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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft das Abbilden eines Objekts und insbesondere eine Verfahrensweise der optischen Bildaufnahme für eine Bildgebungsvorrichtung.
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HINTERGRUND
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In diesem Abschnitt sind Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung zu finden, die nicht unbedingt zum allgemeinen Stand der Technik gehören.
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Ein Objekt wie ein menschlicher Patient kann sich zwecks Korrektur oder Verbesserung seiner Anatomie wahl- oder zwangsweise einem chirurgischen Eingriff unterziehen. Zur Verbesserung der Anatomie können verschiedene Eingriffe gehören, wie das Verlagern oder Aufbauen von Knochen, das Einfügen von implantierbaren Vorrichtungen oder andere geeignete Eingriffe. Ein Chirurg kann den Eingriff an dem Objekt mit Bildern von dem Patienten durchführen, die sich unter Verwendung von Bildgebungssystemen wie einem Magnetresonanztomografiesystem (MRT-System), einem Computertomografiesystem (CT-System), Fluoroskopie (z. B. C-Bogensystemen) oder anderen geeigneten Bildgebungssystemen aufnehmen lassen.
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Bilder von einem Patienten können einem Chirurgen beim Durchführen eines Eingriffs helfen, wozu die Planung und das Durchführen des Eingriffs gehören. Ein Chirurg kann eine zwei- oder eine dreidimensionale bildliche Darstellung des Patienten wählen. Die Bilder können dem Chirurgen beim Durchführen eines Eingriffs mit einer weniger invasiven Technik helfen, da sie es dem Chirurgen beim Durchführen eines Eingriffs ermöglichen, sich die Anatomie des Patienten anzusehen, ohne dass darüberliegendes Gewebe (einschließlich Haut- und Muskelgewebe) entfernt werden muss.
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KURZDARSTELLUNG
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Dieser Abschnitt bietet einen allgemeinen Überblick über die Offenbarung und stellt keine umfassende Offenbarung ihres gesamten Schutzumfangs oder all ihrer Merkmale dar.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein System zum Erfassen von Bilddaten von einem Objekt mit einem Bildgebungssystem bereitgestellt. Das System kann eine Gantry aufweisen, die zumindest einen Teil des Objekts vollständig ringförmig umschließt. Das System kann auch eine Quelle aufweisen, die in der Gantry positioniert und relativ zu dieser beweglich ist. Die Quelle kann als Reaktion auf ein Signal mindestens einen Puls ausgeben. Das System kann einen Detektor aufweisen, der in der Gantry und der Quelle positioniert und relativ zu diesen beweglich ist und den mindestens einen von der Quelle ausgestrahlten Puls erfasst. Das System kann auch ein Detektorsteuerungsmodul, das die Detektordaten anhand des mindestens einen erfassten Pulses einstellt, und ein Bildaufnahmesteuerungsmodul aufweisen, das das Signal für die Quelle einstellt und die Detektordaten empfängt. Das Bildaufnahmesteuerungsmodul kann dazu dienen, Bilddaten anhand der Detektordaten zu rekonstruieren. Das Signal kann ein Signal für die Quelle aufweisen, einen einzelnen Puls auszugeben, oder ein Signal für die Quelle, zwei Pulse auszugeben.
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Es wird ferner ein Verfahren zum Erfassen von Bilddaten von einem Objekt mit einem Bildgebungssystem bereitgestellt. Das Verfahren kann das derartige Positionieren einer Gantry umfassen, dass sie zumindest einen Teil des Objekts vollständig umschließt, wobei eine Quelle und ein Detektor in der Gantry positioniert und relativ zu dieser beweglich sind. Das Verfahren kann auch das Empfangen mindestens einer Anwendereingabe umfassen, die eine Aufforderung für einen Ausgang der Quelle liefert, und das Ermitteln eines Ausgangstyps für die Quelle anhand der Anwendereingabe. Das Verfahren kann das Ausgeben eines Pulses mit der Quelle oder das im Wesentlichen gleichzeitige Ausgeben von zwei Pulsen mit der Quelle und das Empfangen des einen oder der beiden Pulse mit dem Detektor umfassen. Das Verfahren kann auch das Rekonstruieren eines Bilds von dem Objekt anhand des einen oder der beiden vom Detektor empfangenen Pulse umfassen.
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Es wird auch ein Verfahren zum Erfassen von Bilddaten von einem Objekt mit einem Bildgebungssystem bereitgestellt. Das Verfahren kann das derartige Positionieren einer Gantry umfassen, dass sie zumindest einen Teil des Objekts vollständig umschließt, wobei eine Quelle und ein Detektor in der Gantry positioniert und relativ zu dieser beweglich sind. Das Verfahren kann das Ausgeben eines ersten Pulses mit einer ersten Pulsrate mit der Quelle und das im Wesentlichen gleichzeitige Ausgeben eines zweiten Pulses mit einer zweiten Pulsrate mit der Quelle umfassen, wobei sich die zweite Pulsrate von der ersten unterscheidet. Das Verfahren kann das Empfangen des ersten und des zweiten Pulses mit dem Detektor und das Rekonstruieren eines Bilds von dem Objekt anhand des ersten und des zweiten von dem Detektor empfangenen Pulses umfassen.
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Weitere Anwendungsbereiche ergeben sich aus der hier vorgelegten Beschreibung. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Kurzdarstellung sollen nur der Veranschaulichung dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller Umsetzungsmöglichkeiten, und sie sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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1 ist eine Umgebungsansicht eines beispielhaften Bildgebungssystems in einem Operationssaal,
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2 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Computersystems zur Verwendung mit dem Bildgebungssystem aus 1,
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3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das ein System zum Umsetzen eines Bildaufnahmesteuerungsmoduls gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt,
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4 ist ein Datenflussdiagramm, das ein von dem Bildaufnahmesteuerungsmodul aus 3 durchgeführtes beispielhaftes Steuerungssystem darstellt,
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5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein von dem Bildaufnahmesteuerungsmodul durchgeführtes Verfahren darstellt,
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6 ist eine Fortsetzung des Ablaufdiagramms aus 5 bei A,
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7 ist eine Fortsetzung des Ablaufdiagramms aus 5 bei B,
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8 ist eine Fortsetzung des Ablaufdiagramms aus 5 bei C, und
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9 ist ein schematisches Zeitdiagramm für einen dualen Energieausgang für das Bildgebungssystem aus 1.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die nachfolgende Beschreibung ist lediglich von beispielhafter Art. Es versteht sich, dass übereinstimmende Bezugszeichen in den Zeichnungen ähnliche oder übereinstimmende Teile und Merkmale bezeichnen. Wie oben angedeutet, betreffen die vorliegenden Lehren das Bereitstellen einer optimierten Bildaufnahme für eine Bildgebungsvorrichtung wie ein O-Arm®-Bildgebungssystem, das von Medtronic Navigation, Inc. mit Firmensitz in Louisville, Co, USA vertrieben wird. Es sei jedoch angemerkt, dass die vorliegenden Lehren bei einer beliebigen geeigneten Bildgebungsvorrichtung, wie einer C-Bogen-Bildgebungsvorrichtung, Anwendung finden können. Der hier verwendete Begriff „Modul” kann ferner ein computerlesbares Medium betreffen, auf das von einer Computervorrichtung zugegriffen werden kann, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Schaltung und/oder andere geeignete Software, Firmware-Programme oder Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Außerdem sei angemerkt, dass die hier für die Pulsrate in Kilovolt und die Breite in Millisekunden bereitgestellten Werte lediglich Beispiele sind, da sowohl die Pulsrate als auch die Breite je nach Patient und klinischer Situation, wie beispielsweise bei einem Pädiatriepatienten, variieren können.
