DE102012204998A1

DE102012204998A1 - Medical imaging device for imaging e.g. esophagus of human patient to diagnose diseased modifications, has detector elements detecting source backscattered radiation in energy-resolved manner and providing data to computing and control unit

Info

Publication number: DE102012204998A1
Application number: DE201210204998
Authority: DE
Inventors: Michael Stark
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-02

Abstract

The device (1) has a radioactive radiation source (3) and a shielding unit (4) arranged at a proximal end region of a medical catheter (2). Two detector elements (5, 5') are arranged along a catheter longitudinal axis (50) of the proximal end region of the medical catheter. The shielding unit is designed such that a radiation (20) of the source not directly strikes on the detector elements. The detector elements detect a backscattered radiation (22) of the source in an energy-resolved manner, and provide data to a computing and control unit, which computes a three-dimensional image data set. The radioactive radiation source is a position sensor. An independent claim is also included for a method for imaging a hollow organ.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine medizinische Bildgebungsvorrichtung zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein medizinisches Bildgebungssystem und ein Verfahren zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans. The present invention relates to a medical imaging device for imaging within a hollow organ. Moreover, the present invention relates to a medical imaging system and a method for imaging within a hollow organ.

Bildgebende Verfahren werden in der Medizin in vielfältiger Weise eingesetzt. Je nach Aufgabe, wie z.B. der medizinischen Diagnostik, werden dazu spezielle bildgebende Vorrichtungen, auch Modalitäten genannt, und entsprechende apparative Untersuchungsmethoden verwendet. Im Allgemeinen werden durch ein bildgebendes Verfahren zwei- oder dreidimensionale Bilddaten von Organen und Strukturen des menschlichen oder tierischen Körpers gewonnen, die insbesondere zur Diagnose krankheitsbedingter Veränderungen eingesetzt werden. Die gewonnenen Bilddaten können meist, gegebenenfalls nach einer Bearbeitung mit Bildbearbeitungsalgorithmen, auf einem Darstellungsmittel, z.B. einem Monitor, dargestellt werden. Neben bildgebenden Verfahren, wie Röntgenaufnahmen, Computertomographie, Positronen-Emissions-Tomographie oder Magnetresonanztomographie, bei denen ein bildgebendes Gerät zur Aufnahme eines interessierenden Bereiches eines Untersuchungsobjektes außerhalb des Untersuchungsobjektes angeordnet ist, gewinnen bildgebende Verfahren, bei denen zumindest ein bildgebender Teil eines bildgebenden Gerätes in das Untersuchungsobjekt eingeführt wird, zunehmend an Bedeutung. Schon seit längerer Zeit im klinischen Einsatz sind zum Beispiel Endoskope, die über die Speiseröhre eines Patienten in den Magen des Patienten eingeführt werden, und die eine Bildgebung auf Basis von sichtbarem Licht ermöglichen. Imaging methods are used in medicine in a variety of ways. Depending on the task, such. Medical diagnostics, special imaging devices, also called modalities, and appropriate apparatus investigation methods are used. In general, two or three-dimensional image data of organs and structures of the human or animal body are obtained by an imaging process, which are used in particular for the diagnosis of disease-related changes. The acquired image data can usually, possibly after being processed with image processing algorithms, be displayed on a display means, e.g. a monitor. In addition to imaging methods, such as X-rays, computed tomography, positron emission tomography or magnetic resonance imaging, in which an imaging device for receiving a region of interest of an examination subject outside the examination subject is arranged, gain imaging methods, in which at least one imaging part of an imaging device in the Object of investigation is introduced, increasingly important. For example, for some time in clinical use, endoscopes have been introduced into the patient's stomach via the esophagus of a patient and provide visible light imaging.

Ein weiteres Beispiel betrifft die Untersuchung von Innenwänden eines Blutgefäßes auf pathologische Gegebenheiten, wie z.B. Ablagerungen. Die genaue Kenntnis über die Zusammensetzung von vorhandenen Ablagerungen in einem Blutgefäß ist von großer Bedeutung für einen Arzt, da davon abhängt, ob eine Behandlung notwendig ist und gegebenenfalls, wie diese auszusehen hat. Zwei bildgebende Verfahren, intravascular ultrasound, Abk. IVUS, und intravascular optical coherence tomography, Abk. iOCT, sind zur Klärung solcher Fragestellungen gängige Methoden. Neben den Vorteilen, die diese beiden bildgebenden Verfahren bieten, haben sie jedoch auch Nachteile. Nachteile der IVUS-Methode sind beispielsweise eine eingeschränkte räumliche Auflösung und oft die Schwierigkeit, die erhaltenen Bilder zu interpretieren. Nachteilig bei der Verwendung des iOCT-Verfahrens ist unter anderem, dass zur Bildgebung ein Kontrastmittel verwendet werden muss und die geringe Reichweite der Bildgebung. Another example relates to the examination of internal walls of a blood vessel for pathological conditions, such as e.g. Deposits. Exact knowledge of the composition of existing deposits in a blood vessel is of great importance to a physician as it depends on whether treatment is needed and, if appropriate, how it should look. Two imaging methods, intravascular ultrasound, abbr. IVUS, and intravascular optical coherence tomography, abbr. IOCT, are common methods for clarifying such issues. However, besides the advantages offered by these two imaging techniques, they also have disadvantages. Disadvantages of the IVUS method, for example, a limited spatial resolution and often the difficulty to interpret the images obtained. A disadvantage of the use of the iOCT method is, inter alia, that for imaging a contrast agent must be used and the short range of imaging.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine medizinische Bildgebungsvorrichtung und ein medizinisches Bildgebungssystem zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans anzugeben, die Nachteile bekannter Bildgebungsvorrichtungen vermeidet. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans mit einer Bildgebungsvorrichtung ermöglicht wird. The object of the present invention is therefore to provide a medical imaging device and a medical imaging system for imaging within a hollow organ, which avoids the disadvantages of known imaging devices. It is a further object of the invention to specify a method with which imaging within a hollow organ with an imaging device is made possible.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans mit den Merkmalen des ersten unabhängigen Patentanspruchs, einem medizinischen Bildgebungssystem zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans mit den Merkmalen des zweiten unabhängigen Patentanspruchs und einem Verfahren zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans mit den Merkmalen des dritten unabhängigen Patentanspruchs. The invention solves this problem with a medical imaging device for imaging within a hollow organ with the features of the first independent patent claim, a medical imaging system for imaging within a hollow organ with the features of the second independent claim and a method for imaging within a hollow organ with the features of the third independent patent claim.

Der Grundgedanke der Erfindung ist eine medizinische Bildgebungsvorrichtung zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung umfasst einen medizinischen Katheter, in dessen proximalen Endbereich eine radioaktive Strahlenquelle, ein Abschirmmittel und wenigstens zwei Detektorelemente anordenbar sind. Das Abschirmmittel ist dabei derart ausgeführt, dass Strahlung der radioaktiven Strahlenquelle nicht direkt auf die wenigstens zwei Detektorelemente trifft. Weiter sind die wenigstens zwei Detektorelemente längs der Katheterlängsachse des proximalen Endbereichs des Katheters anordenbar. Weiter sind die wenigstens zwei Detektorelemente dazu ausgeführt, rückgestreute Strahlung der radioaktiven Strahlenquelle energieaufgelöst zu detektieren und einem Rechen- und Steuermittel bereitzustellen. The basic idea of the invention is a medical imaging device for imaging within a hollow organ. The medical imaging device comprises a medical catheter, in the proximal end region of which a radioactive radiation source, a shielding means and at least two detector elements can be arranged. The shielding means is designed such that radiation from the radioactive radiation source does not strike the at least two detector elements directly. Furthermore, the at least two detector elements can be arranged along the catheter longitudinal axis of the proximal end region of the catheter. Furthermore, the at least two detector elements are designed to detect backscattered radiation of the radioactive radiation source in an energy-resolved manner and to provide it with a computing and control means.

