WO2021104813A1 - Simultane bilddarstellung von zwei unterschiedlichen funktionellen bereichen - Google Patents

Simultane bilddarstellung von zwei unterschiedlichen funktionellen bereichen Download PDF

Info

Publication number
WO2021104813A1
WO2021104813A1 PCT/EP2020/080914 EP2020080914W WO2021104813A1 WO 2021104813 A1 WO2021104813 A1 WO 2021104813A1 EP 2020080914 W EP2020080914 W EP 2020080914W WO 2021104813 A1 WO2021104813 A1 WO 2021104813A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ray
absorption
energy
contrast agent
image
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/080914
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Flohr
Gregor Jost
Hubertus Pietsch
Bernhard Schmidt
Original Assignee
Siemens Healthcare Gmbh
Bayer Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Healthcare Gmbh, Bayer Ag filed Critical Siemens Healthcare Gmbh
Priority to CN202080081309.1A priority Critical patent/CN114728084A/zh
Priority to EP20804467.7A priority patent/EP4034175A1/de
Priority to US17/779,614 priority patent/US20220401588A1/en
Publication of WO2021104813A1 publication Critical patent/WO2021104813A1/de

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00Preparations for testing in vivo
    • A61K49/04X-ray contrast preparations
    • A61K49/0409Physical forms of mixtures of two different X-ray contrast-enhancing agents, containing at least one X-ray contrast-enhancing agent which is not a halogenated organic compound
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A61B6/4241Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector using energy resolving detectors, e.g. photon counting
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48Diagnostic techniques
    • A61B6/481Diagnostic techniques involving the use of contrast agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48Diagnostic techniques
    • A61B6/482Diagnostic techniques involving multiple energy imaging
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00Preparations for testing in vivo
    • A61K49/04X-ray contrast preparations
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computerised tomographs
    • A61B6/032Transmission computed tomography [CT]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50Clinical applications

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

Es wird ein Ensemble aus mindestens zwei Röntgenkontrastmitteln (I, K2) beschrieben. Das Ensemble weist ein erstes Röntgenkontrastmittel (I) und ein zweites Röntgenkontrastmittel (K2) auf. Das zweite Röntgenkontrastmittel (K2) weist eine Röntgenabsorption auf, deren Änderung zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenphotonenenergien (E(1), E(2)) sich signifikant von der Änderung der Röntgenabsorption des ersten Röntgenkontrastmittels (I) zwischen den mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenphotonenenergien (E(1), E(2)) unterscheidet. Es wird auch ein Röntgenbildgebungsverfahren beschrieben. Überdies wird eine Bildrekonstruktionseinrichtung (40) beschrieben. Ferner wird ein Röntgenbildgebungssystem (50) beschrieben.

Description

Beschreibung
Simultane Bilddarstellung von zwei unterschiedlichen funktio neilen Bereichen
Die Erfindung betrifft ein Ensemble mindestens zweier Rönt genkontrastmittel. Zudem betrifft die Erfindung ein Röntgen- bildgebungsverfahren, bei dem das genannte Ensemble mindes tens zweier Röntgenkontrastmittel Anwendung findet. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Bildrekonstruktionseinrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Röntgenbildgebungssystem.
Mit Hilfe moderner bildgebender Verfahren werden häufig zwei- oder dreidimensionale Bilddaten erzeugt, die zur Visualisie rung eines abgebildeten Untersuchungsobjekts und darüber hin aus auch für weitere Anwendungen genutzt werden können.
Häufig basieren die bildgebenden Verfahren auf der Erfassung von Röntgenstrahlung, wobei sogenannte Projektionsmessdaten erzeugt werden. Beispielsweise können Projektionsmessdaten mit Hilfe eines Computertomographie-Systems (CT-Systems) ak quiriert werden.
