DE102011006058A1

DE102011006058A1 - Tomosynthesegerät und Verfahren zu seinem Betrieb

Info

Publication number: DE102011006058A1
Application number: DE102011006058A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mertelmeier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-09-27
Also published as: US20120245463A1

Abstract

Ein Tomosynthesegerät enthält eine Röntgenquelle (2) zum Erzeugen eines auf einen Röntgendetektor (12) gerichteten Röntgenstrahlbündels (4), eine Lagerplatte (10) und eine Kompressionsplatte (8), zwischen denen eine Brust (6) positionierbar ist, wobei die Kompressionsplatte (8) eine zur Lagerplatte (10) konkave Kompressionsfläche aufweist und mit zumindest einer Durchgangsöffnung (20) versehen ist, in die ein Ultraschallwandler (22) für eine sonographische Aufnahme eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tomosynthesegerät und auf ein Verfahren zu seinem Betrieb.
Bei der Tomosynthese handelt es sich um eine Weiterentwicklung der als Röntgenmammographie bezeichneten Röntgenuntersuchung der Brust, mit der es möglich ist, einen aus Schichtbildern bestehenden dreidimensionalen Bilddatensatz zu erzeugen, um bösartige Läsionen bereits in einem Frühstadium besser als in der herkömmlichen Röntgenmammographie erkennen zu können und dadurch die Heilungsaussichten zu vergrößern. Dabei hat sich herausgestellt, dass sowohl die herkömmliche Röntgenmammographie als auch die Tomosynthese in dichtem Gewebe, d. h. insbesondere bei jungen Frauen an Sensitivität verliert, so dass mit zunehmender Dichte der Brust weniger Läsionen entdeckt werden. Während die Sensitivität der Röntgenmammographie bei Frauen über 50 Jahren etwa zwischen 70 und 95% liegt geht sie bei jungen Frauen mit dichtem Brustgewebe auf unter 50% zurück. Bei Vorliegen eines dichten Brustgewebes, ist es bekannt, alternativ oder ergänzend zur Röntgenmammographie eine sonographische Untersuchung durchzuführen, mit der Läsionen oder bösartige Tumore entdeckt werden können, die mit der Röntgenmammographie unentdeckt geblieben wären.
Da die konventionelle handgeführte Ultraschalluntersuchung anders als bei der Röntgenmammographie oder Tomosynthese an einer nichtkomprimieren Brust erfolgt, ist die gegenseitige räumliche Zuordnung von Objekten in Bildern der beiden Modalitäten schwierig. Um eine solche Zuordnung ermöglichen zu können, ist es beispielsweise aus der US 6,574,499 B1 oder der US 6,876,879 B2 bekannt, eine Ultraschalluntersuchung durchzuführen, während sich die Brust in einem komprimierten Zustand befindet, wie er auch bei der Röntgenmammographie vorliegt. Hierzu wird auf die ebene Kompressionsplatte eines konventionellen Mammographiegerätes ein Ultraschallwandler aufgesetzt und über diese geführt, um aus den Echosignalen ein dreidimensionales Ultraschallbild zu erzeugen. Problematisch ist hierbei jedoch sowohl die durch die Bewegung des Ultraschallwandlers auf der Kompressionsplatte verursachte relativ lange Aufnahmezeit, die für die Untersuchungsperson auf Grund der Kompression der Brust belastend sein kann, als auch die Tatsache, dass der Ultraschall sowohl beim Einkoppeln in die Brust als auch beim Auskoppeln des Echosignals durch mehrere Grenzflächen hindurchtreten muss.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Tomosynthesegerät anzugeben, mit dem es möglich ist, sowohl Röntgenbilder als auch Ultraschallbilder zu erzeugen, und bei dem die vorstehend genannten Probleme weitgehend vermieden sind. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Tomosynthesegerätes anzugeben.
Hinsichtlich des Tomosynthesegerätes wird die genannte Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit einem Tomosynthesegerät mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäß diesen Merkmalen weist die Kompressionsplatte eine zur Lagerplatte konkave Kompressionsfläche auf und ist mit zumindest einer Durchgangsöffnung versehen, in die ein Ultraschallwandler für eine sonographische Aufnahme eingesetzt ist.
Da für den Ultraschallwandler eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist, kann dieser über ein Koppelgel unmittelbar auf die Brust aufgesetzt werden, so dass zwischen Sende- bzw. Empfangsfläche des Ultraschallwandlers und Oberfläche der Brust keine weiteren Grenzflächen vorhanden sind, an denen Reflektionen auftreten, die das Echosignal stören.
Um eine sonographische Abbildung der gesamten Brust und insbesondere ein dreidimensionales Ultraschallbild von der Brust zu ermöglichen, ist der zumindest eine Ultraschallwandler vorzugsweise schwenkbar in der Durchgangsöffnung gelagert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Tomosynthesegerätes sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