Unter einem Hohlorgan versteht man ein Organ, das mit seinem biologischen Gewebe einen Hohlraum, auch Lumen genannt, umschließt. Zu den Hohlorganen zählen z.B. Speiseröhre, Magen-Darm-Trakt, Gallenblase, Luftröhre, Herz, der weibliche Genitaltrakt mit Eileiter, Gebärmutter, Vagina, die harnableitenden Wege mit Nierenbecken, Harnleiter, Harnblase und Harnröhre. Weiter sollen auch Gefäße zu den Hohlorganen gezählt werden. Gefäße sind Blutgefäße, wie Arterien, Venen, Kapillaren, und Lymphgefäße, wie Lymphkapillaren, Kollektoren und Lymphsammelstämme. Unter einem medizinischen Katheter wird insbesondere ein schlauch- oder stabähnliches Gerät mit einer Länge von ca. 0,3 bis 1,5 m und einem Durchmesser von ca. 1 bis 20 mm verstanden, das in einen menschlichen oder tierischen Körper einführbar ist. Weiter kann ein medizinischer Katheter integrierte oder über Arbeitskanäle einführbare Instrumente, z.B. mikromechanische Geräte, wie kleine Zangen oder Greifer, umfassen, mit denen untersuchende oder intervenierende Vorgänge durchführbar sind. Vorhergehend und nachfolgend soll unter einem Katheter ein medizinischer Katheter verstanden werden. Im proximalen Endbereich des Katheters, d.h. in einem Bereich an dem Ende des Katheters, das, in einem in einen menschlichen oder tierischen Körper eingeführten Zustand, im Körperinneren liegt, ist eine medizinische Bildgebungsvorrichtung anordenbar. Der proximale Endbereich des Katheters kann beispielsweise 10% der Katheterlänge betragen. Vorzugsweise ist die medizinische Bildgebungsvorrichtung am proximalen Ende, insbesondere an der Spitze des proximalen Endes, des Katheters anordenbar. Unter anordenbar wird verstanden, dass die medizinische Bildgebungsvorrichtung am proximalen Ende des Katheters dauerhaft angeordnet ist, also fest mit dem Katheter verbunden ist, oder zweitweise angeordnet bzw. austauschbar ist. Die Bildgebung erfolgt prinzipiell durch energie- und ortsaufgelöste Detektion von rückgestreuter Strahlung der radioaktiven Strahlenquelle. Dazu ist erfindungsgemäß im proximalen Endbereich des Katheters eine radioaktive Strahlenquelle angeordnet. Unter einer radioaktiven Quelle wird im Allgemeinen ein Material verstanden, das zu radioaktivem Zerfall oder Kernzerfall fähig ist. Radioaktiver Zerfall beschreibt die Eigenschaft instabiler Atomkerne, sich spontan unter Energieabgabe umzuwandeln. Die freiwerdende Energie wird meist als ionisierende Strahlung, d.h. energiereiche Teilchen und/oder Gammastrahlung, abgegeben. Treffen Photonen dieser Strahlung auf freie Elektronen, beispielsweise von Materie, die sich in der Umgebung der radioaktiven Strahlenquelle befindet, werden sie in ihrer Flugbahn abgelenkt, d.h. gestreut, und geben einen Teil ihrer Energie an die getroffenen Elektronen ab, was sich in einer Zunahme der Wellenlänge bzw. einer Abnahme der Frequenz auswirkt. Dieser Effekt ist als Compton-Effekt bekannt. Ein Teil der gestreuten Strahlung wird mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auch in Richtung des Katheters zurückgestreut, engl. backscattering, d.h. der Winkel zwischen von der radioaktiven Strahlenquelle abgestrahlter Strahlung und an freien Elektronen rückgestreuter Strahlung ist kleiner als 90°, und kann mit Hilfe der wenigstens zwei Detektorelemente detektiert werden. Da die Lage der wenigstens zwei Detektorelemente relativ zu dem Katheter bekannt ist, ist auch die Lage der Detektorelemente relativ zu der radioaktiven Strahlenquelle bekannt ist, so dass sich eine ortsaufgelöste Detektion ergibt. Diese ist materialabhängig und ergibt medizinische Information. Weiter sind die Detektorelemente so ausgeführt, dass sie die Energie der rückgestreuten und auf die jeweiligen Detektorelemente treffenden Strahlung auflösen können, d.h. deren Energie als kontinuierlichen oder als gequantelten Messwert bestimmen können. Durch die von den Detektorelementen gewonnenen Messwerte kann insbesondere die Elektronendichte der, die Detektoren umgebenden, Materie bestimmt werden. Diese ist materialabhängig und beinhaltet wichtige, medizinische Informationen. Weiter sind die Detektorelemente so ausgeführt, dass die rückgestreute, energieaufgelöste, detektierte Strahlung einem Rechen- und Steuermittel bereitgestellt werden kann. Ausführungsformen von Detektormitteln, die diese Merkmale aufweisen, sind prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt bzw. können, z.B. ausgehend von aus dem Bereich der Röntgendetektoren bekannten Detektormitteln, entwickelt werden. Bei dem Rechen- und Steuermittel kann es sich beispielsweise um eine elektronische Schaltung, insbesondere um einen Computer handeln, dem die Messwerte der Detektorelemente elektronisch, z.B. über elektrische Leitungen, zugeführt werden. Um eine direkte Bestrahlung der Detektorelemente durch die radioaktive Strahlenquelle zu vermeiden, umfasst die medizinische Bildgebungsvorrichtung erfindungsgemäß ein Abschirmmittel oder einen Kollimator, vorzugsweise aus einem strahlenabsorbierenden Material, wie z.B. Blei, das in der direkten Linie zwischen radioaktiver Strahlenquelle und der Detektorelemente angeordnet ist. A hollow organ is understood to mean an organ which encloses a cavity, also called a lumen, with its biological tissue. The hollow organs include, for example, the esophagus, gastrointestinal tract, gall bladder, trachea, heart, the female genital tract with fallopian tubes, uterus, vagina, the urinary tract with renal pelvis, ureter, urinary bladder and urethra. Next should also be counted vessels to the hollow organs. Vessels are blood vessels, such as arteries, veins, capillaries, and lymphatics, such as lymphatic capillaries, collectors, and lymph collecting trunks. A medical catheter is understood in particular to mean a tube or rod-like device with a length of approximately 0.3 to 1.5 m and a diameter of approximately 1 to 20 mm, which can be introduced into a human or animal body. Furthermore, a medical catheter may include integrated or insertable via working channels instruments, such as micromechanical devices, such as small forceps or grippers, with those investigative or intervening operations are feasible. Previously and subsequently, a catheter should be understood to mean a medical catheter. A medical imaging device can be arranged in the proximal end region of the catheter, ie in a region at the end of the catheter which, in a state introduced into a human or animal body, lies in the interior of the body. For example, the proximal end portion of the catheter may be 10% of the catheter length. Preferably, the medical imaging device can be arranged at the proximal end, in particular at the tip of the proximal end, of the catheter. By disposable, it is understood that the medical imaging device is permanently disposed at the proximal end of the catheter, that is, fixedly connected to the catheter, or disposed or interchangeable secondarily. The imaging takes place in principle by energy and spatially resolved detection of backscattered radiation of the radioactive source. For this purpose, a radioactive radiation source is arranged according to the invention in the proximal end region of the catheter. A radioactive source is generally understood to mean a material that is capable of radioactive decay or nuclear decay. Radioactive decay describes the property of unstable atomic nuclei to spontaneously transform with release of energy. The energy released is usually emitted as ionizing radiation, ie high-energy particles and / or gamma radiation. If photons of this radiation encounter free electrons, for example of matter which is in the vicinity of the radioactive radiation source, they are deflected in their trajectory, ie scattered, and release some of their energy to the electrons hit, which results in an increase in the number of electrons Wavelength or a decrease in the frequency affects. This effect is known as the Compton effect. A portion of the scattered radiation is with a certain probability also backscattered in the direction of the catheter, engl. backscattering, ie the angle between radiation emitted by the radioactive radiation source and radiation backscattered to free electrons is less than 90 °, and can be detected with the aid of the at least two detector elements. Since the location of the at least two detector elements relative to the catheter is known, the position of the detector elements relative to the radioactive radiation source is also known, so that a spatially resolved detection results. This is material-dependent and gives medical information. Further, the detector elements are designed so that they can dissolve the energy of the backscattered and incident on the respective detector elements radiation, ie can determine their energy as a continuous or as a quantized measured value. In particular, the electron density of the matter surrounding the detectors can be determined by the measured values obtained by the detector elements. This is material-dependent and contains important, medical information. Furthermore, the detector elements are designed so that the backscattered, energy-resolved, detected radiation can be provided to a computing and control means. Embodiments of detector means which have these features are known in principle from the prior art or can be developed, for example, starting from detector means known from the field of X-ray detectors. The computing and control means may be, for example, an electronic circuit, in particular a computer, to which the measured values of the detector elements are supplied electronically, for example via electrical lines. In order to avoid direct irradiation of the detector elements by the radioactive radiation source, the medical imaging device according to the invention comprises a shielding means or a collimator, preferably of a radiation absorbing material, such as lead, disposed in the direct line between the radioactive radiation source and the detector elements.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die, auf die Katheterlängsachse des proximalen Endbereichs des Katheters bezogene, radiale Ausdehnung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung im proximalen Endbereich des medizinischen Katheters weniger als 2 mm beträgt. Zusätzlich oder alternativ beträgt die laterale Ausdehnung von radioaktiver Strahlenquelle, Abschirmmittel und den wenigstens zwei Detektorelementen parallel zur Katheterlängsachse des proximalen Endbereichs des Katheters zwischen 5 mm und 30 mm. It has proved to be advantageous if the radial extent of the medical imaging device in the proximal end region of the medical catheter, which is related to the catheter longitudinal axis of the proximal end region of the catheter, is less than 2 mm. Additionally or alternatively, the lateral extent of radioactive radiation source, shielding means and the at least two detector elements parallel to the catheter longitudinal axis of the proximal end portion of the catheter between 5 mm and 30 mm.

Bei einem Durchmesser der medizinischen Bildgebungsvorrichtung von weniger als 2 mm können beispielsweise Bilder innerhalb eines Blutgefäßes bzw. Bilder der Blutgefäßwände aufgenommen werden, um so z.B. Aufschluss über die Zusammensetzung einer Ablagerung in diesem Blutgefäß zu erhalten. Selbstverständlich ist auch eine Bildgebung im Innern eines größeren Hohlorgans, wie zum Beispiel im Darm oder der Speiseröhre eines menschlichen oder tierischen Patienten, möglich. Vorteilhaft für eine Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans mit kleinem Durchmesser und/oder einem Krümmungsradius im Zentimeterbereich ist eine Länge des bildgebenden Teils der medizinischen Bildgebungsvorrichtung, d.h. der Ausdehnung von radioaktiver Strahlenquelle, Abschirmmittel und der Detektorelemente, von weniger als 3 cm. Für eine Bildgebung in größeren Hohlorganen bzw. Hohlorganen mit größeren Krümmungsradien sind selbstverständlich auch größere Längen möglich, wodurch möglicherweise der technische Aufwand zur Realisierung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung reduziert werden kann. For example, if the diameter of the medical imaging device is less than 2 mm, images may be taken within a blood vessel or images of the blood vessel walls, e.g. To get information about the composition of a deposit in this blood vessel. Of course, imaging inside a larger hollow organ, such as in the intestine or esophagus of a human or animal patient, is also possible. Advantageous for imaging within a small diameter hollow organ and / or radius of curvature in the centimeter range is a length of the imaging portion of the medical imaging device, i. the extent of radioactive source, shielding means and detector elements, less than 3 cm. Of course, larger lengths are also possible for imaging in larger hollow organs or hollow organs with larger radii of curvature, as a result of which possibly the technical outlay for realizing the medical imaging device can be reduced.

