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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung sich auf Bildgebungs-Systeme. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Gerät und ein Verfahren für die 3D-Bildgebung eines Körpers, insbesondere eines menschlichen Körpers, für medizinische Zwecke. Noch spezifischer bezieht sie sich auf dynamische Nuklearemissions- und Röntgen-Bildgebungs-Systeme und Verfahren.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist eine nuklearmedizinische Bildgebungstechnik, die eine dreidimensionale Abbildung oder ein Bild von funktionalen Prozessen im Körper liefert (funktionale Bildgebung). Das System detektiert Paare von Gammastrahlen, die indirekt durch ein Positron-emittierendes Radionuklid, das an ein biologisch aktives Molekül (Tracer) gebunden in den Körper eingeführt wird. Dreidimensionale Bilder der Tracer-Konzentration innerhalb des Körpers werden dann per Computer-Analyse konstruiert.
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Die Information wird typischerweise als Querschnitts-Scheiben durch den Patient dargestellt, kann aber frei reformatiert und manipuliert werden wie erforderlich. Gelegentlich ist das Radionuklid ein einfaches lösliches gelöstes Ion, so wie ein Radioisotopen von Gallium (III), welches nebenbei auch chemische Eigenschaften hat die erlauben, dass es sich auf eine Weise konzentriert, die Wege zur Erkennung von Krankheiten eröffnet. Wenn das biologisch aktive Molekül, das für PET ausgewählt wurde, 2-Fluor-2-Deoxy-D-Glukose (FDG) ist, ein Analogon von Glukose, ermöglichen die Konzentrationen des dargestellten Tracers die Darstellung von Stoffwechselaktivität im Gewebe, in Form von lokaler Glukose-Aufnahme. Der Gebrauch dieses Tracers zur Untersuchung der Wahrscheinlichkeit von Metastasen eines Tumors (zum Beispiel das Streuen zu anderen Gebieten) ist der meistverbreitete Typ der PET-Untersuchung im Gesundheitsbereich.
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Eine andere Variante der Nuklearbildgebung ist die Einzelphotonen-Emissionscomputertomographie (SPECT), die ebenfalls auf radioaktiven Tracern basiert Gammastrahlen verwendet, aber keine Koinzidenzen zählt wie PET, sondern Einzel-Partikel-Ereignisse eines Nuklearstrahlungs-Detektors, was die nachfolgende Analyse in Bezug auf Rechenleistung und Komplexität der benutzten Algorithmen aufwendiger macht. Es weist Ähnlichkeiten zu konventionellen nuklearmedizinischen planaren Bildgebung mittels einer Gammakamera auf. Allerdings ist es in der Lage, echte 3-D-Informationen zu liefern.
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In modernen Scannern werden PET Bilder auch zusammen mit dreidimensionaler anatomischer Bildgebung erfasst, was mit der Hilfe eines Computertomographie (CT) Röntgen-Scans des Patienten während der gleichen Sitzung in der gleichen Maschine erzielt werden kann. Röntgen-Computertomographie bedeutet, ein dreidimensionales Bild des Inneren eines Körpers aus einer großen Zahl von zweidimensionalen Röntgenbildern zu generieren, die typischerweise um eine einzelne Rotationsachse aufgenommen werden. CT erzeugt ein großes Datenvolumen welches durch einen Prozess namens „Windowing“ bearbeitet werden kann, um unterschiedliche Körperstrukturen auf der Basis ihrer Blockierwirkung für Röntgenstrahlung darzustellen. Obwohl historisch gesehen die erzeugten Bilder in einer axialen oder transversalen Ebene lagen, im rechten Winkel zur Längsachse des Körpers, erlauben moderne Scanner, Datenvolumen in Bezug auf verschiedene Ebenen zu reformatieren oder sogar als volumetrische (3D) Repräsentation von Strukturen darzustellen.
