-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen
einer Abmessung eines Objektdetails anhand einer Dichteverteilung
eines zu untersuchenden Objekts, indem eine Abmessung des entsprechenden
Details in dem zu untersuchenden Objekt von einem Detail der Dichteverteilung
abgeleitet wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren zur
Bildgebung, insbesondere auf ein Computertomographie-Verfahren,
das die folgenden Schritte umfasst: Bestrahlen eines zu untersuchenden
Objekts mit Röntgenstrahlen
von einer Röntgenquelle, Erkennen
der durch das Objekt hindurchgetretenen Röntgenstrahlen mit Hilfe eines
positionsempfindlichen Röntgendetektors,
wobei die Röntgenquelle und
der Röntgendetektor
zusammen in einer Anzahl von Ausrichtungen relativ zu dem Objekt
angeordnet werden, Rekonstruieren einer Dichteverteilung des zu
untersuchenden Objekts auf der Grundlage der in einzelnen Ausrichtungen
erkannten Röntgenbilder, und
Ableiten einer Abmessung des entsprechenden Details in dem zu untersuchenden
Objekt von einem Detail der Dichteverteilung. Die Erfindung bezieht sich
auch auf ein Bildgebungssystem wie eine Computertomographie-Vorrichtung,
die Folgendes umfasst: eine Röntgenquelle
zum Bestrahlen eines zu untersuchenden Objekts mit Röntgenstrahlen,
einen positionsempfindlichen Röntgendetektor
zum Erkennen der durch das zu untersuchende Objekt hindurchgetretenen
Röntgenstrahlen,
wobei es möglich ist,
die Röntgenquelle
und den Röntgendetektor
in einer Anzahl von Ausrichtungen relativ zum Objekt anzuordnen,
eine Rekonstruktionseinheit zum Rekonstruieren einer Dichteverteilung
des zu untersuchenden Objekts auf der Grundlage der in einzelnen
Ausrichtungen erkannten Röntgenbilder,
und eine arithmetische Einheit zum Ableiten einer Abmessung des entsprechenden
Details in dem zu untersuchenden Objekt von einem Detail der Dichteverteilung.
-
Ein
derartiges Verfahren zum Ableiten einer Abmessung eines Details
in dem Objekt von einer Dichteverteilung eines zu untersuchenden
Objekts ist bekannt aus dem Artikel „Technical optimization of spiral
CT for depiction of renal artery stenosis: in vitro analysis" von James A. Brink
et al., veröffentlicht
in Radiology 194 (1995), S. 157-163.
-
Das
bekannte Verfahren ist für
die Ausführung
für eine
Dichteverteilung vorgesehen, die man per Computertomographie eines
zu untersuchenden Patienten erlangt hat. In dem genannten Artikel
von Brink et al. wird eine In-vitro-Untersuchung beschrieben, bei
der Computertomographie-Bilder von Polyesterröhrchen (Pipetten) gemacht werden,
die mit Verengungen von verschiedenen Abmessungen versehen und mit
einer die Röntgenstrahlen
abschwächenden
Flüssigkeit
gefüllt
sind. Die Autoren nutzen die genannten Pipetten, um Gefäßverengungen
bei einem zu untersuchenden Patienten zu simulieren.
-
Das
bekannte Verfahren zielt darauf ab, den Grad der Verengung eines
Blutgefäßes (eigentlich
einer Polyesterpipette) zu messen. Mit der Messung soll festgestellt
werden, ob es erforderlich und berechtigt ist, eine Stenose (Verengung)
eines Blutgefäßes chirurgisch
mit Eingriffen wie den so genannten Dotter-Techniken oder mit Medikamenten
zu behandeln. Gemäß dem bekannten
Verfahren wird die Breite eines Details der Dichteverteilung, insbesondere
eines Profil, als die Breite des Profils bei 1/10 des maximalen
Dichtewertes des betreffenden Details (FWTM-Messung) oder als die
Breite des Profils bei einem Dichtewert gemessen, der 1/10 des Oberflächenbereichs
des Profils ausschließt
(FWTA-Messung). In der genannten Veröffentlichung wird angegeben,
dass die Breite eines Blutgefäßes (oder
der Polyesterpipette) oft überschätzt wird.