Mit besonderem Vorteil umfassen die wenigstens zwei Detektorelemente jeweils einen Röntgenkonverter auf Basis von Cadmiumtellurid oder Cadmium-Zink-Tellurid. With particular advantage, the at least two detector elements each comprise one X-ray converter based on cadmium telluride or cadmium zinc telluride.

Cadmiumtellurid, Abk. CdTe, oder als Mischkristall mit Zinktellurid, Abk. ZnTe, also Abk. (Cd, Zn)Te, sind bekannte Röntgen- und Gammastrahlungsdetektormaterialien und somit vorteilhaft bei den energieauflösenden Detektorelementen einzusetzende Materialien. Cadmium telluride, abbreviated CdTe, or as mixed crystal with zinc tellurium, abbreviation ZnTe, ie abbr. (Cd, Zn) Te, are known X-ray and gamma-ray detector materials and thus advantageously used in the energy-resolving detector elements.

Günstig sind die mindestens zwei Detektorelemente durch eine Koinzidenzschaltung miteinander verbunden. Conveniently, the at least two detector elements are connected to each other by a coincidence circuit.

Es kann vorkommen, dass eine Streuung im Detektormaterial eines Detektorelementes stattfindet und ein gestreutes Photon in einem anderen Detektorelement absorbiert und detektiert wird. Durch eine an sich bekannte Koinzidenzschaltung kann trotzdem die gesamte Energie ermittelt werden. It may happen that a scattering takes place in the detector material of a detector element and a scattered photon is absorbed and detected in another detector element. Nevertheless, the total energy can be determined by a coincidence circuit known per se.

Vorzugsweise ist das Abschirmmittel derart ausgeführt, dass Strahlung der radioaktiven Strahlenquelle senkrecht zur Katheterlängsachse des proximalen Endbereichs des Katheters abgestrahlt wird. Preferably, the shielding means is designed such that radiation of the radioactive radiation source is emitted perpendicular to the catheter longitudinal axis of the proximal end region of the catheter.

Durch die geometrische Anordnung und Ausführung des Abschirmmittels, beispielsweise als Blende mit zwei parallelen Bleischeiben, in deren Zwischenraum die radioaktive Strahlenquelle angeordnet ist, kann erreicht werden, dass die Strahlung der radioaktiven Strahlenquelle im Wesentlichen nur senkrecht zu der Katheterlängsachse des proximalen Endbereichs des Katheters abgestrahlt wird. Die senkrechte Abstrahlung bietet Vorteile bei der Bestimmung des, insbesondere primären, Streuwinkels der rückgestreuten, detektierten Strahlung, der wichtig für die räumliche Auflösung der Bildgebung ist. By the geometric arrangement and design of the shielding, for example as a diaphragm with two parallel lead discs, in the space between the radioactive source is arranged, it can be achieved that the radiation of the radioactive source is radiated substantially perpendicular to the catheter longitudinal axis of the proximal end portion of the catheter , The perpendicular emission offers advantages in determining the, in particular primary, scattering angle of the backscattered, detected radiation, which is important for the spatial resolution of the imaging.

Zweckmäßig gibt die radioaktive Strahlenquelle im Wesentlichen monoenergetische Strahlung ab oder die radioaktive Strahlenquelle gibt Strahlung ab, deren Compton-Rückstreuungsenergiebänder nicht überlappen. Suitably, the radioactive source emits substantially monoenergetic radiation or the radioactive source emits radiation whose Compton backscatter energy bands do not overlap.

Strahlung mit einem einzigen Energieniveau ist vorteilhaft, da dadurch der Streuwinkel der Comptonstrahlung wohl definiert ist. Radioaktive Strahlenquellen mit zwei oder mehr Energieniveaus sind auch verwendbar, wenn die Energiebänder der gestreuten Comptonstrahlung disjunkt sind. Eine mögliche radioaktive Strahlenquelle für monoenergetische Strahlung ist Cobalt-57, Abk. ⁵⁷Co, mit einer Zerfallsenergie von ca. 122 keV, eine mögliche radioaktive Strahlenquelle mit mehr Energieniveaus ist Barium-133, Abk. ¹³³Ba, mit Zerfallsenergien von ca. 80 keV, 303 keV und 356 keV. Radiation with a single energy level is advantageous because it defines well the scattering angle of the Compton radiation. Radioactive sources with two or more energy levels are also useful when the energy bands of the scattered Compton radiation are disjoint. A possible radioactive source for monoenergetic radiation is cobalt-57, abbr. ⁵⁷ Co, with a decay energy of about 122 keV, a possible radioactive source with more energy levels is barium-133, abbr. ¹³³ Ba, with decay energies of about 80 keV , 303 keV and 356 keV.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die medizinische Bildgebungsvorrichtung ein Austauschmittel zum Austausch der radioaktiven Strahlenquelle. In a further advantageous embodiment, the medical imaging device comprises a replacement means for exchanging the radioactive radiation source.

Um die medizinische Bildgebungsvorrichtung über längere Zeit benutzen zu können, ist entweder eine radioaktive Strahlenquelle mit langer Betriebsdauer, das heißt mit einer großen Halbwertszeit, verwendbar, z.B. Barium-133 mit einer Halbwertszeit von etwa 10,5 Jahren, oder die radioaktive Strahlenquelle der medizinischen Bildgebungsvorrichtung ist gegen eine neue radioaktive Strahlenquelle austauschbar oder wechselbar. Dazu könnte ein Austauschmittel zum Austausch der radioaktiven Strahlenquelle verwendet werden, zum Beispiel in Ausgestaltung eines verschließbaren Hohlraums. In order to be able to use the medical imaging device for a long time, either a radioactive radiation source with a long service life, that is with a large half-life, can be used, e.g. Barium-133 having a half-life of about 10.5 years, or the radioactive radiation source of the medical imaging device is interchangeable or replaceable with a new radioactive source. For this purpose, an exchange means could be used for exchanging the radioactive radiation source, for example in a design of a closable cavity.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die radioaktive Strahlenquelle zwischen den wenigstens zwei Detektorelementen anordenbar. In a further advantageous embodiment, the radioactive radiation source can be arranged between the at least two detector elements.

Durch diese Anordnung wird die radioaktive Strahlenquelle von den Detektorelementen eingerahmt, so dass rückgestreute Strahlung mit positiven wie negativen Rückstreuwinkeln messbar ist. Unter dem Rückstreuwinkel soll der Winkel verstanden werden, der zwischen der von der radioaktiven Strahlenquelle abgestrahlten und auf freie Elektronen treffenden Strahlung und an den freien Elektronen rückgestreuter Strahlung aufgespannt wird. By this arrangement, the radioactive source is framed by the detector elements, so that backscattered radiation with positive and negative backscatter angles can be measured. The backscatter angle is to be understood as the angle subtended between the radiation emitted by the radioactive radiation source and incident on free electrons and radiation backscattered by the free electrons.

Mit besonderem Vorteil ist das Abschirmmittel derart ausgeführt, dass Strahlung der radioaktiven Strahlenquelle rotationssymmetrisch zur Katheterlängsachse des proximalen Endbereichs des Katheters abgestrahlt wird und dass die wenigstens zwei Detektorelemente rotationssymmetrisch zur Katheterlängsachse des proximalen Endbereichs des Katheters anordenbar sind. With particular advantage, the shielding means is designed such that radiation of the radioactive radiation source is radiated rotationally symmetrical to the catheter longitudinal axis of the proximal end portion of the catheter and that the at least two detector elements are rotationally symmetrical to the catheter longitudinal axis of the proximal end portion of the catheter can be arranged.

Strahlt die radioaktive Strahlenquelle rotationssymmetrisch zur Katheterlängsachse des proximalen Endbereichs des Katheters ab, d.h. ausgehend von einem Mittelpunkt, der durch die Katheterlängsachse gebildet wird, rotationssymmetrisch von der Katheterlängsachse weg, und sind die Detektorelemente rotationssymmetrisch zur Katheterlängsachse über den Umfang des Katheters und längs eines Teils des Katheters angeordnet, können die Detektorelemente rückgestreute Strahlung über den gesamten Umfang, d.h. über einen Winkelbereich von 360°, detektieren. In Folge kann aus den räumlich und energetisch aufgelösten Messwerten, die einem Rechen- und Steuermittel bereitgestellt werden, ein Querschnittbild des Hohlorgans bestimmt werden. Die räumliche Auflösung und somit die Qualität des Querschnittbildes ist im Allgemeinen umso besser, je mehr Detektorelemente über den Umfang und längs des Katheters angeordnet sind. Hilfreich sind dabei kleine Detektorelemente. Radiates the radioactive radiation source rotationally symmetrical to the catheter longitudinal axis of the proximal end portion of the catheter, i. starting from a midpoint formed by the catheter longitudinal axis, rotationally symmetric away from the catheter longitudinal axis, and the detector elements being rotationally symmetric about the catheter longitudinal axis over the circumference of the catheter and along a portion of the catheter, the detector elements can return backscattered radiation over the entire circumference, i. over an angular range of 360 °, detect. As a result, a cross-sectional image of the hollow organ can be determined from the spatially and energetically resolved measured values which are provided to a computing and control means. The spatial resolution and thus the quality of the cross-sectional image is in general the better, the more detector elements are arranged over the circumference and along the catheter. Helpful are small detector elements.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Abschirmmittel derart ausgeführt, dass Strahlung der radioaktiven Strahlenquelle rotationssymmetrisch zur Katheterlängsachse des proximalen Endbereichs des Katheters über einen Öffnungswinkel, der kleiner als 360° ist, abgestrahlt wird. Die wenigstens zwei Detektorelemente sind weiter rotationssymmetrisch zur Katheterlängsachse des proximalen Endbereichs des Katheters über den Öffnungswinkel anordenbar. Weiter umfasst die medizinische Bildgebungsvorrichtung ein Drehmittel zur Rotation des Abschirmmittels, der wenigstens zwei Detektorelemente und/oder der radioaktiven Strahlenquelle um die Katheterlängsachse des proximalen Endbereichs des Katheters. In an advantageous development, the shielding means is designed such that radiation of the radioactive radiation source is radiated rotationally symmetrical to the catheter longitudinal axis of the proximal end region of the catheter over an opening angle which is smaller than 360 °. The at least two detector elements can be further arranged rotationally symmetrical about the catheter longitudinal axis of the proximal end region of the catheter over the opening angle. Furthermore, the medical imaging device comprises a rotation means for rotating the shielding means, the at least two detector elements and / or the radioactive radiation source around the catheter longitudinal axis of the proximal end region of the catheter.