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Während die oben dargestellte Kombination von Techniken in einem „hybriden“ Diagnosegerät zahlreiche Möglichkeiten für diagnostische Zwecke eröffnet, sind bekannte Lösungen zum Beispiel ungeeignet für die Anwendung während Operationen. Dies beruht hauptsächlich darauf, dass PET und SPECT Geräte den Nachteil großer Abmessungen aufweisen und typischerweise ganze Räume einnehmen, und daher einfach nicht zur zeitweisen Anwendung während Operationen geeignet sind – während derer sie mehrfach nützlich sein könnten, aber in der Zeit dazwischen nicht gebraucht werden. Darüber hinaus weisen PET und SPECT typischerweise eine Untersuchungs-Gantry auf, auf der der Patient während der Bildgebung liegen muss. Natürlich ist diese Anforderung nicht kompatibel mit Bedingungen während einer Operation, da der bewusstlose Patient nicht vom Operationstisch genommen und auf das daneben befindliche Bildgebungsgerät gelegt werden kann, bzw. das dies zuviel Zeit und Aufwand benötigen würde.
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Vor diesem Hintergrund besteht Bedarf für eine „hybride“ Bildgebungstechnologie, die die Nachteile der bestehenden Verfahren vermeidet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die oben genannten Probleme werden zumindest teilweise durch eine Diagnoseeinrichtung für Computertomographie und Nuklear-Bildgebung eines Körpers gemäß Anspruch 1, einen Gebrauch gemäß Anspruch 13 und ein Verfahren zur 3D-Bildgebung eines Körpers gemäß Anspruch 14 gelöst.
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In einem ersten Aspekt wird eine Diagnoseeinrichtung für Computertomographie und Nuklear-Bildgebung bereitgestellt. Die Einrichtung umfasst mindestens einen beweglichen Roboterarm, eine Röntgenquelle, und einen Nuklearstrahlungs-Detektor.
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In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur 3D-Bildgebung eines Körpers bereitgestellt, das umfasst: Bestrahlen des Körpers mit einer bewegten Röntgenquelle, Verabreichen eines Radionuklids an den Körper, Erfassen von Nuklearemissions-Daten mittels Auslesewerten eines bewegten Nuklearstrahlungs-Detektors, Überwachen der Posen der Röntgenquelle und des Nuklearstrahlungs-Detektors, Synchronisieren der Auslesewerte von dem Nuklearstrahlungs-Detektor und der Röntgenquelle mit ihren jeweiligen Posen, und Berechnen von 3D-Bildern unter Benutzung der erfassten Information von der Röntgenquelle und dem Nuklearstrahlungs-Detektor.
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In einem weiteren Aspekt wird der Gebrauch einer Diagnoseeinrichtung für Computertomographie und Nuklear-Bildgebung eines Körpers vorgeschlagen.
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Weitere Aspekte, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung der begleitenden Figuren offenbar.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Eine vollständige und umfängliche Beschreibung der Erfindung, inklusive der besten Varianten, wird dem Fachmann im Folgenden im Speziellen mit Bezug auf die restliche Beschreibung klar, unter Bezug auf die beigefügten Figuren, wobei diese zeigen:
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1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Diagnoseeinrichtung gemäß Ausführungsbeispielen;
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2 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer weiteren Diagnoseeinrichtung gemäß Ausführungsbeispielen;
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3 zeigt schematisch eine Teilansicht einer Diagnoseeinrichtung gemäß Ausführungsbeispielen.
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DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
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Im Folgenden wird im Detail auf verschiedene Ausführungsbeispiele Bezug genommen, wobei ein oder mehrere Beispiele derselben in jeder Figur dargestellt sind. Jedes Beispiel wird nur als Erklärung bereitgestellt und ist nicht als Beschränkung anzusehen. Zum Beispiel können Merkmale, die als Teil eines Ausführungsbeispiels beschrieben sind, in oder mit anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden, um so zu neuen Ausführungsbeispielen zu gelangen. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung solche Modifikationen und Variationen beinhaltet.
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In der folgenden Beschreibung der Figuren beziehen sich dieselben Bezugzeichen auf dieselben Komponenten. Generell sind nur die Unterschiede mit Bezug auf individuelle Ausführungsbeispiele beschrieben. Wenn mehrere identische Teile oder Stücke in Figur auftauchen, haben nicht alle diese Teile Bezugszeichen, um das Erscheinungsbild zu vereinfachen.
