DE102010041774A1

DE102010041774A1 - Verfahren zur Abtastung eines Herzens mit einem Dual-Source-CT-Gerät und Ausgestaltung eines Dual-Source-CT-Gerätes

Info

Publication number: DE102010041774A1
Application number: DE102010041774A
Authority: DE
Inventors: Dr. Flohr Thomas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: CN102440798A; DE102010041774B4; US8548116B2; CN102440798B; US20120082290A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur CT-Abtastung eines Herzens mit einem Dual-Source-CT-Gerät (1) mit in Systemachsenrichtung unterschiedlich breiten Detektoren (3, 5) und Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten, wobei mindestens zwei Kreisabtastungen an unterschiedlichen z-Positionen durchgeführt werden und der Abstand in z-Richtung derart gewählt wird, dass sich mindestens zwei erste Abtastzonen (II) ergeben, die durch einen Kreisscan mit zwei Detektoren (3, 5; A, B) abgetastet werden und sich mindestens eine zweite Abtastzone (I) ergibt, die in zwei aufeinanderfolgenden Kreisscans zweimal von einem Detektor (B) abgetastet wird, wobei in den ersten Abtastzonen (II) eine Dual-Source-Rekonstruktion und in der mindestens einen zweiten Abtastzone (I) eine Zwei-Segment-Rekonstruktion durchgeführt wird und schließlich ein gemeinsamer tomographischer Bilddatensatz erzeugt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Dual-Source-CT-Gerät (1) bei dem die Detektoren (3, 5; A, B) in Systemachsenrichtung eine unterschiedliche Breite aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur CT-Abtastung eines Herzens mit einem Dual-Source-CT-Gerät mit zwei Fokus-Detektor-Systemen mit in Systemachsenrichtung unterschiedlich breiten Detektoren und Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten. Außerdem betrifft die Erfindung auch ein Dual-Source-CT-Gerät mit zwei auf einer Gantry winkelversetzt angeordneten Fokus-Detektor-Systemen und einem Computersystem mit einem Programmspeicher für Programmdaten, durch welche im Betrieb das Dual-Source-CT-Gerät gesteuert und CT-Bilddaten rekonstruiert werden.
Das eingangs genannte Verfahren und ein entsprechendes Dual-Source-CT-Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens ist allgemein bekannt und wird häufig verwendet, wenn eine möglichst hohe Zeitauflösung bei einer CT-Abtastung erwünscht ist, beispielsweise um tomographische Abbildungen eines schlagenden Herzens zu erstellen.
Eine sehr gebräuchliche, dosiseffiziente Technik zur Untersuchung des Herzens mit einem Dual-Source-CT-Gerät ist der EKG-getriggerte Sequenz-Mode. Bei dieser Untersuchungstechnik wird das EKG-Signal des Patienten genutzt, um axiale Scans ohne Tischbewegung mit beiden Messsystemen in einer vom Benutzer wählbaren Herzphase des Patenten auszulösen, bevorzugt in der bewegungsarmen enddiastolischen Phase. Nach einem solchen axialen Scan fährt der Patiententisch zur nächsten Untersuchungsposition, wo wiederum getriggert durch das EKG des Patienten der nächste axiale Scan durchgeführt wird. Das abgedeckte Untersuchungsvolumen bei einem einzelnen axialen Scan entspricht in etwa der Breite der beiden – nach dem Stand der Technik gleich breiten – Detektoren im Drehzentrum des CT-Systems, verringert um einen zur Bildrekonstruktion notwendigen Überlappungsbereich von etwa 10%. Die Breite des Detektors wird daher in Systemachsenrichtung oder auch z-Richtung des CT-Systems, also in Patientenlängsrichtung, gemessen. Bei einem Dual-Source-CT-Gerät mit zwei Detektoren mit z. B. je 64 × 0.6 mm Kollimierung, entsprechend einer Breite in z-Richtung von 38.4 mm, beträgt das abgedeckte Volumen pro axialem Scan etwa 35 mm. Zur Untersuchung des gesamten Herzvolumens von etwa 12 cm Ausdehnung in z-Richtung sind bei einem solchen Gerät als Beispiel vier axiale Scans erforderlich. Die zeitliche Auflösung der mit diesem Scanmode erzeugten Bilder beträgt somit bei Berücksichtigung der simultan aufgenommenen Daten beider Detektoren etwa ein Viertel der Rotationszeit des Dual-Source-CT-Gerätes.