Obwohl gemäß dem bekannten
Verfahren die Dichteverteilungen gemittelt werden, um auf diese
Weise Störungen aufgrund
von Rauschen entgegenzuwirken, hat sich herausgestellt, dass eine
derartige Korrektur kaum die Ungenauigkeiten bei der Messung der
Abmessungen eines Blutgefäßes mildert.
Es ist ein Nachteil des bekannten Verfahrens, dass eine Gefäßverengung
in kritischen Fällen übersehen
oder unberechtigterweise als nicht ernst betrachtet wird.
-
Die
Erfindung hat zur Aufgabe, ein Verfahren zum Ableiten eines Wertes
einer Abmessung eines Details eines zu untersuchenden Objekts von
einer Dichteverteilung zu schaffen, der im Vergleich zu dem mit
Hilfe des bekannten Verfahrens abgeleiteten Wert genauer ist.
-
Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren der Erfindung nach Anspruch 1 gelöst.
-
Die
Dichteverteilung des zu untersuchenden Objekts, zum Beispiel eines
zu untersuchenden Patienten, kann zum Beispiel per Computertomographie unter
Nutzung von Röntgenstrahlen,
durch Bilden eines Schattenbildes durch Bestrahlen mit Hilfe eines Röntgenstrahlenbündels oder
mittels Magnetresonanz (MRI) aufgezeichnet werden.
-
Es
hat sich gezeigt, dass die Ungenauigkeit, insbesondere die Überschätzung, der
Abmessung eines Details des zu untersuchenden Objekts, zum Beispiel
eines Blutgefäßes eines
zu untersuchenden Patienten, erheblich ist, insbesondere im Fall
von kleinen Abmessungen des Details. Aus einer Vielzahl von Gründen sind
die Grenzen eines Details der Dichteverteilung unscharf. Wenn keine
Schritte unternommen werden, führt
eine derartige Unschärfe zu
ungenauen Ergebnissen in Bezug auf den Wert der Abmessung des relevanten
Details. Mit „Unschärfe" ist hier gemeint,
dass eine stufenartige Dichteschwankung des Objekts in der aufgezeichneten Dichteverteilung
als ein mehr oder weniger steiler Gradient erscheint. Die Unschärfe tritt
zum Beispiel wegen begrenzter räumlicher
Auflösung
eines zum Erkennen der durch den Patienten hindurchgetretenen Röntgenstrahlen
verwendeten Röntgendetektors auf,
weil das Röntgenstrahlenbündel nicht
genau aus einem Punkt austritt oder weil gestreute Röntgenstrahlen
vorliegen. Wenn ein Magnetresonanzverfahren verwendet wird, um die
Dichteverteilung aufzuzeichnen, tritt das Aufweiten und/oder die
Unschärfe aufgrund
der begrenzten Empfindlichkeit der Empfangssysteme auf, die zum
Erkennen der Magnetresonanzsignale eingesetzt werden. Die Unschärfe beeinflusst
insbesondere die Breite der kleinen Details in der Dichteverteilung,
hat aber weniger Auswirkungen auf einen Teil der Dichteverteilung
außerhalb derartiger
kleiner Details. Es hat sich gezeigt, dass die Abmessung eines etwas
größeren Details
genau mit der Breite des entsprechenden Details der Dichteverteilung übereinstimmt.
Es ist möglich,
einen genauen Wert der Abmessung des relevanten Details des zu untersuchenden
Objekts zu erhalten, indem man nicht nur das entsprechende Detail
der Dichteverteilung berücksichtigt,
sondern auch einen Teil der Dichteverteilung außerhalb des relevanten Details. Um
den Wert der Abmessung abzuleiten, werden Dichtewerte des genannten
Details und außerhalb des
genannten Details dann vorzugsweise auf eine solche Weise gewählt, dass
vorgegebene Verhältnisse
zu den Dichten der Teile des zu untersuchenden Objekts bestehen,
die den genannten jeweiligen Dichtewerten entsprechen; vorzugsweise
werden Dichtewerte verwendet, die sich bereits auf Teile des Objekts
beziehen, die im Wesentlichen die gleiche Zusammensetzung haben.
