsdatensatz rekonstruiert werden. Diese Ausführungsform erinnert teilweise an eine herkömmliche Rekonstruktion eines DRR (”digitally reconstructed radiograph”) aus einem dreidimensionalen Abbildungsdatensatz, nur dass der Rekonstruktion nun die neue Strahlgeometrie zu Grunde gelegt wird.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt weist einen Programmcode zur Durchführung eines derartigen Rekonstruktionsverfahrens auf, wenn der Programmcode auf einer Rechnereinheit ausgeführt wird.
Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden anhand der folgenden Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:
1 eine Darstellung zur Illustration der Strahlengeometrie bei im Stand der Technik bekannten Röntgenbildgebungssystemen,
2 eine Darstellung einer Strahlengeometrie, die durch eine zweidimensionale Quellenanordnung und einem punktförmigen Detektor aufgebaut wird und die einer inversen Kegelform entspricht
3 eine Darstellung einer weiteren Strahlgeometrie, die durch eine eindimensionale Quellenanordnung und einer sich eindimensional erstreckenden Detektoranordnung aufgebaut wird und deren Form einem Tetraeder entspricht,
4 eine Abwandlung der in 3 gezeigten Strahlgeometrie mit einer gebogenen eindimensionalen Quellenanordnung,
5 eine Abwandlung der in 4 gezeigten Strahlgeometrie mit einem sich zweidimensional erstreckenden, länglich ausgebildeten Detektor,
6 eine Darstellung der Strahlgeometrie gemäß 4, welche als Ganzes zur dreidimensionalen Bildgebung rotierbar ist,
7 eine Darstellung der Umsortierung einzelner Teildurchleuchtungen zu Gruppen mit Kegelstrahlgeometrie,
8 den Einbau der Bildgebungsvorrichtung in ein Strahlentherapiegerät,
9 ein Strahlentherapiegerät ähnlich zu 8 mit zwei Detektoranordnungen,
10 ein Strahlentherapiegerät ähnlich zu 8 mit größerem Winkelversatz zwischen Bildgebungssystem und Therapiestrahl,
11 ein Strahlentherapiegerät ähnlich zu 10 mit zwei Detektoranordnungen und zwei Quellenanordnungen,
12 eine Darstellung des Strahlengangs zur Berechnung von DRRs in Tetraeder-Geometrie,
13 eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten, die bei der Berechnung von DRRs eingesetzt werden, und
14 eine Frontansicht für eine weitere Ausführungsform eines Strahlentherapiegeräts.
1 zeigt eine Darstellung, die die Strahlengeometrie für eine im Stand der Technik bekannte Röntgenvorrichtung illustriert. Die Röntgenstrahlen 15 werden von einer im Wesentlichen punktförmigen Quelle 11 auf einen zweidimensionalen Detektor 13 gesendet. Zweidimensional bedeutet, dass die einzelnen Detektorelemente entlang zwei Dimensionen angeordnet sind. Dabei durchqueren die Röntgenstrahlen 15 das abzubildende Objekt 17 flächig, sodass eine Durchleuchtungsaufnahme angefertigt werden kann. Die Geometrie, die die Strahlen erzeugen, entspricht der Form nach einem Kegel.
2 zeigt eine Strahlengeometrie, wie sie bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auftritt. Die Quellenanordnung 21 ist nun zweidimensional, d. h. die Strahlen 25, die von der Quellenanordnung 21 ausgehen, werden von Positionen 27 ausgesendet, die entlang eines flächigen Bereichs angeordnet sind. Der hier dargestellte flächige Bereich ist ein ebenes Rechteck. Andere Formen sind ebenso möglich, wie z. B. die Anordnung der Positionen entlang eines Kugelsegmentes. Die Strahlen 25 werden auf einen im Wesentlichen punktförmigen Detektor 23 gerichtet. Die sich aufbauende Strahlengeometrie besitzt inverse Kegelform.
Auch mit dieser Strahlengeometrie wird das abzubildende Objekt 17 flächig durchstrahlt. Bei einer Durchleuchtung mit Röntgenstrahlen werden die Röntgenstrahlen sukzessive in einzelnen Teildurchleuchtungen von den verschiedenen Positionen 27 der Quellenanordnung 21 auf den punktförmigen Detektor 23 gerichtet. Aus den zeitlich sukzessive aufgezeichneten Detektorsignalen lässt sich ein Durchleuchtungsbild des Objekts anfertigen.
Diese inverse Kegelgeometrie mit flächiger Quellenanordnung 21 und punktförmigem Detektor 23 bietet eine verringerte Streustrahlung und damit eine bessere Bildqualität. Die Abbildungsgeometrie entspricht der regulären Bildgebungsgeometrie mit punktförmiger Quelle 11 und flächigem Detektor 13 und erzeugt Bilder wie sie der Benutzer von herkömmlichen Geräten gewohnt ist. Durch die hohe Anzahl der Foci in der Quellenanordnung 21 entsteht bei Röntgenquellen eine hohe Wärmebelastung. Diese Belastung lässt sich durch eine geringere räumliche Auflösung in der Quellenanordnung 21 verringern.