Bei einer Röntgenbildaufnahme werden häufig Kontrastmittel eingesetzt, die dem Patienten injiziert werden, um den Kon trast der Bildaufnahme zu erhöhen und damit eine Diagnose zu erleichtern. Ein Beispiel für die Anwendung von Kontrastmit teln ist die Darstellung von Gefäßen mit Röntgenverfahren. Röntgenverfahren können dabei mit konventionellen Systemen, C-Bogensystemen, Angiographie-Systemen oder CT-Systemen durchgeführt werden. Herkömmlich wird bei einer solchen Bild- gebung Iod als Röntgenkontrastmittel eingesetzt.
Es gibt Anwendungen, bei denen es wünschenswert wäre, zusätz lich zu dem intravenös verabreichten Kontrastmittel zur Dar stellung einer lokalen Durchblutung noch ein zweites Kon trastmittel zur Bilddarstellung zu verwenden, um simultan, beispielsweise mit Hilfe eines Dual-Energie-Bildgebungs- Verfahrens, zwei unterschiedliche funktionelle Bereiche bild lich darstellen zu können.
Eine solche Problematik tritt zum Beispiel bei der Anwendung einer Chemo-Embolisation zur Behandlung von Lebertumoren auf. Bei einer solchen Behandlung erfolgt kurz nach der Chemo-Em bolisation eine Darstellung der verbleibenden lokalen Durch blutung in dem Tumor, auch Perfusion genannt. Das Ausmaß der lokalen Durchblutung des Tumors stellt dabei ein Maß für den Erfolg dieses Verfahrens dar. D.h., je geringer die Durchblu tung im Tumorbereich ist, desto effektiver ist die Behand lung. Bei der Chemo-Embolisation wird eine Gabe eines Chemotherapeutikums mit einer gleichzeitig gezielten Verstop fung von Arterien der Leber mittels kleiner Teilchen, wie zum Beispiel öliger Tröpfchen, kombiniert. Zur Darstellung des Embolisationsbereichs, also des blockierten Bereichs, umfasst das Material zur Embolisation, wie zum Beispiel Lipiodol, selbst ein Kontrastmittel. Das Kontrastmittel verbleibt mit dem Embolisationsmittel im Bereich der Leber. Wird nun zu sätzlich zur Darstellung der lokalen Durchblutung nach der Embolisation ein zweites Kontrastmittel gegeben, so müssen die von den beiden Kontrastmitteln beaufschlagten Bereiche voneinander bildlich getrennt darstellbar sein. Wird nun das jodbasierte Lipiodol zur Embolisation und Jod als zweites Kontrastmittel angewendet, so ist eine Trennung jedoch nicht oder nur schwer möglich, da sich die genannten Kontrastmittel hinsichtlich ihrer Absorption bzw. ihres Absorptionsspektrums gleichartig verhalten.
Eine Möglichkeit, die beiden Kontrastmittel trotzdem zu tren nen, besteht darin, sogenannte Subtraktionstechniken einzu setzen, bei denen eine CT-Voraufnahme eines Patienten nach der Chemo-Embolisation, aber vor der Verabreichung des intra venösen Kontrastmittels erzeugt wird und von einer CT- Aufnahme, welche nach einer Verabreichung des intravenösen Kontrastmittels erfolgt, subtrahiert wird, so dass in der bildlichen Darstellung nur das intravenös verabreichte Kon trastmittel sichtbar bleibt. Allerdings erfordert eine solche Subtraktion eine exakte Registrierung der Bilddaten der bei den Aufnahmen zur Kompensation von Patientenbewegungen. Au ßerdem ist aufgrund der erhöhten Anzahl von CT-Bildaufnahmen die Strahlendosis für den Patienten erhöht.
Alternativ kann auch als zweites Kontrastmittel ein Kontrast mittel genutzt werden, welches nicht auf Jod basiert. Aller dings ist herkömmlich nur noch Gadolinium verfügbar. Gadoli nium weist eine K-Kante von etwa 50 keV auf und verhält sich spektral sehr ähnlich zu Jod, dessen K-Kante bei 33 keV liegt, so dass eine auf einer Dual-Energie-Bildgebung basie rende Zweimaterialzerlegung in ein Jodbild und in ein Gadoli niumbild sehr unpräzise ausfällt und mit sehr starkem Rau schen und einer sehr schlechten Materialtrennung verbunden ist, so dass es in der klinischen Praxis nicht verwendbar ist.