Vorzugsweise erhält
man den genauen Wert der Abmessung des relevanten Details durch
Berechnung anhand von Dichtewerten des entsprechenden Details der
Dichteverteilung und anhand von Dichtewerten außerhalb des relevanten Details.
-
Genaue
Ergebnisse erhält
man mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
insbesondere, wenn Unschärfen
hauptsächlich
bei Dichteschwankungen in einer bestimmten Richtung des zu untersuchenden Objekts
auftreten, während
Dichteschwankungen in Richtungen quer zu der genannten gegebenen
Richtung wesentlich weniger verschwommen sind. Eine derartige Situation
tritt insbesondere bei einer Dichteverteilung auf, die man mit tels
Röntgen-Computertomographie
mit so genannter multiplanarer Rekonstruktion (MPR) erhält, wobei
sich die Rekonstruktionsebene hauptsächlich senkrecht zu der Ebene
der maximalen Auflösung
erstreckt. Es hat sich gezeigt, dass die Unschärfe, die sich auf das Schichtempfindlichkeitsprofil
bezieht, wesentlich stärker
ist als die Unschärfe
in axialer Richtung. MPR ist an sich aus den Artikeln „Further
investigation and initial clinical use of advanced CT display capability" und „Image generation
and display techniques for CT scan data" von William V. Glen et al., Investigative
Radiology, Band 10, September/Oktober 1975, bekannt.
-
Gemäß der Erfindung
wird ein korrigierter Maximalwert von einem maximalen Dichtewert
des genannten Details in der Dichteverteilung abgeleitet, indem
die Dichtewerte außerhalb
des genannten Details verwendet werden, und der Wert der Abmessung
des entsprechenden Details in dem Objekt wird von der Breite des
Details der Dichteverteilung abgeleitet, wobei der Dichtewert sich
auf einen vorgegebenen Bruchteil des korrigierten Maximalwertes
beläuft.
-
Es
hat sich gezeigt, dass die Überschätzung der
Abmessung eines kleinen Details insbesondere auf die Tatsache zurückzuführen ist,
dass der maximale Dichtewert des entsprechenden Details der Dichteverteilung
reduziert wurde. Ein korrigierter maximaler Dichtewert wird von
dem genannten reduzierten maximalen Dichtewert abgeleitet, indem Dichtewerte
außerhalb
des relevanten Details verwendet werden, so dass die genannte Reduzierung kompensiert
wird. Die Breite des relevanten Details, zum Beispiel eines Profils,
der Dichteverteilung entspricht genau der Abmessung des relevanten
Details des zu untersuchenden Objekts für einen vorgegebenen Bruchteil
des genannten korrigierten maximalen Dichtewertes. Es scheint, dass
die Überschätzung der
Abmessung des Details durch die Kompensation der Reduzierung des
maximalen Dichtewertes wesentlich gemildert wird.
-
Gemäß der Erfindung
wird der korrigierte Maximalwert von einem Maximalwert eines Teils
der Dichteverteilung abgeleitet, der sich auf ein zweites Detail
in dem zu untersuchenden Objekt bezieht, wobei dieses zweite Detail
eine Abmessung hat, die wesentlich größer ist als die des genannten
Details in dem zu untersuchenden Objekt, welches dem genannten Detail
der Dichteverteilung entspricht.
