DE2636761A1

DE2636761A1 - Mammographie-befestigung

Info

Publication number: DE2636761A1
Application number: DE19762636761
Authority: DE
Inventors: Jun John Lawrence Henkes
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-08-18
Filing date: 1976-08-14
Publication date: 1977-03-03
Also published as: US3963933A; FR2321263A1; GB1546938A

Description

Mammographie-Befestigung

Die vorliegende Erfindung betrifft Geräte zum Positionieren von Körperteilen während der Rontgenstrahluntersuchung. Mehr im besonderen betrifft die Erfindung Halterungen zum axialen Zusammenpressen einer hängenden Brust während tomographischer Mammographie-Verfahren.

Brustkrebs ist eine Haupttodesursache der amerikanischen Frauen. Die Erfahrung zeigt, daß diese Krankheit am einfachsten bei einem frühen Nachweis bösartiger Tumore behandelt werden kann. Es werden daher große Anstrengungen unternommen, in weitem Umfange Untersuchungen nach Symptomen dieser Krankheit unter der weiblichen Bevölkerung vorzunehmen.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Metastasenbildung im allgemeinen in Brusttumoren mit einer Größe zwischen 1 bis 3 cm Durchmesser auftritt. Die RöntgenstrahldichterAuflösung von Mammogrammen ( photographischen Röntgenaufnahmen der Brust) ist im

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allgemeinen nicht geeignet, Brusttumore mit einer Größe von weniger als 3 cm Durchmesser vom übrigen Gewebe zu unterscheiden. Kürzlich entwickelte tomographische Röntgenstrahltechniken gestatten ein elektronisches Abbilden der Dichteverteilungen im Innern des Brustgewebes mit einer sehr viel größeren Auflösung als dies mit photographischen Techniken möglich ist. Diese Techniken sind z.B. in den US-PS 3 778 614 und 3 881 110 beschrieben. In einer älteren deutschen Patentanmeldung vom 28.7.1976 der Anmelderin mit dem Aktenzeichen P 26 33 828.3 und dem Titel "Mammographie" ist der Gebrauch tomographischer Röntgenstrahltechniken zum Nachweis von Tumoren in hängenden Brüsten beschrieben.

Gemäß dieser älteren Patentanmeldung kann der Nachweis von Tumoren in der Peripherie der Brust durch Eintauchen der Brust in ein flüssiges Medium, das eine Röntgenstrahl-Durchlässigkeit hat, die im wesentlichen gleich dem weichen menschlichen Gewebes ist, gefördert werden. Eine Mischung von Wasser mit oberflächenaktiven und Schaumverhütungsmitteln hat sich als sehr geeignet für diesen Zweck erwiesen.

Bei den tomographischen Röntgenstrahltechniken rekonstruiert man Schnittbilder des Körpergewebes aus vielfachen Messungen der Röntgenstrahl-Durchlässigkeit entlang einer Vielzahl von Pfaden durch eine Ebene im Gewebe. Eine relativ große Zahl von Röntgenstrahlen ist, verglichen mit photographischen Techniken, für die Entwicklung eines tomographischen Bildes der Brust erforderlich. Die Sicherheit des Patienten erfordert jedoch, daß die Zahl der Röntgenstrahlbilder und somit die Gesamtbestrahlungsbelastung während dieser Verfahren möglichst gering gehalten wird.

Zu diesem Zwecke wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Halterung zum Zusammenpressen einer hängenden Brust während tomographischer Mämmographie-Verfahren geschaffen. Die Brust wird tomographisch unter Verwendung einer Röntgenstrahlquelle und eines Detektors, die sich um eine durch die Brust verlaufende vertikale Achse drehen, abgetastet. Schnittansichten durch aufeinanderfolgende Ebenen werden durch Verschieben von Röntgen-

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strahlquelle und Detektor entlang der vertikalen Achse erzeugt. Ein flüssiges Übertragungsmedium umgibt die Brust, um eine hohe Auflösung im peripheren Gewebe sicherzustellen. Brustwarze und Brust werden mittels unter Druck stehenden Wassers, das hinter einer dünnen Membran gehalten ist, nach oben zusammengepreßt. Die Zahl erforderlicher Schnittansichten, um die zusammengepreßte Brust abzubilden, ist so notwendigerweise kleiner als bei der nicht zusammengepreßt hängenden Brust und die Zahl der Rechnungen, die zum Abbilden der Brust auszuführen ist und die Gesamtstrahlungsdosis, welcher der Patient ausgesetzt wird, sind daher verringert.