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In einem Operationssaal oder -raum 10 in 1 kann ein Anwender, wie ein Anwender 12, einen Eingriff an einem Patienten 14 durchführen. Beim Durchführen des Eingriffs kann der Anwender 12 ein Bildgebungssystem 16 zum Erfassen von Bilddaten von dem Patienten 14 für das Durchführen eines Eingriffs benutzen. Zu den von dem Patienten 14 erfassten Bilddaten können zweidimensionale (2D-)Projektionen gehören, die mit einem Röntgensystem aufgenommen werden, einschließlich der hier offenbarten. Es versteht sich jedoch, dass auch 2D-Vorwärtsprojektionen eines volumetrischen Modells erzeugt werden können, wie hier ebenfalls offenbart wird.
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Bei einem Beispiel kann unter Verwendung der erfassten Bilddaten ein Modell erzeugt werden. Bei dem Modell kann es sich um ein dreidimensionales (3D-)volumetrisches Modell handeln, das unter Verwendung verschiedener Techniken, einschließlich iterativer algebraischer Techniken, wie hier auch weiter beschrieben, anhand der erfassten Bilddaten erzeugt wird. Die angezeigten Bilddaten 18 können auf einer Anzeigevorrichtung 20 und könnten, wie später hier noch ausführlicher beschrieben wird, zusätzlich auf einer zu einem Bildgebungscomputersystem 32 gehörenden Anzeigevorrichtung 32a angezeigt werden. Bei den angezeigten Bilddaten 18 kann es sich um ein 2D-Bild, ein 3D-Bild oder ein zeitlich veränderliches, vierdimensionales Bild handeln. Die angezeigten Bilddaten 18 können auch die erfassten Bilddaten, die erzeugten Bilddaten, beides oder eine Mischung aus beiden Bilddatentypen enthalten.
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Es versteht sich, dass die erfassten Bilddaten vom Patienten 14 zum Beispiel mit einem Röntgensystem als 2D-Projektionen aufgenommen werden können. Die 2D-Projektionen können dann zum Rekonstruieren der volumetrischen 3D-Bilddaten von dem Patienten 14 verwendet werden. Aus den volumetrischen 3D-Bilddaten können auch theoretische oder 2D-Projektionen erzeugt werden. Dementsprechend versteht es sich, dass es sich bei Bilddaten entweder um 2D-Projektionen oder volumetrische 3D-Modelle oder um beides handelt.
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Die Anzeigevorrichtung 20 kann Teil eines Computersystems 22 sein. Das Computersystem 22 kann verschiedene computerlesbare Medien enthalten. Bei den computerlesbaren Medien kann es sich um beliebige verfügbare Medien handeln, auf die das Computersystem 22 zugreifen kann, und dazu können sowohl flüchtige als auch nichtflüchtige Medien und herausnehmbare und nicht herausnehmbare Medien gehören. Die computerlesbaren Medien können unter anderem beispielsweise Computerspeichermedien und Kommunikationsmedien umfassen. Zu Speichermedien gehören unter anderem RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder andere Speichertechnologie, CD-ROM, DVD (Digital Versatile Disk) oder andere optische Diskettenspeicher, Magnetkassetten, Magnetband, Magnetdiskettenspeicher oder andere Magnetspeichervorrichtungen oder beliebige andere Medien, die zum Speichern von computerlesbaren Anweisungen, Software, Datenstrukturen, Programmmodulen und anderen Daten benutzt werden können und auf die das Computersystem 22 zugreifen kann. Auf die computerlesbaren Medien kann direkt oder über ein Netzwerk wie das Internet zugegriffen werden.
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Bei einem Beispiel kann das Computersystem 22 eine Eingabevorrichtung 24, wie eine Tastatur, und einen oder mehrere Prozessoren 26 aufweisen (wobei der eine oder die mehreren Prozessoren Mehrkernprozessoren, Mikroprozessoren usw. aufweisen können), die in das Computersystem 22 integriert sein können. Die Eingabevorrichtung 24 kann eine beliebige geeignete Vorrichtung umfassen, die es einem Anwender ermöglicht, sich über eine Schnittstelle mit dem Computersystem 22 zu verbinden, wie ein Touchpad, einen Touch Pen, eine Tastatur, eine Maus, einen Joystick, einen Trackball, eine kabellose Maus oder eine Kombination daraus. Das Computersystem 22 umfasst laut dieser Beschreibung und Darstellung zwar die von der Anzeigevorrichtung 20 getrennte Eingabevorrichtung 24, es kann jedoch darüber hinaus ein Touchpad oder eine Tablet-Computervorrichtung umfassen und ferner in das zu dem Bildgebungssystem 16 gehörige Bildgebungscomputersystem 32 integriert oder Teil davon sein.
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Es kann eine Verbindung 28 für den Datenaustausch zwischen dem Computersystem 22 und der Anzeigevorrichtung 20 bereitgestellt sein, damit die Anzeigevorrichtung 20 zwecks Darstellung der Bilddaten 18 angesteuert werden kann.
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Das Bildgebungssystem
16 kann das von Medtronic Navigation, Inc. mit Firmensitz in Louisville, Co, USA vertriebene O-Arm
®-Bildgebungssystem enthalten. Das Bildgebungssystem
16 einschließlich des O-Arm
®-Bildgebungssystems oder andere geeignete Bildgebungssysteme, die bei einem ausgewählten Eingriff benutzt werden, sind in US-Patentanmeldung Nr. 12/465,206 mit dem Titel „System and Method for Automatic Registration between an Image and a Subject” beschrieben, die am 13. Mai 2009 eingereicht wurde und auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Weitere Beschreibungen bezüglich des O-Arm-Bildgebungssystems oder anderer geeigneter Bildgebungssysteme sind in den
US-Patentschriften Nr. 7,188,998 ,
7,108,421 ,
7,106,825 ,
7,001,045 und
6,940,941 zu finden, die durch Verweis darauf als hier ausdrücklich mit aufgenommen gelten.
