DE19622075A1

DE19622075A1 - Verfahren und Gerät zur radiologischen Untersuchung von Herzphasen eines Patienten

Info

Publication number: DE19622075A1
Application number: DE19622075A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Phys Lutz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2016-06-01
Also published as: US5832051A; JP4065583B2; DE19622075C2; JPH1052424A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zur radio logischen Untersuchung einzelner Herzphasen eines Patienten, bei dem ein Röntgenstrahlenbündel, welches das Herz des Pati enten in verschiedenen Winkelpositionen innerhalb eines hal ben bis mehrerer Umläufe des Röntgenstrahlenbündels um den Patienten durchdringt, auf einen Strahlenempfänger trifft. Dabei wird der Herzrhythmus des Patienten zur Beeinflussung der Umlaufzeit des Röntgenstrahlenbündels um den Patienten und zur Erzeugung von verschiedenen, auf den Herzrhythmus des Patienten synchronisierten Steuersignalen bestimmt, so daß radiologische Aufnahmen von Projektionen verschiedener Herz phasen möglich sind. Aus den in verschiedenen Winkelpositio nen aufgenommenen Projektionen der verschiedenen Herzphasen werden anschließend Bilder der einzelnen Herzphasen rekon struiert.

Ein Verfahren und ein Gerät der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der DE 24 34 639 A1 bekannt, bei dem zur radiologischen Untersuchung des Herzens eines Patienten aus dessen Elektrokardiogramm (EKG) ein Rechtecksignal abgeleitet wird, welches die Dauer des Herzschlages und einer auf den Herzschlag folgende Periode mit verhältnismäßig geringer Herzbewegung widerspiegelt. Dieses Rechtecksignal wird einem um den Patienten rotierenden radiologischen Meßsystem zuge führt, wobei radiologische Aufnahmen des Herzens immer nur dann erfolgen, wenn sich das Herz in der Periode mit verhält nismäßig geringer Herzbewegung befindet, um Aufnahmen mit örtlichen Unschärfen in der Darstellung infolge einer zu schnellen Herzbewegung zu vermeiden. Dabei wird die Drehge schwindigkeit des um den Patienten rotierenden Meßsystems derart beeinflußt, daß das Herz des Patienten in mehreren Um läufen des Meßsystems um den Patienten möglichst aus allen Winkelpositionen wenigstens einmal durchstrahlt wird.

Des weiteren ist aus der DE 28 13 830 A1 eine Anordnung zum Herstellen von Herzaufnahmen eines Patienten mit Röntgen- oder Gammastrahlen bekannt, bei dem während der Rotation der Strahlungsquelle und der Detektoren um den Patienten die Ab tastdaten kontinuierlich erzeugt werden. Ein EKG-Signal des Patienten wird dabei als Zeitbasis zum Steuern der Datenspei cherung durch eine Bildverarbeitungseinheit während einer ge eigneten Phase in einem Herzzyklus des Patienten verwendet.

Diese Verfahren und Geräte weisen eine aufwendige Steuerung zur Beeinflussung der Umlaufzeit bzw. zur Anpassung der Um laufzeit der Strahlenquelle bzw. des Röntgenstrahlenbündels an die Zykluszeit des Herzrhythmus des Patienten auf, wobei aufgrund der Trägheit des Meßsystems nicht beliebige Herzpha sen eines Patienten untersucht werden können. Außerdem werden während der Messung in zahlreichen Umläufen der Strahlen quelle bzw. des Röntgenstrahlenbündels um den Patienten große Mengen redundanter Daten gewonnen. Damit werden zum einen die Aufnahmezeiten aller zu Rekonstruktion eines Bildes erforder lichen Projektionen der einzelnen Herzphasen sehr lange. Zum anderen geht ein großer Rechenaufwand zur Rekonstruktion ei nes Bildes einer Herzphase einher.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Gerät der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß beliebige Herzphasen eines Patienten bei verkürzten Auf nahmezeiten und schnellerer Bildrekonstruktion radiologisch untersucht werden können.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Ver fahren zur radiologischen Untersuchung einzelner Herzphasen eines Patienten, bei dem ein Röntgenstrahlenbündels welches das Herz des Patienten in verschiedenen Winkelpositionen in nerhalb eines halben bis mehrerer Umläufe des Röntgenstrah lenbündels um den Patienten durchdringt, auf einen Strahlen empfänger trifft, umfassend folgende Schritte:

