DE102012202648B3 - Angiographisches Untersuchungsverfahren zur Abtastung von kleinen beweglichen Objekten - Google Patents

Angiographisches Untersuchungsverfahren zur Abtastung von kleinen beweglichen Objekten Download PDF

Info

Publication number
DE102012202648B3
DE102012202648B3 DE102012202648A DE102012202648A DE102012202648B3 DE 102012202648 B3 DE102012202648 B3 DE 102012202648B3 DE 102012202648 A DE102012202648 A DE 102012202648A DE 102012202648 A DE102012202648 A DE 102012202648A DE 102012202648 B3 DE102012202648 B3 DE 102012202648B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
points
ray
patient
planes
data acquisition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102012202648A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Maier
Dr. Redel Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Healthineers Ag De
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102012202648A priority Critical patent/DE102012202648B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102012202648B3 publication Critical patent/DE102012202648B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4007Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of source units
    • A61B6/4014Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of source units arranged in multiple source-detector units
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A61B6/4435Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure
    • A61B6/4441Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure the rigid structure being a C-arm or U-arm
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A61B6/4458Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit or the detector unit being attached to robotic arms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A61B6/4464Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit or the detector unit being mounted to ceiling
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50Clinical applications
    • A61B6/504Clinical applications involving diagnosis of blood vessels, e.g. by angiography
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5258Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
    • A61B6/5264Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise due to motion
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/20Analysis of motion
    • G06T7/254Analysis of motion involving subtraction of images
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/30Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration
    • G06T7/33Determination of transform parameters for the alignment of images, i.e. image registration using feature-based methods
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/364Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
    • A61B2090/367Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body creating a 3D dataset from 2D images using position information
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/04Positioning of patients; Tiltable beds or the like
    • A61B6/0407Supports, e.g. tables or beds, for the body or parts of the body
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/46Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B6/461Displaying means of special interest
    • A61B6/466Displaying means of special interest adapted to display 3D data
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10116X-ray image
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004Biomedical image processing
    • G06T2207/30101Blood vessel; Artery; Vein; Vascular