Wünschenswert ist es, die Zahl der Einzelscans zur Abbildung des Herzvolumens zu verringern, also z. B. nur noch zwei statt vier einzelne axiale Scans ausführen zu müssen. Dadurch verringerte sich die gesamte Untersuchungszeit. Es trügen somit weniger Herzperioden zum Bild bei und die Gefahr von Bildqualitäts-Problemen, z. B. durch die sich während der gesamten Untersuchungszeit ändernde Kontrastmittelkonzentration oder die sich ändernde Herzfrequenz des Patienten, wäre geringer.
Nach dem heutigen Stand der Technik werden Single-Source-CT-Geräte mit zunehmend breiteren Detektoren ausgestattet, die z. B. 16 cm in Patientenlängsrichtung abdecken (Toshiba Aquilion ONE^®) oder 8 cm in Patientenlängsrichtung abdecken (Philips ICT^®). Diese Systeme haben aber den Nachteil einer schlechteren zeitlichen Auflösung als Dual-Source-CT-Geräte. Während bei Dual-Source-CT-Geräten durch die beiden um etwa 90° versetzten Mess-Systeme bei den hier betrachteten 180°-Scans die zeitliche Auflösung etwa ein Viertel der Rotationszeit beträgt, beträgt sie bei Single-Source-CT-Geräten etwa die Hälfte der Rotationszeit. In der Cardio-CT sind sogenannte Mehr-Segment-Rekonstruktionen bekannt, die durch Ausnutzung von Daten aus zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Herzperioden bei der Bildrekonstruktion die Zeitauflösung verbessern. Ein CT-Gerät mit einem 8 cm breiten Detektor muss jedoch zur Abdeckung des gesamten Herzens mit einer Zwei-Segment-Rekonstruktion, die im besten Fall die einem Dual-Source-CT äquivalente Zeitauflösung von etwa einem Viertel der Rotationszeit erreicht, die gleiche z-Position in zwei aufeinanderfolgenden Herzzyklen scannen, so dass insgesamt an jeder Tischposition zwei axiale Scans durchgeführt werden müssen und so wieder mindestens vier Herzperioden zum Bild des gesamten Herzvolumens beitragen.
Soll bei einem Dual-Source-CT-Gerät die Anzahl der axialen Scans zur Abdeckung des Herzvolumens verringert werden, ist es nach dem Stand der Technik notwendig, beide Detektoren in z-Richtung zu verbreitern, also z. B. zwei Detektoren mit je etwa 8 cm Detektorbreite statt je etwa 4 cm Detektorbreite einzusetzen. Mit einem solchen Gerät wäre es möglich, das gesamte Herzvolumen mit nur zwei EKG-getriggerten axialen Scans unter Verwendung von Daten aus nur zwei Herzperioden mit der bestmöglichen zeitlichen Auflösung von etwa einem Viertel der Rotationszeit abzubilden. Allerdings wäre ein solches Gerät technisch sehr aufwendig (z. B. Querstreuungsproblematik), und die Kosten für zwei breite Detektoren wären sehr hoch.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Abtastverfahren und ein Dual-Source-CT-Gerät zu finden, bei dem unter möglichst geringem konstruktiven Aufwand mit einer minimalen Anzahl von sequentiellen Cardio-Scans ein möglichst breiter Bereich des Herzens in Systemachsenrichtung abgetastet werden kann, wobei gleichzeitig in den wesentlichen Bereichen eine optimale Zeitauflösung bei geringen Artefakten erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Zur Lösung des oben beschriebenen Problems schlägt der Erfinder daher ein EKG-getriggertes Sequenz-Aufnahmeverfahren für ein Dual-Source-CT-Gerät vor, welches mit zwei in z-Richtung ungleich breiten Detektoren ausgestattet ist. Bezeichnet man diese Detektoren mit A und B, so kann vorzugsweise der Detektor B doppelt so breit ausgeführt werden wie Detektor A. Bei einem solchen Gerät könnte man z. B. die z-Breite des Detektors A bei B₁ = 64 × 0.6 mm belassen, während Detektor B auf B₂ = 128 × 0.6 mm z-Breite vergrößert wird. Mit dieser Anordnung mit zwei Detektoren A und B der Breiten B₁ und B₂, mit B₂ > B₁, ist es möglich, das gesamte Herz mit z. B. zwei überlappenden axialen Scans abzudecken. Dabei wird zur Verbesserung der zeitlichen Auflösung in den z-Bereichen des Untersuchungsobjekts, die von beiden Detektoren A und B gleichzeitig abgedeckt werden, eine Dual-Source-CT-Bildrekonstruktion unter Verwendung der Mindestdatenmenge von etwa einem Viertelumlauf pro Detektor durchgeführt. Die zeitliche Auflösung beträgt hier etwa ein Viertel der Rotationszeit.