In dieser Ausgestaltung wird radioaktive Strahlung zwar rotationssymmetrisch abgegeben, allerdings nicht über den gesamten Umfang, sondern über einen Öffnungswinkel von weniger als 360°. Dies kann durch eine Ausformung des Abschirmmittels erfolgen, die Strahlung nur über den Öffnungswinkelbereich austreten lässt, außerhalb des Öffnungswinkelbereichs die radioaktive Strahlung dagegen absorbiert. Die Detektorelemente sind längs eines Teils des Katheters über vorzugsweise denselben Öffnungswinkel angeordnet. Diese Detektorelemente können rückgestreute Strahlung über den Öffnungswinkelbereich detektieren, sodass in dieser Ausführungsform kein Querschnittbild über den kompletten Umfang bestimmbar ist, sondern lediglich ein Querschnittbildsegment mit einem Segmentwinkel gleich dem Öffnungswinkel. Mit Hilfe des Drehmittels können das Abschirmmittel, die Detektorelemente und/oder die radioaktive Strahlenquelle um die Katheterlängsachse rotiert werden, so dass durch Aufnahme mehrerer Querschnittbildsegmente, die verschiedene Winkelbereiche abdecken, der Öffnungswinkelbereich bis zum kompletten Umfang vergrößert werden. Beträgt beispielsweise der Öffnungswinkel 90° und es werden drei Querschnittbildsegmente aufgenommen, wobei zwischen zwei Aufnahmen das Abschirmmittel und die Detektorelemente um 90° gedreht werden, kann ein Querschnittbildsegment mit einem Öffnungswinkel von 270° bestimmt werden. Bei vier Querschnittbildsegmenten kann entsprechend ein Gesamtquerschnittbild über den kompletten Umfang von 360° bestimmt werden. Denkbar sind auch mehrere Querschnittbildsegmente, deren Aufnahmebereiche überlappen, und die durch an sich bekannte Bildverarbeitungsalgorithmen zu einem größeren Querschnittbildsegment zusammengesetzt werden können. Das Drehmittel kann zum Beispiel ein mechanischer Griff sein, den eine Bedienperson dreht. Günstiger ist ein motorisches Drehmittel, z.B. ein Elektromotor oder ein Schrittmotor, der das Abschirmmittel, die Detektorelemente und/oder die radioaktive Strahlenquelle um einen definierten Winkel dreht. In this embodiment, although radioactive radiation is emitted rotationally symmetrical, but not over the entire circumference, but over an opening angle of less than 360 °. This can be done by a shaping of the shielding means, the radiation can escape only over the opening angle range, outside the opening angle range, the radioactive radiation, however, absorbed. The detector elements are arranged along a part of the catheter over preferably the same opening angle. These detector elements can detect backscattered radiation over the opening angle range, so that in this embodiment, no cross-sectional image over the entire circumference can be determined, but only a cross-sectional image segment with a segment angle equal to the opening angle. With the aid of the rotating means, the shielding means, the detector elements and / or the radioactive radiation source can be rotated about the catheter longitudinal axis, so that the opening angle range can be increased to the complete circumference by recording a plurality of cross-sectional image segments covering different angular ranges. If, for example, the aperture angle is 90 ° and three cross-sectional image segments are recorded, wherein the shielding means and the detector elements are rotated by 90 ° between two exposures, a cross-sectional image segment with an aperture angle of 270 ° can be determined. For four cross-sectional image segments, a total cross-sectional image over the entire circumference of 360 ° can be determined accordingly. Also conceivable are a plurality of cross-sectional image segments whose recording areas overlap, and which can be combined by known image processing algorithms into a larger cross-sectional image segment. The rotating means may be, for example, a mechanical handle which an operator turns. More favorable is a motorized rotating means, e.g. an electric motor or a stepping motor that rotates the shielding means, the detector elements and / or the radioactive radiation source by a defined angle.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die radioaktive Strahlenquelle, das Abschirmmittel und/oder die wenigstens zwei Detektorelemente in einem strahlendurchlässigen Gehäuse anordenbar. In a further advantageous embodiment, the radioactive radiation source, the shielding means and / or the at least two detector elements can be arranged in a radiolucent housing.

Ein Gehäuse, das die radioaktive Strahlenquelle umgibt und diese beispielsweise vor Verunreinigungen schützt, sollte durchlässig für radioaktive Strahlung sein, entsprechend sollte ein Gehäuse, das die Detektorelemente umgibt und z.B. diese vor mechanischen Schäden schützt, durchlässig für die rückgestreute Strahlung sein. Weiter kann ein Gehäuse das Hohlorgan, in das die medizinische Bildgebungsvorrichtung eingeführt ist, vor toxischen Materialien schützen. Vorzugsweise sind die radioaktive Strahlenquelle, das Abschirmmittel und die Detektorelemente von einem strahlendurchlässigen Gehäuse, z.B. aus einem strahlendurchlässigen und biokompatiblen Kunststoff umgeben. A housing that surrounds the radioactive source and protects it, for example, from contamination should be permeable to radioactive radiation, accordingly, a housing surrounding the detector elements and e.g. this protects against mechanical damage, be permeable to the backscattered radiation. Further, a housing may protect the hollow organ into which the medical imaging device is inserted from toxic materials. Preferably, the radioactive source, the shielding means and the detector elements are from a radiolucent housing, e.g. surrounded by a radiolucent and biocompatible plastic.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die medizinische Bildgebungsvorrichtung ein Verschiebemittel zur translatorischen Bewegung des zumindest proximalen Endbereichs der medizinischen Bildgebungsvorrichtung umfasst. A further advantageous embodiment provides that the medical imaging device comprises a displacement means for translational movement of the at least proximal end region of the medical imaging device.

Mit der bisher beschriebenen medizinischen Bildgebungsvorrichtung ist im Wesentlichen die Aufnahme eines Querschnittbildes oder eines Querschnittbildsegmentes möglich. Werden während einer Verschiebung der Bildgebungsvorrichtung mehrere Querschnittbilder aufgenommen, können diese mit Hilfe an sich bekannter Bildbearbeitungsalgorithmen zu einem räumlichen Bild oder zu einem 3D-Bilddatensatz zusammengesetzt werden. Zur translatorischen Verschiebung dient das Verschiebemittel, das zum Beispiel ein mechanischer Griff sein kann, an dem eine Bedienperson den Katheter vor und zurück ziehen kann. With the medical imaging device described hitherto, it is essentially possible to record a cross-sectional image or a cross-sectional image segment. If a plurality of cross-sectional images are taken during a displacement of the imaging device, they can be combined to form a spatial image or a 3D image data set with the aid of image processing algorithms known per se. For translational displacement is the displacement means, which may be, for example, a mechanical handle on which an operator can pull the catheter back and forth.

Mit besonderem Vorteil ist das Verschiebemittel zur translatorischen Bewegung des zumindest proximalen Endbereichs der medizinischen Bildgebungsvorrichtung ein motorisches Verschiebemittel. With particular advantage, the displacement means for translational movement of the at least proximal end region of the medical imaging device is a motorized displacement means.

Vorzugsweise ist das Verschiebemittel ein motorisches Verschiebemittel, z.B. ein Elektromotor. Das motorische Verschiebemittel bietet unter anderem den Vorteil, dass die medizinische Bildgebungsvorrichtung mit vorgebbarer Geschwindigkeit verschoben werden kann. Ist die vorgebbare Geschwindigkeit zum Beispiel eine konstante Geschwindigkeit und werden Aufnahmen im gleichen Zeitabstand aufgenommen, so erhält man Querschnittbilder von äquidistanten Aufnahmepositionen. Preferably, the displacement means is a motor displacement means, e.g. an electric motor. Among other things, the motorized displacement means has the advantage that the medical imaging device can be displaced at a predeterminable speed. If the predeterminable speed is, for example, a constant speed and recordings are taken at the same time interval, cross-sectional images of equidistant recording positions are obtained.

Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung ist ein medizinisches Bildgebungssystem zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans. Das medizinisches Bildgebungssystem umfasst eine der zuvor beschriebenen medizinischen Bildgebungsvorrichtungen und ein Rechen- und Steuermittel zum Empfangen von Daten der wenigstens zwei Detektorelemente, wobei das Rechen- und Steuermittel dazu ausgelegt ist, aus den empfangenen Daten einen 3D-Bilddatensatz zu berechnen. Another aspect of the invention is a medical imaging system for imaging within a hollow organ. The medical imaging system includes one of the above described medical imaging devices and a computing and control means for receiving data of the at least two detector elements, wherein the computing and control means is adapted to calculate from the received data, a 3D image data set.