Abstract

Die Erfindung betrifft ein angiographisches Untersuchungsverfahren eines Organs, Gefäßsystems oder anderer Körperregionen eines Patienten zur Abtastung von kleinen beweglichen Objekten (19, 20) mittels eines Biplan-Angiographiesystems mit zwei in einem Winkel angeordneten Ebenen (A, B) mit je einem Röntgenstrahler (3, 3') und Kollimator (13, 13'), je einem Röntgenbilddetektor (4, 4'), die an den Enden je eines C-Bogens (2, 2') angebracht sind, einem Patientenlagerungstisch (8) mit einer Tischplatte (7) zur Lagerung des Patienten, einer Systemsteuerungseinheit (10), einem Bildsystem (11) und einem Monitor (12) mit folgenden Schritten: S1 Aufnahme eines zu rekonstruierenden Objekts (19, 20) mittels beider Ebenen (A, B) des Biplan-Angiographiesystems, S2 Ermittlung von Punkten des Objekts (19, 20) im 3-D-Raum, S3 Datenakquisition durch beide Ebenen (A, B) des Biplan-Angiographiesystems mittels Rotationsangiographie des zu rekonstruierenden Objekts (19, 20), S4 Verfolgung der Lage der 3-D-Punkte im 3-D-Raum, S5 Berechnung des Bewegungsfeldes der 3-D-Punkte und S6 Durchführung einer bewegungskorrigierten Rekonstruktion aufgrund der aus den Verfahrensschritten S3 und S5 gewonnenen Daten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein angiographisches Untersuchungsverfahren eines Organs, Gefäßsystems oder anderer Körperregionen eines Patienten zur Abtastung von kleinen beweglichen Objekten mittels eines Biplan-Angiographiesystems mit zwei in einem Winkel angeordneten Ebenen mit je einem Röntgenstrahler, je einem Röntgenbilddetektor, die an den Enden je eines C-Bogens angebracht sind, einem Patientenlagerungstisch mit einer Tischplatte zur Lagerung des Patienten, einer Systemsteuerungseinheit, einem Bildsystem und einem Monitor.
  • Objekte im Körper eines Patienten unterliegen Bewegungen, beispielsweise durch Atmung. Dies ist besonders problematisch, wenn diese Objekte mit hoher Auflösung gescannt werden sollen und diese Objekte klein sind. Auch wenn der Patient angewiesen wird, während des Scans keine Bewegungen zu machen, beispielsweise durch Anhalten des Atems, treten trotzdem minimale Bewegungen auf. Diese Bewegungen verursachen eine Reduktion der Bildqualität bei einem 3-D-Scan einer Rotationsangiographie, da in der Berechnung des Bildes davon ausgegangen wird, dass keine Bewegung vorliegt.
  • In den meisten Fällen wird die Reduktion der Bildqualität einfach in Kauf genommen. Für spezielle Bewegungen existieren Lösungen zur Sonderbehandlung, wie EKG-Gating oder die Modellierung einer speziellen Bewegung.
  • Auch werden Ansätze verwendet, kleine Bewegungen mittels Pixelshift-Algorithmen auszugleichen. Diese sind aber immer auf eine zweidimensionale Korrektur reduziert.
  • Die 1 zeigt ein als Beispiel dargestelltes biplanes Röntgensystem zur Durchführung des eingangs genannten angiographischen Untersuchungsverfahrens mit zwei von je einem Ständer 1 und 1' in Form eines sechsachsigen Industrie- oder Knickarmroboters gehaltenen C-Bogen 2 und 2', an deren Enden je eine Röntgenstrahlungsquelle, beispielsweise Röntgenstrahler 3 und 3' mit Röntgenröhren und Kollimatoren, und je ein Röntgenbilddetektor 4 und 4' als Bildaufnahmeeinheit angebracht sind. Der Ständer 1 ist dabei auf dem Fußboden 5 montiert, während der zweite Ständer 1' an der Decke 6 befestigt sein kann.
  • Mittels des beispielsweise aus der US 7,500,784 B2 bekannten Knickarmroboters, welcher bevorzugt sechs Drehachsen und damit sechs Freiheitsgrade aufweist, können die C-Bogen 2 und 2' beliebig räumlich verstellt werden, zum Beispiel indem sie um ihre Drehzentren zwischen den Röntgenstrahlern 3 und 3' sowie den Röntgenbilddetektoren 4 und 4' gedreht werden. Das erfindungsgemäße angiographische Röntgensystem 1 bis 4 ist insbesondere um Drehzentren und Drehachsen in der C-Bogen-Ebene der Röntgenbilddetektoren 4 und 4' drehbar, bevorzugt um den Mittelpunkt der Röntgenbilddetektoren 4 und 4' und um den Mittelpunkt der Röntgenbilddetektoren 4 und 4' schneidende Drehachsen.
  • Der bekannte Knickarmroboter weist ein Grundgestell auf, welches beispielsweise auf dem Boden 5 oder an der Decke 6 fest montiert ist. Daran ist drehbar um eine erste Drehachse ein Karussell befestigt. Am Karussell ist schwenkbar um eine zweite Drehachse eine Roboterschwinge angebracht, an der drehbar um eine dritte Drehachse ein Roboterarm befestigt ist. Am Ende des Roboterarms ist drehbar um eine vierte Drehachse eine Roboterhand angebracht. Die Roboterhand weist ein Befestigungselement für den C-Bogen 2 oder 2' auf, welches um eine fünfte Drehachse schwenkbar und um eine senkrecht dazu verlaufende sechste Rotationsachse rotierbar ist.