In der oben genannten älteren Patentanmeldung ist ein tomographisches Mammographie-System zum Bestimmen von Gewebedichten in aufeinanderfolgenden parallelen Ebenen, die horizontal durch eine hängende Brust verlaufen, beschrieben.

Eine Röntgenstrahlquelle und ein Detektor sind auf den gegenüberliegenden Seiten der Brust angeordnet und drehen sich um eine durch die Brust verlaufende vertikale Achse. Während einer Umdrehung werden aufeinanderfolgende Röntgenbestrahlungen ausgeführt, um die Röntgenstrahl-Durchlässigkeit entlang aufeinanderfolgenden Pfaden durch das Brustgewebe zu bestimmen. Diese Durchlässigkeitswerte, die der Röntgenstrahldetektor gibt, werden dann in einem Digitalcomputer verarbeitet, der ein Schnittbild der Gewebedichten in der Ebene rekonstruiert. Röntgenstrahlquelle und Detektor verschieben sich entlang der vertikalen Achse nach jeder Umdrehung, um eine Reihe von Schnittbildern zu liefern, die kombiniert werden können, um die dreidimensionalen Eigenschaften des Gewebes abzubilden. Die minimale Tumorgröße, die durch das Untersuchungsverfahren aufgefunden werden kann, ist eine Funktion des Abstandes zwischen benachbarten Ebenen, in denen das Abtasten mittels des Röntgenstrahles erfolgt. Die derzeitigen Nachweisstandards zeigen, daß ein Abstand von nicht mehr als 1 cm zwischen benachbarten Abtastebenen für die wirksame frühe Diagnose bösarciger Brusttumore geeignet ist.

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Die Rekonstruktion eines einzigen tomographischen Bildes erfordert mehr als 100 Röntgenbestrahlungen und die Lösung tausender gleichzeitiger Gleichungen in dem Digitalcomputer. Die von einem Patienten empfangene Nettostrahlungsdosis und die für die Bildrekonstruktion durch den Computer erforderliche Gesamtzeit sind notwendigerweise proportional der während des Mammographie-Verfahrens abgetasteten Zahl von Ebenen. Es ist daher in hohem Maße erstrebenswert, die für eine genaue zuverlässige Information erforderliche Zahl tomographischer Abtastungen zu verringern.

Eine normal hängende Brust nimmt eine im wesentlichen konische Gestalt an, so daß aufeinanderfolgende horizontale Abtastebenen Gewebeabschnitte sich verringernder Fläche umfassen. Die Natur des tomographischen Rekonstruktionsverfahrens ist jedoch derart, daß die Strahlungsdosis und die Rechenzeit unabhängig von den Gewebeflächen, die in einer Ebene abgetastet werden, konstant bleiben. Rechenzeit und Patientenbestrahlung können daher wesentlich verringert werden, wenn das Volumen der Brust von einer im wesentlichen konischen Struktur in eine im wesentlichen zylindrische Struktur zusammengepreßt wird.

Für Bildelemente, die hohe Gradienten hinsichtlich der Röntgenstrahlabsorptionsdichte einschließen, besteht eine hohe Fehlerwahrscheinlichkeit. Solche Gradienten treten z.B. an der Grenzfläche zwischen Luft und Gewebe auf und stellen ernste Beschränkungen hinsichtlich der Auflösung von Brusttumoren dar, die sich

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innerhalb eines Bereiches von 1 cm/Haut befinden. Diese Meßfehler können jedoch durch Eintauchen der Brust in ein Medium, z.B. Wasser, mit einer Röntgenstrahl-Durchlässigkeit im wesentlichen gleich jener des menschlichen Gewebes beseitigt werden. In der oben genannten älteren Patentanmeldung sind Strukturen zum Abstützen eines weiblichen Patienten mit einer sich hängend in einen wassergefüllten Behälter erstreckenden Brust beschrieben.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

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Figur 1 eine Seitenansicht im Schnitt einer eine Brust zusammenpressenden Halterung gemäß der vorliegenden Erfindung und

Figur 2 eine Draufsicht auf die Halterung der Figur 1.