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Das O-Arm®-Bildgebungssystem 16 kann einen verfahrbaren Wagen 30, der das Bildgebungscomputersystem 32 enthält, und eine Bildgebungs-Gantry 34 aufweisen, in der eine Quelleneinheit 36 und ein Detektor 38 positioniert sind. In 2 ist eine schematische Darstellung zu sehen, die ein Ausführungsbeispiel für das Bildgebungscomputersystem 32 darstellt, bei dem ein Teil oder alle seiner Komponenten in Verbindung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung benutzt werden können. Das Bildgebungscomputersystem 32 kann verschiedene computerlesbare Medien enthalten. Bei den computerlesbaren Medien kann es sich um beliebige verfügbare Medien handeln, auf die das Bildgebungscomputersystem 32 zugreifen kann, und dazu können sowohl flüchtige als auch nichtflüchtige Medien und herausnehmbare und nicht herausnehmbare Medien gehören. Die computerlesbaren Medien können unter anderem beispielsweise Computerspeichermedien und Kommunikationsmedien umfassen. Zu Speichermedien gehören unter anderem RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder andere Speichertechnologie, CD-ROM, DVD (Digital Versatile Disk) oder andere optische Diskettenspeicher, Magnetkassetten, Magnetband, Magnetdiskettenspeicher oder andere Magnetspeichervorrichtungen oder beliebige andere Medien, die zum Speichern von computerlesbaren Anweisungen, Software, Datenstrukturen, Programmmodulen und anderen Daten benutzt werden können und auf die das Bildgebungscomputersystem 32 zugreifen kann. Auf die computerlesbaren Medien kann direkt oder über ein Netzwerk wie das Internet zugegriffen werden.
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Bei einem Beispiel umfasst das Bildgebungscomputersystem 32 eine Anzeigevorrichtung 32a und eine Systemeinheit 32b. Die Anzeigevorrichtung 32a kann, wie dargestellt, einen Computerbildschirm oder -monitor umfassen. Das Bildgebungscomputersystem 32 kann auch mindestens eine Eingabevorrichtung 32c aufweisen. Die Systemeinheit 32b weist, wie in einer Explosionsdarstellung bei 100 gezeigt, einen Prozessor 102 und einen Speicher 104 auf, der Software 106 und Daten 108 enthalten kann.
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Bei diesem Beispiel umfasst die mindestens eine Eingabevorrichtung 32c eine Tastatur. Es versteht sich jedoch, dass die mindestens eine Anwendereingabevorrichtung 32c eine beliebige geeignete Vorrichtung umfassen kann, die es einem Anwender ermöglicht, sich über eine Schnittstelle mit dem Bildgebungscomputersystem 32 zu verbinden, wie ein Touchpad, einen Touch Pen, eine Tastatur, eine Maus, einen Joystick, einen Trackball, eine kabellose Maus oder eine Kombination daraus. Das Bildgebungscomputersystem 22 umfasst laut dieser Beschreibung und Darstellung zwar die Systemeinheit 32b mit der Anzeigevorrichtung 32a, es kann jedoch darüber hinaus ein Touchpad oder eine Tablet-Computervorrichtung umfassen.
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Wie in Bezug auf 3 bis 9 erläutert wird, kann das Bildgebungscomputersystem 32 die Quelle 36 und den Detektor 38 zwecks Optimierung der Bilddatenerfassung über ein Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 steuern, das im Speicher 104 gespeichert werden kann und auf das der Prozessor 102 Zugriff hat. Es kann eine Verbindung für den Datenaustausch zwischen dem Prozessor 102 und der Anzeigevorrichtung 32a bereitgestellt sein, damit die Anzeigevorrichtung 32a zwecks Darstellung der Bilddaten 18 angesteuert werden kann.
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Der verfahrbare Wagen 30 in 1 kann von einem Operationssaal oder -raum in einen anderen bewegt werden, und die Gantry 34 ist, wie hier noch erläutert wird, relativ zu dem verfahrbaren Wagen 30 beweglich. Dadurch ist das Bildgebungssystem 16 verfahrbar und kann an mehreren Standorten und für mehrere Eingriffe benutzt werden, ohne dass finanzielle Mittel oder Platz für ein ortsfestes Bildgebungssystem erforderlich sind.
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Die Quelleneinheit 36 kann Röntgenstrahlen durch den Patienten 14 ausstrahlen kann, die von dem Detektor 38 erfasst werden. Fachleuten wird klar sein, dass die von der Quelle 36 ausgestrahlten Röntgenstrahlen als Kegel ausgestrahlt und von dem Detektor 38 erfasst werden können. Die Quelle 36/der Detektor 38 liegen sich in der Gantry 34 meist genau gegenüber. Der Detektor 38 lässt sich in einer 360°-Bewegung in Richtung des Pfeils 39 in der Gantry 34 um den Patienten 14 herum drehen, wobei die Quelle 36 dem Detektor 38 meist um 180° versetzt gegenüberliegt. Die Gantry 34 kann auch allgemein in Richtung des Pfeils 40 relativ zum Patienten 14, der auf einer Patientenhalterung oder einem Patientenlagerungstisch liegen kann, isometrisch schwanken oder schwingen (hier auch als Iso-Schwingen bezeichnet). Die Gantry 34 lässt sich, wie durch die Pfeile 42 dargestellt, auch relativ zum Patienten 14 ankippen, in Längsrichtung auf der Linie 44 entlang relativ zum Patienten 14 und dem verfahrbaren Wagen 30 bewegen, allgemein entlang der Linie 46 relativ zu dem verfahrbaren Wagen 30 nach oben und unten und quer zum Patienten 14 und allgemein in Richtung des Pfeils 48 senkrecht relativ zum Patienten 14 bewegen, so dass eine Positionierung der Quelle 36/des Detektors 38 in einer beliebigen gewünschten Position relativ zum Patienten 14 möglich ist.
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Das O-Arm®-Bildgebungssystem 16 kann von dem Bildgebungscomputersystem 32 genau gesteuert werden, so dass die Quelle 36/der Detektor 38 zwecks Erzeugen präziser Bilddaten von dem Patienten 14 relativ zum Patienten 14 bewegt wird. Außerdem kann das Bildgebungssystem 16 über die Verbindung 50, zu der eine kabelgebundene oder eine kabellose Verbindung oder physischer Medientransfer von dem Bildgebungssystem 16 zum Prozessor 26 gehören kann, mit dem Prozessor 26 verbunden werden. Somit können mit dem Bildgebungssystem 16 gesammelte Bilddaten für Navigation, Anzeige usw. auch von dem Bildgebungscomputersystem 32 zum Computersystem 22 transferiert werden.