Wie beschrieben, umfasst die medizinische Bildgebungsvorrichtung unter anderem Detektorelemente, die dazu ausgeführt sind, rückgestreute Strahlung der radioaktiven Strahlenquelle energieaufgelöst zu detektieren und einem Rechen- und Steuermittel bereitzustellen. Das medizinische Bildgebungssystem umfasst weiter ein Rechen- und Steuermittel, das dazu ausgelegt ist, diese bereitgestellten Daten zu empfangen und aus den empfangenen Daten einen 3D-Bilddatensatz zu berechnen. Vorzugsweise ist das Rechen- und Steuermittel eine elektronische Schaltung, z.B. ein Computer, die über elektrische Leitungen mit den Detektorelementen verbunden ist. Ist die medizinische Bildgebungsvorrichtung mit einem motorischen Drehmittel und/oder mit einem motorischen Verschiebemittel ausgestattet, werden diese Mittel vorzugsweise von dem Rechen- und Steuermittel gesteuert, wobei Eingaben einer Bedienperson z.B. mittels eines Steuermittels und/oder eines Eingabemittels der Rechen- und Steuereinheit erfolgen können. Günstigerweise umfasst die Rechen- und Steuereinheit ein Darstellungsmittel zur Visualisierung des 3D-Bilddatensatzes. As described, among other things, the medical imaging device comprises detector elements which are designed to detect backscattered radiation of the radioactive radiation source in an energy-resolved manner and to provide it with a computing and control means. The medical imaging system further comprises a computing and control means adapted to receive said provided data and to calculate a 3D image data set from the received data. Preferably, the computing and control means is an electronic circuit, e.g. a computer, which is connected via electrical lines to the detector elements. If the medical imaging device is equipped with a motorized rotating means and / or with a motorized displacement means, these means are preferably controlled by the computing and control means, whereby inputs from an operator e.g. can be done by means of a control means and / or an input means of the arithmetic and control unit. Conveniently, the arithmetic and control unit comprises a display means for visualizing the 3D image data set.

Denkbar ist ein medizinisches Bildgebungssystem zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans, wie es zuvor beschrieben wurde, wobei die radioaktive Strahlenquelle als Positionssensor ausgebildet ist, welcher mit einem Röntgendetektor zusammenwirkt zur Detektion der Position der radioaktiven Strahlenquelle. A medical imaging system for imaging within a hollow organ, as described above, is conceivable, wherein the radioactive radiation source is designed as a position sensor, which cooperates with an X-ray detector for detecting the position of the radioactive radiation source.

Dieser Aspekt der Erfindung betrifft die Anwendung eines erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungssystems zusammen mit einem konventionellen Röntgensystem, z.B. einem C-Bogen-Röntgensystem. Dieser Einsatzfall ist in der klinischen Praxis zum Beispiel in der Kardiologie oder Angiographie durchaus häufig anzutreffen. Ein konventionelles Röntgensystem weist stets einen Röntgendetektor und meist ein Rechenmittel, zur Steuerung des Röntgensystems und zum Empfangen von gewonnenen Röntgenbildern, auf. Vorteilhaft ist die Position der radioaktiven Strahlenquelle der medizinischen Bildgebungsvorrichtung, die beispielsweise in einen Körper eingeführt ist, mittels des Röntgendetektors des Röntgensystems bestimmbar. Die Positionsbestimmung erfolgt im Wesentlichen dadurch, dass von der radioaktiven Strahlenquelle der medizinischen Bildgebungsvorrichtung ausgesendete primäre Strahlung auf den Röntgendetektor des Röntgensystems auftrifft und dort ein Röntgenbild erzeugt. Durch Auswertung dieses Röntgenbildes kann die Lage der radioaktiven Strahlenquelle bestimmt werden. This aspect of the invention relates to the use of a medical imaging system according to the invention together with a conventional x-ray system, e.g. a C-arm X-ray system. This application is quite common in clinical practice, for example in cardiology or angiography. A conventional X-ray system always has an X-ray detector and usually a computing means for controlling the X-ray system and for receiving acquired X-ray images. Advantageously, the position of the radioactive radiation source of the medical imaging device, which is for example introduced into a body, can be determined by means of the X-ray detector of the X-ray system. The position is determined essentially by the fact that primary radiation emitted by the radioactive radiation source of the medical imaging device impinges on the X-ray detector of the X-ray system and generates an X-ray image there. By evaluating this X-ray image, the position of the radioactive radiation source can be determined.

Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung ist ein Verfahren zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans mit einer der zuvor beschriebenen, in das Hohlorgan eingeführten, medizinischen Bildgebungsvorrichtung und mit einem Rechen- und Steuermittel, wobei der proximale Endbereich des medizinischen Katheters mit Hilfe des motorischen Verschiebemittels mit vorgebbarer Geschwindigkeit in einer translatorischen Bewegung innerhalb des Hohlorgans bewegt wird. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:

S1) energieaufgelöste Detektion der rückgestreuten Strahlung der radioaktiven Strahlenquelle in jedem der wenigstens zwei Detektorelementen zu wenigstens zwei Zeitpunkten;
S2) für jeden der wenigstens zwei Zeitpunkte Rekonstruktion eines Querschnittbildes des Hohlorgans;
S3) Zusammenfügen der Querschnittsbilder zu einem 3D-Bilddatensatz des Hohlorgans.

Another basic idea of the invention is a method for imaging within a hollow organ with one of the medical imaging device introduced into the hollow organ described above, and with a computing and control means, wherein the proximal end portion of the medical catheter with the aid of the motor displacement means of predeterminable speed in a translational movement is moved within the hollow organ. The method comprises the following method steps:

S1) energy-resolved detection of the backscattered radiation of the radioactive radiation source in each of the at least two detector elements at least two times;
S2) for each of the at least two times reconstruction of a cross-sectional image of the hollow organ;
S3) joining the cross-sectional images to a 3D image data set of the hollow organ.

Der Grundgedanke des Verfahrens zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans geht von einer zuvor beschriebenen medizinischen Bildgebungsvorrichtung mit einem Rechen- und Steuermittel aus. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung umfasst unter anderem ein motorisches Verschiebemittel, das von dem Rechen- und Steuermittel gesteuert wird. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung ist in das Hohlorgan eingeführt und wird mittels des motorischen Verschiebemittels mit vorgebbarer, z.B. konstanter, Geschwindigkeit in einer translatorischen Bewegung innerhalb des Hohlorgans bewegt. Während der Bewegung werden mindestens zwei Querschnittbilder aufgenommen, indem zu zwei verschiedenen Zeitpunkten eine energieaufgelöste Detektion der rückgestreuten Strahlung der radioaktiven Strahlenquelle in jedem der wenigstens zwei Detektorelementen erfolgt. Anschließend werden die mindestens zwei Querschnittsbilder zu einem 3D-Bilddatensatz oder einem räumlichen Bild zusammengesetzt. Denkbar ist auch, dass ein 3D-Bilddatensatz durch ein neu bestimmtes Querschnittbild sukzessive erweitert wird, so dass sich simultan mit der Bewegung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung ein räumliches Bild des Hohlorgans aufbaut. Nicht weiter ausgeführt, aber in analoger Weise, erfolgt ein Verfahren zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans, mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, bei der die radioaktive Strahlenquelle über einen Öffnungswinkelbereich kleiner als 360° abstrahlt und die medizinische Bildgebungsvorrichtung mittels eines motorischen Drehmittels, gesteuert von der Rechen- und Steuereinheit, mehrere Querschnittbildsegmente aufnimmt, die zu einem größeren Querschnittbildsegment bzw. zu einem Querschnittbild zusammengesetzt werden. The basic idea of the method for imaging within a hollow organ is based on a previously described medical imaging device with a calculation and control means. Among other things, the medical imaging device comprises a motorized displacement means which is controlled by the calculation and control means. The medical imaging device is inserted into the hollow organ and is driven by the motor displacement means with prescribable, e.g. constant, speed in a translational movement within the hollow organ moves. During the movement, at least two cross-sectional images are taken by energy-resolved detection of the backscattered radiation of the radioactive radiation source in each of the at least two detector elements at two different points in time. Subsequently, the at least two cross-sectional images are combined to form a 3D image data set or a spatial image. It is also conceivable that a 3D image data record is successively expanded by a newly determined cross-sectional image, so that a spatial image of the hollow organ is built up simultaneously with the movement of the medical imaging device. Not further explained, but in an analogous manner, is a method for imaging within a hollow organ, with a medical imaging device in which the radioactive radiation source radiates over an opening angle range less than 360 ° and the medical imaging device by means of a motorized rotating means, controlled by the computing and control unit, a plurality of cross-sectional image segments receives, which are assembled into a larger cross-sectional image segment or to a cross-sectional image.

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren samt Beschreibung. Es zeigen: Further advantageous developments will become apparent from the following figures, including description. Show it:

1 beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung; 1 exemplary and schematic of an embodiment of a medical imaging device according to the invention;

2 beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung in einer Frontalansicht; 2 exemplary and schematic of an embodiment of a medical imaging device according to the invention in a front view;

3 beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung in einer Frontalansicht mit einem Öffnungswinkel einer radioaktiven Strahlenquelle von weniger als 360°; 3 exemplary and schematic of an embodiment of a medical imaging device according to the invention in a frontal view with an opening angle of a radioactive source less than 360 °;

4 beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung mit einer radioaktiven Strahlenquelle an der Spitze eines medizinischen Katheters; 4 exemplary and schematic of an embodiment of a medical imaging device according to the invention with a radioactive source at the tip of a medical catheter;

5 beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung mit einem Öffnungswinkel einer radioaktiven Strahlenquelle von weniger als 360°; 5 exemplary and schematic of an embodiment of a medical imaging device according to the invention with an opening angle of a radioactive radiation source of less than 360 °;

6 beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungssystems; 6 exemplary and schematic of an embodiment of a medical imaging system according to the invention;

7 beispielhaft ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans. 7 an example of a flowchart of a method according to the invention for imaging within a hollow organ.