a) Bestimmung der Zykluszeit des Herzrhythmus des Patienten,
b) Einstellung der Umlaufzeit des um den Patienten umlaufen den Röntgenstrahlenbündels derart, daß die Umlaufzeit um ein vorgebbares Meßintervall größer oder kleiner ist als die Zy kluszeit des Herzrhythmus des Patienten, so daß in Abhängig keit von der Umlaufzeit nach einigen Umläufen eine Phasenver schiebung von 360° zwischen dem umlaufenden Röntgenstrahlen bündel und dem Herzrhythmus des Patienten vorliegt,
c) Erzeugung eines mit dem Herzrhythmus des Patienten syn chronisierten, Trigger-Impulse enthaltenden Trigger-Signals,
d) Vorgabe von bezüglich der Trigger-Impulse des Trigger-Si gnals zeitlich versetzten Steuersignalen zur Untersuchung verschiedener Herzphasen,
e) Aufnahme und Speicherung von Meßdaten von Projektionen verschiedener Herzphasen für die Dauer des Meßintervalls in nerhalb eines jeden Umlaufs des Röntgenstrahlenbündels um den Patienten,
f) Zusammenfassung der während mehrerer Umläufe des Röntgen strahlenbündels an verschiedenen Winkelpositionen aufgenomme nen und gespeicherten Meßdaten der Projektionen der jeweili gen Herzphasen zu Projektionsgruppen eines Teil- oder Vollum laufs,
g) Rekonstruktion von Bildern je einer Herzphase aus den Meß daten der Projektionsgruppen eines Teil- oder Vollumlaufs der jeweiligen Herzphase anhand der Zykluszeit des Trigger-Si gnals, der Steuersignale zum Trigger-Signal und des Meßinter valls.

Je nach Wahl der Dauer eines Meßintervalls, welches die Zeit auflösung einer zu untersuchenden Herzphase angibt, können also Herzphasen mit einer hohen (kurzes Meßintervall) oder einer vergleichsweise niedrigen (langes Meßintervall) Dynamik (Bewegungsaktivität) radiologisch untersucht werden, wobei um so weniger Umläufe des Röntgenstrahlenbündels um den Patien-
ten für die radiologische Untersuchung einer Herzphase benö tigt werden, je größer das Meßintervall ist. Durch die Vor gabe mehrerer Steuersignale bezüglich eines auf den Herzrhythmus des Patienten synchronisierten Trigger-Impulses des Trigger-Signals können in einem Umlauf des Röntgenstrah lenbündels um den Patienten Projektionen verschiedener Herz phasen aufgenommen werden, wobei die Dauer des Meßintervalls für alle Herzphasen im wesentlichen gleich ist. In kurzer Zeit und in nur wenigen Umläufen können somit vollständige Bilder verschiedener Herzphasen aus den aufgenommenen Meßdaten der Projektionen verschiedener Herzphasen rekonstruiert werden. Dadurch, daß sich die Winkelintervalle, in denen in mehreren Umläufen des Röntgenstrahlenbündels um den Patienten Projektionen aufgenommen werden, in der Regel nicht oder nur unwesentlich überschneiden, wird zum einen die Strahlendosis, der der Patient während der Untersuchung ausgesetzt ist, vermindert, und zum anderen die Menge aufgenommener, redundanter Meßdaten verschiedener Herzphasen reduziert. Die Zusammenfassung von Projektionen verschiedener Herzphasen zu Projektionsgruppen eines Teil- oder Vollumlaufs wird somit vereinfacht und die Rekonstruktion von Bildern der jeweiligen Herzphasen beschleunigt. Ist eine Untersuchung aller Phasen des Herzrhythmus eines Patienten vorgesehen, erfolgt die Aufnahme und Speicherung der Meßdaten der Projektionen während eines Umlaufs des Röntgenstrahlenbündels um den Patienten kontinuierlich. Die Steuersignale, das Meßintervall und die Zyklus zeit des Trigger-Signals werden dann zur Rekonstruktion der Bilder der verschiedenen Herzphasen aus der Folge der aufgenommenen Projektionen verwendet, wodurch man eine Abfolge von Bildern aller Herzphasen erhält.

Ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens umfaßt gemäß der Erfindung einen Computertomographen, welcher ein sich um eine Drehachse A drehendes radiologisches Meßsystem aufweist, mit Meßmitteln zur Bestimmung der Zyklus zeit des Herzrhythmus des Patienten, mit Einstellmitteln zur Einstellung der Umlaufzeit des Meßsystems um die Drehachse A, mit Mitteln zur Vorgabe eines Meßintervalls und von Steuersignalen bezüglich eines auf den Herzrhythmus des Patienten synchronisierten Trigger-Signals zur Untersuchung verschiedener Herzphasen, mit Steu ermitteln zur Aufnahme und Speicherung von Meßdaten von Pro jektionen verschiedener Herzphasen für die Dauer des Meßin tervalls innerhalb eines jeden Umlaufs des Meßsystems um die Drehachse A und mit Mitteln zur Rekonstruktion von Bildern je einer Herzphase aus den verschiedenen gespeicherten Meßdaten der Projektionen eines halben bis mehrerer Umläufe des Meß systems um die Drehachse A der jeweiligen Herzphase.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält das um die Drehachse rotierende Meßsystem eine Röntgenstrahlenquelle und einen Strahlenempfänger, welche Röntgenstrahlenquelle ein fä cherförmiges Röntgenstrahlenbündel aussendet, welches den Körper des Patienten durchdringt und auf den Strahlenempfän ger trifft.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, zur Bestimmung der Zykluszeit des Herzrhythmus des Pati enten einen Elektrokardiograph und mit diesem verbundene Elektroden zu verwenden und die Einstellmittel zur Einstel lung der Umlaufzeit, die Mittel zur Vorgabe eines Meßinter valls und von Steuersignalen, die Steuermittel zur Aufnahme und Speicherung von Meßdaten von Projektionen verschiedener Herzphasen und die Mittel zur Rekonstruktion von Bildern je einer Herzphase durch zwei Rechner zu bilden, welche mitein ander Daten austauschen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Gerät zur Durchführung des Verfahrens zur radiologischen Untersuchung einzel ner Herzphasen eines Patienten,

Fig. 2 Diagramme zum zeitlichen Ablauf des erfindungsgemä ßen Verfahrens und zur Erläuterung der Wirkungs weise des in Fig. 1 dargestellten Gerätes, und

Fig. 3 Diagramme zum zeitlichen Ablauf des erfindungsgemä ßen Verfahrens und zur Erläuterung der Wirkungs weise des in Fig. 1 dargestellten Gerätes bei Auf zeichnung aller Phasen des Herzrhythmus eines Pati enten.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Gerät zur Durchführung des Verfahrens zur radiologischen Untersuchung einzelner Herzphasen eines Patienten P mit einem Computertomographen 1 und einem Elektrokardiographen 2. Der Computertomograph 1 weist ein Meßsystem aus einer Röntgenstrahlenquelle 3, die ein fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel 4 aussendet, und ei nem Strahlenempfänger 5 auf, welcher aus einer Reihe von Ein zeldetektoren, z. B. aus 1024 Einzeldetektoren besteht. Die Steuerung des Computertomographen 1 erfolgt über einen Steu errechner 12. Der Fokus der Röntgenstrahlenquelle 3, von dem das Röntgenstrahlenbündel 4 ausgeht, ist mit 11 bezeichnet. Der zu untersuchende Patient P liegt auf einer Patientenliege 6.