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Das Bildgebungssystem 16 kann kurz gesagt gemäß verschiedenen Ausführungsformen bei einem nicht navigierten oder einem navigierten Eingriff benutzt werden. Bei einem navigierten Eingriff kann ein Localizer, zu dem ein optischer Localizer 60 oder/und ein elektromagnetischer Localizer 62 gehört, zum Erzeugen eines Felds oder zum Empfangen oder Senden eines Signals innerhalb eines Navigationsbereichs relativ zum Patienten 14 benutzt werden. Der navigierte Raum oder Bereich relativ zum Patienten 14 kann auf die Bilddaten 18 ausgerichtet werden, damit die Ausrichtung eines in dem Navigationsbereich definierten Navigationsraums und eines von den Bilddaten 18 definierten Bildraums ermöglicht wird. Es kann ein Patienten-Tracker oder ein dynamischer Bezugsrahmen 64, der eine dynamische Ausrichtung und Beibehaltung der Ausrichtung des Patienten 14 an den Bilddaten ermöglicht, mit dem Patienten 14 verbunden werden.
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Dann kann ein Instrument 66 relativ zum Patienten 14 nachverfolgt werden, was einen navigierten Eingriff ermöglicht. Zu dem Instrument 66 kann eine optische Nachverfolgungsvorrichtung 68 und/oder eine elektromagnetische Nachverfolgungsvorrichtung 70 gehören, was ein Nachverfolgen des Instruments 66 mit dem optischen Localizer 60 oder/und dem elektromagnetischen Localizer 62 ermöglicht. Das Instrument 66 kann eine Datenübertragungsleitung 72 mit einer Navigationsschnittstellenvorrichtung 74 aufweisen, und dies ist auch bei dem elektromagnetischen Localizer 62 und/oder dem optischen Localizer 60 möglich. Die Sondenschnittstelle 74 kann dann anhand der Datenübertragungsleitungen 74 beziehungsweise 78 über eine Datenübertragungsleitung 80 mit dem Prozessor 26 kommunizieren. Es versteht sich, dass es sich bei den Verbindungen oder Datenübertragungsleitungen 28, 50, 76, 78 oder 80 um kabelgebundene oder kabellose Verbindungen oder Datenübertragungsleitungen, physische Medienübertragung oder -bewegung oder einen anderen geeigneten Datenaustausch handeln kann. Trotzdem können geeignete Kommunikationssysteme mit den entsprechenden Localizern ausgestattet werden, die ein Nachverfolgen des Instruments 66 relativ zum Patienten 14 und so eine Darstellung der jeweiligen Lage des Instruments 66 relativ zu den Bilddaten 18 zwecks Ausführen eines Eingriffs ermöglichen.
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Es versteht sich, dass es sich bei dem Instrument 66 um ein interventionelles Instrument und/oder ein Implantat handeln kann. Zu Implantaten kann ein ventrikulärer oder vaskulärer Stent, ein Wirbelsäulenimplantat, ein neurologischer Stent oder dergleichen gehören. Bei dem Instrument 66 kann es sich um ein interventionelles Instrument wie einen Tiefenhirn- oder neurologischen Stimulator, eine Ablationsvorrichtung oder ein anderes geeignetes Instrument handeln. Das Nachverfolgen des Instruments 66 ermöglicht ein Betrachten der Lage des Instruments 66 relativ zum Patienten 14 unter Verwendung der ausgerichteten Bilddaten 18 und ohne direkte Betrachtung des Instruments 66 im Patienten 14.
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Das Bildgebungssystem
16 kann ferner eine Nachverfolgungsvorrichtung wie eine optische Nachverfolgungsvorrichtung
82 oder eine elektromagnetische Nachverfolgungsvorrichtung
84 aufweisen, die mit einem optischen Localizer
60 beziehungsweise dem elektromagnetischen Localizer
62 nachverfolgt werden. Die Nachverfolgungsvorrichtung kann direkt mit der Quelle
36, dem Detektor
38, der Gantry
34 oder einem anderen geeigneten Teil des Bildgebungssystems
16 verknüpft sein und die Lage oder Position des Detektors
38 relativ zu einem gewählten Bezugsrahmen ermitteln. Die Nachverfolgungsvorrichtung
82,
84 kann wie dargestellt außen an dem Gehäuse der Gantry
34 positioniert sein. Das Bildgebungssystem
16 kann dementsprechend wie das Instrument
66 relativ zum Patienten
14 nachverfolgt werden, was eine Erstausrichtung, automatische oder kontinuierliche Ausrichtung des Patienten
14 relativ zu den Bilddaten
18 ermöglicht. Ausrichtung und navigierte Eingriffe werden in der oben mit aufgenommenen
US-Patentschrift Nr. 12/465,206 erläutert.
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Der Operationssaal 10 in 1 kann ferner wahlweise eine Gating-Vorrichtung oder ein Elektrokardiogramm oder EKG 112 aufweisen, das über Elektroden an der Haut des Patienten 14 angebracht ist und mit dem Bildgebungscomputersystem 32 kommuniziert. Atmung und Herzfunktion können eine Bewegung von Herzstrukturen relativ zum Bildgebungssystem 16 bewirken. Somit können aus dem Bildgebungssystem 16 bei Auslösung durch ein physiologisches Signal zeitgesteuert Bilder gewonnen werden. Das EKG- oder EGM-Signal kann beispielsweise von den Elektroden an der Haut oder von einer Messelektrode am Instrument 66 oder von einer separaten Referenzsonde (nicht gezeigt) erfasst werden. Ein Merkmal dieses Signals, wie eine mit ventrikulärer beziehungsweise atrialer Depolarisation verknüpfte R- oder P-Wellenspitze, kann als Triggerereignis für das Bildgebungscomputersystem 32 verwendet werden, die Quelle 36 anzusteuern. Aufgrund der Zeitsteuerung beim Erfassen der Bilddaten 18 lassen sich diese rekonstruieren und liefern eine 3D-Ansicht eines gewünschten Organs in einer bestimmten Phase, wie hier noch ausführlicher erläutert wird.
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Es sei angemerkt, dass das EKG
112 bei einem navigierten Eingriff auch zur Zeitsteuerung der Navigationsdaten benutzt werden kann. In dieser Hinsicht kann das Merkmal des Signals, wie die mit ventrikulärer beziehungsweise atrialer Depolarisation verknüpfte R- oder P-Wellenspitze, als Triggerereignis für das Ansteuern der Spulen im elektromagnetischen Localizer
62 verwendet werden. Weitere Einzelheiten bezüglich der Zeitsteuerung der Navigationsdaten sind in
US-Patentschrift Nr. 7,599,730 mit dem Titel „Navigation System for Cardiac Therapies” zu finden, die am 19. November 2002 eingereicht wurde und durch Verweis darauf als hier ausdrücklich mit aufgenommen gilt.