Die dadurch ebenfalls verringerte Auflösung in der Bildebene lässt sich wiederum durch eine Vergrößerung des punktförmigen Detektors 23 kompensieren. Dazu bieten sich eine Verwendung eines in ein oder zwei Dimensionen ausgedehnten Detektorarrays an (hier nicht dargestellt). Im Vergleich zur herkömmlichen Bildgebung in Kegelgeometrie kann das Array allerdings immer noch wesentlich kleiner ausfallen.
Ein Bildgebungssystem mit vollständig inverser Kegelgeometrie lässt sich mechanisch sehr gut mit einem Gerät zur Strahlentherapie kombinieren, da der kleine punktförmige Detektor 23 problemlos nahe einem Strahlaustritt montiert werden kann. Dadurch kann eine ”Inline”-Geometrie mit geringem Winkelfehler realisiert werden. Bei Verwendung zweier Detektoren bzw. Sensoren kann auch eine stereoskopische Bildgebung realisiert werden.
3 zeigt eine Darstellung einer weiteren Strahlengeometrie, bei der eine eindimensionale Quellenanordnung 31 und eine eindimensionale Detektoranordnung 33 miteinander Wechselwirken. Die Strahlen 35 werden dabei von verschiedenen Positionen 37 ausgesendet, welche entlang einer eindimensionalen Struktur angeordnet sind, in dem hier gezeigten Beispiel entlang einer geraden Linie.
Die von den verschiedenen Positionen 37 in einzelnen Teildurchstrahlungen 39 ausgesendeten Strahlenbündel 35 sind dabei fächerförmig und treffen auf den Detektor 33, dessen Detektorelemente sich entlang einer Dimension erstrecken. Der im Wesentlichen eindimensional ausgebildete Detektor 33 ist derart angeordnet, dass seine Verlaufsrichtung senkrecht zur Verlaufsrichtung der Struktur steht, entlang derer die Positionen 37 angeordnet sind, von denen aus die einzelnen Teildurchstrahlungen 39 angefertigt werden. Die Strahlengeometrie, die sich durch eine derartige Konstellation aufbaut, besitzt Tetraederform. Die im Wesentlichen eindimensionale Quellenanordnung 31 und die im Wesentlichen eindimensionale Detektoranordnung 33 befinden sich an zwei gegenüberliegenden Kanten des Tetraeders.
Die vorgestellte Strahlengeometrie erlaubt eine zweidimensionale Bildgebung in einer Ebene zwischen Quellenanordnung 31 und Detektoranordnung 33. Durch die im Wesentlichen eindimensionale Geometrie von Detektor 33 und Quelle 31 ergibt sich die Möglichkeit einer mechanisch wesentlich kompakteren Bauform. Weiterhin wird durch die teilweise inverse Geometrie die Streustrahlung auf den Detektor 31 reduziert und die Bildqualität erhöht.
Im Vergleich zu einer Strahlgeometrie mit komplett inverse Kegelform wie in 2 zeigt kann die Wärmebelastung einer Quellenanordnung 31 für Röntgenstrahlen reduziert werden, da die Belastung nicht quadratisch, sondern nur linear erhöht ist.
4 zeigt eine Abwandlung der in 3 gezeigten Konstellation. In diesem Beispiel sind die Positionen 37, von denen aus Strahlen 35 gesendet werden und von denen aus die Teildurchleuchtungen 39 angefertigt werden, ebenfalls entlang einer eindimensionalen Struktur angeordnet. Die Struktur ist im Gegensatz zu 3 kreisbogenartig gekrümmt. Die sich aufbauende Strahlengeometrie entspricht im Wesentlichen einem Tetraeder, nur dass eine Tetraederkante nun leicht gekrümmt ist.
5 zeigt eine Abwandlung der in 4 gezeigten Konstellation. In diesem Beispiel ist der Detektor 33' nicht mehr lediglich eindimensional, sondern umfasst Detektorelemente, die in einem zweidimensionalen Array angeordnet sind. Das Array ist dabei länglich und hat eine Ausdehnung in Längsrichtung, die deutlich größer ist als die Ausdehnung in Querrichtung. Die Längsrichtung des Arrays ist dabei senkrecht zur Struktur angeordnet, von der aus die einzelnen Teildurchleuchtungen 39 angefertigt werden. Die Ausdehnung in einer Richtung kann z. B. mindestens 5, insbesondere mindestens 10 fach-größer sein als in der anderen Richtung.
Der Übersichtlichkeit halber ist lediglich der Strahlengang von einer mittleren Position 38 aus vollständig dargestellt. Der Strahlengang einer Teildurchstrahlung besitzt dabei Kegelform mit einer Grundfläche, die der länglichen Form der Detektoranordnung 33 entspricht.
Die in 5 gezeigte Ausführungsform hat den Vorteil, dass von insgesamt weniger Positionen 37 entlang der eindimensionalen Struktur Teildurchstrahlungen 39 angefertigt werden müssen, um das Objekt (hier nicht gezeigt) mit gleicher Auflösung flächig zu durchleuchten als mit einer in 4 gezeigten Konstellation.