-
Das
zweite Detail hat eine vergleichsweise große Abmessung und demzufolge
wurde der maximale Dichtewert in der Dichteverteilung, der sich
auf das genannte zweite Detail bezieht, kaum reduziert. Es ist möglich, eine
genaue Zusammensetzung der Reduzierung des maximalen Dichtewerts
des kleineren Details zu erreichen, indem man das zweite Detail
in geeigneter Weise in Bezug auf das kleinere Detail wählt, dessen
Abmessung zu messen ist. Der maximale Dichtewert, der sich auf das
zweite Detail bezieht, wird dann mit den Dichtewerten des ersten
Details verglichen. Anhand des genannten genau korrigierten maximalen
Dichtewertes des kleineren Details der Dichteverteilung wird ein
genauer Wert der Abmessung des Details in dem zu untersuchenden Objekt
abgeleitet, wie oben beschrieben.
-
Außerdem werden
das erste und das zweite Detail in dem zu untersuchenden Objekt
vorzugsweise so gewählt,
dass sie im Wesentlichen die gleiche Dichte haben. Wenn das erste
Detail ein schmales Blutgefäß ist, ist
es besonders vorteilhaft, ein größeres Blutgefäß in der
Nähe des
genannten schmalen Blutgefäßes als
das zweite Detail oder einen breiteren Teil des gleichen Blutgefäßes als
das zweite Detail zu wählen.
-
Genaue
Ergebnisse bezüglich
des Wertes der Abmessung eines Details des zu untersuchenden Objekts
werden insbesondere erlangt, indem man die genannte Abmessung von
der Breite des entsprechenden Details der Dichteverteilung bei einem
Bruchteil von ½ des
korrigierten maximalen Dichtewertes ableitet.
-
Jede
der obigen Versionen des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich
insbesondere für Dichteverteilungen
eines zu untersuchenden Patienten, die mit Hilfe verschiedener Bildgebungsverfahren
erlangt wurden, zum Beispiel mittels Röntgen-Computertomographie (CT-Scan), Bestrahlung mit
einem Röntgenstrahlenbündel oder
mittels Magnetresonanzbildgebung (MRI).
-
Die
Bildgebung kann auf verschiedene Weisen durchgeführt werden. Zum Beispiel kann
die Bildgebung mittels Computertomographie durchgeführt werden,
wobei ein zu untersuchendes Objekt mit Röntgenstrahlen von einer Röntgenquelle
bestrahlt wird und die durch das Objekt hindurchgetretenen Röntgenstrahlen
mit einem positionsempfindlichen Röntgendetektor erkannt werden,
wobei die Röntgenquelle
und der Röntgendetektor
zusammen in einer Anzahl von Ausrichtungen zu dem Objekt positioniert
werden können,
eine Dichteverteilung des zu untersuchenden Objekts auf der Basis
der in den einzelnen Ausrichtungen detektierten Röntgenbilder
rekonstruiert wird und von einem Detail der Dichteverteilung eine
Abmessung des entsprechenden Details in dem zu untersuchenden Objekt
abgeleitet wird. Aus der Dichteverteilung, die durch die so genannte multiplanare
Rekonstruktion der einzelnen Röntgenbilder
erlangt wird, kann ein Schichtbild des zu untersuchenden Objekts
abgeleitet werden. Die Bildgebung kann auch durch radiologische Untersuchung eines
Objekts durchgeführt
werden, indem das Objekt mit einem Röntgenstrahlenbündel von
einer Röntgenquelle
bestrahlt wird und indem die durch das zu untersuchende Objekt hindurchgetretene Strahlung
mit einem Röntgendetektor
detektiert wird, der gegenüber
der Röntgenquelle
angeordnet ist, wobei eine Dichteverteilung als ein Schattenbild
von den detektierten Röntgenstrahlen
abgeleitet wird. Ferner kann die Bildgebung durch Magnetresonanzbildgebung
eines zu untersuchenden Objekts durchgeführt werden, indem das genannte
Objekt in einem statischen Magnetfeld angeordnet wird, indem ein elektromagnetisches
Anregungssignal erzeugt wird, und indem temporäre Magnetgradientenfelder erzeugt
werden, um positionsabhängige
Magnetresonanzsignale zu erzeugen, damit aus den Magnetresonanzsignalen
eine Dichteverteilung des Objekts abgeleitet werden kann.