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Ein vereinfachtes Blockdiagramm in 3 stellt schematisch ein beispielhaftes System 114 zum Umsetzen des Bildaufnahmesteuerungsmoduls 110 gemäß verschiedenen Ausführungsformen dar. Bei einem Beispiel kann das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 durch das Bildgebungscomputersystem 32 des Bildgebungssystems 16 umgesetzt sein. Das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 kann Anwendereingaben aus der Eingabevorrichtung 32c empfangen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzeige hier zwar so dargestellt und beschrieben ist, dass sie die Anzeigevorrichtung 32a umfasst, das Bildgebungscomputersystem 32 kann Bilddaten 18 jedoch auch an die Anzeigevorrichtung 20 ausgeben.
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Das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 kann ein Quellenausgangssignal 116 zur Quelle 36 senden. Wie noch erläutert wird, kann das Quellenausgangssignal 116 ein Signal für die Quelle 36 umfassen, dass diese mindestens einen oder mehrere Röntgenstrahlpulse 118a...118n mit einer bestimmten Pulsrate und Pulsbreite ausgeben oder ausstrahlen soll.
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Das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 kann auch ein Bewegungssignal 120 an die Quelle 36 ausgeben, damit die Position der Quelle 36 in der Gantry 34 geändert wird, und das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 kann auch ein Bewegungssignal 122 an den Detektor 38 ausgeben, damit die Position des Detektors 38 in der Gantry 34 geändert wird. Die Quelle 36 und der Detektor 38 können sich in der Gantry 34 meist 360° um eine Längsachse 14L des Patienten 14 bewegen. Durch das Bewegen des Detektors 38 und der Quelle 36 relativ zum Patienten 14 kann das Bildgebungssystem 16 an einer Vielzahl ausgewählter Stellen und in vielen ausgewählten Ausrichtungen relativ zum Objekt 14 Bilddaten erfassen.
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In dieser Hinsicht können die 2D-Projektionsdaten durch im Wesentlichen kreisförmiges oder in 360°-Ausrichtung erfolgendes Bewegen der Quelle
36/des Detektors
38 um den Patienten
14 herum erfasst werden, da sich die Position der Quelle
36/des Detektors
38 bei optimaler Bewegung um den Patienten
14 herum ändert. Aufgrund der Bewegungen der Gantry
34 brauchen sich die Quelle
36/der Detektor
38 auch nie genau in einem Kreis zu bewegen, sondern können sich spiralförmig oder in einer anderen Drehbewegung um den oder relativ zu dem Patienten
14 bewegen. Außerdem kann der Weg auf der Grundlage von Bewegungen des Bildgebungssystems
16 einschließlich der Gantry
34 sowie der Quelle
36/des Detektors
38 im Wesentlichen unsymmetrisch und/oder nichtlinear sein. Anders ausgedrückt braucht der Weg nicht kontinuierlich zu sein, d. h., wenn sie dem optimalen Weg folgen, können die Quelle
36/der Detektor
38 und die Gantry
34 anhalten, sich in die Richtung, aus der sie gerade kamen, zurückbewegen (z. B. hin- und hergehen) usw. Somit braucht die Quelle
36/der Detektor
38 nie insgesamt 360° um den Patienten
14 herum zu fahren, da sich die Gantry
34 ankippen oder anderweitig bewegen lässt und die Quelle
36/der Detektor
38 anhalten und sich in der bisherigen Richtung zurück bewegen kann. Weitere Einzelheiten bezüglich der Bewegung der Quelle
36 und des Detektors
38 sind in
US-Patentschrift Nr. 7,108,421 mit dem Titel „Systems and Methods for Imaging Large Field-of-View Objects” zu finden, die am 18. März 2003 eingereicht wurde und durch Verweis darauf als hier ausdrücklich mit aufgenommen gilt.
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In 3 können die Pulse 118a...118n von dem Detektor 38 empfangen werden. Der Detektor 38 kann ein Signal 120 bezüglich der empfangenen Pulse zu dem Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 senden. Das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 kann anhand der von dem Detektor 38 empfangenen Signale 120 die Bilddaten 18 auf der Anzeigevorrichtung 32a oder der Anzeigevorrichtung 20 erzeugen.
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In dieser Hinsicht kann das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 eine automatische Rekonstruktion eines ursprünglichen dreidimensionalen Modells des gewünschten Bereichs des Patienten 14 durchführen. Eine Rekonstruktion des dreidimensionalen Modells kann auf beliebige geeignete Weise durchgeführt werden, wie beispielsweise anhand algebraischer Techniken für die Optimierung. Zu geeigneten algebraischen Techniken gehören Expectation Maximization (EM), Ordered Subsets EM (OS-EM), Simultaneous Algebraic Rekonstruktion Technique (SART) und Minimierung der totalen Variation, was für Fachleute allgemein ersichtlich sein dürfte. Die Anwendung bei der Durchführung einer volumetrischen 3D-Rekonstruktion auf der Grundlage der 2D-Projektionen ermöglicht eine effiziente und vollständige volumetrische Rekonstruktion.
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Zu einer algebraischen Technik kann allgemein ein iterativer Prozess zum Durchführen einer Rekonstruktion des Patienten 14 für die Anzeige als Bilddaten 18 gehören. Eine reine oder theoretische Bilddatenprojektion wie jene, die auf einem Atlas oder stilisierten Modell eines „theoretischen” Patienten basieren oder daraus erzeugt werden, kann beispielsweise iterativ geändert werden, bis die theoretischen Projektionsbilder mit den vom Patienten 14 erfassten 2D-Projektionsbilddaten übereinstimmen. Dann kann das stilisierte Modell als volumetrisches 3D-Rekonstruktionsmodell der erfassten 2D-Projektionsbilddaten von dem ausgewählten Patienten 14 entsprechend geändert und bei einem chirurgischen Eingriff beispielsweise zur Navigation, Diagnose oder Planung benutzt werden. Das theoretische Modell kann mit theoretischen Bilddaten zum Konstruieren des theoretischen Modells verknüpft sein. Auf diese Weise kann das Modell oder können die Bilddaten 18 auf der Grundlage von Bilddaten aufgebaut werden, die mit dem Bildgebungssystem 16 vom Patienten 14 erfasst werden. Das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 kann Bilddaten 18 an die Anzeigevorrichtung 32a oder die Anzeigevorrichtung 20 ausgeben.
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Ein Datenflussdiagramm in 4 stellt verschiedene Komponenten eines Bildaufnahmesteuerungssystems dar, die in das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 eingebettet sein können. Das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 kann das Bildgebungssystem 16 so steuern, dass es die Bilddaten 18 für die Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 32a und/oder der Anzeigevorrichtung 20 erzeugt. Verschiedene Ausführungsformen des Bildaufnahmesteuerungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl von in das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 eingebetteten Teilmodulen aufweisen. Die gezeigten Teilmodule können kombiniert und/oder weiter unterteilt werden und gleichermaßen Bilddaten 18 erzeugen. Ferner kann das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 ein oder mehrere Softwaremodule umfassen, die in maschinenlesbarem dauerhaftem Code enthalten sind, der auf dem Prozessor 108 ausgeführt wird. Eingaben in das System können von der Eingabevorrichtung 32c, der Eingabevorrichtung 24 oder sogar von anderen Steuermodulen (nicht gezeigt) in dem Computersystem 22 oder dem Bildgebungscomputersystem 32 empfangen oder von anderen Teilmodulen (nicht gezeigt) in dem Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 (nicht gezeigt) ermittelt werden.