Eine verbesserte Trennung der durch die beiden Kontrastmittel Jod und Gadolinium dargestellten Bildbereiche kann zum Bei spiel durch CT-Aufnahmen mit mehr als zwei Energien, bei spielsweise durch die Anwendung photonenzählender Detektoren, erreicht werden. Bei einer solchen Bildgebung kann bei der Wahl von drei Energien eine Zerlegung in ein Jodbild, ein Ga doliniumbild und ein Weichteilbild erfolgen. Allerdings tritt auch bei einer Zerlegung nach drei Materialien ein hohes Bildrauschen auf, was nur durch eine Erhöhung der Strahlendo sis für den Patienten kompensiert werden kann. Überdies ist eine Aufnahme mit mindestens drei Energien nur mit CT- Systemen mit photonenzählenden Detektoren möglich, welche aber nicht sehr häufig verfügbar sind.
Die simultane Anwendung von zwei Kontrastmitteln wird auch bei der gleichzeitigen Darstellung der arteriellen Phase und der venösen oder portalvenösen Phase einer Leber-CT-Unter- suchung in getrennten Bildern, die anhand von CT-Daten einer einzigen CT-Aufnahme berechnet werden, genutzt. Für deren si multane Bildaufnahme werden zeitversetzt vor der CT-Aufnahme zwei unterschiedliche Kontrastmittel injiziert. Dabei wird ein erstes Kontrastmittel so früh injiziert, dass es zur Zeit der CT-Aufnahme bereits die venöse bzw. portalvenöse Phase erreicht hat, und ein zweites Kontrastmittel wird entspre chend später injiziert, so dass es zum Zeitpunkt der CT- Aufnahme die arterielle Phase abbildet. Auch bei dieser An wendung ist es erforderlich, die beiden Kontrastmittel in der Bildaufnahme klar voneinander unterscheiden zu können. Aller dings sind die beiden herkömmlich verfügbaren Kontrastmittel, Jod und Gadolinium, einander in ihrem spektralen Absorptions verhalten so ähnlich, dass sie mit Dual-Energie-Bildaufnahmen nicht gut voneinander getrennt werden können. Zwar sind Drei materialzerlegungen mit Hilfe von CT-Systemen mit photonen zählenden Detektoren möglich, es treten aber ebenfalls die Probleme eines erhöhten Rauschens und einer erforderlichen Erhöhung der Strahlendosis für den Patienten auf.
Ebenfalls eine simultane Darstellung mit zwei Kontrastmitteln ist bei der Ermittlung der Lungenperfusion bei gleichzeitiger Darstellung der Lungenventilation nötig. Dabei erfolgt eine Bildgebung der lokalen Durchblutung im Lungenparenchym als Maß für die Lungenperfusion durch intravenöse Gabe eines ers ten Kontrastmittels und simultan dazu wird die Lungenventila tion durch Einatmen eines zweiten Kontrastmittels bildlich veranschaulicht. Üblicherweise wird als Kontrastmittel für die Darstellung der lokalen Durchblutung des Lungenparenchyms Jod verwendet und als Kontrastmittel für die Darstellung der Lungenventilation wird Xenon eingesetzt. Allerdings verhält sich Xenon gegenüber Jod hinsichtlich seines spektralen Ab sorptionsverhaltens sehr ähnlich, so dass eine Dual-Energie- CT-Bildaufnahme bzw. eine darauf basierende Zweimaterial trennung in ein Jodbild und ein Xenonbild keine brauchbaren Ergebnisse liefert.