  • Die Realisierung der Röntgendiagnostikeinrichtung ist nicht auf den Industrieroboter angewiesen. Es können auch übliche C-Bogen-Geräte Verwendung finden.
  • Die Röntgenbilddetektoren 4 und 4' können rechteckige oder quadratische, flache Halbleiterdetektoren sein, die vorzugsweise aus amorphem Silizium (a-Si) erstellt sind. Es können aber auch integrierende und eventuell zählende CMOS-Detektoren Anwendung finden.
  • Im Strahlengang der Röntgenstrahler 3 und 3' befindet sich eine Tischplatte 7 eines Patientenlagerungstisches 8 zur Aufnahme eines zu untersuchenden Patienten als Untersuchungsobjekt. Der Patientenlagerungstisch 8 ist mit einem Bedienpult 9 versehen. An der Röntgendiagnostikeinrichtung ist eine Systemsteuerungseinheit 10 mit einem Bildsystem 11 angeschlossen, das die Bildsignale der Röntgenbilddetektoren 4 und 4' empfängt und verarbeitet (Bedienelemente sind beispielsweise nicht dargestellt). Die Röntgenbilder können dann auf Displays einer Monitorampel 12 betrachtet werden.
  • Anstelle des in 1 beispielsweise dargestellten Röntgensystems mit den Ständern 1 und 1' in Form des sechsachsigen Industrie- oder Knickarmroboters kann, wie in 2 vereinfacht dargestellt, das angiographische Röntgensystem auch eine normale decken- oder bodenmontierte Halterung für den C-Bogen 2 aufweisen.
  • Anstelle der beispielsweise dargestellten C-Bogen 2 und 2' kann das angiographische Röntgensystem auch getrennte decken- und/oder bodenmontierte Halterungen für die Röntgenstrahler 3 und 3' und die Röntgenbilddetektoren 4 und 4' aufweisen, die beispielsweise elektronisch starr gekoppelt sind.
  • Aus der DE 10 2007 032 786 A1 ist ein Verfahren zur Überlagerung eines 3-D- und eines 2-D-Bildes von einem bewegten Bereich eines Lebewesens zur Unterstützung einer Navigation bekannt, bei dem ein bezüglich einer bestimmten Bewegungsphase des Bereichs erzeugtes 3-D-Bild von dem Bereich und ein erstes, zu im Wesentlichen der gleichen Bewegungsphase aufgenommenes 2-D-Bild von dem mit einer Marker aufweisenden Vorrichtung versehenen Bereich miteinander registriert werden, die Positionen der Marker des ersten 2-D-Bildes in einem dem 3-D-Bild zugeordneten Koordinatensystem ermittelt werden, ein zweites 2-D-Bild von dem mit der Vorrichtung versehenen Bereich zu im Wesentlichen der gleichen Bewegungsphase aufgenommen wird, die Positionen der Marker des zweiten 2-D-Bildes in dem dem 3-D-Bild zugeordneten Koordinatensystem ermittelt werden und bei dem bei einer Positionsänderung eines der Marker das 3-D-Bild für die Überlagerung des 3-D-Bildes und des zweiten 2-D-Bildes miteinander der Positionsänderung des Markers entsprechend nachgeführt wird.
  • Die DE 10 2008 026 035 A1 betrifft ein Betriebsverfahren für eine verschwenkbare Polyplan-Bildgebungsanlage mit zwei um einen Winkel versetzt angeordnete Bildgebungsebenen zur Abbildung eines sich bewegenden Untersuchungsobjekts, bei dem Projektionsbilder in verschiedenen Winkellagen zu jeweiligen Zeitpunkten unter Verschwenken der Bildgebungsebenen um einen Winkel derart, dass die beiden Bildgebungsebenen zusammen einen Winkel von insgesamt mindestens 180° + β überstreichen, aufgenommen, Strukturen in den Projektionsbildern erfasst, durch vektorielle Darstellung der Strukturen segmentiert und zur Gewinnung einer 3-D-Darstellung der Strukturen trianguliert werden, wobei 3-D-Vektorfeldern ermittelt, die jeweils die Verschiebung der 3-D-Darstellung der zu den Zeitpunkten aufgenommenen charakteristischen Strukturen relativ zu einem Referenzzeitpunkt angeben, und eine 3-D-Rekonstruktion unter Verwendung der 3-D-Vektorfelder zur Darstellung des Zustands des Untersuchungsobjekts zum Referenzzeitpunkt durchgeführt werden.
  • Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein angiographisches Untersuchungsverfahren der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass sich Biplan-Angiographiesysteme für 3-D-Bildgebung auch mit zwei Ebenen betreiben lassen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Angiographiesystem der eingangs genannten Art durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Die Aufgabe wird für ein angiographisches Untersuchungsverfahren erfindungsgemäß durch folgende Schritte gelöst:
    S1 Aufnahme eines zu rekonstruierenden Objekts mittels beider Ebenen (A, B) des Biplan-Angiographiesystems,
    S2 Ermittlung von 3-D-Punkten des Objekts im 3-D-Raum,