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Das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 in 4 kann ferner ein Bildsteuerungsmodul 130, ein Quellensteuerungsmodul 132 und ein Detektorsteuerungsmodul 134 aufweisen. Das Bildsteuerungsmodul 130 kann Anwendereingabedaten 136 als Eingabe empfangen. Die Anwendereingabedaten 136 können Eingaben umfassen, die von der Eingabevorrichtung 32c oder der Eingabevorrichtung 22 empfangen werden. Die Anwendereingabedaten 136 können eine Aufforderung umfassen, dass das Bildgebungssystem 16 eine bestimmte Art der Bildgebung durchführt. Die Anwendereingabedaten 136 können beispielsweise eine Aufforderung umfassen, dass das Bildgebungssystem 16 Gated Imaging durchführt. Bei einem weiteren Beispiel können die Anwendereingabedaten 136 eine Aufforderung umfassen, dass das Bildgebungssystem 16 Dual-Energy oder Single-Energy Imaging durchführt. Das Bildsteuerungsmodul 130 kann anhand der Anwendereingabedaten 136 Quellendaten 138 für das Quellensteuerungsmodul 132 einstellen. Die Quellendaten 138 können Folgendes umfassen: ein Signal zum Starten des Bildgebungssystems 16, ein Signal zum Abschalten des Bildgebungssystems 16, ein Signal zum Durchführen von Gated Imaging, ein Signal zum Durchführen von Dual-Energy Imaging oder ein Signal zum Durchführen von Single-Energy Imaging.
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Das Bildsteuerungsmodul 130 kann auch Detektordaten 140 als Eingabe empfangen. Die Detektordaten 140 können die Energie der vom Detektor 38 empfangenen Pulse 118a–118n umfassen. Anhand der Detektordaten 140 kann das Bildsteuerungsmodul 130 Bewegungsdaten 142 für das Quellensteuerungsmodul 132 und die Bewegungsdaten 144 für das Detektorsteuerungsmodul 134 einstellen. Die Bewegungsdaten 142 können ein Signal umfassen, dass die Quelle 36 in eine bestimmte Winkelposition in der Gantry 34 bewegt werden soll, damit zusätzliche Bilddaten für den Patienten 14 erfasst werden. Die Bewegungsdaten 144 können ein Signal umfassen, dass der Detektor 38 in eine vorgegebene Winkelposition in der Gantry 34 relativ zur Quelle 36 bewegt werden soll, damit zusätzliche Bilddaten für den Patienten 14 erfasst werden. Das Bildsteuerungsmodul 130 kann auch die Bilddaten 18 auf der Grundlage der Detektordaten 140 ausgeben. Die Bilddaten 18 können das rekonstruierte 3D-Bild von dem Patienten umfassen.
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Das Quellensteuerungsmodul 132 in 4 kann die Quellendaten 138 und die Bewegungsdaten 142 von dem Bildsteuerungsmodul 130 als Eingabe empfangen. Auf der Grundlage der Bewegungsdaten 142 kann sich die Quelle 36 in der Gantry 34 an eine gewünschte Stelle bewegen. Auf der Grundlage der Quellendaten 138 kann die Quelle 36 Pulsdaten 146 ausgeben. Die Pulsdaten 146 können mindestens einen Röntgenstrahlpuls und in manchen Fällen mehr als einen Röntgenstrahlpuls umfassen, wie nachfolgend noch ausführlicher beschrieben wird.
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Das Detektorsteuerungsmodul 134 kann die Bewegungsdaten 144 und die Detektordaten 140 als Eingabe empfangen. Auf der Grundlage der Bewegungsdaten 144 kann sich der Detektor 38 in der Gantry 34 zu einer gewünschten Stelle relativ zur Lage der Quelle 36 bewegen. Das Detektorsteuermodul 134 kann die Detektordaten 140 für das Bildsteuerungsmodul 130 einstellen.
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Ein Ablaufdiagramm in 5 stellt ein beispielhaftes Verfahren dar, das von dem Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 durchgeführt wird. Es sei angemerkt, dass das hier unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 beschriebene Ablaufdiagramm lediglich ein Beispiel darstellt, da das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 die Bilddaten 18 in einer beliebigen gewünschten oder vom Anwender angeforderten Reihenfolge erzeugen kann. Bei Entscheidungsblock 200 in 5 ermittelt das Verfahren, ob über die Eingabevorrichtung 32c ein Startaufforderungssignal empfangen wurde. Wenn nicht, kehrt das Verfahren zurück. Anderenfalls geht das Verfahren zu Entscheidungsblock 202 über.
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Bei Entscheidungsblock 202 ermittelt das Verfahren, ob eine Art des Energieausgangs für die Quelle 36 des Bildgebungssystems 16 vorgegeben wurde. Wenn eine Ausgabeart für die Quelle 36 vorgegeben wurde, dann geht das Verfahren zu Entscheidungsblock 204 über. Bei Entscheidungsblock 204 ermittelt das Verfahren, ob es sich bei der Ausgangsart für die Quelle 36 um eine gesteuerte Bildaufnahme (gated image acquisition) handelt. Wenn es sich bei der Ausgangsart für die Quelle 36 um eine gesteuerte Bildaufnahme handelt, geht das Verfahren zu A in 6 über. Anderenfalls geht das Verfahren zu Entscheidungsblock 206 über.
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Bei Entscheidungsblock 206 ermittelt das Verfahren, ob es sich bei der Ausgangsart für die Quelle 36 um einen einzelnen Energieausgang handelt. Wenn es sich bei dem Ausgang für die Quelle 36 um einen Single-Energy-Imaging-Ausgang handelt, geht das Verfahren zu B in 7 über. Anderenfalls geht das Verfahren zu Entscheidungsblock 208 über. Bei Entscheidungsblock 208 ermittelt das Verfahren, ob es sich bei dem Ausgang für die Quelle 36 um einen dualen Energieausgang handelt. Wenn es sich bei dem Ausgang für die Quelle 36 um einen dualen Energieausgang handelt, geht das Verfahren zu C in 8 über. Anderenfalls kehrt das Verfahren zu Entscheidungsblock 202 zurück.