1 zeigt beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung 1. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 1 umfasst einen medizinischen Katheter 2, in dessen proximalen Endbereich eine radioaktive Strahlenquelle 3, ein Abschirmmittel 4 und eine Vielzahl an Detektorelementen 5 und 5’ angeordnet sind. Das Abschirmmittel 4 ist derart ausgeführt, dass Strahlung 20 der radioaktiven Strahlenquelle 3 nicht direkt auf die Detektorelemente 5 und 5’ trifft. Weiter sind die Detektorelemente 5 und 5’ längs der Katheterlängsachse 50 des proximalen Endbereichs des Katheters 2 angeordnet. Weiter sind die Detektorelemente 5 und 5’ dazu ausgeführt, an Partikeln 21 der die medizinische Bildgebungsvorrichtung 1 umgebenden Materie rückgestreute Strahlung 22 der radioaktiven Strahlenquelle 3 energieaufgelöst zu detektieren und, z.B. durch eine elektrische Leitung 6, einem nicht dargestellten Rechen- und Steuermittel bereitzustellen. Beispielsweise detektiert das Detektorelement 5’ an dem Partikel 21 rückgestreute Strahlung 22. Man erkennt, dass das Abschirmmittel 4 als Blende mit zwei parallelen Bleischeiben, in deren Zwischenraum die radioaktive Strahlenquelle 3 angeordnet ist, ausgeführt ist. Dadurch wird erreicht, dass die Strahlung 20 der radioaktiven Strahlenquelle 3 im Wesentlichen nur senkrecht zu der Katheterlängsachse 50 des proximalen Endbereichs des Katheters 2 abgestrahlt wird. Weiter ist erkennbar, dass die radioaktive Strahlenquelle 3 von den Detektorelementen 5 und 5’ eingerahmt ist, d.h. in der 1 sind rechts und links der radioaktiven Strahlenquelle 3 Detektorelemente 5 und 5’ angeordnet. Dadurch ist rückgestreute Strahlung 22 mit positiven wie negativen Rückstreuwinkeln messbar. Angenommen der Rückstreuwinkel zwischen der Strahlung 20 und der rückgestreuten Strahlung 22, die von dem Detektorelement 5’ detektiert wird, sei positiv, so könnte ein Rückstreuwinkel von rückgestreuter Strahlung, die ein Detektorelement links der radioaktiven Strahlenquelle 3 detektiert, als negativ interpretiert werden. Ein Vorteil der beidseitigen Anordnung ist auch, dass mehr der rückgestreuten Strahlung detektiert werden kann, die Bildgebungsvorrichtung arbeitet somit effektiver, da mehr der ausgesendeten Strahlung genutzt wird. Da die Detektorelemente 5 und 5’ an definierten Stellen längs der Katheterlängsachse 50 angeordnet sind, ist bei Detektion von Strahlung durch ein bestimmtes Detektorelement der Detektionsort inhärent bekannt. 1 shows by way of example and schematically an embodiment of a medical imaging device according to the invention 1 , The medical imaging device 1 includes a medical catheter 2 , in the proximal end region of a radioactive source 3 , a shielding agent 4 and a plurality of detector elements 5 and 5 ' are arranged. The shielding agent 4 is designed such that radiation 20 the radioactive source 3 not directly on the detector elements 5 and 5 ' meets. Next are the detector elements 5 and 5 ' along the catheter longitudinal axis 50 the proximal end portion of the catheter 2 arranged. Next are the detector elements 5 and 5 ' to be carried out on particles 21 the medical imaging device 1 surrounding matter backscattered radiation 22 the radioactive source 3 energy-resolved to detect and, for example by an electrical line 6 to provide a computing and control means, not shown. For example, the detector element detects 5 ' on the particle 21 backscattered radiation 22 , It can be seen that the shielding agent 4 as a diaphragm with two parallel lead discs, in the space between which the radioactive source 3 is arranged is executed. This will ensure that the radiation 20 the radioactive source 3 essentially only perpendicular to the catheter longitudinal axis 50 the proximal end portion of the catheter 2 is emitted. It can also be seen that the radioactive radiation source 3 from the detector elements 5 and 5 ' is framed, ie in the 1 are right and left of the radioactive source 3 detector elements 5 and 5 ' arranged. This is backscattered radiation 22 measurable with positive as well as negative backscatter angles. Suppose the backscatter angle between the radiation 20 and the backscattered radiation 22 coming from the detector element 5 ' is detected is positive, so could a backscatter angle of backscattered radiation, which is a detector element to the left of the radioactive source 3 detected, interpreted as negative. An advantage of the bilateral arrangement is also that more of the backscattered radiation can be detected, thus the imaging device operates more effectively as more of the emitted radiation is utilized. Since the detector elements 5 and 5 ' at defined locations along the catheter longitudinal axis 50 are arranged, upon detection of radiation by a particular detector element, the detection location is inherently known.

In 2 ist beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung 1 in einer Frontalansicht dargestellt. Eine Vielzahl an Detektorelementen 5 ist rotationssymmetrisch zur Katheterlängsachse 50 und entlang des medizinischen Katheters 2 angeordnet. Vorzugsweise ist bei einer solchen Anordnung die nicht dargestellte radioaktive Strahlenquelle ebenfalls an der Katheterlängsachse 50 angeordnet und strahlt rotationssymmetrisch über den gesamten Umfang, d.h. mit einem Öffnungswinkel von 360°, nach außen. Dadurch wird über den gesamten Umfang Strahlung ausgesendet und es kann rückgestreute Strahlung über den gesamten Umfang von den Detektorelementen 50 detektiert werden. Wieder ist der Ort der Detektion durch die definierte Lage der Detektorelemente 50 eindeutig bestimmt. In 2 is an example and schematically an embodiment of a medical imaging device according to the invention 1 shown in a frontal view. A variety of detector elements 5 is rotationally symmetrical to the catheter longitudinal axis 50 and along the medical catheter 2 arranged. Preferably, in such an arrangement, the radioactive source, not shown, also on the catheter longitudinal axis 50 arranged and radiates rotationally symmetrical over the entire circumference, ie with an opening angle of 360 °, to the outside. As a result, radiation is emitted over the entire circumference and it can be backscattered radiation over the entire circumference of the detector elements 50 be detected. Again, the location of detection is by the defined location of the detector elements 50 clearly determined.

3 zeigt beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung 1 in einer Frontalansicht mit einem Öffnungswinkel 10 einer radioaktiven Strahlenquelle von weniger als 360°. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Öffnungswinkel 10 der Abstrahlung der radioaktiven Strahlenquelle, die weiterhin an einem medizinischen Katheter 2 angeordnet ist, durch ein geeignet ausgeformtes Abschirmmittel 4’ auf ca. 90° begrenzt. Entsprechend kann auch die Anordnung der Detektorelemente 5 auf diesen Öffnungswinkelbereich 10 von ca. 90° beschränkt werden. 3 shows by way of example and schematically an embodiment of a medical imaging device according to the invention 1 in a frontal view with an opening angle 10 a radioactive source of less than 360 °. In this embodiment, the opening angle 10 the radiation of the radioactive source, which continues on a medical catheter 2 disposed is, by a suitably shaped shielding 4 ' limited to approx. 90 °. Accordingly, the arrangement of the detector elements 5 on this opening angle range 10 be limited by about 90 °.

In 4 ist beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung 1 mit einer radioaktiven Strahlenquelle 3 an der Spitze eines medizinischen Katheters 2 dargestellt. Da die radioaktive Strahlenquelle 3 an der Spitze des medizinischen Katheters 2 angeordnet ist, sind Detektorelemente 5 nur auf einer Seite der radioaktiven Strahlenquelle 3 in Richtung des distalen Endes des Katheters 2 angeordnet. Ein Abschirmmittel 4 ist wieder derart ausgeführt, dass Strahlung der radioaktiven Strahlenquelle 3 nicht direkt auf die Detektorelemente 5 trifft. Durch die parallele Anordnung der scheibenförmigen Abschirmmittelplatten 4 wird die Abstrahlung von radioaktiver Strahlung auf einen schmalen Bereich senkrecht zu der Katheterlängsachse des Katheters 2 begrenzt. Rückgestreute Strahlung wird von den Detektorelementen 5 energieaufgelöst detektiert und, z.B. durch eine elektrische Leitung 6, einem nicht dargestellten Rechen- und Steuermittel bereitgestellt. Dazu weist jedes Detektormittel 5 beispielsweise mikroelektronische Schaltungen auf. Die Detektorelemente 5 sind durch ein Gehäuse 7, das die Detektorelemente umgibt, vor mechanischen Schäden geschützt. Das Gehäuse 7 ist, z.B. durch Verwendung eines strahlendurchlässigen und biokompatiblen Kunststoffs, durchlässig für die rückgestreute Strahlung. Die radioaktive Strahlenquelle 3 der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 1 ist gegen eine neue radioaktive Strahlenquelle austauschbar. Dazu ist ein Austauschmittel 11 zum Austausch der radioaktiven Strahlenquelle 3 vorgesehen, zum Beispiel in Ausgestaltung eines verschließbaren Hohlraums. In 4 is an example and schematically an embodiment of a medical imaging device according to the invention 1 with a radioactive source 3 at the top of a medical catheter 2 shown. Because the radioactive source 3 at the top of the medical catheter 2 is arranged, are detector elements 5 only on one side of the radioactive source 3 towards the distal end of the catheter 2 arranged. A shielding agent 4 is again carried out such that the radiation of the radioactive source 3 not directly on the detector elements 5 meets. Due to the parallel arrangement of the disc-shaped Abschirmmittelplatten 4 The radiation of radioactive radiation is spread over a narrow area perpendicular to the catheter's longitudinal axis 2 limited. Backscattered radiation is emitted by the detector elements 5 detected energy resolved and, for example, by an electrical line 6 , a computing and control means, not shown, provided. For this purpose, each detector means 5 For example, microelectronic circuits. The detector elements 5 are through a housing 7 , which surrounds the detector elements, protected from mechanical damage. The housing 7 is, for example by using a radiolucent and biocompatible plastic, permeable to the backscattered radiation. The radioactive source 3 the medical imaging device 1 is interchangeable with a new radioactive source. This is a substitute 11 to exchange the radioactive source 3 provided, for example in embodiment of a closable cavity.