Im Überlappungsbereich zwischen den beiden axialen Scans liegen im Wesentlichen nur Daten des breiteren Detektors, hier im Beispiel des Detektors B, vor, wobei diese aber aus zwei aufeinanderfolgenden Herzperioden stammen. Hier wird eine Zwei-Segment-Rekonstruktion durchgeführt, um die zeitliche Auflösung zu verbessern. Unter Umständen ist hierzu eine an sich bekannte herzfrequenzabhängige Optimierung der Rotationszeit des Scanners hilfreich.
Lediglich am Anfang und am Ende des Scanvolumens liegen ausschließlich Daten des breiteren Detektors aus nur einer Herzperiode vor. Hier ist keine bessere zeitliche Auflösung als etwa die Hälfte der Rotationszeit möglich. Das ist aber in diesen Bereichen nicht kritisch, denn sie stellen in der Regel eine gewisse „Sicherheitszone” dar, die gescannt wird, um das Herz auf jeden Fall vollständig abzubilden, die aber von den eigentlich interessierenden bewegten Teilen des Herzens, z. B. die rechte Koronararterie, hinreichend weit entfernt ist.
Gemäß dem vorgeschlagene Verfahren setzt sich also der fertige CT-Bilddatensatz eines Herzens zusammen, aus einer Kombination von Bilddaten aus einer Dual-Source-CT-Bildrekonstruktion mit gleichzeitig aufgenommenen Detektordaten des Dual-Source-CT-Gerätes, einer Zwei-Segment-Rekonstruktion mit nacheinander aufgenommenen Detektordaten aus unterschiedlichen Positionierungen des Detektors und aus zwei unterschiedlichen, meist nicht unmittelbar aufeinanderfolgenden Herzzyklen, und gegebenenfalls randseitig – bezogen auf die z-Richtung – noch aus CT-Bilddaten aus einer Rekonstruktion aus Detektordaten des gleichen Detektors ohne z-Positionsveränderung aus ggf. mehreren aufeinanderfolgenden Herzzyklen.
Entsprechend dieser oben beschriebenen Grundidee schlägt der Erfinder ein Verfahren zur CT-Abtastung eines Herzens mit einem Dual-Source-CT-Gerät mit zwei Fokus-Detektor-Systemen mit in Systemachsenrichtung unterschiedlich breiten Detektoren und Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten vor, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

– Durchführung von mindestens zwei Kreisabtastungen an unterschiedlichen z-Positionen, wobei der Abstand in z-Richtung derart gewählt wird, dass sich mindestens zwei erste Abtastzonen ergeben, die durch einen Kreisscan mit zwei Detektoren abgetastet werden und sich mindestens eine zweite Abtastzone ergibt, die in zwei aufeinanderfolgenden Kreisscans zweimal von einem Detektor abgetastet wird,
– Rekonstruktion von ersten tomographischen Bilddaten in den ersten Abtastzonen unter Verwendung von Absorptionsdaten des schmaleren und des breiteren Detektor (=Dual-Source-Rekonstruktion),
– Rekonstruktion von zweiten Bilddaten in der mindestens einen zweiten Abtastzone aus Absorptionsdaten des breiteren Detektors aus zwei aufeinanderfolgenden Kreisscans an unterschiedlichen z-Positionen (=Zwei-Segment-Rekonstruktion),
– Zusammenfügen eines gemeinsamen tomographischen Bilddatensatzes aus zumindest den ersten und zweiten Bilddaten.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn die CT-Abtastung EKG-getriggert durchgeführt wird, insbesondere, wenn zur Rekonstruktion ausschließlich Detektordaten aus der Ruhephase des Herzens verwendet werden.