Zur Durchführung einer radiologischen Untersuchung eines Pa tienten P wird das Meßsystem 3, 5 um ein Meßfeld 10, in dem der Patient P liegt, um 360° gedreht. Ein Motor 16 treibt hierzu den Drehtisch 15 an. Die Drehachse, welche rechtwink lig zu dem fächerförmigen Röntgenstrahlenbündel 4 steht, ist mit A bezeichnet. Dabei wird die Röntgenstrahlenquelle 3, die von einem Röntgengenerator 7 gespeist wird, gepulst oder mit Dauerstrahlung betrieben. Bei vorbestimmten Winkelpositionen α des Meßsystems 3, 5 werden Projektionen von Schichten des Patienten P aufgenommen, wobei die zugehörigen Datensätze der Meßdaten vom Strahlenempfänger 5 einem Rechner 8 zugeführt werden, welcher aus den erzeugten Datensätzen die Schwä chungskoeffizienten vorbestimmter Bildpunkte berechnet und auf einem Monitor 9 bildlich wiedergibt. Auf dem Monitor 9 erscheint demgemäß ein Bild der durchstrahlten Schicht des Patienten P.

Zur Durchführung einer radiologischen Untersuchung verschie dener Herzphasen eines Patienten P ist dieser zusätzlich im Bereich seines Herzens H mit Elektroden 17 versehen, welche mit dem Elektrokardiographen 2 zur Erfassung und Aufzeichnung der Zyklus zeit Z des Herzrhythmus des Patienten P verbunden sind. Die Aufzeichnung des Herzrhythmus des Patienten P er folgt im übrigen parallel zur radiologischen Untersuchung des Patienten, wobei die Elektroden 17 nach Möglichkeit so am Körper des Patienten P angebracht sind, daß sie die radiolo gische Untersuchung nicht stören, indem sie außerhalb des Strahlengangs des Röntgenstrahlenbündels 4 der Röntgenstrah lenquelle 3 angeordnet sind.

In den Fig. 2 (a) und 3 (a) ist eine Meßkurve für den Herzzy klus Z des Patienten P in stark vereinfachter Form darge stellt, in der unter Vernachlässigung aller anderen charakte ristischen Merkmale einer EKG-Wellenform des Patienten P nur die sogenannte R-Welle, welche in der Regel die höchste Amplitude aus dem gesamten EKG aufweist, dargestellt ist. Der Herzzyklus eines Patienten beginnt dabei laut Definition im allgemeinen mit der R-Welle und hält bis zum Auftreten der nächsten R-Welle an. Aufgrund der hohen Amplitude der R-Welle des EKGs des Patienten P, welche meßtechnisch gut erfaßbar ist, wird zu jeder R-Welle des EKGs des Patienten P ein Trig ger-Impuls T erzeugt, so daß man ein Trigger-Signal erhält, welches auf den Herzrhythmus des Patienten P synchronisiert ist (vgl. Fig. 2 (b) und Fig. 3 (b)). Das aus einer Folge von Trigger-Impulsen T gebildete Trigger-Signal wird dem Steuer rechner 12 des Computertomographen 1 von dem Elektrokardio graphen 2 bereits in digitaler Form zugeführt.

In Vorbereitung der Untersuchung einer oder mehrerer ver schiedener Herzphasen des Patienten P gibt der Arzt über eine Eingabeeinheit, welche eine an den mit einer entsprechenden Software betriebenen Steuerrechner 12 angeschlossene Tastatur 13 und einen Monitor 14 aufweist, ein Meßintervall ΔM ein, welches die Dauer der Aufnahme von Projektionen je zu unter suchender Herzphase pro Umdrehung des Meßsystems 3, 5 um die Drehachse A angibt. Über die Software des Steuerrechners 12 wird damit auch die Umlaufzeit des Meßsystems 3, 5 um den Pa tienten P bzw. um die Drehachse A berechnet, welche etwa der um die Dauer des Meßintervalls ΔM verkürzten oder verlänger ten Zykluszeit Z des Herzrhythmus des Patienten P entspricht. Dadurch befindet sich das Meßsystem 3, 5 in jedem Umlauf des Meßsystems 3, 5 um die Drehachse A bei einer bestimmten Herz phase eines Patienten P in einer anderen Winkelposition α be züglich der in Fig. 1 eingetragenen Winkelzählung des Meßfel des 10 des Computertomographen 1. Je nach Dauer des Meßinter valls ΔM bzw. der Umlaufzeit des Meßsystems 3, 5 um die Dreh achse A erreicht man nach einigen Umläufen des Meßsystems 3, 5 eine Phasenverschiebung zwischen dem umlaufenden Meßsystem 3, 5 um die Drehachse A und dem Herzrhythmus des Patienten P von 360°. Die Zahl der Umläufe, bei der eine Phasenverschie bung von 360° zwischen dem umlaufenden Meßsystem 3, 5 und dem Herzrhythmus des Patienten P erreicht wird, entspricht dabei mindestens der Anzahl der Gruppen von Projektionen, die unter verschiedenen Winkelpositionen α des Meßsystems 3, 5 hinter einander aufgenommen und welche zur Rekonstruktion eines Vollbildes einer Herzphase aus den verschiedenen Umläufen des Meßsystems 3, 5 zusammengefaßt werden.