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Bei Block 300 in 6 erfasst das Verfahren mindestens ein physiologisches Signal. Bei Entscheidungsblock 302 ermittelt das Verfahren dann, ob es zu einem Triggerereignis gekommen ist. Wenn es zu einem Triggerereignis gekommen ist, geht das Verfahren zu Block 304 über. Anderenfalls kehrt das Verfahren zurück, bis es zu einem Triggerereignis kommt. Bei Block 304 gibt das Verfahren einen ersten Puls 118a mit einer ersten Pulsrate aus. Dann erfasst das Verfahren bei Block 306 Detektordaten 140 für den ersten Puls 118a. Bei Entscheidungsblock 308 ermittelt das Verfahren, ob es zu einem weiteren Triggerereignis gekommen ist. Wenn es zu einem weiteren Triggerereignis gekommen ist, geht das Verfahren zu Block 310 über. Anderenfalls kehrt das Verfahren zurück.
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Bei Block 310 gibt das Verfahren einen zweiten Puls 118b mit einer zweiten Pulsrate aus, der eine andere Pulsbreite und -höhe aufweisen kann. Die Breite und/oder Höhe der zweiten Pulsrate kann größer oder geringer als die Breite und/oder Höhe der ersten Pulsrate sein oder dieser gleichen.
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Die zweite Pulsrate kann beispielsweise einen zweiten Kilovoltwert (kV-Wert) und einen zweiten Breitenwert in Millisekunden (ms) aufweisen, und die erste Pulsrate kann einen ersten Kilovoltwert (kV-Wert) und einen ersten Breitenwert in Millisekunden (ms) aufweisen, die gleich sein können oder auch nicht. Bei einem Beispiel kann der erste Kilovoltwert (kV-Wert) etwa 100 kV bis etwa 120 kV, wie etwa 110 kV, und der zweite Kilovoltwert (kV-Wert) etwa 70 kV bis etwa 90 kV betragen. Der erste Breitenwert kann etwa 5 ms bis etwa 15 ms, beispielsweise etwa 10 ms, und der zweite Stromwert etwa 10 ms bis etwa 20 ms, beispielsweise etwa 15 ms, betragen.
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Bei Block 312 erfasst das Verfahren die Detektordaten 140 für den zweiten Puls 118b. Bei Block 314 bewegt das Verfahren die Quelle 36 und den Detektor 38. Bei Entscheidungsblock 316 ermittelt das Verfahren dann, ob genügend Bilddaten für den Patienten 14 erfasst wurden. In dieser Hinsicht kann das Verfahren ermitteln, ob die Quelle 36/der Detektor 38 eine geeignete Anzahl Bilddaten-Frames gesammelt haben, so dass eine erfolgreiche 3D-Rekonstruktion des gewünschten Bereichs möglich wird. Bei einem Beispiel kann die Quelle 36/der Detektor 38 etwa 180 bis etwa 240 Bild-Frames erfassen, was im Wesentlichen dem Sammeln von Bilddaten für 360° entsprechen kann, selbst wenn die Quelle 36/der Detektor 38 nicht insgesamt 360° um den Patienten 14 herum fährt oder verfährt. Anhand der gesammelten Bilddaten kann das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 eine automatische Rekonstruktion des gewünschten Bereichs durchführen. Weitere Informationen bezüglich Bildaufnahmetechniken sind in der US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 12/908,186 und dem Titel „Selected Image Acquisition Technique to Optimize Patient Model Construction” zu finden, die am 20. Oktober 2010 eingereicht wurde und durch Verweis darauf hier als ausdrücklich mit aufgenommen gilt.
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Wenn genügend Bilddaten für die Rekonstruktion erfasst wurden, geht das Verfahren zu Block 318 über. Anderenfalls kehrt das Verfahren zu Entscheidungsblock 302 zurück. Bei Block 318 stellt das Verfahren die Detektordaten 140 zusammen. Bei Block 320 rekonstruiert das Verfahren die Detektordaten 140 anhand einer 3D-Rekonstruktion in die Bilddaten 18. Bei Block 322 gibt das Verfahren die Bilddaten 18 an die Anzeigevorrichtung 32a aus. Bei Entscheidungsblock 324 ermittelt das Verfahren, ob über die Eingabevorrichtung 32c eine Abschaltaufforderung empfangen wurde. Wenn eine Abschaltaufforderung empfangen wurde, endet das Verfahren. Anderenfalls geht das Verfahren zu D in 5 über.
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Bei Block 400 in 7 gibt das Verfahren einen Puls 118 aus. Der Puls 118 kann einen einzelnen Energiepuls umfassen, der einen Kilovoltwert (kV-Wert) aufweisen kann, der etwa 80 kV bis etwa 125 kV betragen kann. Die Pulsbreite für diesen Puls 118 kann von etwa 5 ms bis etwa 15 ms reichen. Somit kann der Puls 118 einen breiteren Puls mit einer geringeren Stromhöhe aufweisen, der anstelle eines Pulses mit größerer Stromhöhe verwendet werden kann.
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Bei Block 402 erfasst das Verfahren die Detektordaten 140 für diesen Puls 118. Bei Block 404 bewegt das Verfahren die Quelle 36 und den Detektor 38. Bei Entscheidungsblock 406 ermittelt das Verfahren, ob genügend Bilddaten für den Patienten 14 erfasst wurden. Wenn genügend Bilddaten für den Patienten 14 erfasst wurden, geht das Verfahren zu Block 408 über. Anderenfalls kehrt das Verfahren zu Block 400 zurück. Bei Block 408 stellt das Verfahren die Detektordaten 140 zusammen. Bei Block 410 rekonstruiert das Verfahren die Detektordaten 140 anhand einer 3D-Rekonstruktion in die Bilddaten 18. Bei Block 412 gibt das Verfahren die Bilddaten 18 an die Anzeigevorrichtung 32a aus. Bei Entscheidungsblock 414 ermittelt das Verfahren, ob über die Eingabevorrichtung 32c eine Abschaltaufforderung empfangen wurde. Wenn eine Abschaltaufforderung empfangen wurde, endet das Verfahren. Anderenfalls geht das Verfahren zu D in 5 über.
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In 8 und 9 gibt das Verfahren bei Block 500 einen ersten Puls 118a mit einer ersten Pulsrate aus, der eine erste Breite und Höhe aufweist, und einen zweiten Puls 118b mit einer zweiten Pulsrate, der eine zweite Breite und Höhe aufweist. Die Breite und/oder Höhe der zweiten Pulsrate kann größer oder geringer als die Breite und/oder Höhe der ersten Pulsrate sein oder dieser gleichen. So kann zum Beispiel der erste Puls 118a in 9 einen ersten Kilovoltwert (kV-Wert) 550 und einen ersten Breitenwert 554 in Millisekunden (ms) aufweisen. Der zweite Puls 118b kann einen zweiten Kilovoltwert (kV-Wert) 556 und einen zweiten Breitenwert 560 in Millisekunden (ms) aufweisen.