Es kann also festgestellt werden, dass herkömmlich eine ge trennte Darstellung von zwei verschiedenen Kontrastmitteln in CT-Bildern nur durch Subtraktionstechniken oder spektrale CT- Aufnahmen mit mindestens drei Energien, die nur mit CT-Sys temen mit photonenzählenden Detektoren ausgeführt werden können, realisierbar ist. Allerdings sind die genannten Ver fahren im Vergleich zur Dual-Energie-CT-Bildgebung mit einer höheren Strahlendosis für den Patienten verbunden und die Bilddarstellung, welche auf einer Dreimaterialzerlegung be ruht, ist überdies sehr durch Rauschen belastet und daher nur selten sinnvoll einsetzbar.
Es besteht also das Problem, eine qualitativ gute simultane bildliche Darstellung mehrerer funktioneller Bereiche mit mehreren Kontrastmitteln mit akzeptabler Strahlendosis zu re alisieren.
Diese Aufgabe wird durch ein Ensemble von Röntgenkontrastmit teln gemäß Patentanspruch 1, ein Röntgenbildgebungsverfahren gemäß Patentanspruch 5, eine Bildrekonstruktionseinrichtung gemäß Patentanspruch 9 und ein Röntgenbildgebungssystem gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
Das erfindungsgemäße Ensemble von Röntgenkontrastmitteln weist ein erstes Röntgenkontrastmittel und ein zweites Röntgenkontrastmittel auf. Das zweite Röntgenkontrastmittel weist eine Röntgenabsorption auf, deren Änderung zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenphotonenenergien sich signifikant von der Änderung der Röntgenabsorption des ersten Kontrastmittels zwischen den mindestens zwei unter schiedlichen Röntgenphotonenenergien unterscheidet. Hierzu ist zu sagen, dass sich die Absorption von Röntgenkontrast mitteln in Abhängigkeit von der Energie der Röntgenphotonen ändern kann. Herkömmliche Kontrastmittel, wie Jod und Gadoli nium zeigen allerdings ein sehr ähnliches Änderungsverhalten, so dass sie nicht gut voneinander getrennt darstellbar sind. Erfindungsgemäß sollen zwei Röntgenkontrastmittel für eine simultane Bilddarstellung miteinander kombiniert werden, wel che ein unterschiedliches Änderungsverhalten ihrer Absorption in Abhängigkeit von der Energie der eingestrahlten Röntgen photonen zeigen und daher bei einer Multi-Energie-CT-Bild- aufnahme, insbesondere bei einer Dual-Energie-CT-Bild- aufnahme, voneinander unterscheidbar sind. Unter „signifikant" soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass die Änderung der Absorption des zweiten Röntgen kontrastmittels weniger als die Hälfte der Änderung des ers ten Röntgenkontrastmittels bei den gewählten unterschiedli chen Röntgenphotonenenergien beträgt.
Vorteilhaft lässt sich das spektral abweichende Verhalten des zweiten erfindungsgemäßen Kontrastmittels dazu nutzen, von dem zweiten Kontrastmittel durchflutete Bereiche von anderen Bildbereichen, die durch das erste Kontrastmittel beauf schlagt sind, getrennt dazustellen. D.h., es wird erreicht, dass beide Kontrastmittel in einer gemeinsamen Bildaufnahme klar voneinander unterschieden werden können. Dadurch ist die Genauigkeit einer simultanen Darstellung von zwei unter schiedlichen funktionellen Bereichen bzw. zwei unterschiedli chen funktionellen Vorgängen in einem Untersuchungsbereich im Vergleich zu herkömmlich angewendeten Kontrastmitteln verbes sert.