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Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren sind nicht auf die spezifischen beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern vielmehr können Komponenten und/oder Schritte der Verfahren unabhängig und getrennt von anderen Komponenten und/oder Schritte der Verfahren benutzt werden. Eher können exemplarische Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit vielen anderen Anwendungen und/oder Schritten implementiert und genutzt werden, insbesondere mit anderen medizinischen diagnostischen oder Behandlungsverfahren als den exemplarisch gezeigten.
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Wie hierin verwendet, ist der Begriff “Pose” definiert a1 sein sechsdimensionaler (6D) Vektor, beinhaltend die 3D-Position in bezug auf ein definiertes Koordinatensystem und von dessen Orientierung in 3D. Ferner ist, wie hierin verwendet, der Begriff „Roboter“ oder „Roboterarm“ als ein gerät definiert, das sich frei in 6D bewegen kann und in der Lage ist, zahlreiche Posen eines an den Roboter oder Roboterarm angebrachten Gerätes zu realisieren. Ferner, wie hierin verwendet, ist „Bewegung“ der auswechselbar verwendeten Ausdrücke „Patient“, „Patientenkörper“, „zu untersuchender Körper“, oder kurz „Körper“, ist definiert als Bewegung und Deformierung der Anatomie eines lebenden Wesens, beinhaltend, aber nicht limitiert auf, Herzschlag und Atmung. Wie hierin verwendet, sind die Begriffe „Nukleardetektor“, „Nuklearstrahlungs-Detektor“, und „Detektor für Nuklearstrahlung“ als identisch anzusehen.
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Obwohl bestimmte Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung in manchen Figuren gezeigt sein können und in anderen nicht, ist dies nur für Darstellungszwecke. In Übereinstimmung mit Prinzipien der Erfindung kann jedes Merkmal aus jeder Figur in einer anderen Figur referenziert und/oder beansprucht werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen sich auf diagnostische Geräte für die Computertomographie und nukleare Bildgebung eines Körpers. Sie beinhalten mindestens einen beweglichen Roboterarm, an den eine Röntgenquelle und mindestens ein Detektor für Nuklearstrahlung angebracht oder verbunden ist. Dabei kann der Nuklearstrahlungs-Detektor typischer-, aber nicht notwendigerweise sowohl Gammastrahlung aus der Röntgenquelle als auch aus radioaktiven Material, so wie dem Tracer-Material für SPECT innerhalb des zu untersuchenden Körpers, detektieren, so dass anatomische und funktionale (hier die SPECT-Tracer-Aufnahme) Komponenten jeweils untersucht werden können. In Ausführungsbeispielen können auch separate Detektoren für Röntgenstrahlung und für die Detektion von Nuklearstrahlung von dem SPECT (oder PET) Tracermaterial (Radionuklid) innerhalb des Patienten vorgesehen sein.
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In Ausführungsbeispielen sind die Röntgenquelle 40 und der Nuklearstrahlungs-Detektor 30 an dem mindestens einen Roboterarm 70 angebracht, zum Beispiel an einem grundsätzlich C-förmigen, oder halbkreisförmigen, Element 60 am Ende des Arms, so wie in 1 dargestellt. Die Röntgenquelle 40 kann zum Beispiel an ein Endteil 90 des C wie gezeigt angebracht sein, und der Nukleardetektor 30 ist an dem anderen Endteil 95 des „C“ Elements 60 angebracht, so dass sie im Wesentlichen gegenüber sind. Das C Element 60 kann drehbar mit seinem Mittelteil zu dem nächsten Element 100 des Roboterarms 70 angebracht sein, so dass das C Element 60 oder Halbkreis um seine Symmetrieachse X mittels eines Aktuators des Roboterarms gedreht werden kann. Der zu untersuchende Körper P liegt auf einem Bett 110 welches typischerweise nur an einem Ende an eine Unterstützungsstruktur 120 befestigt ist, so dass das ganze Bett einen frei zugänglichen Raum unter (und über) sich hat, mit Ausnahme der Unterstützungsstruktur an einem Ende 125.