In Figur 1 ist ein zylindrischer Wasserbehälter 10, gefüllt mit einem flüssigen Röntgenstrahl-übertragungsmedium 12, gezeigt, das z.B. aus Wasser bestehen kann, das entgast und mit einer Kombination von oberflächenaktiven, Schaumverhütungs- und algiziden Mitteln behandelt worden ist. Ein Patient liegt in geneigter Stellung oberhalb des Behälters 10 auf einem nicht dargestellten Tisch, wobei sich eine Brust 14 hängend in das Übertragungsmedium 12 erstreckt. Ein zylindrisches Ablenkblech 16 umgibt die Brust, um deren Bewegung zu verhindern, die anderenfalls durch Flüssigkeitsströme im Übertragungsmedium 12 verursacht werden könnte. Eine konkave Pfanne 18 ist unterhalb der Brust auf einer einstellbaren Stützhalterung 20 montiert. Die konkave Oberfläche der Pfanne 18 ist nach oben gerichtet und mit einer dünnen Membran abgedeckt, die mittels eines Kragens 24 um die Kante der Pfanne 18 herum abgedichtet festgeklemmt ist. Das Volumen zwischen Membran 22 und Pfanne 18 ist mit einem flüssigen Röntgenstrahl-übertragungsmedium 25 gefüllt, das gleich dem des Mediums 12 sein kann. Das Übertragungsmedium 25 wird durch ein Ventil 26 unter leichtem Druck in die Pfanne 18 eingeführt und dehnt die Membran 22 nach oben aus. Es ist aber auch möglich, das Ventil 26 oben anzuordnen, um beim Füllen das Entweichen der eingeschlossenen Luftblasen zu gestatten, die sich anderenfalls unterhalb der Membran 22 ansammeln.

Die Höhe der Membran"22 ist mit Hilfe von Gewinden auf der Stützhalterung 20 eingestellt, um die Brust wirksam in eine im wesentlichen zylindrische Form zu pressen und so die erforderliche Röntgenstrahlung und Rechenzeit zur Abbildung der Gewebestruktur möglichst gering zu halten. Die Höhe der Membran muß ausreichend sein, um die Brust wirksam zusammen zu pressen, andererseits nicht so hoch, um die am meisten oben gelegenen Gewebe aus dem Abtastbereich auszuschließen. Es wurde festgestellt, daß ein Abstand von etwa 6 cm zwischen dem obersten Punkt der Membran und

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der Spitze des Abtastbereiches optimal für eine große Zahl untersuchter Patienten ist. Die Membran 22, die Pfanne 18 und die Halterung 20 sind von dem Ablenkblech 16 durch radiale Abstandshalter 28, die um den Umfang der Pfanne 18 angeordnet sind, getrennt und innerhalb derselben zentriert.

Die Membran 22 kann aus irgendeinem dünnen, relativ elastischen Material mit Röntgenstrahlabsorptions-Eigenschaften nahe den menschlichen Gewebes hergestellt werden. Es wurde jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß ein flach zugespitztes konvexes Diaphragma aus einem relativ steifen Kunststoff, wie Lexan-Polycarbonat, mit einer Dicke zwischen etwa 0,1 und 0,8 mm ein wirksames Zusammenpressen und Formen der Brust zu einem Zylinder bewirkt, ohne für den Patienten unbequem zu sein. Die Membran 22 kann aber auch aus chirurgischer Latex mit einer Dicke von etwa 0,1 bis etwa 0,8 mm konstruiert sein. Latex ist jedoch relativ flexibel und nimmt unter dem Einfluß des Druckes im übertragung smedium 25 eine kugelartige Form an und ist daher etwas weniger wirksam, die Brust in die gewünschte Gestalt zu bringen, als Kunststoff. Die Membran sollte jedoch in jedem Falle so dünn sein, daß sie während des Abtastens unsichtbar ist und nur einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Bildrekonstruktionsrechnungen ausübt.