    S3 Datenakquisition durch beide Ebenen (A, B) des Biplan-Angiographiesystems mittels Rotationsangiographie des zu rekonstruierenden Objekts,
    S4 Verfolgung der Lage der 3-D-Punkte im 3-D-Raum,
    S5 Berechnung des Bewegungsfeldes der 3-D-Punkte und
    S6 Durchführung einer bewegungskorrigierten Rekonstruktion aufgrund der aus den Verfahrensschritten S3 und S5 gewonnenen Daten.
  • Aufgrund dieser Bewegungskorrektur im 3-D-Raum lässt sich auch die zweite Ebene eines Biplan-Angiographiesystems für die 3-D-Bildgebung einsetzen.
  • Erfindungsgemäß kann die Ermittlung von 3-D-Punkten im 3-D-Raum gemäß Verfahrensschritt S2 folgende Schritte aufweisen:
    S21 Detektion der Lage bestimmter Punkte in der Ebene A,
    S22 parallele Detektion der Lage bestimmter Punkte in der Ebene B,
    S23 Ermittlung der Korrespondenz der Punkte und
    S24 Berechnung der 3-D-Koordinaten der Punkte zur Bestimmung der 3-D-Punkte.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die 3-D-Datenakquisition über eine gesamte Scan-Trajektorie für beide Ebenen des Biplan-Angiographiesystems von 180 Grad plus Fächerwinkel verläuft.
  • Alternativ kann die 3-D-Datenakquisition über eine Scan-Trajektorie von 180 Grad plus Fächerwinkel für jede Ebene des Biplan-Angiographiesystems verlaufen.
  • In vorteilhafter Weise können beide Röntgenstrahler mit unterschiedlichen Spannungen im sogenannten Dual-Energie-Modus betrieben werden.
  • Zweckmäßigerweise werden beide Röntgensysteme kontinuierlich bewegt.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kollimatoren auf das Objekt kollimiert sind, wobei eine Anpassung der Kollimation durch die Kollimatoren zur 3-D-Bewegung des Objekts erfolgen kann.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein biplanes C-Bogen-Angiographiesystem mit je einem Industrieroboter als Tragvorrichtungen,
  • 2 schematisch die Startposition der Aufnahmegeometrie des biplanen Röntgensystems gemäß 1,
  • 3 schematisch die Endposition der Aufnahmegeometrie des biplanen Röntgensystems gemäß 1,
  • 4 schematisch eine Verarbeitungskette,
  • 5 einen Verfahrensschritt der Verarbeitungskette gemäß 3,
  • 6 zwei gleichzeitige Aufnahmen eines Objekts aus unterschiedlichen Richtungen und
  • 7 zwei gleichzeitige Aufnahmen eines Objekts aus unterschiedlichen Richtungen mit verschiedenen Spannungen an den Röntgenquellen.
  • In der 2 ist schematisch die Aufnahmegeometrie des biplanen Röntgensystems gemäß 1 in seiner Startposition für einen vollständigen Scan dargestellt. Die an den Enden von C-Bogen 2 und 2' angebrachten Röntgenstrahler 3 und 3' mit Röntgenröhren und Kollimatoren 13 und 13' sowie Röntgenbilddetektoren 4 und 4' durchstrahlen einen auf der Tischplatte 7 des Patientenlagerungstisches 8 liegenden Patienten 14. Für eine Rotationsaufnahme werden die beiden Röntgensysteme auf einer Scan-Trajektorie 15 kontinuierlich bewegt, wobei eine vollständige Scan-Trajektorie 15 über 180 Grad plus Fächerwinkel φ verläuft. Der Fächerwinkel φ ist der durch die Kollimatoren 13 und 13' bestimmte Öffnungswinkel der Röntgenstrahlenbündel 16 der Röntgenstrahler 3 und 3'. Bei ihrer Bewegung können die beiden Ebenen kontinuierlich betrieben werden. Eine alternierende Nutzung der Ebenen produziert jedoch deutlich weniger Streustrahlung.
  • In der 3 ist schematisch die Aufnahmegeometrie des biplanen Röntgensystems gemäß 1 nach Beendigung eines vollständigen Scans über 180 Grad plus Fächerwinkel φ dargestellt. Bei Biplan-Anlagen reicht es normalerweise, wie anhand der 2 und 3 dargestellt, aus, wenn die beiden Ebenen jeweils nur die Hälfte dieses Winkels überstreichen, da die Daten zusammengefasst werden können.
  • In einigen Fällen kann auch eine längere Rotation eingesetzt werden, wenn beispielsweise Aufnahmen mit Dual-Energie erstellt werden sollen. Dann muss jede Ebene eine vollständige Scan-Trajektorie 15 über 180 Grad plus Fächerwinkel φ durchlaufen.
  • Anhand der 4 wird eine Verarbeitungskette schematisch beschrieben. In einem ersten Verfahrensschritt S1 erfolgt eine Erstellung zweier Aufnahmen eines zu rekonstruierenden Objekts mittels eines Biplan-Angiographiesystems. In einem zweiten Verfahrensschritt S2 werden eine Bestimmung eines 3-D-Punktes des zu rekonstruierenden Objekts sowie eine Ermittlung des 3-D-Punktes im 3-D-Raum durchgeführt.
  • Dazu werden, wie in 5 dargestellt ist, in Teilschritten S21 und S22 parallel die Lagen bestimmter Punkte in den Ebenen A und B detektiert. Im folgenden Teilschritt S23 wird die Korrespondenz der Punkte ermittelt. Als Abschluss der 3-D-Punkt-Ermittlung erfolgt im Teilschritt S24 eine Berechnung der 3-D-Koordinaten der Punkte.