Bei dem erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsverfahren erfolgt zunächst eine Wahl eines erfindungsgemäßen Ensembles aus min destens zwei Röntgenkontrastmitteln. Weiterhin werden Rönt genrohdaten von einem von einem ersten Röntgenkontrastmittel durchfluteten Bereich eines Untersuchungsobjekts und von ei nem von einem zweiten Röntgenkontrastmittel durchfluteten Be reich des Untersuchungsobjekts mit Hilfe eines Multi-Energie- Aufnahmeverfahrens, vorzugsweise eines Dual-Energie-Aufnahme- verfahrens, erfasst. Wie bereits erwähnt, ist eine Dual-Ener- gie-CT-Bildaufnahme mit einem geringeren Rauscheffekt verbun den als CT-Bildaufnahmen mit einer höheren Anzahl von unter schiedlichen Energien bzw. einer höheren Anzahl von simulta nen Aufnahmen mit unterschiedlichem Röntgenspektrum. Dann er folgt eine Materialzerlegung auf Basis der Röntgenrohdaten bezüglich der beiden Röntgenkontrastmittel. Das erfindungsge mäße Röntgenbildgebungsverfahren kann als Computer-implemen- tiertes Verfahren auf Basis der erfassten Daten durchgeführt werden. Bei der prinzipiell bekannten Materialzerlegung wird von der Überlegung ausgegangen, dass ein mittels einer Röntgenbild aufnahmevorrichtung gemessener Röntgenschwächungswert als Li nearkombination von Röntgenschwächungswerten von sogenannten Basismaterialien bezüglich der besagten Röntgenquantenener gieverteilung bzw. Röntgenphotonenenergie beschrieben werden kann. Gemessene Röntgenschwächungswerte ergeben sich aus den wenigstens zwei Rohdatensätzen bzw. daraus rekonstruierten Bilddatensätzen zu unterschiedlichen Röntgenquantenenergie verteilungen. Material bzw. Basismaterial sind bei der erfin dungsgemäßen Anwendung die beiden Röntgenkontrastmittel. Die Röntgenschwächung eines Basismaterials in Abhängigkeit von der Energie der Röntgenstrahlung ist grundsätzlich bekannt o- der kann durch vorherige Messungen an Phantomen bestimmt wer den und in Form von Tabellen zum Abruf im Rahmen der Materi alzerlegung hinterlegt sein. Ergebnis der Materialzerlegung ist eine räumliche Dichteverteilung der wenigstens zwei Mate rialien, d.h. der erfindungsgemäßen Röntgenkontrastmittel, woraus sich für jedes Volumenelement in der abzubildenden Körperregion des Patienten die Basismaterialanteile bzw. die Basismaterialienkombination ermitteln lassen.
Die Materialzerlegung kann sowohl direkt die Rohdaten betref fen als auch anhand von rekonstruierten Bilddaten erfolgen. Jedenfalls werden im Rahmen des Verfahrens mindestens zwei Bilddatensätze auf Basis spektralzerlegter Daten, seien es Rohdaten oder Bilddaten, erzeugt: Die mindestens zwei Bildda tensätze umfassen einen ersten Bilddatensatz, welcher einen durch das erste Kontrastmittel beaufschlagten ersten Bildbe reich darstellt, und einen zweiten Bilddatensatz, welcher ei nen vorzugsweise zu dem ersten Bildbereich komplementären zweiten Bildbereich, welcher durch das zweite Röntgenkon trastmittel beaufschlagt ist, darstellt.
In jedem Fall werden mindestens zwei Bilddatensätze auf Basis der Materialzerlegung rekonstruiert. Die beiden Bilddaten sätze umfassen einen ersten Bilddatensatz, welcher einen durch das erste Kontrastmittel beaufschlagten ersten Bildbe reich darstellt, und einen zweiten Bilddatensatz, welcher ei nen von dem zweiten Kontrastmittel beaufschlagten zweiten Bildbereich darstellt.
Für den Fall einer komplementären Darstellung des ersten und des zweiten Bilddatensatzes können durch das erste und das zweite Röntgenkontrastmittel beaufschlagte Bereiche gemeinsam in einem Bild, beispielsweise durch eine Überlagerung der beiden Bilddatensätze, veranschaulicht werden, wobei die Re lativposition der unterschiedlichen funktionellen Bereiche sowie die räumliche Trennung bzw. Grenzflächen zwischen die sen unterschiedlichen Bereichen gut zu erkennen sind.