Weiterhin wird zur Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass abhängig von einer zu erwartenden Herzfrequenz eine, bezüglich der Rekonstruktion von zweiten Bilddaten in der mindestens einen zweiten Abtastzone aus Absorptionsdaten des breiteren Detektors aus zwei aufeinanderfolgenden Kreisscans an unterschiedlichen z-Positionen zeitauflösungsoptimierte Rotationsgeschwindigkeit gewählt wird.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren ist es besonders günstig, wenn ein Detektorpaar verwendet wird, bei dem der schmalere Detektor – bezogen auf die wirksame Detektorfläche – halb so breit ist, wie der breitere Detektor.
Außerdem können bezogen auf die Systemachsenrichtung ein oder zwei randständige Abtastbereiche vorliegen, in dem/denen eine ausreichende Abtastung mit nur einem Fokus-Detektor-System ohne Veränderung der z-Position durchgeführt wird. Hier wird jeweils eine Rekonstruktion eines Bilddatensatzes mit Detektordaten eines einzigen sequentiellen Kreisscans durchgeführt und auch diese Bilddaten dem gemeinsamen tomographischen Bilddatensatz hinzugefügt.
Weiterhin können auch Detektoren verwendet werden, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kreisscans relativ zueinander in Systemachsenrichtung verschoben werden. Dies vermeidet die zuvor beschriebenen Bereiche, in denen nur einfache Abtastungen vorliegen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung schlägt der Erfinder neben dem zuvor beschriebenen Verfahren auch ein Dual-Source-CT-Gerät vor, welches mit zwei auf einer Gantry winkelversetzt angeordneten Fokus-Detektor-Systemen ausgestattet ist, wobei die Detektoren in Systemachsenrichtung eine unterschiedliche Breite aufweisen und mit einem Computersystem mit einem Programmspeicher mit Programmdaten versehen ist, durch welche im Betrieb das Dual-Source-CT-Gerät gesteuert und CT-Bilddaten rekonstruiert werden.
Bei diesem Dual-Source-CT-Gerät können die beiden Detektoren derart auf der Gantry angeordnet sein, dass der breitere Detektor beidseits in Systemachsenrichtung den schmaleren Detektor gleich weit überragt.
Schließlich kann bei dem Dual-Source-CT-Gerät bevorzugt auch im Speicher des Computers ein Programmcode gespeichert sein, welcher im Betrieb das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchführt.