Hinsichtlich des Verfahrens zum Betreiben des Tomosynthesegerätes wird die genannte Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 5, gemäß denen zumindest ein radiographisches Projektionsbild aufgenommen wird, aus dem ein Wert für die Brustdichte ermittelt wird, und bei dem abhängig von diesem Wert entschieden wird, ob eine Ultraschalluntersuchung durchgeführt wird oder nicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zum Betreiben des Tomosynthesegerätes wird sowohl ein 3D-Ultraschallbild als auch ein tomosynthetisches 3D-Röntgenbild erzeugt, und es werden insbesondere beide Bilder gegenseitig registriert, so dass sie ortsrichtig zusammengesetzt bzw. überlagert werden können.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele verwiesen. Es zeigen:
1 ein Tomosynthesegerät gemäß der Erfindung in einer schematischen Prinzipdarstellung,
2–4 jeweils alternative Ausgestaltungen einer zur Verwendung in einem Tomosynthesegerät gemäß der Erfindung vorgesehenen Kompressionsplatte in einer Draufsicht.
Gemäß 1 umfasst ein Tomosynthesegerät gemäß der Erfindung eine Röntgenquelle 2, in der Regel eine Röntgenröhre, die ein Röntgenstrahlbündel 4 emittiert. Das Röntgenstrahlbündel 4 durchquert eine Brust 6, die zwischen einer Kompressionsplatte 8 und einer Lagerplatte 10 positioniert und komprimiert ist. In die Lagerplatte 10 ist ein Röntgendetektor 12, im Beispiel ein digitaler Flachdetektor eingelassen, mit dem das von der Röntgenquelle 2 emittierte Röntgenstrahlbündel 4 empfangen wird.
Die Röntgenquelle 2 ist zum Erzeugen von Projektionsbildern aus unterschiedlichen Winkelrichtungen ortsveränderlich relativ zur Lagerplatte 10 gelagert. Im dargestellten Beispiel ist die Röntgenquelle 2 in einem begrenzten Winkelbereich zwischen zwei Endpositionen 14, 16 schwenkbar gelagert. Alternativ zu einer solchen schwenkbar angeordneten Röntgenquelle 2 kann auch eine Röntgenquelle vorgesehen sein, die entlang einer geradlinigen Bahn verfahren und senkrecht zu dieser linearen Bahn orientierte Schwenkachse geschwenkt werden kann. Die Röntgenquelle 2 kann auch als sogenannte lineare Multifokusröntgenröhre ausgestaltet sein, deren einzelne Emitter längs einer Geraden angeordnet sind und unabhängig voneinander eingeschaltet werden können, so dass auch in diesem Fall der Fokus der Röntgenquelle entlang einer Geraden verschoben wird.
Die Kompressionsplatte 8 weist zur Lagerplatte 10 eine konkave Kompressionsfläche 18 auf. Eine solche konkave Ausgestaltung der Kompressionsfläche 18 ist für die Tomosynthese von Vorteil, da dort, wie in der US 7,742,558 B2 näher erläutert, eine in der konventionellen Röntgenmammographie angestrebte hohe Kompression der Brust 6 nicht erforderlich ist.
Die Kompressionsplatte 8 weist eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 20 auf, in die jeweils ein Ultraschallwandler 22 eingesetzt ist, der praktisch unmittelbar, d. h. lediglich durch eine vor dem Einsetzen des Ultraschallwandlers 22 in die Durchgangsöffnung 20 applizierte dünne, aus einem Koppelgel bestehende Zwischenschicht von der Hautoberfläche getrennt, auf die Brust 6 aufgesetzt ist. Um die radiographischen Aufnahmen nicht zu stören, sind die Ultraschallwandler 22 während der radiographischen Aufnahmen nicht in die Durchgangsöffnungen 20 eingesetzt.
Als Ultraschallwandler 22 ist vorzugsweise jeweils eine Ultraschallwandleranordnung vorgesehen, bei der eine Vielzahl von Ultraschallwandlerelementen nebeneinander in einer Längsrichtung in einem sogenannten linearen Phased Array angeordnet sind, die zeitverzögert zueinander angesteuert werden können. Die Längsrichtung der Ultraschallwandleranordnung erstreckt sich dabei senkrecht zur Zeichenebene, so dass mit Hilfe des linearen Arrays Schnittbilder der Brust 6 erzeugt werden können, die senkrecht zur Zeichenebene verlaufen. Um ein vollständiges dreidimensionales Ultraschallbild der gesamten Brust 6 erzeugen zu können, sind die Ultraschallwandler 22 außerdem noch jeweils um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Schwenkachse 23 schwenkbar gelagert, wie dies durch die Doppelpfeile 24 veranschaulicht ist. Da die Lage und Kompression der Brust 6 bei der Erzeugung eines tomosynthetischen Bilddatensatzes (3D-Röntgenbild) und bei der Erzeugung eines 3D-Ultraschall-Bilddatensatzes gleich bleibt, können beide Datensätze, d. h. 3D-Ultraschallbild und 3D-Röntgenbild ortsrichtig miteinander überlagert, d. h. gegenseitig (ko-)registriert werden.
In den Draufsichten gemäß 2–4 sind verschiedene Ausgestaltungen der Kompressionsplatte 8 zu erkennen, die eine unterschiedliche Anzahl von Durchgangsöffnungen 20 enthalten. In 2 ist außerdem ein in der mittleren Durchgangsöffnung 20 eingesetzter, eine Mehrzahl von Ultraschallwandlerelementen 26 enthaltender Ultraschallwandler schematisch vereinfacht dargestellt.
Bezugszeichenliste