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In Ausführungsbeispielen ist der Roboter 70 typischerweise mit Bezug auf den zu untersuchenden Körper P so positioniert, dass der Mittelteil des Halbkreis Elements 60 an dem frei zugänglichen Endteil 130 des Betts 110 befindlich ist, und dass die zwei Endteile 90, 95 des Kreis Elements 60 in einer Richtung entlang des Bettes 110 verlaufen. Wenn das C Element 60 dann um die Achse X rotiert wird, bewegen sich die Quelle 40 und der Nukleardetektor 30 an den Endteilen 90, 95 folglich in einer kreisförmigen Bewegung in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse des Bettes 110 und des zu untersuchenden Körpers P (welche, in ihrer Ausrichtung, typischerweise im Wesentlichen ähnlich zu Achse X sind).
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Während solch einer Bewegung (oder einer anderen, siehe unten mit Bezug zu 2) bestrahlt die Röntgenquelle 40 den Bereich von Interesse des zu untersuchenden Körpers, und der Nuklear- (oder eventuell ein eigener, dedizierter Röntgendetektor 50) Detektor 30 an dem entgegengesetzten Ende des C Elements 60 detektiert die transmittierte, bzw. unabsorbierte Röntgenstrahlung durch den Körper. Zuvor wurde dem zu untersuchenden Körper auch eine radioaktive Tracer-Substanz verabreicht (Radionuklid), die für die SPECT-Untersuchung geeignet ist. Die Auslesewerte des Nukleardetektors (und Röntgendetektors) werden kontinuierlich von einer Datenverarbeitungseinheit 200 überwacht. Wenn PET angewendet wird, sind mindestens zwei Nukleardetektoren 30, 35 in, aus Sicht des Radionuklids im Körper, entgegengesetzten Richtungen angebracht (und damit zum Beispiel an unterschiedlichen Enden 90, 95 des C Elements 60, wie in 1 und 3 gezeigt), für SPECT ist ein Detektor 30 ausreichend. Die Datenverarbeitungseinheit überwacht auch die 6D Posen des der Röntgenquelle und des Nukleardetektors und synchronisiert die Detektor-Auslesewerte mit der entsprechenden Pose-Information, wobei diese Information typischerweise innerhalb eines Speichers der Einheit gespeichert wird. Die Posen können zum Beispiel aus der Steuerelektronik des Roboterarms gewonnen werden, zu welcher typischerweise Positionsdetektoren als typische Komponenten gehören. Die Steuerelektronik ist typischerweise mindestens teilweise in die Datenverarbeitungseinheit der Diagnoseeinrichtung integiert.
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Der oben beschriebene Prozess der Bestrahlung und der Erfassung von Auslesewerten des Detektors wird für eine gewisse Zeitperiode fortgesetzt, die durch eine Bedienperson festgelegt sein kann, die aber in Ausführungsbeispielen auch durch die Datenverarbeitungseinheit gesteuert werden kann, zum Beispiel in Abhängigkeit von der Qualität der gewonnenen Daten. Das heißt, abhängig vom Typ und der Menge des radioaktiven Tracer-Materials und seiner Konzentration in, z.B. einem Tumor in dem zu untersuchenden Körper, kann eine ausreichende Menge an Daten nach einer Zeitspanne gewonnen sein, die von der Datenverarbeitungseinheit festgelegt wird. Diese Zeit kann zum Beispiel kleiner als ein Durchschnittswert sein, wenn das Radionuklid sehr stark in einem kleinen Volumen konzentriert ist, etwa einem Tumor.