Zur Implementierung einer derartigen Quellenanordnung 31 für Röntgenstrahlen können zum Beispiel Röhren mit einem abgelenkten Elektronenstrahl oder Röntgenröhren mit einzelnen diskreten Foci eingesetzt werden. Da die Anzahl der Röntgenfoci im Vergleich zur Pixelanzahl von zweidimensionalen Detektoren üblicherweise geringer ist, würde sich bei einer Konstellation gemäß 4 in einer Richtung eine verringerte Auflösung des Bildes ergeben. Dies kann kompensiert werden, indem statt eines eindimensionalen Detektors 33 wie in 4 ein länglicher, zweidimensionaler Detektor bzw. ein zweidimensionales Detektorarray 33' verwendet wird. Die Ausdehnung des Detektors in der zweiten Dimension ermöglicht es nämlich, die geringere Auflösung auf der Seite der Röntgenquellenanordnung zu kompensieren.
6 zeigt eine Darstellung der in 4 gezeigten Strahlengeometrie, wobei sowohl die Detektoranordnung 33 als auch die Quellenanordnung 31 um einen zentralen Punkt 41 rotierbar angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich das Objekt (hier nicht gezeigt) mehrfach flächig durchleuchten, wobei die einzelnen flächigen Durchleuchtungen bzw. die zugehörigen Strahlengeometrien 43 ... 43''' zueinander rotiert sind. Aus diesen einzelnen, zueinander rotierten Teildurchleuchtungen kann eine Auswertungseinheit ein dreidimensionales Bild, ähnlich einem Cone-Beam-Computertomogramm, erzeugen.
Eine derartige dreidimensionale Bildgebung hat den Vorteil, dass Weichteilgewebe differenzierter dargestellt werden kann. Um die notwendige Rekonstruktion der Schichten durchführen zu können wird eine Durchstrahlung jeder Schicht in verschiedenen Richtungen und verschiedenen Verschiebungen vorgenommen. In gewissen Grenzen genügt auch für eine qualitativ etwas schlechtere Rekonstruktion eine Durchstrahlung mit teilweise fehlenden Strahlrichtungen. Mit einer rotierenden tetraederförmigen Geometrie ist es möglich, genügend Durchstrahlungen zu erzeugen, um eine Rekonstruktion der Schichten vorzunehmen.
Bei der Auswertung ist es möglich, eine Umsortierung einzelner Teildurchleuchtungen durchzuführen, wie es anhand von 7 näher erläutert ist.
Von den vier in 6 gezeigten zueinander rotierten Strahlengeometrien 43 ... 43''' wird jeweils eine einzelne Teildurchleuchtung 45 ... 45''' herausgegriffen. Die herausgegriffenen Teildurchleuchtungen 45 ... 45''' haben die Gemeinsamkeit, dass sie von der gleichen räumlichen Position 47 aus angefertigt worden sind. Dies kann z. B. erreicht werden, indem die Bildgebungsvorrichtung immer so weit gedreht wird, wie es dem Abstand der einzelnen Positionen der Quellenanordnung 31 entspricht. Da die Teildurchleuchtungen jedoch bei unterschiedlichem Rotationsstand der Detektoranordnung 33 angefertigt worden sind, ergibt sich, wenn man die herausgegriffenen Teildurchleuchtungen 45 ... 45''' zu einer Gruppe zusammenfasst, eine flächige Durchleuchtung des Objekts mit einer Strahlengeometrie, die Kegelform aufweist.
Es werden also verschiedenen Teildurchleuchtungen 45 ... 45''' unter verschiedenen Drehwinkeln und mit verschiedenen Fokus-Positionen zu einer Aufnahme zusammengesetzt, die dann einer Aufnahme in Kegelstrahlgeometrie entspricht.
Da auch Algorithmen zur Rekonstruktion einer Computertomographie aus Kegelstrahlgeometrien eine Umsortierung der Strahlen vornehmen, lassen sich diese beiden verschiedenen Umsortierungen zu einem einzigen Schritt zusammenfassen.
Wenn eine derartige Umsortierung durchgeführt wird, kann ein dreidimensionales Abbild rekonstruiert werden, indem bekannte Rekonstruktionsalgorithmen für die Cone-Beam-Computertomographie nur geringfügig modifiziert werden, da derartige Rekonstruktionsalgorithmen üblicherweise auf Kegelstrahlgeometrie beruhen. Die Rekonstruktion kann z. B. mit dem Feldkamp-Algorithmus durchgeführt werden.
Eine andere Möglichkeit, Weichteilgewebe darzustellen, ist die digitale Tomosynthese (DTS). DTS-Bilder können z. B. aus nebeneinander liegenden Aufnahmen, die mit einer eindimensionalen Quelle und einem eindimensionalen Detektor gemacht worden sind, erzeugt werden.