2: Röntgenquelle
4: Röntgenstrahlbündel
6: Brust
8: Kompressionsplatte
10: Lagerplatte
12: Röntgendetektor
14: Endposition
16: Endposition
18: Kompressionsfläche
20: Durchgangsöffnung
22: Ultraschallwandler
23: Schwenkachse
24: Doppelpfeile

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6574499 B1 [0003]
US 6876879 B2 [0003]
US 7742558 B2 [0016]

Claims

Tomosynthesegerät mit einer Röntgenquelle (2) zum Erzeugen eines auf einen Röntgendetektor (12) gerichteten Röntgenstrahlbündels (4), und mit einer Lagerplatte (10) und einer Kompressionsplatte (8), zwischen denen eine Brust (6) positionierbar ist, wobei die Kompressionsplatte (8) eine zur Lagerplatte (10) konkave Kompressionsfläche aufweist und mit zumindest einer Durchgangsöffnung (20) versehen ist, in die ein Ultraschallwandler (22) für eine sonographische Aufnahme eingesetzt ist.
Tomosynthesegerät nach Anspruch 1, bei dem der zumindest eine Ultraschallwandler schwenkbar in der Durchgangsöffnung gelagert ist.
Tomosynthesegerät nach Anspruch 1, oder 2, bei dem als Ultraschallwandler eine Ultraschallwandleranordnung mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Wandlerelementen vorgesehen ist.
Tomosynthesegerät nach Anspruch 3, bei der die Ultraschallwandleranordnung ein lineares Phased Array ist.
Verfahren zum Betreiben eines Tomosynthesegerätes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest ein radiographisches Projektionsbild aufgenommen wird, aus dem ein Wert für die Brustdichte ermittelt wird, wobei abhängig von diesem Wert entschieden wird, ob eine Ultraschalluntersuchung durchgeführt wird oder nicht.
Verfahren zum Betreiben eines Tomosynthesegerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem mit dem oder den Ultraschallwandlern ein 3D-Ultraschallbild erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem 3D-Ultraschallbild und 3D-Röntgenbild gegenseitig registriert werden.