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Verfahren zur 3D Bildgebung eines Körpers gemäß Ausführungsbeispielen enthalten somit typischerweise das Bestrahlen eines Körpers mit einer bewegten Röntgenquelle, das Verabreichen eines Radionuklids an den Körper, das Erfassen von Nuklearemissions-Daten mittels Auslesewerten eines bewegten Nuklearstrahlungs-Detektors, das Überwachen der Posen der Röntgenquelle und des Nuklearstrahlungs-Detektors, das Synchronisieren der Auslesewerte von dem Nuklearstrahlungs-Detektor und der Röntgenquelle mit ihren jeweiligen Posen, und das Berechnen von 3D-Bildern unter Benutzung der erfassten Information von der Röntgenquelle und dem Nuklearstrahlungs-Detektor gemäß Algorithmen und Verfahren, die dem Fachmann grundsätzlich bekannt sind.
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Dabei erlaubt die simultane Erfassung von Daten des Nukleardetektors, der Gammastrahlung aus dem radioaktiven Zerfall des Radionuklids überwacht, und der Röntgenstrahlung, die durch den zu untersuchenden Körper P transmittiert ist, die simultane Überwachung von anatomischen (via Röntgen-Computertomographie) und von Bereichen speziellen Interesses wie Tumorgewebe über die Überwachung des darin konzentrierten Radionuklids. Da die Daten von Sensoren und Quellen erfasst werden, die an einem schnell beweglichen Roboterarm befestigt sind, kann die Diagnoseeinrichtung intermittierend, zum Beispiel immer wieder während einer Operation, verwendet werden.
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Andere Verwendungen bzw. Gebräuche umfassen den Gebrauch als Positionierungshilfe in der Radiotherapie. Die Anatomie und das zu heilende Tumorgewebe können mit Geräten gemäß Ausführungsbeispielen schnell beobachtet werden. Auch können chirurgische Instrumente auf der Basis von Informationen eines Geräts gemäß Ausführungsbeispielen positioniert werden, wobei ein chirurgisches Instrument in Ausführungsbeispielen auch an einem weiteren Roboterarm befestigt sein kann, der ebenfalls in einer Arbeitsverbindung mit der Datenverarbeitungseinheit der Diagnoseeinrichtung steht. Ferner können Ausführungsbeispiele als Positionierungshilfe in der interventionellen Radiologie oder Nuklearmedizin verwendet werden, oder können Bilddaten liefern, die als Führung für einen Arzt während eines Eingriffs oder einer Operation verwendet werden können.
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In Ausführungsbeispielen enthält die Diagnoseeinrichtung zwei unabhängige Roboterarme 70, 75, wobei die Röntgenquelle 40 und der Nukleardetektor 30 an jeweils einen Arm befestigt sind, wie in 2 gezeigt. Die Bewegung der Arme ist synchronisiert durch die Datenverarbeitungseinheit 200 oder eine Kontrolleinheit, so dass der Detektor 30 und die Röntgenquelle 40 in kreisförmiger Bewegung um den zu überwachenden Körper bewegt werden. Dies ist schematisch in 2 gezeigt als A und B. Die Diagnoseeinheit 5 umfasst (mindestens) zwei Roboterarme 70, 75, wobei der eine einen Nukleardetektor 30 (und in Ausführungsbeispielen auch einen dedizierten Röntgendetektor 50) hat, und der andere die Röntgenquelle 40 hat. Die Arme werden von der Datenverarbeitungseinheit 200 kontrolliert und werden gesteuert, um kreisförmige Bewegungen um den Patienten herum (Richtungen A und B, respektiv). In dieser Konfiguration können die Arme durch mechanische Einschränkungen z.B. nur einen Bereich von 180 Grad um den zu untersuchenden Körper P abdecken, das heißt für die Datenerfassung während einer bestimmten Zeitperiode werden die Bewegungen in den Richtungen A und B jeweils wechselweise mehrfach ausgeführt.
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In Ausführungsbeispielen ist die Bewegung des Roboterarms nicht kreisförmig. Entsprechend ist die Bilderzeugung entsprechend den Prinzipien des Freehand SPECT Verfahrens ausgeführt, das heißt für die unsymmetrische, winkelbegrenzte 3D Nuklearbild-Rekonstruktion.