Eine Möglichkeit, DTS-Bilder zu erzeugen, ist die Verwendung eines zweidimensional ausgedehnten Detektors 33 wie z. B. in 5 dargestellt. Bei ausreichend hoher Dichte von Positionen 37, von denen aus Röntgenstrahlen 35 auf den zweidimensional ausgedehnten Detektor 33 gesendet werden, wird jeder Punkt der Bildebene nicht nur von einem Strahl bzw. Teildurchleuchtung 39 durchzogen, sondern von Strahlen mit verschiedenen Richtungen. Durch die Kombination von einer eindimensionalen Quelle 31 mit einem mehrdimensionalen Detektor 33 mit einer Ausrichtung zueinander gemäß 5 ist es möglich, DTS-Bilder in der Bildebene zu erzeugen. Eine Anwendung in der Strahlentherapie erlaubt so schnelle Bildgebung in Kombination mit erhöhtem Weichteilkontrast.
Eine weitere Möglichkeit, DTS-Bilder zu erzeugen, ist die Verwendung einer zweidimensional ausgedehnten Quellenanordnung 21 (wie in 2 gezeigt) mit einem zweidimensional ausgedehnten Detektor. Auch hier werden Punkte der Bildgebungsebene aus verschiedenen Richtungen durchstrahlt, und dies kann für eine korrekte 2D-Bildgebung in einem begrenzten Tiefenbereich verwendet werden.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Strahlentherapiegeräts 51, in welchem ein Bildgebungssystem mit einer Strahlengeometrie gemäß 4 integriert ist.
Das Strahlentherapiegerät 51 weist einen auskragenden Arm 53 auf, von dem aus ein Therapiestrahl mit therapeutischer Strahlung auf einen Patienten 55 gerichtet werden kann. Der Patient 55 selbst wird durch eine Patientenliege 57 im Strahlentherapiegerät 51 positioniert. Das Strahlentherapiegerät 51 hat durch den auskragenden Arm 57 eine L-förmige Konfiguration. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig, es sind auch andere Konfigurationen eines Strahlentherapiegeräts denkbar, in denen Ausführungsformen des Bildgebungssystems vorteilhaft eingesetzt werden können.
In unmittelbarer Nähe von der Austrittsstelle 59, von der aus der therapeutische Behandlungsstrahl von dem auskragenden Arm 53 auf den Patienten 51 gerichtet wird, ist ein eindimensionaler oder ein länglich ausgebildeter Detektor 61 angeordnet. Im Vergleich zu einem zweidimensionalen Detektor lässt sich der eindimensionale bzw. längliche Detektor 61 näher an der Austrittsstelle 61 anordnen. In Therapiestrahlrichtung hinter dem Patienten ist eine Röntgenquelle 63 vorgesehen, von der aus Röntgenstrahlen fächerförmig bzw. kegelförmig mit länglicher Kegel-Grundfläche auf den Detektor gerichtet werden.
Die Detektoranordnung 61 und die Röntgenquelle 63 können fest an der Gantry montiert und mit dieser fest gekoppelt sein. Die Montage an die Gantry kann jedoch auch über bewegliche Arme erfolgen, wodurch sich mehr Freiheiten bezüglich der Positionierung der Detektoranordnung 61 und der Röntgenquelle 63 ergeben.
Mit dieser Konstellation lässt sich der Patient 55 in einer Abbildungsrichtung flächig durchleuchten, die gegenüber dem Therapiestrahl bzw. dessen Zentralachse nur einen sehr geringen Winkelversatz aufweist. Die Bildgebungsachse stimmt im Wesentlichen mit der Achse des Therapiestrahls überein. Die Bildgebung erfolgt im Wesentlichen in einer so genannten ”Inline”-Geometrie, die Bildgebungsebene läuft durch den Patienten 51. Diese Richtung ist besonders günstig zur Überprüfung und Überwachung der Lage des Tumors. Zudem kann verhindert werden, dass der Detektor 61 oder die Quelle 63 durch den Therapiestrahl vermehrter Strahlenbelastung ausgesetzt würde.
Zur Auswertung der von dem Detektor 61 aufgezeichneten Signale weist das Strahlentherapiegerät 51 eine Rechnereinheit 65 auf, mit der die durch den Detektor detektierten Signale zu einem Abbild des Patienten 55 verrechnet werden können, z. B. zu einem Durchleuchtungsbild, zu einem dreidimensionalen Volumendatensatz oder zu einer digitalen Tomosynthese.
Die Abbildungsgeometrie der Bildgebungsvorrichtung erzeugt keine Bilder in Kegelstrahlgeometrie, sonder in Tetraeder-Geometrie. Die hierdurch erzeugten Bilder werden wie in der Strahlentherapie üblich mit in der Regel mit DRRs, verglichen um die Position des Patienten 55 festzustellen und gegebenenfalls notwendige Positionskorrekturen durchzuführen.