-
Ein
Bildgebungssystem, das die Funktion hat, das erfindungsgemäße Verfahren
auszuführen, ist
in Anspruch 3 definiert.
-
Die
Erfindung hat weiterhin zur Aufgabe, eine Computertomographie-Vorrichtung (CT)
zum Ableiten eines Wertes einer Abmessung eines Details eines zu
untersuchenden Objekts aus einer Dichteverteilung des zu untersuchenden
Objekts zu schaffen, wobei der genannte Wert genauer ist als der
mit einer herkömmlichen
CT-Vorrichtung gemessene Wert. Um diese Aufgabe zu lösen, ist
eine erfindungsgemäße Computertomographie-Vorrichtung
in Anspruch 4 definiert. Eine erfindungsgemäße Computertomographie-Vorrichtung
eignet sich zum Ausführen
des in einem der Ansprüche
1 und 2 beanspruchten Verfahrens.
-
Diese
und andere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend
beschriebenen Ausführungsformen
und werden durch diese sowie die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Computertomographie-Vorrichtung;
-
2 schematisch
eine mit einer Computertomographie-Vorrichtung erhaltene Dichteverteilung; und
-
3 Profile
mit unterschiedlichen Abmessungen von Dichtewerten von separaten
Details der Dichteverteilung aus 2.
-
1 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Computertomographie-Vorrichtung. Eine
Röntgenquelle 1 wirkt
mit einer schlitzförmigen
Blende 10 zusammen, um ein divergierendes flaches (fächerförmiges)
Röntgenstrahlenbündel zum
Bestrahlen des Objekts 2, zum Beispiel eines zu untersuchenden
Patienten 2, zu emittieren. Gegenüber der Röntgenquelle 1 ist
der Röntgendetektor 3 angeordnet. Der
Röntgendetektor
der vorliegenden Ausführungsform
ist ein positionsempfindlicher Röntgendetektor mit
einer Reihe von separaten Detektorzellen 11. Die Detektorzellen 11 sind
zum Beispiel gasgefüllte
(Xenon-) Detektoren oder Festkörperdetektoren.
Die Dicke des fächerförmigen Röntgenstrahlenbündels beträgt auf halbem
Weg zwischen der Röntgenquelle und
dem Röntgendetektor
im Allgemeinen zwischen 1 mm und 10 mm. Die Intensität der durch
den Patienten hindurchgetretenen und auf den Röntgendetektor auftreffenden
Strahlung wird hauptsächlich durch
die Absorption in dem Patienten 2 bestimmt, der zwischen
der Röntgenquelle
und dem Röntgendetektor
auf einem Tisch 12 liegt. Die Absorption wird entlang einer
großen
Anzahl von Linien aus einer großen
Anzahl von Richtungen gemessen, indem die Röntgenquelle 1 und
der Röntgendetektor 3 mit
Hilfe einer Halterung 13 zusammen um den Patienten gedreht
werden. Die kombinierte Rotation von Röntgenquelle und Röntgendetektor
kann kontinuierlich, aber auch intermittierend erfolgen. Außerdem kann
der Patient während
der Bestrahlung und Rotation entlang der Rotationsachse verschoben
werden, so dass der Röntgendetektor
Daten von einem signifikanten dreidimensionalen Volumen des Patienten
erfasst. Zusätzlich
zu einer rotierbaren Baugruppe mit einer Röntgenquelle und einem Röntgendetektor kann
die Computertomographie-Vorrichtung auch ein Detektionssystem umfassen,
das nicht drehbar ist, sondern (im Wesentlichen) entlang des gesamten Umfangs
des Patienten verläuft.