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In Ausführungsbeispielen ist die Datenverarbeitungseinheit 200 ausgelegt, zuvor erhaltene Computertomographie- und/oder Nuklearemissions-Computertomographiebilder zu laden, zum Beispiel von einem anderen bildgebenden Gerät. Diese Bilder können dann akrualisiert werden auf Basis von erhaltenen Auslesewerten des Nuklearstrahlungs-Detektors und Auslesewerten des Röntgendetektors, deren Posen und der Pose der Röntgenquelle. Sie können auch auf einem Anzeigegerät wie einem LCD-Monitor angezeigt werden.
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In Ausführungsbeispielen hat die Diagnosevorrichtung mehr als einen Roboterarm, und die Röntgenquelle und der Nuklearstrahlungs-Detektor (in Ausführungsbeispielen kombiniert mit dem Röntgendetektor) sind getrennt jeder an einem Roboterarm angebracht, oder in Paaren, wobei zwei Detektoren/Quellen jeweils an einem Roboterarm angebracht sind.
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In Ausführungsbeispielen wo PET eingesetzt wird, das heißt wo koinzidente Strahlung in zwei Richtungen vom Körper P detektiert werden muss, hat die Diagnosevorrichtung mindestens zwei getrennte Detektoreinheiten 30, 35, um koinzidente Nuklearemissions-Auslesewerte zu detektieren. Dabei kann die Nuklearemissions-Computertomographie auf einem der folgenden, oder einer Kombination dvon, beruhen: SPECT, PET, und Compton-Kamera-Bild.
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In Ausführungsbeispielen kann der Nukleardetektor 30, 35 ausgelegt sein, PET Zerfall Ereignisse (Beta Plus Zerfall), und/oder SPECT (Einzel-Photon-Emission) und/oder Bremsstrahlung des Beta-Minus-Zerfalls zu detektieren, und/oder die Röntgenstrahlen, die von der Röntgenquelle durch den Körper P transmittiert werden. Diese Röntgenstrahlen können in Ausführungsbeispielen in dem gleichen Bereich der Emissionsenergie sein wie die Einzel-Photon-Emission von dem SPECT-Radionuklid. Zum Beispiel können die Röntgenstrahlen von der Quelle bei 120 keV liegen, und die Gammapartikel von der Einzel-Photon-Emission können bei 140 keV sein (vom Radionuklid Technetium 99m). Der selber Nukleardetektor 30, 35 kann also in Ausführungsbeispielen für beide Arten verwendet werden. Auch im Fall von PET kann derselbe Detektor für Röntgenstrahlung verwendet werden. Wenn der Detektor zB für PET optimiert ist, ist die Sensitivität für Röntgenbilder geringer, aber ausreichend. Auch wird, wenn der Nukleardetektor für Röntgenstrahlung optimiert ist, er auch in Ausführungsbeispielen für die Detektion von PET mit geringerer Sensitivität arbeiten.
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In Ausführungsbeispielen sind die obigen einzelnen Strahlungsarten (von Röntgen, von SPECT, von PET, etc.) über die Amplitude des entsprechenden Signals diskriminierbar, welche allgemein proportional zur Partikel/Strahlungsenergie ist. Solch ein Energie-Fenster-Verfahren ist Standard im Bereich Röntgen und Nuklearbildgebung.
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Folglich wird in Ausführungsbeispielen ein Nukleardetektor 30, 35 generell ausreichen, um die verschiedenen Strahlungsarten aus den Ausführungsbeispielen zu detektieren. Jedoch, um die Effizienz und Auslesezeiten zu reduzieren, sind getrennte Detektoren 300, 35, 50 einsetzbar um die verschiedenen Varianten abzudecken. Ein kombinierter Detektor 30, 35 für Röntgen und PET ist schematisch in 3 gezeigt. Der Detektor hat eine Zone 31, die für Röntgen optimiert ist, zB 3 mm dick, und eine Zone 32 optimiert für PET-Zerfall, zB 5 mm dick. Mit so einem Detektor kann die Sensitivität in beiden Bildern maximiert werden. In 3 ist eine Zielstruktur T gezeigt, die eine hohe Konzentration des PET Radionuklids hat und damit Starhlung aussendet, die von Detektorteil 32 von 30 detektiert wird, während die Röntgenstrahlung von der Quelle 40 vom Detektorteil 31 des Detektors 30 detektiert wird.