5 zeigt beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsvorrichtung 1 mit einem Öffnungswinkel einer radioaktiven Strahlenquelle 3 von weniger als 360°. Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel könnte eine Frontalansicht dieses Ausführungsbeispiels darstellen, d.h. der Öffnungswinkel könnte ca. 90° betragen. Der gegenüber 360° eingeschränkte Öffnungswinkel wird durch eine Ausformung eines Abschirmmittels 4 und insbesondere durch einen Teil des Abschirmmittels 4’ in dem in 5 dargestellten unteren Bereich des Abschirmmittels 4 erzielt. Entsprechend des Öffnungswinkels wird auch die Anordnung von Detektorelementen 5, die längs eines Teils eines medizinischen Katheters 2 angeordnet sind, auf diesen Öffnungswinkelbereich beschränkt. Diese Detektorelemente 5 können rückgestreute Strahlung über den Öffnungswinkelbereich detektieren, so dass in diesem Ausführungsbeispiel kein Querschnittbild über den kompletten Umfang bestimmbar ist, sondern lediglich ein Querschnittbildsegment mit einem Segmentwinkel gleich dem Öffnungswinkel. Mit Hilfe eines Drehmittels 8, das hier als motorisches Drehmittel, z.B. als Elektromotor oder als Schrittmotor, ausgeführt ist, können das Abschirmmittel, die Detektorelemente und die radioaktive Strahlenquelle um die Katheterlängsachse 50 rotiert werden, angedeutet durch den Pfeil 51, so dass durch Aufnahme mehrerer Querschnittbildsegmente, die verschiedene Winkelbereiche abdecken, der Öffnungswinkelbereich bis zum kompletten Umfang vergrößert werden kann. Beträgt beispielsweise der Öffnungswinkel 90° und es werden drei Querschnittbildsegmente aufgenommen, wobei zwischen zwei Aufnahmen das Abschirmmittel und die Detektorelemente um 90° gedreht werden, kann ein Querschnittbildsegment mit einem Öffnungswinkel von 270° bestimmt werden. Bei vier Querschnittbildsegmenten kann entsprechend ein Gesamtquerschnittbild über den kompletten Umfang von 360° bestimmt werden. Denkbar sind auch mehrere Querschnittbildsegmente, deren Aufnahmebereiche überlappen, und die durch an sich bekannte Bildverarbeitungsalgorithmen zu einem größeren Querschnittbildsegment zusammengesetzt werden können. Ein Vorteil eines motorischen Drehmittels liegt darin, dass das Abschirmmittel, die Detektorelemente und/oder die radioaktive Strahlenquelle leicht um einen definierten Winkel drehbar ist. Die Ansteuerung des motorischen Drehmittels kann zum Beispiel durch Anlegen einer geeigneten Spannung an ein Verbindungsmittel 6, z.B. eine elektrische Leitung, erfolgen. 5 shows by way of example and schematically an embodiment of a medical imaging device according to the invention 1 with an opening angle of a radioactive source 3 less than 360 °. This in 3 illustrated embodiment could represent a frontal view of this embodiment, ie the opening angle could be about 90 °. The opening angle, which is limited in relation to 360 °, is determined by a shape of a shielding means 4 and in particular by a part of the shielding means 4 ' in the 5 illustrated lower portion of the shielding 4 achieved. According to the opening angle, the arrangement of detector elements 5 running along part of a medical catheter 2 are arranged, limited to this opening angle range. These detector elements 5 can detect backscattered radiation over the opening angle range, so that in this embodiment, no cross-sectional image over the entire circumference can be determined, but only a cross-sectional image segment with a segment angle equal to the opening angle. With the help of a rotating means 8th , which is designed here as a motor-driven rotating means, for example as an electric motor or as a stepping motor, the shielding means, the detector elements and the radioactive radiation source can be around the catheter longitudinal axis 50 be rotated, indicated by the arrow 51 , so that by recording a plurality of cross-sectional image segments covering different angular ranges, the opening angle range can be increased to the full extent. If, for example, the aperture angle is 90 ° and three cross-sectional image segments are recorded, wherein the shielding means and the detector elements are rotated by 90 ° between two exposures, a cross-sectional image segment with an aperture angle of 270 ° can be determined. For four cross-sectional image segments, a total cross-sectional image over the entire circumference of 360 ° can be determined accordingly. Also conceivable are a plurality of cross-sectional image segments whose recording areas overlap, and which can be combined by known image processing algorithms into a larger cross-sectional image segment. An advantage of a motorized rotating means is that the shielding means, the detector elements and / or the radioactive radiation source can easily be rotated by a defined angle. The activation of the motorized rotating means can be achieved, for example, by applying a suitable voltage to a connection means 6 , For example, an electrical line, done.

In 6 ist beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungssystems 60 zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans 30 dargestellt. Bei dem Hohlorgan 30 des Ausführungsbeispiels handelt es sich um ein Blutgefäß mit Hohlorganwänden 31, bzw. Gefäßwänden. An der oberen Gefäßwand ist eine Ablagerung 32 oder Plaque erkennbar. Das medizinische Bildgebungssystem 30 umfasst eine der zuvor beschriebenen medizinischen Bildgebungsvorrichtungen 1, mit medizinischem Katheter 2, radioaktiver Strahlenquelle, Abschirmmittel und einer Vielzahl an Detektorelementen und ein Rechen- und Steuermittel 40 zum Empfangen von Daten der Detektorelemente, wobei das Rechen- und Steuermittel 40 dazu ausgelegt ist, aus den empfangenen Daten einen 3D-Bilddatensatz zu berechnen. Zum Schutz von radioaktiver Strahlenquelle, Abschirmmittel und Detektorelementen bzw. auch zum Schutz des Hohlorgans, sind Teile der medizinischen Bildgebungsvorrichtung in einem strahlendurchlässigen Gehäuse 7 angeordnet. Die Detektorelemente, von denen beispielhaft das Detektorelement 5’ ausgewiesen ist, der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 1 sind dazu ausgeführt, Strahlung 22, die von der radioaktiven Strahlenquelle emittiert wurde, durch den Pfeil 20 angedeutet, und an Partikeln 21 reflektiert wurde, energieaufgelöst zu detektieren und über ein Verbindungsmittel 6 zwischen Rechen- und Steuereinheit 40 und medizinischer Bildgebungsvorrichtung 1, dem Rechen- und Steuermittel 40 bereitzustellen. Das Rechen- und Steuermittel 40 ist dazu ausgelegt, diese bereitgestellten Daten zu empfangen und aus den empfangenen Daten einen 3D-Bilddatensatz zu berechnen. Das Rechen- und Steuermittel 40 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Computer, der über elektrische Leitungen mit den Detektorelementen verbunden ist. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 1 ist mit einem motorischen Verschiebemittel 9 zum translatorischen Verschieben, angedeutet durch den Doppelpfeil 52, von zumindest radioaktiver Strahlenquelle, Abschirmmittel und Detektorelementen ausgestattet. Das motorische Verschiebemittel 9 wird von dem Rechen- und Steuermittel 40 gesteuert, wobei Eingaben einer Bedienperson z.B. mittels eines Steuermittels 43, hier ein Joystick, und/oder mittels eines Eingabemittels 42 der Rechen- und Steuereinheit 40, hier eine Computertastatur, erfolgen können. Zusätzlich oder alternativ kann die translatorische Verschiebung mittels eines Verschiebemittels 9, hier ein mechanischer Griff, erfolgen. Ist die medizinische Bildgebungsvorrichtung 1 mit einem motorischen Drehmittel ausgestattet, wird diese vorzugsweise auch von der Rechen- und Steuereinheit 40 gesteuert. Die Rechen- und Steuereinheit 40 umfasst ein Darstellungsmittel 41, hier ein Computermonitor, zur Visualisierung des gewonnenen 3D-Bilddatensatzes. In 6 is exemplary and schematically an embodiment of a medical imaging system according to the invention 60 for imaging within a hollow organ 30 shown. In the hollow organ 30 of the embodiment is a blood vessel with hollow organ walls 31 or vessel walls. At the upper vessel wall is a deposit 32 or plaque recognizable. The medical imaging system 30 includes one of the medical imaging devices described above 1 , with medical catheter 2 , radioactive radiation source, shielding means and a plurality of detector elements and a computing and control means 40 for receiving data from the detector elements, the computing and control means 40 is designed to calculate a 3D image data set from the received data. For the protection of radioactive radiation source, shielding means and detector elements or also for the protection of the hollow organ, parts of the medical imaging device are in a radiolucent housing 7 arranged. The detector elements, of which, for example, the detector element 5 ' is indicated, the medical imaging device 1 are designed to radiation 22 , which was emitted from the radioactive source, by the arrow 20 indicated, and on particles 21 was reflected, energy-resolved to detect and via a connecting means 6 between computing and control unit 40 and medical imaging device 1 , the calculation and control means 40 provide. The calculation and control means 40 is designed to receive this provided data and to calculate a 3D image data set from the received data. The calculation and control means 40 is in this embodiment, a computer which is connected via electrical lines to the detector elements. The medical imaging device 1 is with a motorized shifting device 9 for translational displacement, indicated by the double arrow 52 , equipped by at least radioactive radiation source, shielding means and detector elements. The motoric shift device 9 is from the computing and control means 40 controlled, wherein inputs of an operator, for example by means of a control means 43 , here a joystick, and / or by means of an input means 42 the computing and control unit 40 , here a computer keyboard, can be done. Additionally or alternatively, the translational displacement by means of a displacement means 9 , here a mechanical handle, done. Is the medical imaging device 1 equipped with a motorized rotating means, this is preferably also from the computing and control unit 40 controlled. The computing and control unit 40 comprises a presentation means 41 , here a computer monitor, for the visualization of the acquired 3D image data set.