  • Ist der 3-D-Punkt gemäß Verfahrensschritt S2 ermittelt, werden in einem dritten Verfahrensschritt S3 Daten für eine 3-D-Rekonstruktion mittels des Biplan-Angiographiesystems durch einen Rotationslauf akquiriert. In einem vierten Verfahrensschritt S4 wird die Lage des 3-D-Punktes während des Rotationslaufs verfolgt. Bei auftretender Bewegung wird in einem weiteren Verfahrensschritt S5 das Bewegungsfeld berechnet. Unter Zugrundelegung dieses errechneten Bewegungsfeldes wird die Rekonstruktion in einem Verfahrensschritt S6 bewegungskorrigiert durchgeführt.
  • In der 6 sind zwei mit den Ebenen A und B eines Biplan-Angiographiesystems gleichzeitig erstellte Aufnahmen eines Objekts mittels zweier Röntgendetektoren zur Kompensation von Bewegung kleiner Objekte wiedergegeben. Die gesamten Eingangsbereiche der Röntgenbilddetektoren 4 und 4' sind in durch die Kollimatoren 13 und 13' ausgeblendete, nicht bestrahlte Außenbereiche 17a und 17b sowie Sichtbereiche 18a und 18b unterteilt. In den Sichtbereichen 18a und 18b ist ein Hochkontrast-Objekt, beispielsweise ein Stent 19a und 19b enthalten, dessen Bewegung überprüft werden soll. Dazu werden ein oder mehrere Punkte auf dem Stent 19a und 19b festgelegt und gemäß den anhand der 4 und 5 beschriebenen Verfahrensschritten weiterverfolgt.
  • Die 7 zeigt zwei mit den Ebenen A und B des Biplan-Angiographiesystems erstellte Aufnahmen, wobei im Gegensatz zu den Sichten gemäß der 6 die Biplan-Anlagen im sogenannten Dual-Energie-Modus betrieben sind, d. h., beide Röntgenquellen wurden mit unterschiedlichen Spannungen betrieben.
  • Dadurch werden neben dem Stent 19a und 19b als Hochkontrast-Objekt auch mit Kontrastmittel 20a und 20b gefüllte Gefäße deutlich sichtbar.
  • Durch den Einsatz eines Biplan-Angiographiesystems kann das zu rekonstruierende Objekt gleichzeitig von zwei Seiten gesehen werden. Da die Aufnahmen gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig erfolgen, ist keine Bewegung vorhanden, bzw. kann eine Bewegung vernachlässigt werden.
  • Durch den gleichzeitigen Einsatz beider Systeme für die 3-D-Akquisition der Daten lässt sich weiterhin die Aufnahmezeit reduzieren.
  • Die 4 gibt die schematische Darstellung der Verarbeitungskette wieder. Da das Objekt von zwei Seiten gleichzeitig gesehen wird, kann man bei bekannter Projektionsgeometrie die Lage des Objekts im 3-D-Raum ermitteln.
  • Durch Verfolgung des Objekts in beiden Projektionen ergibt sich die 3-D-Bewegung während des Scans. Diese Information wird dann während der 3-D-Rekonstruktion eingesetzt, um die Bewegung zu kompensieren. Gleichzeitige Kollimation auf das Objekt reduziert die Dosis, wie anhand der 6 und 7 erläutert wurde.
  • Biplan-Angiographiesysteme werden bisher nur auf einer Ebene für 3-D-Bildgebung eingesetzt.
  • Durch den Einsatz von neuen Detektoreinstellungen werden sehr hohe Auflösungen erreicht, die bisher nur bei statischen Objekten eingesetzt werden können. Dabei kann durch starke Kollimation erheblich Dosis eingespart werden. Allerdings sind solche Methoden nur für den Einsatz am Kopf nutzbar, da Bewegungen die Bildqualität dramatisch verschlechtern.
  • Mit dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren wird der Einsatz am ganzen Körper möglich, der ja nie perfekt im Stillstand ist. Die gleichzeitige Aufnahme eines Objekts mittels zweier Röntgendetektoren ermöglicht die Kompensation von Bewegung kleiner Objekte. Erst durch die Schätzung und Kompensation der Bewegung kann die Bildqualität wieder hergestellt werden. Damit ergeben sich völlig neue Anwendungen, wie die Überprüfung von Stents im Abdomen oder das Screening von Plaques mittels der Verwendung von zwei unterschiedlichen Einstellungen an der Röntgenquelle.
  • Ein wesentlicher Vorteil dieses Ansatzes zur Bewegungskompensation besteht darin, dass keine zusätzlichen Aufnahmen benötigt werden und damit keine zusätzliche Strahlenbelastung für den Patienten entsteht. Die Aufnahmen aus dem Biplan-Angiographiesystem werden sowohl zur Bewegungskorrektur als auch zur Rekonstruktion verwendet.
  • Wird eine längere Rotation eingesetzt, ist es möglich, beide Röntgenquellen mit unterschiedlicher Spannung zu betreiben. Damit ist eine verbesserte Materialanalyse möglich, die die Trennung von verschiedenen Materialen gleicher Dichte ermöglicht. Damit ist beispielsweise eine Trennung von Kontrastmittel und Plaques möglich, wie in 7 dargestellt ist.