Allgemein gesagt, werden die Röntgenquelle
und der Röntgendetektor als
Baugruppe vollständig,
d.h. um 360°,
um den Patienten gedreht. Alternativ kann ein Detektionssystem verwendet
werden, das entlang des gesamten Umfangs des Patienten verläuft, wobei
in diesem Fall die Röntgenquelle
vollständig
um den Patienten gedreht wird. Außerdem kann für die Röntgenquelle auch
eine um den Patienten herum angeordnete Ringanode verwendet werden,
wobei der Auftreffpunkt eines Röntgenstrahlen
aus dem Anodenmaterial freisetzenden Elektronenstrahlenbündels dann
entlang der Ringanode um den Patienten herum verschoben wird. Im
Prinzip reicht es jedoch aus, ein fächerförmiges Strahlenbündel zu
verwenden, das sich ebenfalls um einen Winkel um den Patienten dreht,
der der Summe von 180° und
dem Aperturwinkel des fächerförmigen Strahlenbündels entspricht.
-
In
jeder Position oder Ausrichtung der Röntgenstrahlenquelle und des
Röntgendetektors
wird die Intensität
der durch die einzelnen Detektorzellen empfangenen Röntgenstrahlen
digitalisiert und einer Rekonstruktionseinheit 4 zugeführt. In
der Rekonstrukti onseinheit 4 werden diese gemessenen Daten nach
der Korrektur bezüglich
bekannter Fehlerquellen und Störungen
in eine Dichteverteilung des zu untersuchenden Patienten konvertiert.
Zum Beispiel treten hohe und niedrige Dichtewerte, die Teilen des Patienten
entsprechen, in denen die Röntgenabsorption
hoch bzw. gering ist, in der Dichteverteilung auf. Außerdem kann
mit Hilfe der Rekonstruktionseinheit ein Schichtbild entlang einer
Ebene durch den Patienten aus der Dichteverteilung abgeleitet werden. Ein
Bild dieser Art kann zum Beispiel einen Querschnitt des zu untersuchenden
Patienten darstellen. Ein derartiges Bild kann auf einem Monitor 14 angezeigt
werden, der mit der Rekonstruktionseinheit gekoppelt ist. Das Bild
kann als eine digitale Bildmatrix gespeichert oder einer Bildverarbeitungseinheit
zur weiteren Verarbeitung zugeführt
werden. Die Computertomographie-Vorrichtung
umfasst auch eine arithmetische Einheit 5, die mit der
Rekonstruktionseinheit 4 gekoppelt ist. Die Rekonstruktionseinheit 4 führt der
arithmetischen Einheit die Dichteverteilung zu. Die arithmetische
Einheit leitet aus der Dichteverteilung genaue Werte für die Abmessungen
von Patientendetails ab, zum Beispiel den Durchmesser von Blutgefäßen.
-
In
einem derzeitigen Röntgenuntersuchungsgerät, wie zum
Beispiel einer Computertomographie-Vorrichtung, und in einer derzeitigen
Vorrichtung zum Formen eines Bildes mittels Magnetresonanz kann
die Abmessung des relevanten Details mit Hilfe eines auf geeignete
Weise programmierten Computers oder eines speziellen Elektronikprozessors
abgeleitet werden.
-
2 zeigt
schematisch eine Dichteverteilung in Form eines Bildes eines Querschnitts
eines zu untersuchenden Patienten, wie man es mit einer Computertomographie-Vorrichtung
mit multiplanarer Rekonstruktion erreicht.
-
Grauwerte
in der Dichteverteilung stellen Dichtewerte dar. Teile mit hohen
Dichtewerten zum Beispiel können
in Weiß gezeigt
werden und Teile mit einem niedrigen Dichtewert in Schwarz. Die
Dichteverteilung umfasst ein paar Details 20, 21,
die Blutgefäßen entsprechen,
deren Durchmesser an mehreren Stellen abgeleitet werden soll. Die
Dichteverteilung umfasst auch ein größeres Detail 22. Für anatomische
Informationen kann abgeleitet werden, dass die Dichte des größeren Details 22 im
Wesentlichen der Dichte der Details 20, 21 entspricht.
In dem gezeigten Beispiel bezieht sich das kleine Detail 20 zum Beispiel
auf eine Gefäßverengung.
Um eine geeignete Diagnose zu stellen, ist es wichtig, dass der
Durchmesser des verengten Gefäßes genau
gemessen wird. Je nach Durchmesser des verengten Gefäßes kann
sich der Arzt für
eine Operation oder eine medikamentöse Behandlung entscheiden.