Das aufeinanderfolgende tomographische Abtasten des Brustgewebes 14 wird durch Drehen einer Röntgenstrahlquelle 29 und eines Röntgenstrahldetektors 30 um eine Achse 32 ausgeführt, die sich vertikal durch die Brust 14, die Membran 22 und die Pfanne 18 erstreckt. Die aufeinanderfolgenden Ebenen der Brust werden durch Verschieben von Detektor 30 und Röntgenstrahlquelle 29 vertikal längs der Achse 32 nach jeder Umdrehung abgetastet.

Die Halterung der vorliegenden Erfindung gestattet ein wirksames zylindrisches Formen und Zusammenpressen einer vertikal hängenden Brust während tomographischer Röntgenstrahl-Mammographie'-Untersuchungen. Das durch die Halterung bewirkte zylindrische Zusammen-

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pressen gestattet den genauen und wirksamen Nachweis von Brusttumoren unter Anwendung einer minimalen Strahlungsdosis und Rechenzeit. Die Brust wird durch ein unter Druck stehendes Übertragung smedium zusammengepreßt, das unterhalb einer dünnen Membran vorhanden ist, die durch Beseitigung hoher Gradienten in der Röntgenstrahlabsorptionsdichte Rechenfehler an der Peripherie der Brust zu einem Minimum verringert.

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Claims

Ansprüche

1. !Halterung zum Zusammenpressen einer hängenden Brust während ■ "' tomographischer Mammographieuntersuchungen, gekennzeichnet durch die folgenden Bestandteile: eine im wesentlichen kreisförmige Pfanne mit einer nach oben gerichteten konkaven Oberfläche,

eine über der konkaven Oberfläche angeordnete dünne elastische Membran, die abdichtbar um den Umfang der Pfanne herum befestigt ist und

ein erstes flüssiges Übertragungsmedium zwischen der Pfanne und der Membran, wodurch eine gegen die Membran gepreßte hängende Brust zu einer im wesentlichen zylindrischen Form gepreßt ist.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Flüssigkeit Materialien mit Röntgenstrahlabsorptionsdichten im wesentlichen gleich denen weichen menschlichen Gewebes umfaßt.

3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Flüssigkeit Wasser ist.

4. Halterung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Membran von der Pfanne aus konvex nach oben erstreckt.

5. Halterung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die zentrale obere Oberfläche der Membran im wesentlichen flach ist.

6. Halterung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Membran aus einem Polycarbonatkunststoff mit einer Dicke zwischen etwa 0,1 und etwa 0,8 mm besteht.

7. Halterung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Membran aus Latex besteht.

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8. Halterung nach Anspruch 4 bis 6, weiter gekennzeichnet durch Mittel zum vertikalen Einstellen der Lage

■ der Pfanne.

9. Halterung nach Anspruch 8, weiter gekennzeichnet durch einen im wesentlichen zylindrischen Behälter, der symmetrisch um die Pfanne, die Membran und eine durch die Brust verlaufende vertikale Achse angeordnet ist und ein zweites flüssiges Übertragungsmedium, das sich innerhalb des Behälters und um die Pfanne und Membran herum befindet, wobei das zweite flüssige Übertragungsmedium eine Röntgenstrahlabsorption im wesentlichen gleich der weichen menschlichen Gewebes hat.

10. Halterung nach Anspruch 9, weiter gekennzeichnet durch eine Röntgenstrahlqulle außerhalb und benachbart einer vertikalen Wand des zylindrischen Behälters und einen Röntgenstrahldetektor außerhalb und benachbart einer vertikalen Wand des zylindrischen Behälters und gegenüber der Röntgenstrahlquelle, wobei Röntgenstrahlquelle und Röntgenstrahldetektor weiter in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sind.

11. Halterung nach Anspruch 10, weiter gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum symmetrischen Drehen von Röntgenstrahlquelle und Röntgenstrahldetektor um eine durch die Brust, die Membran und den zylindrischen Behälter verlaufende koaxial damit ausgerichtete vertikale Achse und eine Einrichtung zum Verschieben von Röntgenstrahlquelle und Röntgenstrahldetektor entlang dieser Achse.

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