Mit der hier vorgeschlagenen Aufnahmetechnik für ein Dual-Source-CT-Gerät mit zwei in z-Richtung ungleich breiten Detektoren lässt sich also eine verbesserte Volumenabdeckung bei EKG-getriggerten Sequenzscans des Herzens erreichen, ohne dass beide Detektoren verbreitert werden müssen und ohne dass in wesentlichen Teilen des Herzvolumens die verbesserte zeitliche Auflösung eines Dual-Source-CT-Gerätes verloren geht. Die Technik beruht auf einer Abfolge von zeitauflösungsoptimierten Dual-Source-CT-Rekonstruktionen im gemeinsamen Scanbereich beider Detektoren und Zwei-Segment-Single-Source-Rekonstruktionen im Überlappungsbereich zweier aufeinanderfolgender axialer Scans. Im Gegensatz zu Single-Source-CT-Geräten mit Mehrsegment-Aufnahmetechnik muss zur Verbesserung der Zeitauflösung nicht jede z-Position des Herzens zwei- oder mehrmals in aufeinanderfolgenden Herzperioden gescannt werden, sondern die Zwei-Segment-Rekonstruktion wird nur in den Überlappungsbereichen zwischen zwei aufeinanderfolgenden axialen Scans angewandt. Dadurch ist es z. B. mit einem Dual-Source-CT-Gerät mit in z-Richtung etwa 8 cm und 4 cm breiten Detektoren möglich, das Herz mit optimierter zeitlicher Auflösung mit Daten aus nur zwei Herzperioden darzustellen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: 1: Dual-Source-CT-Gerät; 2: erste Röntgenröhre; 3: erster Detektor; 4: zweite Röntgenröhre; 5: zweiter Detektor; 6: Gantrygehäuse; 7: Patient; 8: Patientenliege; 9: Systemachse; 10: Computer; 11: Kontrastmittelapplikator; 12: EKG-Abtastleitung; A: Detektor, B: Detektor; Prg₁ bis Prg_n: Computerprogramme; V1: Verlauf der Zeitauflösung bei 0,265 s Rotationszeit; V2: Verlauf der Zeitauflösung bei 0,285 s Rotationszeit; I: zweite Abtastzone; II: erste Abtastzone; III: randständiger Abtastbereich.
Es zeigen im Einzelnen:
1: Schematische Darstellung der Überlappungsbereiche zweier Detektoren eines erfindungsgemäßen Dual-Source-CT-Gerätes;
2: Darstellung zur optimierten Auswahl der Gantry-Rotationszeit relativ zur Herzfrequenz für eine EKG-getriggerte CT-Abtastung;
3: Dual-Source-CT-Gerät.
Der gesamte Scanbereich einer Cardio-CT Untersuchung beträgt in der Regel 12–14 cm. Die z-Ausdehnung der dabei interessierenden bewegten Koronararterien beträgt dagegen nur etwa 10 cm. In einer konkreten Ausführung eines Dual-Source-CT-Gerätes schlägt der Erfinder vor, dieses – wie in der 1 schematisch gezeigt – mit einem Detektor A mit 64 × 0.6 mm Kollimierung, also einer gesamten z-Breite von B₁ = 38.4 mm, auszustatten, während der andere Detektor B deutlich verbreitert wird, z. B. auf 128 × 0.6 mm Kollimierung mit einer gesamten z-Breite von B₂ = 76.8 mm. Die beiden Detektoren A und B überlappen im Zentralbereich des Detektors B über die Breite B₁ = 38.4 mm. Auf jeder Seite schließt sich an diesen Zentralbereich, der von beiden Detektoren gleichzeitig abgetastet wird, pro axialem Scan ein Bereich der Breite (B₂ – B₁)/2 = 19.2 mm an, der nur vom breiteren Detektor B gescannt wird. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Herzvolumen mit zwei EKG-getriggerten axialen Scans so abgedeckt, dass der Tischversatz in z-Richtung zwischen den beiden Scans B₁ + (B₂ – B₁)/2 oder weniger beträgt, in diesem Beispiel also 38.4 mm + 19.2 mm = 57.6 mm oder weniger.
Zwischen den beiden Scans ergibt sich also ein zentraler Überlappungsbereich I der Breite (B₂ – B₁)/2 oder mehr. Die schematisch mit durchgezogenen Linien dargestellten Detektoren A und B auf der linken Seite entsprechen dabei dem ersten Kreisscan, während die gestrichelt rechts gezeigten Detektoren der z-Position des zweiten Kreisscans entsprechen. In diesem konkreten Beispiel beträgt der Überlappungsbereich 19.2 mm, wobei hier Daten des breiteren Detektors B aus beiden axialen Scans und damit aus zwei Herzperioden verfügbar sind. In diesem zentralen Überlappungsbereich I wird eine Zwei-Segment-Rekonstruktion aus allen verfügbaren Daten, im Wesentlichen vom Detektor B, mit optimierter Zeitauflösung vorgenommen.