Claims (8)

  1. Angiographisches Untersuchungsverfahren eines Organs, Gefäßsystems oder anderer Körperregionen eines Patienten zur Abtastung von kleinen beweglichen Objekten (19a, 19b, 20a, 20b) mittels eines Biplan-Angiographiesystems mit zwei in einem Winkel angeordneten Ebenen (A, B) mit je einem Röntgenstrahler (3, 3') und Kollimator (13, 13'), je einem Röntgenbilddetektor (4, 4'), die an den Enden je eines C-Bogens (2, 2') angebracht sind, einem Patientenlagerungstisch (8) mit einer Tischplatte (7) zur Lagerung des Patienten, einer Systemsteuerungseinheit (10), einem Bildsystem (11) und einem Monitor (12), gekennzeichnet durch folgende Schritte: S1 Aufnahme eines zu rekonstruierenden Objekts (19a, 19b, 20a, 20b) mittels beider Ebenen (A, B) des Biplan-Angiographiesystems, S2 Ermittlung von 3-D-Punkten des Objekts (19a, 19b, 20a, 20b) im 3-D-Raum, S3 Datenakquisition durch beide Ebenen (A, B) des Biplan-Angiographiesystems mittels Rotationsangiographie des zu rekonstruierenden Objekts (19a, 19b, 20a, 20b), S4 Verfolgung der Lage der 3-D-Punkte im 3-D-Raum, S5 Berechnung des Bewegungsfeldes der 3-D-Punkte und S6 Durchführung einer bewegungskorrigierten Rekonstruktion aufgrund der aus den Verfahrensschritten S3 und S5 gewonnenen Daten.
  2. Angiographisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung von 3-D-Punkten im 3-D-Raum gemäß Verfahrensschritt S2 folgende Schritte aufweist: S21 Detektion der Lage bestimmter Punkte in der Ebene A, S22 parallele Detektion der Lage bestimmter Punkte in der Ebene B, S23 Ermittlung der Korrespondenz der Punkte und S24 Berechnung der 3-D-Koordinaten der Punkte zur Bestimmung der 3-D-Punkte.
  3. Angiographisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die 3-D-Datenakquisition über eine gesamte Scan-Trajektorie (15) für beide Ebenen (A, B) des Biplan-Angiographiesystems von 180 Grad plus Fächerwinkel φ verläuft.
  4. Angiographisches Untersuchungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die 3-D-Datenakquisition über eine Scan-Trajektorie (15) von 180 Grad plus Fächerwinkel φ für jede Ebene (A, B) des Biplan-Angiographiesystems verläuft.
  5. Angiographisches Untersuchungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Röntgenstrahler (3, 3') mit unterschiedlichen Spannungen im sogenannten Dual-Energie-Modus betrieben werden.
  6. Angiographisches Untersuchungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide Röntgensysteme kontinuierlich bewegt werden.
  7. Angiographisches Untersuchungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimatoren (13, 13') auf das Objekt (19a, 19b, 20a, 20b) kollimiert sind.
  8. Angiographisches Untersuchungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpassung der Kollimation durch die Kollimatoren (13, 13') zur 3-D-Bewegung des Objekts (19a, 19b, 20a, 20b) erfolgt.
DE102012202648A 2012-02-21 2012-02-21 Angiographisches Untersuchungsverfahren zur Abtastung von kleinen beweglichen Objekten Active DE102012202648B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012202648A DE102012202648B3 (de) 2012-02-21 2012-02-21 Angiographisches Untersuchungsverfahren zur Abtastung von kleinen beweglichen Objekten