Im Falle des Ausführungsbeispiels der Erfindung entspricht die Umlaufzeit des Meßsystems 3, 5, welche typischerweise zwischen 0,75 Sekunden und 1 Sekunde liegt, im wesentlichen der um das Meßintervall ΔM (ΔM ≈ 1/6 Z) verkürzten Zykluszeit Z des Herzrhythmus des Patienten P und die Dauer des Meßin tervalls ΔM ungefähr einem Fünftel der Umlaufzeit des Meßsy stems 3, 5, so daß nach ungefähr sechs Umdrehungen des Meßsy stems 3, 5 um die Drehachse A eine Phasenverschiebung von 360° zwischen dem umlaufenden Meßsystem 3, 5 und dem Herzrhythmus des Patienten P erreicht ist, d. h. es reichen ungefähr sechs Umläufe des Meßsystems 3, 5 um den Patienten P aus, um aus den an fünf verschiedenen Winkelstellungen α auf genommenen Datensätzen von Meßdaten von Projektionen einer Herzphase ein Vollbild dieser Herzphase zu erstellen.

Nach Festlegung des Meßintervalls ΔM je Herzphase pro Umlauf und damit Festlegung der Umlaufzeit des Meßsystems 3, 5 um den Patienten P legt der Arzt im Falle des gepulsten Betrie bes der Röntgenstrahlenquelle 3 (vgl. Fig. 2) nun diejenigen Herzphasen des Patienten P fest, welche er radiologisch un tersuchen möchte, wobei er sich an dem auf den Herzrhythmus des Patienten synchronisierten Trigger-Signal, welches am Mo nitor des Steuerrechners 12 dargestellt ist, orientiert. Durch Vorgabe von Steuersignalen, d. h. von auf einen Trig ger-Impuls T bezogenen Offset-Signalen legt er die Zeitpunkte fest, an denen Projektionen bestimmter Herzphasen des Herzens H des Patienten P pro Umlauf des Meßsystems 3, 5 um die Dreh achse A aufgenommen werden. Wie aus Fig. 2(c) ersichtlich ist, werden im vorliegenden Fall Projektionen P₁(α) und P₂(α) zweier verschiedener Herzphasen des Patienten P aufgenommen, wobei der Wert des Steuersignals O₁ für die Aufnahme der Pro jektionen P₁(α) der einen Herzphase bezüglich eines Trigger-Impulses T des Trigger-Signals null und der Wert des Steuer signals O₂. für die Aufnahme der Projektionen P₂(α) der ande ren Herzphase bezüglich eines Trigger-Impulses T des Trigger-Signals in etwa der halben Dauer der Zykluszeit Z des Herzrhythmus des Patienten P entspricht. Bei den Steuersi gnalen O₁ und O₂ handelt es sich im übrigen um periodische Signale, welche über die Trigger-Impulse T mit dem Herzrhyth mus des Patienten P synchronisiert sind.

Startet der Arzt nun die Messung durch Eingabe eines Startsi gnals über den Steuerrechner 12, bewegt sich das Meßsystem 3, 5 mit der vorbestimmten Umlaufgeschwindigkeit um den Patien ten P, wobei pro Umdrehung des Meßsystems 3, 5 an den ausge wählten Zeitpunkten unter verschiedenen Winkelpositionen α jeweils für die Dauer des Meßintervalls ΔM Projektionen P₁(α) und P₂(α) der beiden zu untersuchenden Herzphasen aufgenommen werden. Während der Umläufe des Meßsystems 3, 5 um die Dreh achse A ist der Tischvorschub des Computertomographen im üb rigen nicht aktiviert. Die Fig. 2 (d) und 2 (e) zeigen je weils bezüglich der in Fig. 1 eingetragenen Winkelzählung α unter welchen Winkelpositionen α bzw. Winkelintervallen Δα Projektionen P₁(α) und P₂(α) der beiden Herzphasen aufge zeichnet werden.