-
3 zeigt
Profile der Dichtewerte von einzelnen Details unterschiedlicher
Abmessung der Dichteverteilung aus 2. Im Idealfall
wäre ein
derartiges Profil im Wesentlichen blockförmig, aber in der Praxis sind
die Ränder
unscharf und die Profile leicht verwischt. Die Unschärfe der
Ränder
ist insbesondere auf die endliche Auflösung des Systems zurückzuführen. Im
Fall der Computertomographie ist die Unschärfe in der axialen Richtung,
d.h. der Richtung quer zu der Längsrichtung
des zu untersuchenden Patienten, also ungefähr in der Ebene des fächerförmigen Strahlenbündels, zum
Beispiel auf die endliche Breite der empfindlichen Oberfläche der
einzelnen Detektorzellen und auch auf die Tatsache zurückzuführen, dass
das fächerförmige Strahlenbündel nicht
aus einem genau punktförmigen
Fokus austritt. In der Längsrichtung
hängt die
Unschärfe
mit dem so genannten Schichtempfindlichkeitsprofil zusammen. Das
bedeutet, dass die Unschärfe
in der Längsrichtung,
d.h. der Richtung quer zu der Ebene des fächerförmigen Röntgenstrahlenbündels, insbesondere
auftritt, weil das Röntgenstrahlenbündel eine
endliche Dichte hat und auch wegen der Schrittgröße der Verschiebung oder der
Verschiebungsgeschwindigkeit des Patienten entlang der Rotationsachse.
Auch das Streuen der Röntgenstrahlen
innerhalb des Patienten trägt
zu der Unschärfe
bei. Es hat sich gezeigt, dass die gemessenen Profile, bei denen Unschärfe in variierendem
Maß auftritt,
wie in 2 dargestellt, geeigneterweise durch die Faltung
des idealen blockförmigen
Profils mit einem glockenförmigen
Profil, zum Beispiel einem Gaußschen
Profil oder einem Lorentz-Profil, approximiert werden. In einem
Profil, das sich auf ein vergleichsweise großes Detail bezieht, ist die
Unschärfe
an den Rändern
des Profils vergleichsweise unbedeutend in Bezug auf die Abmessungen
des Profils. Hauptsächlich
bei geringen Dichtewerten wird das Profil aufgeweitet. Daher führt eine
FWTM-Messung der Profilbreite zu einer Überschätzung der Abmessung des entsprechenden
Details (Breite des Blutgefäßes) in
dem Patienten. Die Breite (bn) des Profils
ungefähr
auf halbem Weg des maximalen Dichtewertes (FWHM) des Profils ergibt
einen genaueren Wert der Detailabmessung. Dies ist darauf zurückzuführen, dass
die Unschärfe
vor allem an den Rändern
des betreffenden Profils auftritt, so dass die Unschärfe eine
vergleichsweise größere Auswirkung
auf die Genauigkeit hat, mit der die Abmessung eines kleinen Details
bestimmt werden kann. Würde
die Unschärfe
nicht berücksichtigt,
könnten
die Abmessungen von Details, die kleiner sind als die Breite des
Schichtempfindlichkeitsprofils, zum Beispiel 3 mm, nicht genau genug ermittelt
werden, um auf dieser Grundlage eine Diagnose zu stellen. Bei Details
mit kleineren Abmessungen tritt nicht nur eine Unschärfe des
gemessenen Profils auf, sondern es hat sich auch gezeigt, dass der
maximale Dichtewert des Profils erheblich reduziert wird. Würde die
Breite des genannten Profils bei einem Bruchteil des genannten reduzierten
Maximums gemessen, so würde
die Abmessung des betreffenden Details überschätzt, weil die Breite des Profils
dann bei einem Teil mit vergleichsweise geringen Dichtewerten, das
erheblich aufgeweitet ist, genommen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren
korrigiert den maximalen Dichtewert des Profils, so dass die Reduzierung
des genannten maximalen Dichtewertes kompensiert wird. Da die Breite
des Profils bei einem vorgegebenen Bruchteil (vorzugsweise der Hälfte) des
korrigierten maximalen Dichtewertes genommen wird, wird einer erheblichen
Störung
der Messung der Abmessung des relevanten Details durch Unschärfen, die
zu einer Aufweitung vor allem bei niedrigen Dichtewerten führen, entgegengewirkt.