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012202648A DE102012202648B3 (de) 2012-02-21 2012-02-21 Angiographisches Untersuchungsverfahren zur Abtastung von kleinen beweglichen Objekten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012202648B3 true DE102012202648B3 (de) 2013-07-04

Family

ID=48608152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012202648A Active DE102012202648B3 (de) 2012-02-21 2012-02-21 Angiographisches Untersuchungsverfahren zur Abtastung von kleinen beweglichen Objekten

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012202648B3 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015063191A1 (en) * 2013-10-31 2015-05-07 Koninklijke Philips N.V. Providing x-ray image data of an object
EP3626173A1 (de) * 2018-09-19 2020-03-25 Siemens Healthcare GmbH Verfahren zur bewegungskorrektur eines rekonstruierten drei-dimensionalen bilddatensatzes, biplan-röntgeneinrichtung, computerprogramm und elektronisch lesbarer datenträger

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007032786A1 (de) * 2007-07-13 2009-01-22 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Fusion oder Überlagerung eines 3D-Bildes und eines 2D-Bildes von einem bewegten Gewebebereich eines Lebewesens
US7500784B2 (en) * 2005-03-18 2009-03-10 Siemens Aktiengesellschaft X-ray device
DE102008026035A1 (de) * 2008-05-30 2009-12-10 Siemens Aktiengesellschaft Betriebsverfahren für eine verschwenkbare Polyplan-Bildgebungsanlage zur Abbildung eines sich bewegenden Untersuchungsobjekts

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7500784B2 (en) * 2005-03-18 2009-03-10 Siemens Aktiengesellschaft X-ray device
DE102007032786A1 (de) * 2007-07-13 2009-01-22 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Fusion oder Überlagerung eines 3D-Bildes und eines 2D-Bildes von einem bewegten Gewebebereich eines Lebewesens
DE102008026035A1 (de) * 2008-05-30 2009-12-10 Siemens Aktiengesellschaft Betriebsverfahren für eine verschwenkbare Polyplan-Bildgebungsanlage zur Abbildung eines sich bewegenden Untersuchungsobjekts