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Bei einem Beispiel kann der erste Kilovoltwert (kV-Wert) 550 etwa 90 kV bis etwa 120 kV, wie etwa 110 kV, und der zweite Kilovoltwert (kV-Wert) 556 etwa 70 kV bis etwa 90 kV, wie beispielsweise 80 kV, betragen. Die erste Pulsbreite 554 kann etwa 5 ms bis etwa 15 ms, beispielsweise etwa 10 ms, betragen, während die zweite Pulsbreite 560 etwa 10 ms bis etwa 20 ms, beispielsweise etwa 15 ms, betragen kann.
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Bei Block 502 in 8 kann das Verfahren Detektordaten 140 für den ersten Puls 118a und den zweiten Puls 118b erfassen. Bei Block 504 kann das Verfahren die Quelle 36 und den Detektor 38 um einen vorgegebenen Betrag bewegen. Bei Entscheidungsblock 506 kann das Verfahren ermitteln, ob genügend Bilddaten für den Patienten 14 erfasst wurden. In dieser Hinsicht kann das Verfahren, wie in Bezug auf 6 erläutert, ermitteln, ob die Quelle 36/der Detektor 38 eine geeignete Anzahl Bilddaten-Frames gesammelt haben, so dass eine erfolgreiche 3D-Rekonstruktion des gewünschten Bereichs möglich wird.
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Wenn genügend Bilddaten für den Patienten 14 erfasst wurden, geht das Verfahren zu Block 508 über. Anderenfalls geht das Verfahren zu Block 510 über. Bei Block 510 wartet das Verfahren für eine vorgegebene Zeitperiode, dass die Nachleuchteffekte abklingen, bevor es zu Block 500 zurückkehrt.
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In dieser Hinsicht bewirkt jeder von der Quelle 36 ausgestrahlte Puls 118 ein Leuchten des Detektors 38 für eine Zeitperiode nach dem Ausstrahlen des Pulses 118 („Nachleuchten”). Wenn der erste Puls 118a und der zweite Puls 118b die gleiche Pulsrate (d. h. die gleichen Kilovolt und die gleichen Milliampere für die gleiche Zeitperiode) aufweisen, ist das mit jedem Puls 118a, 118b verbundene Nachleuchten außer für den ersten Puls 118a in etwa gleich. Da das Nachleuchten bei jedem Bild gleich ist, lässt sich der Nachleuchteffekt beim Verarbeiten aus den Bilddaten 18 entfernen, so dass im Wesentlichen unverzerrte Bilddaten 18 entstehen. Wenn der erste Puls 118a und der zweite Puls 118b verschiedene Pulsraten aufweisen, kann das mit jedem Puls verbundene Nachleuchten variieren, und somit lassen sich die Nachleuchteffekte nicht ohne Weiteres aus den Bilddaten 18 entfernen. Durch das Warten für eine vorgegebene Zeitperiode vor dem Ausstrahlen eines weiteren ersten Pulses 118a und zweiten Pulses 118b kann der Detektor 38 dementsprechend zu leuchten aufhören, wodurch sich die Nachleuchteffekte insgesamt beträchtlich reduzieren. Die vorgegebene Zeitperiode zwischen dem Ausstrahlen eines weiteren ersten Pulses 118a und zweiten Pulses 118b ist in 9 mit dem Bezugszeichen 562 versehen.
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Bei Block 508 in 8 kann das Verfahren die Detektordaten 140 zusammenstellen. Bei Block 512 kann das Verfahren die Detektordaten 140 anhand einer 3D-Rekonstruktion in die Bilddaten 18 rekonstruieren. Bei Block 514 kann das Verfahren die Bilddaten 18 an die Anzeigevorrichtung 32a ausgeben. Bei Entscheidungsblock 516 kann das Verfahren ermitteln, ob über die Eingabevorrichtung 32c eine Abschaltaufforderung empfangen wurde. Wenn eine Abschaltaufforderung empfangen wurde, endet das Verfahren. Anderenfalls geht das Verfahren zu D in 5 über.
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Somit kann das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 zum Optimieren des Erfassens der Bilddaten 18 durch das Bildgebungssystem 16 benutzt werden. Außerdem kann dadurch, dass der Anwender unter gesteuerter Bildaufnahme, einzelnem Energieausgang und dualem Energieausgang der Quelle 36 auswählen kann, die Bildaufnahme speziell auf einen bestimmten Patienten 14 zugeschnitten werden. Inbesondere im Hinblick auf die gesteuerte Bildaufnahme kann der Anwender dadurch, dass sie sich auf ein bestimmtes physiologisches Ereignis ausrichten lässt, ein gewünschtes ausgewähltes Organ in einer bestimmten Phase betrachten. Durch die Verwendung eines einzelnen Energieausgangs mit niedrigem Strom für eine größere Pulsbreite ist es für einen leistungsschwachen Generator der Art, die mit einem verfahrbaren Wagen 30 verbunden ist, möglich, die Bilddaten 18 mit der gleichen Qualität und Auflösung zu erfassen wie ein leistungsstarker stationärer Generator. Durch die Verwendung eines dualen Energieausgangs kann das Erfassen der Bilddaten 18 optimiert werden, indem eine Bildgebung bei hoher Auflösung erfolgt, ohne dass sich die vom Patienten 14 aufgenommene Strahlendosis erhöht. Außerdem kann das Bildaufnahmesteuerungsmodul 110 die Quelle 36 so steuern, dass sie Dual-Energy-Pulse 118 ausstrahlt, ohne dass eine separate Quelle 36, ein separater Detektor 38 und eine separate Gantry 34 benötigt werden.
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In der Beschreibung und den Zeichnungen sind zwar bestimmte Beispiele beschrieben und dargestellt worden, Durchschnittsfachleuten wird jedoch klar sein, dass daran verschiedene Änderungen vorgenommen und Elemente davon durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne dass vom Schutzumfang der vorliegenden Lehren abgewichen wird. Darüber hinaus wird das freie Kombinieren von Merkmalen, Elementen und/oder Funktionen bei verschiedenen Beispielen hier ausdrücklich in Erwägung gezogen, so dass Durchschnittsfachleute anhand der vorliegenden Lehren erkennen werden, dass sich Merkmale, Elemente und/oder Funktionen eines Beispiels auf geeignete Weise in ein anderes Beispiel integrieren lassen, sofern oben nichts anderes beschrieben ist. Zudem können viele Modifikationen zum Anpassen einer bestimmten Situation oder eines bestimmten Materials an die vorliegenden Lehren vorgenommen werden, ohne dass von deren grundlegendem Schutzumfang abgewichen wird. Daher sollen die vorliegenden Lehren nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten und in der Beschreibung beschriebenen bestimmten Beispiele beschränkt sein, sondern der Schutzumfang der vorliegenden Lehren soll alle Ausführungsformen umfassen, die unter die vorangegangene Beschreibung fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7188998 [0027]
- US 7108421 [0027, 0044]
- US 7106825 [0027]
- US 7001045 [0027]
- US 6940941 [0027]
- US 12/465206 [0038]
- US 7599730 [0040]