-
Das
Extrahieren der Abmessung eines Details aus der Breite des entsprechenden
Details der Dichteverteilung wird im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme
auf einige der in 3 dargestellten Profile beschrieben.
Profil A gehört
zu einem vergleichsweise großen
Detail der Dichteverteilung, zum Beispiel einem vergleichsweise
breitem Teil (mit P1 bezeichnet) des Blutgefäßes 20. Das dem gleichen Detail,
zum Beispiel einem Blutgefäß, im zu
untersuchenden Patienten entsprechende Idealprofil ist als gestrichelter
Block A' dargestellt.
Für das
Profil A entspricht die Breite b1/2 (A)
des Profils bei der Hälfte
des maximalen Dichtewertes dmax genau der
Breite des Idealprofils A',
so dass mit Hilfe des Wertes von b1/2 (A)
ein genauer Wert der Abmessung des betreffenden Blutgefäßes abgeleitet
werden kann.
-
Profil
B gehört
zu einem kleineren Detail, zum Beispiel einem etwas schmaleren Teil
des Blutgefäßes 20 (mit
P2 bezeichnet). Aufgrund der verschiedenen Ursachen der Unschärfe wurde
das Profil in Bezug auf das Idealprofil B' aufgeweitet, aber insbesondere wurde
der maximale Dichtewert dB des Profils B
in Bezug auf dmax reduziert. Der maximale Dichtewert
dmax wird von dem Profil A als korrigierter maximaler
Dichtewert für
Profil B abgeleitet. Wenn die Breite des Profils B bei der Hälfte des
maximalen Dichtewertes dmax genommen wird,
zeigt sich, dass die Breite b1/2 (B) genau
der Breite des entsprechenden idealen blockförmigen Profils B' entspricht.
-
Natürlich ist
es alternativ möglich,
Dichtewerte eines anderen Details zu verwenden, von dem man erwartet,
dass es im Wesentlichen die gleiche Dichte hat. In dem Beispiel
kann dmax auch aus dem mittleren Dichtewert
in einem Teil D des größeren Details 22 abgeleitet
werden, das die Aorta darstellt. Es ist außerdem möglich, einen Teil eines Details
zu verwenden, das sich hauptsächlich
in der Richtung der maximalen Unschärfe erstreckt. So kann zum
Beispiel der maximale Dichtewert entlang der Linie l verwendet werden,
um den Durchmesser bei dem Bereich von Position P3 abzuleiten.
-
Es
hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren genaue Ergebnisse
für die
Abmessungen der relevanten Details in dem Patienten, insbesondere
von Blutgefäßen, ergibt,
wenn die genannten Details eine Abmessung haben, die größer ist
als die typische Breite, sprich FWHM der Unschärfeprofils, wie zum Beispiel
einer Gaußschen
oder Lorentz-Verteilung, durch die die Unschärfe dargestellt wird. Selbst
bei Details einer Abmessung, die nur geringfügig kleiner ist als die Breite
des Unschärfeprofils,
ergibt das erfindungsgemäße Verfahren
einen Wert für
die Breite eines derartigen Details, der nicht mehr als 10% von
der tatsächlichen
Abmessung des Details abweicht. Es hat sich gezeigt, dass die Erfindung
eine genaue Bestimmung des Durchmessers der Blutgefäße mit einem
Durchmesser von 3 mm ermöglicht,
die mit einer Schichtdicke von 3 mm abgebildet werden. Das bedeutet,
dass zum Beispiel in einer Nierenarterie mit einem Durchmesser von
6 mm eine Stenose von 50% genau gemessen werden kann.