Herkömmlich berechnete DRRs in werden in Kegel-Strahlgeometrie berechnet und sind deshalb nicht unmittelbar für den Vergleich mit Bildern aus dem gezeigten Bildgebungssystem geeignet. Daher ist es vorteilhaft, das Vergleichsbild aus dem 3D-Abbildungsdatensatz derart zu berechnen, dass eine dem Bildgebungssystem entsprechende Strahlengeometrie – hier also eine Tetraeder-Geometrie – eingesetzt wird.
12 zeigt den Strahlengang, wie er durch einen 3D-Abbildungsdatensatz gelegt werden kann, um aus einem 3D-Abbildungsdatensatz ein DRR in Tetraedergeometrie zu berechnen. Eine Bildgebungsebene 75 nahe der Quelle 71 ist dabei in y-Richtung gedehnt und in x-Richtung gestaucht, eine Bildgebungsebene 77 nahe des Detektors 73 in y-Richtung gestaucht und in x-Richtung gedehnt während eine sich dazwischen befindlichen Bildgebungsebene 79 keine Stauchung bzw. Streckung aufweist.
13 zeigt ein Schema von Verfahrensschritten, die bei der Berechnung eines DRR aus einem dreidimensionalen Volumendatensatz durchgeführt werden. Zunächst wird der Volumendatensatz bereitgestellt (Schritt 81). Anschließend wird mithilfe einer Rechnereinheit festgelegt, von welchen Positionen bezogen auf den Volumendatensatz die Strahlenbündel ausgesendet werden, entlang derer die virtuelle Schwächung anhand der im Volumendatensatz gespeicherten Informationen berechnet werden (Schritt 83). Anschließend wird bezogen auf den Volumendatensatz festgelegt, wohin die Strahlenbündel gesendet werden (Schritt 85). Die Quelle und das Ziel der Strahlenbündel im Volumendatensatz entsprechen dabei der Geometrie der Bildgebungsvorrichtung, deren Durchleuchtungsbilder mit dem DRR verglichen werden sollen. Nachdem die Schwächungswerte entlang der Strahlenbündel berechnet worden sind (Schritt 87), wird das DRR berechnet (Schritt 89) und einem Anwender dargestellt oder in einer Rechnereinheit gespeichert.
9 zeigt eine Weiterbildung des in 8 gezeigten Strahlentherapiegeräts 51. Obwohl der Winkelversatz zwischen dem Therapiestrahl und der Bildgebungsachse sehr gering ist, bietet es sich an, einen weiteren analogen Detektor 61' auf der anderen Seite der Austrittstelle am auskragenden Arm 53 einzusetzen. Dadurch, dass der weitere Detektor 61' länglich oder eindimensional ausgebildet ist, fallen lediglich geringe Mehrkosten an. Mit einem derartigen System, bei dem sich beide Detektoren 61, 61' die unter dem Patienten 55 angeordnete Röntgenquelle 63 teilen, können zwei Bilder mit entgegengesetztem Winkelfehler erzeugt werden, so dass hierüber der Winkelfehler kompensiert werden kann.
10 zeigt ein Strahlentherapiegerät 51, bei dem der eindimensionale bzw. längliche Röntgendetektor 61 mit größerem Winkelversatz zum Therapiestrahl angeordnet ist, d. h. dass die Bildgebung in einem deutlich anderen Winkel als die Bestrahlung stattfindet. Dies kann vorteilhaft sein, wenn das Zielvolumen bzw. dessen Position entlang des Therapiestrahls überwacht werden soll. Die Röntgenquelle 63 liegt dem Röntgendetektor 61 gegenüber.
11 zeigt eine Weiterbildung des in 10 gezeigten Systems. Zusätzlich zu dem vorhandenen Detektor 61 und der vorhandenen Röntgenquellenanordnung 63 sind ein weiterer Detektor 61' und eine weitere Röntgenquellenanordnung 63' im System integriert. Im Vergleich zu 10 ist der Abstand der beiden Detektoren voneinander und von dem Therapiestrahl erhöht. Daraus ergibt sich nun die Möglichkeit der stereoskopischen Bildgebung. Zur Ausleuchtung der beiden Detektoren sind in dem hier gezeigten Beispiel zwei separate Röntgenquellenanordnungen 63, 63' vorgesehen. Insgesamt ist es durch die stereoskopische Bildgebung möglich, die Position des Zielvolumens auch in Strahlrichtung festzustellen.
In 8 bis 11 sind jeweils Röntgenquellen 63, 63' gezeigt, die in einem Gehäuse untergebracht sind. Die Röntgenquellen kann dabei derart ausgestaltet sein, die Röntgenquelle eine Vielzahl von punktförmigen Foci aufweist, die einlang der eindimensionalen Struktur angeordnet sind. Möglich sind hier sogenannte ”jump-focus”- oder ”scanning-beam”-Röntgenquellen.
Es ist auch denkbar, eine Röntgenquelle einzusetzen, in der ein beweglicher Elektronenstrahl entlang eindimensionalen Ziels abgelenkt wird und so an unterschiedlichen Orten ausgehende Röntgenstrahlung generiert. Eine Röntgenquelle mit einem Focus kann auch beweglich angeordnet sein und derart verfahren werden, dass von den verschiedenen Positionen der Struktur aus die Strahlung erzeugt wird.