Die erreichbare Zeitauflösung beträgt in Abhängigkeit von der Herzfrequenz und der Rotationszeit bestenfalls ein Viertel der Rotationszeit. Liegen bei größerem Überlappungsbereich hier auch Daten vom Detektor A vor, wird in den betroffenen Bereichen wenn möglich eine Dual-Source-Rekonstruktion mit optimierter Zeitauflösung durchgeführt. An den zentralen Überlappungsbereiche der beiden axialen Scans schließt sich in z-Richtung auf beiden Seiten ein Bereich II der Breite B₁ an, im konkreten Beispiel mit je 38.4 mm auf jeder Seite, in dem Daten beider Detektoren A und B aus der gleichen Herzperiode verfügbar sind. Hier wird eine Dual-Source-Bildrekonstruktion mit optimierter Zeitauflösung durchgeführt, in der die Mindestmenge an Daten von je etwa einem Viertelumlauf pro Mess-System verwendet wird, um eine zeitliche Auflösung von etwa einem Viertel der Rotationszeit zu erreichen. Der gesamte z-Bereich mit verbesserter Zeitauflösung entweder aus einer Zwei-Segment Rekonstruktion oder aus einer Dual-Source-Rekonstruktion beträgt also 2·B₁ + (B₂ – B₁)/2, im konkreten Beispiel 76.8 mm + 19.2 mm = 96 mm.
Daran schließt sich auf beiden Seiten je ein Bereich III der Breite (B₂ – B₁)/2 = 19.2 mm an, in dem nur Daten des breiteren Detektors B aus jeweils einer Herzperiode vorliegen. Hier ist keine bessere zeitliche Auflösung als die halbe Rotationszeit möglich. Das ist aber in der Praxis nicht kritisch, denn bei geschickter Platzierung des gesamten Scanvolumens der z-Breite 2·B₂ – (B₂ – B₁)/2, in unserem Beispiel also 133.4 mm, lässt sich erreichen, dass die kritischen Bereiche starker Bewegung, wie z. B. der Abgang der rechten Koronararterie, auf jeden Fall in einem Bereich liegen, in dem Daten beider Detektoren A und B vorliegen.
Zur Vergrößerung des Scanvolumens in z-Richtung ist es auch möglich, mehr als zwei Sequenzscans mit der oben beschriebenen Überlappung aneinanderzufügen, so dass sich die Gebiete optimierter Zeitauflösung durch Abtastung mit dem breiteren Detektor B in zwei Herzperioden mit einer Zwei-Segment-Rekonstruktion und optimierter Zeitauflösung durch gleichzeitige Abtastung mit beiden Detektoren A und B in der gleichen Herzperiode mit einer Dual-Source-Rekonstruktion jeweils abwechseln.
Ferner ist es möglich, die zeitliche Auflösung in dem von dem breiten Detektor überlappend gescannten Bereich I der Zwei-Segment-Rekonstruktion dadurch zu verbessern, dass das EKG des Patienten vor dem Scan analysiert wird und die Rotationszeit des Scanners an die während der Untersuchung zu erwartende Herzfrequenz, z. B. nach einem Testatemkommando, angepasst wird. Die 2 zeigt eine solche Darstellung, bei der auf der Ordinate die zeitliche Auflösung in Millisekunden gegenüber der vorliegenden Herzrate in Schlägen pro Minute (= bpm) für zwei unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der Gantry aufgetragen ist. Bezüglich der schnelleren Rotationsgeschwindigkeit mit 0,265 s pro Umdrehung ist der zickzackförmige Verlauf V1 und bezüglich der langsameren Rotationsgeschwindigkeit mit 0,285 s pro Umdrehung ist der ebenfalls zickzackförmige Verlauf V2 aufgetragen. Beide Kurven zeigen mehrere ineinander verschachtelte ausgeprägte Minima, an denen eine optimale Zeitauflösung gegeben ist. So kann entsprechend einer vorliegenden Herzrate jeweils eine Rotationsgeschwindigkeit ausgewählt werden, bei der sich eine Optimierung der zeitlichen Auflösung bei einer Zwei-Segment-Rekonstruktion erreichen lässt.