Liegt eine Durchmischung der durch die beiden Bilddatensätze dargestellten unterschiedlichen Materialien bzw. der diese sichtbarmachenden Röntgenkontrastmittel vor, so kann auch zur getrennten Veranschaulichung der unterschiedlichen Röntgen kontrastmittel bzw. der durch diese veranschaulichten Struk turen bzw. körperlichen Funktionen eine jeweils gesonderte Darstellung des ersten und des zweiten Bilddatensatzes in zwei separaten Bildern erfolgen.
Das erfindungsgemäße Röntgenbildgebungsverfahren ermöglicht eine präzisere simultane Darstellung mit zwei gleichzeitig angewandten Kontrastmitteln.
Die erfindungsgemäße Bildrekonstruktionseinrichtung weist eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln von mindestens zwei un terschiedlichen Röntgenphotonenenergien auf. Die mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenphotonenenergien werden so ge wählt, dass bei diesen Energien sich ein erstes Kontrastmit tel signifikant von einem zweiten Kontrastmittel hinsichtlich der Änderung der Röntgenabsorption zwischen den mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenphotonenenergien unterscheidet.
Die Wahl der Energiewerte kann zum Beispiel auf der Basis von abgespeicherten energieabhängigen Äbsorptionswerten der gewählten Kontrastmittel erfolgen. Die Wahl der Energiewerte kann im Rahmen eines Multi-Energie-Aufnahmeverfahrens bei der Wahl der Energien bzw. mittleren Energiewerte der zur Bildge- bung verwendeten Röntgenquellen berücksichtigt werden. Werden zählende Detektoren zur Erfassung der Röntgenstrahlung ver wendet, so können Energieschwellen bzw. Intervalle so gewählt werden, dass die genannten Energiewerte umfasst sind.
Teil der erfindungsgemäßen Bildrekonstruktionseinrichtung ist eine Rohdatenempfangseinheit zum Empfangen von Röntgenrohda ten von einem von dem ersten Kontrastmittel durchfluteten Be reich eines Untersuchungsobjekts und von einem von dem zwei ten Kontrastmittel durchfluteten Bereich des Untersuchungsob jekts mit Hilfe eines Multi-Energie-Aufnahmeverfahrens, vor zugsweise eines Dual-Energie-Bildgebungsverfahrens.
Die erfindungsgemäße Bildrekonstruktionseinrichtung umfasst auch eine Zerlegungseinheit zum Durchführen einer Material zerlegung auf Basis der Röntgenrohdaten bezüglich der beiden Röntgenkontrastmittel. Überdies umfasst die erfindungsgemäße Bildrekonstruktionseinrichtung auch eine Rekonstruktionsein heit zum Rekonstruieren von mindestens zwei Bilddatensätzen auf Basis der Materialzerlegung. Die Bilddatensätze umfassen einen ersten Bilddatensatz, welcher einen durch das erste Röntgenkontrastmittel beaufschlagten ersten Bildbereich dar stellt, und einen zweiten Bilddatensatz, welcher einen durch das zweite Röntgenkontrastmittel beaufschlagten zweiten Bild bereich darstellt. Die erfindungsgemäße Bildrekonstruktions einrichtung teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Röntgen- bildgebungsverfahrens .
Das erfindungsgemäße Röntgenbildgebungssystem weist eine er findungsgemäße Bildrekonstruktionseinrichtung auf. Das erfin dungsgemäße Röntgenbildgebungssystem kann vorzugsweise ein CT-System umfassen.
Die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Bildrekon struktionseinrichtung können zum überwiegenden Teil in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Dies betrifft ins besondere die Zerlegungseinheit und die Rekonstruktionsein heit der erfindungsgemäßen Bildrekonstruktionseinrichtung. Grundsätzlich können diese Komponenten aber auch zum Teil, insbesondere wenn es um besonders schnelle Berechnungen geht, in Form von softwareunterstützter Hardware, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sein. Ebenso können die benötigten Schnittstellen, beispielsweise wenn es nur um eine Übernahme von Daten aus anderen Softwarekomponenten geht, als Softwareschnittstellen ausgebildet sein. Sie können aber auch als hardwaremäßig aufgebaute Schnittstellen ausgebildet sein, die durch geeignete Software angesteuert werden.
Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete medizintechnische Röntgen- bildgebungssysteme bzw. Bildrekonstruktionseinrichtungen auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Inso fern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computer programmprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung eines Röntgenbildgebungs- systems ladbar ist, mit Programmabschnitten, um die durch Software realisierbaren Schritte des erfindungsgemäßen Rönt- genbildgebungsverfahrens auszuführen, wenn das Programm in dem Röntgenbildgebungssystem ausgeführt wird. Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gege benenfalls zusätzliche Bestandteile wie z. B. eine Dokumenta tion und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Kompo nenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nut zung der Software, umfassen.
Zum Transport zu dem Röntgenbildgebungssystem und/oder zur Speicherung an oder in diesem Röntgenbildgebungssystem kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Rechnereinheit einlesbaren und ausführbaren Programmab schnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Die Rechnereinheit kann z. B. hierzu einen oder mehrere zusammen arbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen. Die Rechnereinheit kann zum Beispiel Teil eines Terminals oder einer Steuereinrichtung eines röntgenbildgebenden Systems, wie zum Beispiel einer CT-Anlage, sein, sie kann aber auch Teil eines entfernt positionierten Serversystems innerhalb eines Datenübertragungsnetzes sein, das mit dem röntgenbild gebenden System kommuniziert.
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhän gigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weiterge bildet sein. Zudem können im Rahmen der Erfindung die ver schiedenen Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
In einer Variante des erfindungsgemäßen Ensembles von Röntgenkontrastmitteln ist die Röntgenabsorption des ersten Kontrastmittels für die mindestens zwei Röntgenphotonenener gien signifikant unterschiedlich und die Röntgenabsorption des zweiten Kontrastmittels für die mindestens zwei Röntgen photonenenergien nicht signifikant unterschiedlich.
Unter „nicht signifikant unterschiedlich" soll in diesem Zu sammenhang verstanden werden, dass die Änderung der Absorp tion des zweiten Röntgenkontrastmittels weniger als die Hälfte der Änderung der Absorption des ersten Röntgenkon trastmittels bei den gewählten unterschiedlichen Röntgenpho tonenenergien beträgt.
Vorteilhaft unterscheiden sich die beiden erfindungsgemäßen Röntgenkontrastmittel hinsichtlich ihres Absorptionsverhal tens in Abhängigkeit von der Photonenenergie voneinander. Wie bereits erläutert, kann dieses unterschiedliche Absorptionsverhalten dazu genutzt werden, die beiden Röntgen kontrastmittel bei der Bildgebung voneinander zu unterschei den.
Besonders bevorzugt ist die Röntgenabsorption des zweiten Röntgenkontrastmittels dem Spektrum der Röntgenabsorption von Wasser oder Weichgewebe ähnlich. Selbstverständlich sollte das zweite Kontrastmittel eine stärkere Absorption aufweisen als es bei Wasser oder Weichgewebe der Fall ist. In diesem Zusammenhang soll die Ähnlichkeit daher nicht auf absolute Werte der Absorption, sondern auf die Änderung der Absorption in Abhängigkeit von der Röntgenphotonenenergie bezogen sein. Denn Wasser oder Weichgewebe weist in einem für die CT- Bildgebung relevanten Energiebereich ein von der Photonen energie unabhängiges Verhalten auf und lässt sich daher leicht von herkömmlichen Kontrastmitteln, wie zum Beispiel Jod oder Gadolinium trennen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungs gemäßen Ensembles aus mindestens zwei Röntgenkontrastmitteln weist das erste Kontrastmittel eines der folgenden Materia lien auf:
- Jod,
- Gadolinium und weist das zweite Kontrastmittel eines der folgenden Mate rialien auf:
- Wolfram,
- Tantal,
- Hafnium,
- Gold.