Die Datensätze der Meßdaten einer jeden Projektion P₁(α) und P₂(α) der Folge von Projektionen P₁(α) und P₂(α) in einem Winkelintervall Δα der beiden Herzphasen pro Umlauf des Meß systems 3, 5 werden zu festen Zeitpunkten aus dem Strah lenempfänger 5 ausgelesen und dem Rechner 8 zugeführt, wel cher die Datensätze zwischenspeichert, in denen auch die re lative Meßzeit der Projektionen P₁(α) und P₂(α) zum Messungs start verzeichnet ist. Die während der ca. sechs Umläufe des Meßsystems 3, 5 gespeicherten Datensätze der Projektionen P₁(α) und P₂(α) der beiden Herzphasen werden anschließend im Rechner 8 zu Projektionsgruppen eines Teil- oder Vollumlaufs der jeweiligen Herzphasen zusammengefaßt, woraus ein Teil- oder Vollbild der Herzphasen in an sich bekannter Weise re konstruiert wird. Für die Rekonstruktion eines Teilbildes sind im übrigen nicht alle Datensätze der sechs Umläufe des Meßsystems 3, 5 erforderlich. Für die Rekonstruktion eines Teilbildes kann bereits ein halber Umlauf des Meßsystems 3, 5 um den Patienten P ausreichen.

Für die Rekonstruktion von Bildern aus den Projektionen P₁(α) und P₂(α) der beiden Herzphasen sind im übrigen die Parameter Offset zum Trigger-Impuls T (O₁, O₂), die Dauer des Meßinter valls ΔM und die Zyklus zeit der Trigger-Impulse notwendig, welche dem Rechner 8 über eine Datenleitung zum Steuerrechner 12 des Computertomographen 1 zur Verfügung stehen.

Die abgespeicherten Projektionen P₁(α) und P₂(α) aus einem Winkelintervall Δα brauchen dabei noch keiner Winkelinterpo lation auf äquidistante Winkelinkremente unterzogen werden, da sie vor der Rückprojektion einer Gewichtung bezüglich ih rer Winkeldifferenz unterzogen werden, wodurch geringfügig Überschneidungen oder Lücken von Winkelintervallen Δα, her vorgerufen beispielsweise durch geringfügige Schwankungen der Umlaufgeschwindigkeit des Meßsystems 3, 5 um die Drehachse A, ausgeglichen werden können.

Ist es im übrigen, wie in Fig. 3(c) dargestellt, vorgesehen alle Phasen des Herzrhythmus eines Patienten P zu untersu chen, erfolgt die Aufnahme und Speicherung von Projektionen P₁′(α) bis P₆′(α) während des Umlaufs des Röntgenstrahlenbün dels 4 um den Patienten P kontinuierlich. Die Steuersignale O₁′ bis O₆′, das Meßintervall ΔM und die Zykluszeit des Trig ger-Signals werden dann dazu verwendet aus der Folge der wäh rend eines halben bis mehrerer Umläufe des Röntgenstrahlen bündels 4 um den Patienten P aufgenommenen Projektionen P₁′(α) bis P₆′(α) nur diejenigen Projektionen, die für die Rekonstruktion eines bestimmten Bildes einer Herzphase rele vant sind, heranzuziehen. Die Steuersignale O₁′ bis O₆′ sind dabei vor der Messung entbehrlich und müssen erst zum Zeitpunkt der Rekonstruktion von Bildern festgelegt werden.

Darüber hinaus besteht in diesem Falle, wie in den Fig. 3(d) und 3(e) dargestellt, zum einen die Möglichkeit alle in einem Zeitintervall Δt innerhalb eines Umlaufs des Röntgenstrahlen bündels 4 um den Patienten P aufgenommenen Projektionen zur Rekonstruktion eines gewünschten Bildes einer Herzphase zu verwenden, und zum anderen Projektionen auch mehrfach zur Re konstruktion sich quasi überlappender Bilder von Herzphasen zu verwenden.