Insgesamt wird also eine Aufnahmetechnik für EKG-getriggerte Sequenz-Scans zur Abbildung des Herzens mit einem Dual-Source-CT-Gerät mit zwei in z-Richtung ungleich breiten Detektoren beschrieben. Mit dem neuen Verfahren lässt sich bei einem Dual-Source-CT-Gerät mit einem in z-Richtung hinreichend breiten Detektor, und einem in z-Richtung wenigstens halb so breiten Detektor das Herz mit nur zwei EKG-getriggerten axialen Scans abbilden. Dabei wird im zentralen Bereich des Untersuchungsvolumens die sehr gute zeitliche Auflösung eines Dual-Source-CT-Gerätes oder zumindest eine im Vergleich zu einem Single-Source-CT-Gerät mit gleicher Rotationszeit optimierte zeitliche Auflösung erreicht.
Die 3 zeigt schließlich ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Dual-Source-CT-Gerätes 1 mit zwei Fokus-Detektor-Systemen. Die beiden Fokus-Detektor-Systeme werden durch eine erste Röntgenröhre 2 mit einem gegenüberliegenden, relativ zum zweiten Detektor 5 schmalen Detektor 3 und durch eine zweite Röntgenröhre 4 mit einem gegenüberliegenden, relativ zum ersten Detektor 3 in Systemachsenrichtung breiten Detektor 5 gebildet. Beide Fokus-Detektor-Systeme sind auf der Gantry um 90° winkelversetzt angeordnet und befinden sich im Gantrygehäuse 6. Auf der Patientenliege 8 befindet sich der Patient 7, der bei der erfindungsgemäßen Untersuchung schrittweise entlang der Systemachse 9 durch das zentral angeordnete Messfeld geschoben wird.
Zur EKG-getriggerten Abtastung ist im Computer 10 auch eine EKG-Auswertung vorgesehen, welche mit Hilfe der am Patienten anliegenden EKG-Abtastleitung 12 die EKG-Signale des Patienten 7 auswerten und das CT-Gerät entsprechend steuern kann. Außerdem befindet sich am Patiententisch 8 auch ein Kontrastmittelapplikator 11, der gesteuert vom Computer bei Bedarf eine entsprechende Kontrastmittelapplikation vornehmen kann.
Gesteuert wird das gesamte System durch Computerprogramme Prg₁–Prg_n, die in einem Speicher, auf den der Computer 10 zugreifen kann, niedergelegt sind. In diesem Speicher befindet sich auch Programmcode, welcher die erfindungsgemäße Abtastung und Auswertung der Detektordaten einschließlich deren Rekonstruktion im Betrieb des Systems ausführen kann.
Insgesamt wird also mit der Erfindung ein Verfahren zur CT-Abtastung eines Herzens mit einem Dual-Source-CT-Gerät mit in Systemachsenrichtung unterschiedlich breiten Detektoren und Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten vorgestellt, wobei mindestens zwei Kreisabtastungen an unterschiedlichen z-Positionen durchgeführt werden und der Abstand in z-Richtung derart gewählt wird, dass sich mindestens zwei erste Abtastzonen ergeben, die durch einen Kreisscan mit zwei Detektoren abgetastet werden und sich mindestens eine zweite Abtastzone ergibt, die in zwei aufeinanderfolgenden Kreisscans zweimal von einem Detektor abgetastet wird, wobei in den ersten Abtastzonen eine Dual-Source-Rekonstruktion und in der mindestens einen zweiten Abtastzone eine Zwei-Segment-Rekonstruktion durchgeführt wird und schließlich ein gemeinsamer tomographischer Bilddatensatz erzeugt wird. Außerdem beschreibt die Erfindung auch ein Dual-Source-CT-Gerät bei dem die Detektoren in Systemachsenrichtung eine unterschiedliche Breite aufweisen.
Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Abtastungen und Bildrekonstruktionen sich aufgrund der gewünschten hohen Zeitauflösung vornehmlich auf vollständige Abtastungen über einen Winkelbereich von 180° zuzüglich Fächerwinkel (=180°-Abtastung) beziehen und entsprechend mit den Rekonstruktionen Detektordaten aus einem Projektionsintervall von insgesamt 180° je Bild (=180°-Bild) verwendet werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zur CT-Abtastung eines Herzens mit einem Dual-Source-CT-Gerät (1) mit zwei Fokus-Detektor-Systemen (2, 3; 4, 5) mit in Systemachsenrichtung unterschiedlich breiten Detektoren (3, 5) und Rekonstruktion von tomographischen Bilddaten, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte: 1.1. Durchführung von mindestens zwei Kreisabtastungen an unterschiedlichen z-Positionen, wobei der Abstand in z-Richtung derart gewählt wird, dass sich mindestens zwei erste Abtastzonen (II) ergeben, die durch einen Kreisscan mit zwei Detektoren (3, 5; A, B) abgetastet werden und sich mindestens eine zweite Abtastzone (I) ergibt, die in zwei aufeinanderfolgenden Kreisscans zweimal von einem Detektor (B) abgetastet wird, 1.2. Rekonstruktion von ersten tomographischen Bilddaten in den ersten Abtastzonen (II) unter Verwendung von Absorptionsdaten des schmaleren und des breiteren Detektor (3, 5; A, B) (=Dual-Source-Rekonstruktion), 1.3. Rekonstruktion von zweiten Bilddaten in der mindestens einen zweiten Abtastzone (I) aus Absorptionsdaten des breiteren Detektors (5; B) aus zwei aufeinanderfolgenden Kreisscans an unterschiedlichen z-Positionen (=Zwei-Segment-Rekonstruktion), 1.4. Zusammenfügen eines gemeinsamen tomographischen Bilddatensatzes aus zumindest den ersten und zweiten Bilddaten.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die CT-Abtastung EKG-getriggert durchgeführt wird.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rekonstruktion ausschließlich Detektordaten aus der Ruhephase des Herzens verwendet werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einer zu erwartenden Herzfrequenz eine, bezüglich der Rekonstruktion von zweiten Bilddaten in der mindestens einen zweiten Abtastzone (I) aus Absorptionsdaten des breiteren Detektors (5; B) aus zwei aufeinanderfolgenden Kreisscans an unterschiedlichen z-Positionen zeitauflösungsoptimierte Rotationsgeschwindigkeit gewählt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Detektorpaar (3, 5; A, B) verwendet wird, bei dem der schmalere Detektor (3; A) halb so breit ist, wie der breitere Detektor (5; B).
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass 6.1 bezogen auf die Systemachsenrichtung ein oder zwei randständige Abtastbereiche (III) vorliegen, in denen eine ausreichende Abtastung mit nur einem Fokus-Detektor-System (4, 5) ohne Veränderung der z-Position durchgeführt wird, 6.2 hier jeweils eine Rekonstruktion eines Bilddatensatzes mit Detektordaten eines einzigen Sequenzscans durchgeführt wird und 6.3 auch diese Bilddaten dem gemeinsamen tomographischen Bilddatensatz hinzugefügt werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kreisscans relativ zueinander in Systemachsenrichtung verschoben werden.
Dual-Source-CT-Gerät (1) mit zwei auf einer Gantry winkelversetzt angeordneten Fokus-Detektor-Systemen (2, 3; 4, 5), wobei die Detektoren (3, 5; A, B) in Systemachsenrichtung eine unterschiedliche Breite aufweisen und ein Computersystem (10) mit einem Programmspeicher mit Programmdaten vorgesehen ist, durch welche im Betrieb das Dual-Source-CT-Gerät (1) gesteuert und CT-Bilddaten rekonstruiert werden.
Dual-Source-CT-Gerät (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Detektoren (3, 5; A, B) derart auf der Gantry angeordnet sind, dass der breitere Detektor (5; B) beidseits in Systemachsenrichtung den schmaleren Detektor (3; A) gleich weit überragt.
Dual-Source-CT-Gerät (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Detektoren (3, 5; A, B) relativ zueinander in Systemachsenrichtung verschiebbar ausgebildet sind.
Dual-Source-CT-Gerät (1) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Speicher des Computers (10) Programmcode (Prg₁ bis Prg_n) gespeichert ist, welcher die Verfahren gemäß einem der voranstehenden Verfahrensansprüche durchführt.