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Optional kann ein Kollimator 36 in den Strahlungspfad vor den Nukleardetektor 30. 35 platziert werden, wie exemplarisch in 3 gezeigt. Der Kollimator erhöht weiter die räumliche Auflösung des Diagnosegeräts. Er kann zB lösbar mit dem Nukleardetektor 30, 35 verbunden sein.
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In Ausführungsbeispielen umfasst die Diagnoseeinrichtung weiter eine Datenverarbeitungseinheit, die ausgelegt ist zur Überwachung der Pose der Röntgenquelle und des Nuklearstrahlungs-Detektors, bevorzugt in einem gemeinsamen Koordinatensystem, und weiter ausgelegt ist um Auslesewerte von dem Nuklearstrahlungs-Detektor und dem optionalen dedizierten Röntgendetektor zu erhalten und die Auslesewerte mit Auslesewerten von sowohl beiden Detektoren und deren Posen und der Pose der Röntgenquelle zu synchronisieren, wobei der Röntgendetektor und der Nuklearstrahlungs-Detektor derselbe sein können.
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In Ausführungsbeispielen ist die Diagnoseeinrichtung weiter ausgelegt, 3D-Röntgen-Computertomographiebilder aus den Röntgendetektor-Auslesewerten, dessen Pose, und der Pose der Röntgenquelle zu berechnen, und/oder wobei die Datenverarbeitungseinheit ferner ausgelegt ist, um 3D-Nuklearemissions-Computertomographiebilder aus den Auslesewerten des Nuklearstrahlungs-Detektor und den entsprechenden Posen zu berechnen.
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In Ausführungsbeispielen ist die Diagnoseeinrichtung weiter ausgelegt, zuvor erhaltene Computertomographie- und/oder Nuklearemissions-Computertomographiebilder zu laden; und diese Bilder basierend auf erhaltenen Auslesewerten des Nuklearstrahlungs-Detektors und Auslesewerten des Röntgendetektors, deren Posen und der Pose der Röntgenquelle zu aktualisieren.
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In Ausführungsbeispielen umfasst die Diagnoseeinrichtung einen Nuklearstrahlungs-Detektor mit mindestens zwei getrennten Detektoreinheiten, um koinzidente Nuklearemissions-Auslesewerte zu detektieren, und wobei die Nuklearemissions-Computertomographie auf einem der folgenden beruht: SPECT, PET, und Compton-Kamera-Bild.
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In Ausführungsbeispielen ist die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet, Röntgen-Computertomographie-Daten während der Rekonstruktion der Nuklearemissions-Computertomographie zur Dämpfungskorrektur und/oder der Kompensierung der Bewegung des zu untersuchenden Körpers zu benutzen, wobei die Datenverarbeitungseinheit optional eingerichtet ist, Röntgen-Computertomographie-Bilder zur Detektierung von Bewegung des zu untersuchenden Körpers zu nutzen, und die Erfassung einer neuen Computer-Tomographie-Erfassung während einer Nuklearemissions-Erfassung auszulösen, wobei die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet ist, die Erfassung von Computertomographiebildern nur unter der Bedingung auszulösen, dass Bewegung erkannt wird.
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In Ausführungsbeispielen ist die Diagnoseeinrichtung eingerichtet, dass die Datenverarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die Qualität der Röntgen-Computertomographie- und/oder Nuklearemissions-Computertomographie-Bilder während der Erfassung zu bestimmen, und die Position des mindestens einen Roboterarms zu steuern, um die Qualität der Röntgen-Computertomographie- und/oder Nuklearemissions-Computertomographie-Bilder zu erhöhen.