In 8 bis 11 ist der auskragende Arm 53 rotierbar angeordnet, das heißt er kann um den Patienten 55 rotieren, so dass der Therapiestrahl von verschiedenen Richtungen aus auf den Patienten 55 gelenkt werden kann. Die Rotationsmöglichkeit beinhaltet gleichzeitig die Möglichkeit, die Röntgenquellen 63, 63' und den bzw. die Detektoren 61, 61' zu rotieren, so dass aus verschiedenen Richtungen jeweils Durchleuchtungen in der beschriebenen Strahlengeometrie möglich sind. Die Rechnereinheit 65 kann dann anhand der mit 6 und 7 beschriebenen Verfahren einem dreidimensionalen Abbildungsdatensatz des Patienten 55 errechnen.
14 zeigt in schematischer Darstellung eine Frontansicht einer weiteren Ausführungsform des Strahlentherapiegerätes 51. In dem hier gezeigten Beispiel ist im Vergleich zu 10 die Position der Röntgenquellenanordnung 63 und des Detektors 61 vertauscht, d. h. der Detektor 61 befindet sich – in Strahlrichtung des Therapiestrahls gesehen – hinter dem Patienten 55. In dieser Frontansicht ist auch die Austrittsstelle 59 und die Therapiestrahlzentralachse 58 genauer zu erkennen.
Die hier gezeigten Beispiele sind lediglich Ausführungsformen der Erfindung. Es sind auch andere Kombinationen von hier gezeigten Merkmalen denkbar. So ist es möglich, ein Strahlentherapiegerät bereitzustellen, das eine Bildgebungsvorrichtung mit einer zweidimensionalen Quellenanordnung und einem punktförmigen Detektor gemäß 2 oder eine zweidimensionale Quellenanordnung mit einem ein- oder zweidimensionalen Detektor. Es ist auch möglich, ein Strahlentherapiegerät mit zwei derartigen Bildgebungsvorrichtungen, die versetzt zueinander angeordnet sind, z. B. zur Stereoskopie, zu versehen.
Bezugszeichenliste

11: punktförmige Quelle
13: zweidimensionaler Detektor
15: Röntgenstrahlen
17: Objekt
21: zweidimensionale Quellenanordnung
23: punktförmiger Detektor
25: Strahlen
27: Positionen
31: eindimensionale Quellenanordnung
33: eindimensionale Detektoranordnung
35: Strahlen
37: Positionen
39: Teildurchstrahlungen
31': zweidimensionale längliche Detektoranordnung
38: mittlere Position
41: zentraler Punkt
43 ... 43''': zueinander rotierte Strahlengeometrien
45 ... 45''': einzelne Teildurchleuchtungen
47: gleiche räumliche Position
51: Strahlentherapiegerät
53: auskragender Arm
55: Patient
57: Patientenliege
58: Therapiestrahlzentralachse
59: Austrittstelle
61, 61': Detektor
63, 63': Röntgenquelle
65: Rechnereinheit
71: Quelle
73: Detektor
75: Bildgebungsebene nahe der Quelle
77: Bildgebungsebene nahe des Detektors
79: dazwischen befindlichen Bildgebungsebene
81: Schritt 81
83: Schritt 83
85: Schritt 85
87: Schritt 87
89: Schritt 89

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7003072 B2 [0006]

Claims

Bildgebungsvorrichtung zur Durchleuchtung eines Objekts mit Röntgenstrahlung, aufweisend: – eine Quellenanordnung (21, 31, 63), von welcher Röntgenstrahlen (25, 35) von verschiedenen Positionen (27, 37) aussendbar sind, wobei die verschiedenen Positionen (27, 37) eine mindestens eindimensionale Struktur bilden, – eine Detektoranordnung (23, 33, 33', 61) zur Detektion der von der Quellenanordnung (21, 31, 63) ausgehenden und auf die Detektoranordnung (23, 33, 33', 61) gesendeten Röntgenstrahlen, wobei zwischen der Quellenanordnung (21, 31, 63) und der Detektoranordnung (23, 33, 33', 61) ein zu durchstrahlendes Objekt (17) anordbar ist, sodass mit der Detektoranordnung die durch das Objekt abgeschwächten Röntgenstrahlen (25, 35) aufzeichenbar sind, und – eine Auswertungsvorrichtung zur Auswertung der von der Detektoranordnung (23, 33, 33', 61) aufgezeichneten Signale, wobei ein Bereich der Detektoranordnung (23, 33, 33', 61) verschiedenen Positionen (27, 37) der eindimensionalen Struktur zugeordnet ist, von denen aus jeweils Röntgenstrahlen (25, 35) in Teildurchleuchtungen (29, 39) auf den Bereich richtbar sind, wobei die Summe der Dimension der ersten Struktur und der Dimension des Bereiches größer oder gleich 2 ist, wobei der Bereich der Detektoranordnung (23, 33, 33', 61) während des Richtens der Röntgenstrahlen (25, 35) von den verschiedenen Position aus auf den Bereich räumlich feststehend ist, und wobei der Bereich derart zu der ersten Struktur ausgerichtet ist, dass die Teildurchleuchtungen (29, 39), die von den verschiedenen Positionen (27, 37) der ersten Struktur aus bei räumlich feststehendem Bereich der Detektoranordnung (23, 33, 33', 61) angefertigt werden, eine Strahlengeometrie aufbauen, welche Strahlengeometrie das Objekt flächig durchstrahlt.
Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Struktur, von der aus die Röntgenstrahlen (25) für die mehreren Teildurchleuchtungen (29) ausgehen, zweidimensional ist, und wobei der Bereich der Detektoranordnung (23), der durch die mehreren Teildurchleuchtungen (29) getroffen wird, punktförmig ist, sodass die sich aufbauende Strahlengeometrie inverse Kegelform besitzt.
Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Struktur, von der aus die Röntgenstrahlen (35) für die mehreren Teildurchleuchtungen (39) auf den Bereich der Detektoranordnung (33, 33') gerichtet werden, eindimensional ist (31), und wobei der Bereich der Detektoranordnung (33, 33'), der durch die mehreren Teildurchleuchtungen (39) getroffen wird, länglich ausgebildet ist mit einer Ausdehnung in Längsrichtung, die größer ist als eine Ausdehnung in Querrichtung, und wobei der Bereich der Detektoranordnung (33, 33') derart zu der eindimensionalen Struktur angeordnet ist, dass die Längsrichtung des Bereichs im Wesentlichen senkrecht zu der eindimensionalen Struktur steht.
Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Bereich (33) im Wesentlichen eindimensional ist, sodass die sich aufbauende Strahlengeometrie Tetraederform besitzt.
Bildgebungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Quellenanordnung (21, 31, 63) mindestens eine Röntgenquelle mit einer Positioniervorrichtung umfasst, mit der Fokus der Röntgenquelle an die verschiedenen Positionen der Quellenanordnung (21, 31, 63) positionierbar ist.
Bildgebungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Quellenanordnung (21, 31, 63) mehrere Röntgenstrahlenquellen umfasst, welche an den verschiedenen Positionen der Quellenanordnung positioniert sind.
Bildgebungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bildgebungsvorrichtung eine zweite Detektoranordnung (61') aufweist, auf die Röntgenstrahlen richtbar sind, wobei durch das Richten der Röntgenstrahlen auf die zweite Detektoranordnung (61') eine zweite Strahlengeometrie erzeugbar ist, welche das Objekt flächig durchstrahlt, und wobei die zweite Strahlengeometrie eine andere räumliche Orientierung aufweist als die erste Strahlengeometrie, sodass das Objekt im Wesentlichen gleichzeitig aus mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen durchleuchtbar ist, insbesondere zur stereoskopischen Bildgebung.
Bildgebungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Auswertungseinheit (65) zur Ermittlung eines Durchleuchtungsbildes aus den aufgezeichneten Signalen ausgebildet ist.
Bildgebungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Quellenanordnung (21, 31, 63) und die Detektoranordnung (23, 33, 33', 61) rotierbar angeordnet sind, sodass durch Rotation der Quellenanordnung (21, 31, 63) und der Detektoranordnung (23, 33, 33', 61) eine Vielzahl gegeneinander rotierter, analog aufgebauter Strahlengeometrien (43 ... 43''') mit unterschiedlichem Rotationswinkel erzeugbar ist, die das Objekt (17) jeweils flächig durchleuchten.
Bildgebungsvorrichtung Anspruch 9, wobei die Auswertungseinheit (65) zur Ermittlung eines dreidimensionalen Volumendatensatzes aus den aufgezeichneten Signalen ausgebildet ist.
Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Auswertungseinheit (65) ausgebildet ist, eine Umsortierung durchzuführen, derart, dass Teildurchleuchtungen (45 ... 45'''), welche zu verschiedenen Strahlengeometrien (43 ... 43''') gehören, derart zusammen gruppiert werden, dass durch die Gruppierung eine neue Strahlengeometrie erzeugt wird.
Strahlentherapiegerät mit einer Bildgebungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Strahlentherapiegerät (51) einen Strahlaustritt (59) aufweist, von welchem aus therapeutische Strahlung auf einen Patienten (55) richtbar ist, und wobei die Quellenanordnung (63) am Strahlaustritt (59) angeordnet ist und die Detektoranordnung (61) in Richtung des Therapiestrahls hinter dem Patienten (55).
Strahlentherapiegerät mit einer Bildgebungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Strahlentherapiegerät (51) einen Strahlaustritt (59) aufweist, von welchem aus therapeutische Strahlung auf einen Patienten (55) richtbar ist, und wobei die Detektoranordnung (61, 61') am Strahlaustritt (59) angeordnet ist und die Quellenanordnung (63, 63') in Richtung des Therapiestrahls hinter dem Patienten (55).