7 schließlich zeigt beispielhaft ein Ablaufdiagramm 100 eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans. Dem Verfahren vorausgehend ist eine zuvor beschriebene medizinische Bildgebungsvorrichtung, die mit einem Rechen- und Steuermittel verbunden ist, in das Hohlorgan eingeführt und der proximale Endbereich des medizinischen Katheters wird mit Hilfe eines, z.B. motorischen, Verschiebemittels mit vorgebbarer, z.B. konstanter, Geschwindigkeit in einer translatorischen Bewegung innerhalb des Hohlorgans bewegt. 7 Finally, by way of example, a flow chart is shown 100 a method according to the invention for imaging within a hollow organ. The method is preceded by a previously described medical imaging device, which is connected to a computing and control means introduced into the hollow organ and the proximal end of the medical catheter is using a, for example, motor, displacement means with predetermined, eg constant, speed in a translational Movement within the hollow organ moves.

Das Verfahren in diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Verfahrensschritte S1 bis S3. Die einzelnen Verfahrensschritte lauten:

The method in this embodiment comprises the method steps S1 to S3. The individual process steps are:

Denkbar ist auch, dass ein 3D-Bilddatensatz durch ein neu bestimmtes Querschnittbild sukzessive erweitert wird, so dass sich simultan mit der Bewegung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung ein räumliches Bild des Hohlorgans aufbaut. Denkbar ist auch ein Verfahren zur Bildgebung innerhalb eines Hohlorgans, mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, bei der die radioaktive Strahlenquelle über einen Öffnungswinkelbereich kleiner als 360° abstrahlt und die medizinische Bildgebungsvorrichtung mittels eines motorischen Drehmittels, gesteuert von der Rechen- und Steuereinheit, mehrere Querschnittbildsegmente aufnimmt, die zu einem größeren Querschnittbildsegment bzw. zu einem Querschnittbild zusammengesetzt werden. Vorzugsweise werden die Verfahrensschritte S1 bis S3 wiederholt, bis ein Abbruchkriterium, z.B. eine Benutzereingabe an einem Eingabemittel der Rechen- und Steuereinheit, erfüllt ist. Denkbar ist auch, dass das Verfahren automatisch ausgeführt wird. It is also conceivable that a 3D image data record is successively expanded by a newly determined cross-sectional image, so that a spatial image of the hollow organ is built up simultaneously with the movement of the medical imaging device. Also conceivable is a method for imaging within a hollow organ, with a medical imaging device in which the radioactive radiation source radiates over an opening angle range of less than 360 ° and the medical imaging device receives a plurality of cross-sectional image segments by means of a motorized rotary means, controlled by the computing and control unit. which are assembled into a larger cross-sectional image segment or to a cross-sectional image. Preferably, the method steps S1 to S3 are repeated until a termination criterion, e.g. a user input to an input means of the computing and control unit, is met. It is also conceivable that the method is carried out automatically.

Zusammenfassend werden einige Vorteile von erfindungsgemäßen Ausführungsformen der beschriebenen medizinischen Bildgebungsvorrichtung, die einen medizinischen Katheter mit einer bildgebenden Methode, basierend auf rückgestreuter Strahlung, kombiniert, wiederholt bzw. ergänzt. Das zugrundeliegende Funktionsprinzip ermöglicht eine Bildgebung ohne Gabe von Kontrastmittel, es ermöglicht die Gewinnung der Elektronendichte der Stoffe, die die bildgebende Vorrichtung umgeben und die gewonnenen Bilder erzielen im Vergleich zu anderen, katheterbasierten, bildgebenden Verfahren eine größere Reichweite. In summary, some advantages of inventive embodiments of the described medical imaging device combining a medical catheter with an imaging method based on backscattered radiation are repeated. The underlying principle of operation allows imaging without the administration of contrast agent, it allows to obtain the electron density of the substances surrounding the imaging device and the images obtained achieve a greater range compared to other catheter-based imaging techniques.

Claims

Medical imaging device ( 1 ) for imaging within a hollow organ ( 30 ) comprising a medical catheter ( 2 ), in whose proximal end region a radioactive radiation source ( 3 ), a shielding agent ( 4 ) and at least two detector elements ( 5 . 5 ' ) can be arranged, wherein the shielding means ( 4 ) is designed such that radiation ( 20 ) of the radioactive source ( 3 ) not directly on the at least two detector elements ( 5 . 5 ' ), and wherein the at least two detector elements ( 5 . 5 ' ) along the catheter longitudinal axis ( 50 ) of the proximal end portion of the catheter ( 2 ) and wherein the at least two detector elements ( 5 . 5 ' ), backscattered radiation ( 22 ) of the radioactive source ( 3 ) energy-resolved to detect and a computing and control means ( 40 ).

Medical imaging device ( 1 ) according to claim 1, wherein the, on the catheter longitudinal axis ( 50 ) of the proximal end portion of the catheter ( 2 ), radial extent of the medical imaging device ( 1 ) in the proximal end region of the medical catheter ( 2 ) is less than 2 mm and / or where the lateral extent of radioactive radiation source ( 3 ) Shielding agent ( 4 ) and the at least two detector elements ( 5 . 5 ' ) parallel to the catheter longitudinal axis ( 50 ) of the proximal end portion of the catheter ( 2 ) is between 5 mm and 30 mm.

Medical imaging device ( 1 ) according to claim 1 or claim 2, wherein the at least two detector elements ( 5 . 5 ' ) each comprise an X-ray converter based on cadmium telluride or cadmium zinc telluride.

Medical imaging device ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the shielding means ( 4 ) is designed such that radiation ( 20 ) of the radioactive source ( 3 ) perpendicular to the catheter longitudinal axis ( 50 ) of the proximal end portion of the catheter ( 2 ) is radiated.

Medical imaging device ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the radioactive radiation source ( 3 ) emits substantially monoenergetic radiation or wherein the radioactive radiation source ( 3 ) Emits radiation whose Compton backscatter energy bands do not overlap.

Medical imaging device ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the medical imaging device ( 1 ) an exchange medium ( 11 ) for the exchange of the radioactive source ( 3 ).

Medical imaging device ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the radioactive radiation source ( 3 ) between the at least two detector elements ( 5 . 5 ' ) can be arranged.

Medical imaging device ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the shielding means ( 4 ) is designed such that radiation ( 20 ) of the radioactive source ( 3 ) rotationally symmetrical to the catheter longitudinal axis ( 50 ) of the proximal end portion of the catheter ( 2 ) and wherein the at least two detector elements ( 5 . 5 ' ) rotationally symmetrical to the catheter longitudinal axis ( 50 ) of the proximal end portion of the catheter ( 2 ) can be arranged.

Medical imaging device ( 1 ) according to claim 8, wherein the shielding means ( 4 ) is designed such that radiation ( 20 ) of the radioactive source ( 3 ) rotationally symmetrical to the catheter longitudinal axis ( 50 ) of the proximal end portion of the catheter ( 2 ) over an opening angle ( 10 ), which is smaller than 360 °, is emitted and wherein the at least two detector elements ( 5 . 5 ' ) rotationally symmetrical to the catheter longitudinal axis ( 50 ) of the proximal end portion of the catheter ( 2 ) over the opening angle ( 10 ) and wherein the medical imaging device ( 1 ) a rotating means ( 8th ) for rotation ( 51 ) of the shielding agent ( 4 ) comprising at least two detector elements ( 5 . 5 ' ) and / or the radioactive source ( 3 ) around the catheter longitudinal axis ( 50 ) of the proximal end portion of the catheter ( 2 ).

Medical imaging device ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the radioactive radiation source ( 3 ), the shielding means ( 4 ) and / or the at least two detector elements ( 5 . 5 ' ) in a radiolucent housing ( 7 ) can be arranged.

Medical imaging device ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the medical imaging device ( 1 ) a displacement means ( 9 . 9 ' ) for translational movement ( 52 ) of the at least proximal end region of the medical imaging device ( 1 ).

Medical imaging device ( 1 ) according to claim 11, wherein the displacement means ( 9 ) for translational movement ( 52 ) of the at least proximal end region of the medical imaging device ( 1 ) is a motor displacement means.

Medical Imaging System ( 60 ) for imaging within a hollow organ ( 30 ) comprising a medical imaging device ( 1 ) according to claim 11 or claim 12 and a calculation and control means ( 30 ) for receiving data of the at least two detector elements ( 5 . 5 ' ), the calculation and control means ( 30 ) is adapted to calculate a 3D image data set from the received data.

Medical Imaging System ( 60 ) for imaging within a hollow organ ( 30 ) according to claim 13, wherein the radioactive radiation source ( 3 ) is formed as a position sensor, which cooperates with an X-ray detector for detecting the position of the radioactive radiation source ( 3 ).

Procedure ( 100 ) for imaging within a hollow organ ( 30 ) with one in the hollow organ ( 30 ) medical imaging device ( 1 ) according to claim 12 and with a calculation and control means ( 30 ), wherein the proximal end portion of the medical catheter ( 2 ) by means of the motor displacement means ( 9 ) at a constant speed in a translational motion ( 52 ) within the hollow organ ( 30 ) and wherein the method ( 100 ) comprises the following method steps: S1) energy-resolved detection of the backscattered radiation ( 22 ) of the radioactive source ( 3 ) in each of the at least two detector elements ( 5 . 5 ' ) at least two times; S2) for each of the at least two times reconstruction of a cross-sectional image of the hollow organ ( 30 ); S3) joining the cross-sectional images to form a 3D image data set of the hollow organ ( 30 ).