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In Ausführungsbeispielen umfasst die Diagnoseeinrichtung einen weiteren Roboterarm, um ein chirurgisches Werkzeug in Bezug auf die anatomische Region zu positionieren, die von zuvor erfassten 3D-Bildern identifiziert wurde, und/oder um eine zusätzliche bildgebende Vorrichtung zu positionieren, bevorzugt eine Ultraschall- oder optische bildgebende Vorrichtung, um zusätzliche Informationen über eine anatomische Region zu sammeln, zu der 3D-Bilder durch Röntgen-Computertomographie und/oder Nuklearemissions-Computertomographie erfasst werden.
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Ein Verfahren zur 3D-Bildgebung eines Körpers, umfasst gemäß Ausführungsbeispielen: Bestrahlen des Körpers mit einer bewegten Röntgenquelle, Verabreichen eines Radionuklids an den Körper, Erfassen von Nuklearemissions-Daten mittels Auslesewerten eines bewegten Nuklearstrahlungs-Detektors, Überwachen der Posen der Röntgenquelle und des Nuklearstrahlungs-Detektors, Synchronisieren der Auslesewerte von dem Nuklearstrahlungs-Detektor und der Röntgenquelle mit ihren jeweiligen Posen, Berechnen von 3D-Bildern unter Benutzung der erfassten Information von der Röntgenquelle und dem Nuklearstrahlungs-Detektor.
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Ein Verfahren zur 3D-Bildgebung eines Körpers umfasst ferner, dass die Röntgenquelle und der Nuklearstrahlungs-Detektor an mindestens einem Roboterarm befestigt sind, und während der Bestrahlung und Erfassung jeweils um den Körper bewegt werden.
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In Ausführungsbeispielen ist die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet, Röntgen-Computertomographie-Daten während der Rekonstruktion der Nuklearemissions-Computertomographie zur Dämpfungskorrektur und/oder der Kompensierung der Bewegung des zu untersuchenden Körpers zu benutzen, wobei die Datenverarbeitungseinheit optional eingerichtet ist, Röntgen-Computertomographie-Bilder zur Detektierung von Bewegung des zu untersuchenden Körpers zu nutzen, und die Erfassung einer neuen Computer-Tomographie-Erfassung während einer Nuklearemissions-Erfassung auszulösen, wobei die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet ist, die Erfassung von Computertomographiebildern nur unter der Bedingung auszulösen, dass Bewegung erkannt wird.
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In Ausführungsbeispielen ist die Diagnoseeinrichtung eingerichtet, dass die Datenverarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die Qualität der Röntgen-Computertomographie- und/oder Nuklearemissions-Computertomographie-Bilder während der Erfassung zu bestimmen, und die Position des mindestens einen Roboterarms zu steuern, um die Qualität der Röntgen-Computertomographie- und/oder Nuklearemissions-Computertomographie-Bilder zu erhöhen.
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In Ausführungsbeispielen umfasst die Diagnoseeinrichtung einen weiteren Roboterarm, um ein chirurgisches Werkzeug in Bezug auf die anatomische Region zu positionieren, die von zuvor erfassten 3D-Bildern identifiziert wurde, und/oder um eine zusätzliche bildgebende Vorrichtung zu positionieren, bevorzugt eine Ultraschall- oder optische bildgebende Vorrichtung, um zusätzliche Informationen über eine anatomische Region zu sammeln, zu der 3D-Bilder durch Röntgen-Computertomographie und/oder Nuklearemissions-Computertomographie erfasst werden.
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Ein Verfahren zur 3D-Bildgebung eines Körpers, umfasst gemäß Ausführungsbeispielen: Bestrahlen des Körpers mit einer bewegten Röntgenquelle, Verabreichen eines Radionuklids an den Körper, Erfassen von Nuklearemissions-Daten mittels Auslesewerten eines bewegten Nuklearstrahlungs-Detektors, Überwachen der Posen der Röntgenquelle und des Nuklearstrahlungs-Detektors, Synchronisieren der Auslesewerte von dem Nuklearstrahlungs-Detektor und der Röntgenquelle mit ihren jeweiligen Posen, Berechnen von 3D-Bildern unter Benutzung der erfassten Information von der Röntgenquelle und dem Nuklearstrahlungs-Detektor.