Strahlentherapiegerät nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die sich zwischen der Quellenanordnung (63, 63') und der Detektoranordnung (61, 61') aufbauenden Strahlengeometrie eine Zentralachse aufweist, die gegenüber der Therapiestrahlzentralachse um weniger als 30°, insbesondere um weniger als 15° verkippt ist.
Verfahren zur Erzeugung eines Bildes eines Objektes, umfassend folgende Schritte: – Festlegen eines Zielbereichs (23, 33, 33', 61), – Zuordnen von Strahlenbündeln zu dem Zielbereich (23, 33, 33', 61), welche jeweils in verschiedenen Teildurchstrahlungen (29, 39) von verschiedenen Positionen (27, 37) aus auf den Zielbereich (23, 33, 33', 61) gerichtet werden, wobei die verschiedenen Positionen (27, 37) eine mindestens eindimensionale Struktur bilden, – Ermitteln von Schwächungswerten, die Strahlenbündel bei beim Durchqueren des Objekts (17) erfahren, wobei die Summe der Dimension der Struktur und der Dimension des Zielbereichs (23, 33, 33', 61) größer oder gleich 2 ist, wobei der Zielbereich (23, 33, 33', 61) während des Richtens der Strahlenbündel bei den verschiedenen Teildurchstrahlungen (29, 39) von den verschiedenen Positionen (27, 37) auf den Zielbereich (23, 33, 33', 61) an gleichem Ort belassen wird, und wobei der Zielbereich (23, 33, 33', 61) derart zu der Struktur ausgerichtet ist, dass durch die verschiedenen Teildurchstrahlungen (29, 39) eine Strahlengeometrie aufgebaut wird, welche das Objekt flächig durchstrahlt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Struktur, von der aus die Strahlenbündel auf den Zielbereich (23) gerichtet werden, zweidimensional ist, und wobei der Zielbereich (23), auf den die Strahlenbündel gerichtet werden, punktförmig ist, sodass die sich aufbauende Strahlengeometrie inverse Kegelform besitzt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Struktur, von der aus die Strahlenbündel auf den Zielbereich (33, 33', 61) gerichtet werden, eindimensional ist, und wobei der Zielbereich (33, 33', 61), auf den die Strahlenbündel gerichtet werden, länglich ausgebildet ist mit einer Ausdehnung in Längsrichtung, die größer ist als eine Ausdehnung in Querrichtung, und wobei der Zielbereich (33, 33', 61) derart zu der eindimensionalen Struktur angeordnet ist, dass die Längsrichtung des Zielbereichs (33, 33', 61) im Wesentlichen senkrecht zu der eindimensionalen Struktur verläuft.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Zielbereich (33, 61) im Wesentlichen eindimensional ist, sodass die sich aufbauende Strahlengeometrie Tetraederform besitzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei aus den ermittelten Schwächungswerten, die die Strahlenbündel beim Durchqueren des Objekts erfahren, ein Durchleuchtungsbild erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei der Zielbereich (23, 33, 33', 61) und die verschiedenen Positionen (27, 37), von denen aus die Strahlenbündel auf den Zielbereich (23, 33, 33', 61) gesendet werden, gemeinsam rotiert werden, sodass durch Rotation verschiedene, analog aufgebaute und zueinander rotierte Strahlengeometrien (43 ... 43''') unterschiedlicher Richtung erzeugt werden, die das Objekt jeweils flächig durchstrahlen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei bei den verschiedenen Strahlengeometrien jeweils Schwächungswerte ermittelt werden, und wobei aus den ermittelten Schwächungswerten ein dreidimensionaler Volumendatensatzes des Objektes rekonstruiert wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei wobei bei der Rekonstruktion des dreidimensionalen Volumendatensatzes eine Umsortierung der Teildurchstrahlungen (45 ... 45''') durchgeführt wird, derart, dass Teildurchstrahlungen (45 ... 45'''), welche zu verschiedenen Strahlengeometrien gehören, zusammen derart gruppiert werden, dass durch die Gruppierung eine neue Strahlengeometrie erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, wobei das Objekt (17) ein mittels Röntgenstrahlen zu durchstrahlender Körper ist, wobei die Strahlenbündel Röntgenstrahlen sind, die von einer Quellenanordnung für Röntgenstrahlen ausgehen und wobei der Zielbereich (23, 33, 33') ein Bereich einer Detektoranordnung (61, 61') für Röntgenstrahlen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, wobei das Objekt eine dreidimensionaler Abbildungsdatensatz ist, insbesondere ein Computertomogramm, und wobei die Strahlenbündel virtuelle Strahlenstrahlenbündel sind, die durch den dreidimensionalen Abbildungsdatensatz gelegt werden und der Zielbereich (23, 33, 33') ein virtueller Bereich ist, und wobei aus der ermittelten Schwächungswerten eine digital rekonstruiertes Durchleuchtungsbild aus dem dreidimensionalen Abbildungsdatensatz rekonstruiert wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 24, wenn der Programmcode auf einer Rechnereinheit ausgeführt wird.