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015063191A1 (en) * 2013-10-31 2015-05-07 Koninklijke Philips N.V. Providing x-ray image data of an object
US10492736B2 (en) 2013-10-31 2019-12-03 Koninklijke Philips N.V. Providing X-ray image data of an object
EP3626173A1 (de) * 2018-09-19 2020-03-25 Siemens Healthcare GmbH Verfahren zur bewegungskorrektur eines rekonstruierten drei-dimensionalen bilddatensatzes, biplan-röntgeneinrichtung, computerprogramm und elektronisch lesbarer datenträger
US11210819B2 (en) 2018-09-19 2021-12-28 Siemens Healthcare Gmbh Motion correction of a reconstructed three-dimensional image dataset

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006041033B4 (de) Verfahren zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bildvolumens
EP2082687B1 (de) Überlagerte Darstellung von Aufnahmen
DE10241184B4 (de) Verfahren für eine Biplan-Röntgeneinrichtung zur Erzeugung eines Volumendatensatzes
DE10114099B4 (de) Verfahren zum Detektieren der dreidimensionalen Position eines in einen Körperbereich eingeführten medizinischen Untersuchungsinstruments, insbesondere eines in ein Gefäß eingeführten Katheters
EP0880109B1 (de) Verfahren zur Ermittlung der Transformation zwischen einem Objekt und seiner dreidimensionalen Darstellung und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE10237347A1 (de) Ermittlungsverfahren für ein Abbruchkriterium beim Erfassen von zweidimensionalen Bildern eines dreidimensionalen Objekts
DE10136160A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Registrierung zweier 3D-Bilddatensätze
DE102005030609A1 (de) Verfahren bzw. Röntgeneinrichtung zum Erstellen einer Serienaufnahme von medizinischen Röntgenbildern eines sich während der Serienaufnahme ggf. bewegenden Patienten
DE102005044407A1 (de) Verfahren zur artefaktreduzierten radiologischen 3D-Bildgebung, Medizinische Bildgebungsvorrichtung und Verfahren zur Erstellung eines Therapieplans
DE102019001988B3 (de) Röntgensystem für die iterative Bestimmung einer optimalen Koordinatentransformation zwischen sich überlappenden Volumina, die aus Volumendatensätzen von diskret abgetasteten Objektbereichen rekonstruiert wurden.
DE102004016586A1 (de) Bildrekonstruktionseinrichtung für ein Röntgengerät sowie Verfahren zur lokalen 3D-Rekonstruktion eines Objektbereiches
DE102009031165A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Aufnahme von Röntgenbildern für eine dreidimensionale Bildrekonstruktion
DE102006011235A1 (de) Verfahren zur Erfassung von Projektionsdatensätzen eines Untersuchungsobjekts
DE102014201559A1 (de) Angiographisches Untersuchungsverfahren eines Gefäßsystems in einer interessierenden Körperregion eines Patienten
DE102012202165A1 (de) Verfahren zur Positionierung eines interessierenden Körperbereichs im Isozentrum eines CT-Bildgebungssystems
DE102006021372A1 (de) Verfahren zur Erstellung eines dreidimensionalen Bilddatensatzes eines Zielvolumens
DE102008026035A1 (de) Betriebsverfahren für eine verschwenkbare Polyplan-Bildgebungsanlage zur Abbildung eines sich bewegenden Untersuchungsobjekts
DE102009047867B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur von trunkierten Projektionsdaten
DE102013204552B4 (de) Verfahren zur artefaktfreien Wiedergabe von Metallteilen in dreidimensional rekonstruierten Bildern
DE102013200329B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Dejustagekorrektur für Bildgebungsverfahren
EP1118962A1 (de) Registrierung von aufeinanderfolgenden tomographischen Datensätzen zur Bewegungsartefaktreduktion
DE102012216652A1 (de) Angiographisches Untersuchungsverfahren
DE102008008750B4 (de) Verfahren zum Erzeugen einer Bildfolge für eine 3-D-Rekonstruktion und Röntgenbildaufnahmesystem
DE102012202648B3 (de) Angiographisches Untersuchungsverfahren zur Abtastung von kleinen beweglichen Objekten
DE10035138A1 (de) Computertomographie-Verfahren mit kegelförmiger Durcstrahlung eines Objekts

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20131005

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SIEMENS HEALTHINEERS AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, MUENCHEN, DE