Wie bereits erwähnt, kann die Röntgenstrahlenquelle 3 zur Aufnahme von Projektionen gepulst oder mit Dauerstrahlung be trieben werden. Im Falle des Pulsbetriebs wird die Röntgen strahlenquelle 3 durch die Steuersignale immer dann akti viert, wenn beispielsweise wie in Fig. 2(c) dargestellt Auf nahmen von Projektion P₁(α) oder P₂(α) bei einer der beiden Herzphasen erfolgen sollen. Im Falle des Dauerbetriebs der Röntgenstrahlenquelle 3 werden die Steuersignale, wie er wähnt, dazu verwendet aus der Folge der während eines halben bis mehrerer Umläufe des Meßsystems 3, 5 um den Patienten aufgenommenen Projektionen nur die für die Rekonstruktion ei nes bestimmten Bildes relevanten Projektionen einer Herzphase heranzuziehen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, anhand der Steuersignale das Röntgenstrahlenbündel 4 mechanisch, beispielsweise durch eine Blende, oder den zur Röntgenstrah lungserzeugung auf ein Target auftreffenden Elektronenstrahl der Röntgenstrahlenquelle 3 elektrisch, beispielsweise durch eine Elektronenstrahlablenkung zu blockieren bzw. derart zu beeinflussen, daß der Patient P nur während der zu untersu chenden Herzphasen durchstrahlt werden kann bzw. Projektionen aufgezeichnet werden können.

Im übrigen muß das Meßsystem 3, 5 nicht notwendigerweise von einer um den Patienten P rotierenden Röntgenstrahlenquelle 3 und einem Strahlenempfänger 5 gebildet sein, sondern kann auch aus einem Kreis ortsfeste Detektoren mit umlaufender Röntgenstrahlenquelle oder einer ortsfesten oder mehreren ortsfesten Röntgenstrahlenquellen und rotierenden Detektoren gebildet sein.

Werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur radiologischen Untersuchung verschiedener Herzphasen des Patienten P mehr als zwei Herzphasen untersucht, gilt dabei: Je kürzer das Meßintervall ΔM zur Untersuchung einer Herzphase gewählt wird, desto mehr Herzphasen bzw. desto dynamischere Herzpha sen können untersucht werden; desto größer ist jedoch auch die Zahl der Umläufe, welche für die Rekonstruktion eines Vollbildes einer jeden Herzphase notwendig sind. Mit unter schiedlichen Offset-Signalen zu einem Trigger-Impuls T des Trigger-Signals lassen sich verschiedene Herzphasen darstel len. Bei entsprechender Wahl des Meßintervalls ΔM und ver schiedener Offset-Signale zum Trigger-Impuls T des Trigger-Signals erhält man bei mehrfacher Bildrekonstruktion mit den verschiedenen Offsets zum Trigger-Impuls T eine Abfolge von Bildern aller Herzphasen.

Außerdem kann bei ausreichender Rechenleistung eines der bei den Rechner 8 und 12 auf einen der beiden Rechner verzichtet werden, so daß nur ein Rechner den Computertomographen 1, die Messung einzelner Herzphasen und die Rekonstruktion von Bil dern einzelner Herzphasen steuert.

Claims

1. Verfahren zur radiologischen Untersuchung einzelner Herz phasen eines Patienten (P), bei dem ein Röntgenstrahlenbündel (4), welches das Herz (H) des Patienten (P) in verschiedenen Winkelpositionen (α) innerhalb eines halben bis mehrerer Um läufe des Röntgenstrahlenbündels (4) um den Patienten (P) durchdringt, auf einen Strahlenempfänger (5) trifft, umfas send folgende Schritte:

a) Bestimmung der Zykluszeit (Z) des Herzrhythmus des Patien ten (P),
b) Einstellung der Umlaufzeit des um den Patienten (P) umlau fenden Röntgenstrahlenbündels (4) derart, daß die Umlauf zeit um ein vorgebbares Meßintervall (ΔM) größer oder kleiner ist als die Zykluszeit (Z) des Herzrhythmus des Patienten (P), so daß in Abhängigkeit von der Umlaufzeit nach einigen Umläufen eine Phasenverschiebung von 360° zwischen dem umlaufenden Röntgenstrahlenbündel (4) und dem Herzrhythmus des Patienten (P) vorliegt,
c) Erzeugung eines mit dem Herzrhythmus des Patienten (P) synchronisierten, Trigger-Impulse (T) enthaltenden Trig ger-Signals,
d) Vorgabe von bezüglich der Trigger-Impulse (T) des Trigger-Signals zeitlich versetzten Steuersignalen (O₁, O₂; O₁′ bis O₆′) zur Untersuchung verschiedener Herzphasen,
e) Aufnahme und Speicherung von Meßdaten von Projektionen (P₁(α), P₂(α); P₁′(α) bis P₆′(α)) verschiedener Herzphasen für die Dauer des Meßintervalls (ΔM) innerhalb eines jeden Umlaufs des Röntgenstrahlenbündels (4) um den Patienten (P),
f) Zusammenfassung der während mehrerer Umläufe des Röntgen strahlenbündels (4) an verschiedenen Winkelpositionen (α) aufgenommenen und gespeicherten Meßdaten der Projektionen (P₁(α), P₂(α); P₁′(α) bis P₆′(α) der jeweiligen Herzphase zu Projektionsgruppen eines Teil- oder Vollumlaufs,
g) Rekonstruktion von Bildern je einer Herzphase aus den Meß daten der Projektionsgruppen eines Teil- oder Vollumlaufs der jeweiligen Herzphase anhand der Zykluszeit des Trig ger-Signals, der Steuersignale (O₁, O₂; O₁′ bis O₆′) zum Trigger-Signal und des Meßintervalls (ΔM).

2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Computertomographen (1), welcher ein sich um eine Dreh achse (A) drehendes radiologisches Meßsystem (3, 5) aufweist, mit Meßmitteln (2, 17) zur Bestimmung der Zykluszeit (Z) des Herzrhythmus des Patienten (P), mit Einstellmitteln (12) zur Einstellung der Umlaufzeit des Meßsystems (3, 5) um die Dreh achse (A), mit Mitteln (12) zur Vorgabe eines Meßintervalls (ΔM) und von Steuersignalen (O₁, O₂; O₁′ bis O₆′) bezüglich eines auf den Herzrhythmus des Patienten (P) synchronisierten Trigger-Signals zur Untersuchung verschiedener Herzphasen, mit Steuermitteln (8) zur Aufnahme und Speicherung von Meßda ten von Projektionen (P₁(α), P₂(α); P₁′(α) bis P₆′(α)) ver schiedener Herzphasen für die Dauer des Meßintervalls (ΔM) innerhalb eines jeden Umlaufs des Meßsystems (3, 5) um die Drehachse (A) und mit Mitteln (8) zur Rekonstruktion von Bil dern je einer Herzphase aus den verschiedenen gespeicherten Meßdaten der Projektionen (P₁(α), P₂(α); P₁′(α) bis P₆′(α)) eines halben bis mehrerer Umläufe des Meßsystems (3, 5) um die Drehachse (A) der jeweiligen Herzphase.

3. Gerät nach Anspruch 2, dessen sich um die Drehachse (A) drehendes Meßsystem eine Röntgenstrahlenquelle (3) und einen Strahlenempfänger (5) aufweist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dessen Meßmittel zur Bestimmung der Zykluszeit (Z) des Herzrhythmus des Pa tienten (P) ein Elektrokardiograph (2) und mit diesem verbun dene Elektroden (17) sind.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dessen Einstell mittel zur Einstellung der Umlaufzeit, dessen Mittel zur Vor gabe eines Meßintervalls (ΔM) und von Steuersignalen (O₁, O₂; O₁′ bis O₆′), dessen Steuermittel zur Aufnahmen und Speiche rung von Meßdaten von Projektionen (P₁(α), P₂(α); P₁′(α) bis P₆′(α)) verschiedener Herzphasen und dessen Mittel zur Rekon struktion von Bildern je einer Herzphase von zwei Rechnern (8, 12) gebildet sind, welche miteinander Daten austauschen.