Die für das zweite Kontrastmittel ausgewählten Materialien weisen alle vorteilhaft ein wasserähnliches Absorptionsver halten auf. Aus diesem Grund lassen sich mit dem zweiten Kon trastmittel beaufschlagte bzw. durchflutete Teilbereiche ei nes Untersuchungsbereichs leicht von Iod-haltigen oder Gado linium-haltigen Bereichen trennen bzw. getrennt darstellen. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Röntgenbildge- bungsverfahrens weist dieses ein Multi-Energie-Bildgebungs- verfahren, vorzugsweise ein Dual-Energie-Bildgebungsverfäh ren, auf, bei dem mindestens zwei unterschiedliche Röntgen röhrenspannungen, bei denen sich die Änderung der Absorption des ersten und des zweiten Kontrastmittels signifikant unter scheidet, festgelegt werden.
Weiterhin werden mindestens zwei Datensätze von Röntgenbild aufnahmen mit den mindestens zwei unterschiedlichen Röntgen röhrenspannungen zur Akquisition eines ersten Rohdatensatzes und mindestens eines zweiten Rohdatensatzes erfasst. Die Ma terialzerlegung erfolgt dann auf Basis der mindestens zwei Rohdatensätze. Bei dieser Variante werden mit Hilfe unter schiedlicher Röntgenröhrenspannungen Röntgenstrahlen mit un terschiedlichen Röntgenspektren erzeugt. Diese werden zur Er zeugung von mindestens zwei Rohdatensätzen, welche zur Tren nung unterschiedlicher Kontrastmittel bei der Bildgebung ver wendet werden, genutzt.
Bei dieser Ausgestaltung werden mindestens zwei Röntgenbild aufnahmen mit den mindestens zwei unterschiedlichen Röntgen röhrenspannungen durchgeführt.
In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsverfahrens werden Röntgenrohdaten, die mit Hilfe eines photonenzählenden Detektors energieaufgelöst auf genommen wurden, erfasst, wobei die Energieschwellen des pho tonenzählenden Detektors derart festgelegt werden, dass sich bei diesen die Änderung der Absorption des ersten Kontrast mittels von der Änderung der Absorption des zweiten Kontrast mittels signifikant unterscheidet. Weiterhin erfolgt eine Ma terialzerlegung auf Basis der energieaufgelösten Rohdaten. Vorteilhaft wird bei dieser Variante nur die Bestrahlung ei nes Untersuchungsbereichs mit nur einer einzigen Röntgenröhre benötigt, da die spektrale Separation der Röntgenstrahlung im Detektor erfolgt. Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Röntgenbildgebungs- verfahren eines der folgenden CT-Bildgebungsverfahren:
- eine simultane Darstellung eines Embolisationsmittels und einer lokalen Durchblutung bei einer Chemo-Embolisation,
- eine simultane Darstellung einer venösen oder portalvenösen Phase und einer arteriellen Phase einer Leber,
- eine simultane Darstellung einer lokalen Durchblutung eines Lungenparenchyms und einer Lungenventilation.
Vorteilhaft lassen sich die genannten Untersuchungen mit dem erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsverfahren mit einer ge ringen Strahlendosis und verbesserter Bildqualität im Ver gleich zu der herkömmlichen Vorgehensweise realisieren.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beige fügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1 ein Schaubild, welches Absorptionswerte des Kontrast mittels Iod und des Materials Wolfram in Abhängigkeit von der Röhrenspannung eines Röntgengeräts veranschaulicht,
FIG 2 ein Schaubild, welches Absorptionseigenschaften der Kontrastmittel Iod und Wolfram sowie von Calcium und Wasser in Abhängigkeit von der Energie der Röntgenphotonen dar stellt,
FIG 3 ein Flussdiagramm, welches ein Röntgenbildgebungsver- fahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
FIG 4 eine schematische Darstellung einer Bildrekonstrukti onseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
FIG 5 eine schematische Darstellung eines CT-Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In FIG 1 ist ein Schaubild 10 gezeigt, welches Absorptions werte Is des Kontrastmittels Iod I und des Materials Wolfram W in Abhängigkeit von der Röhrenspannung V eines Röntgenge räts veranschaulicht. Während die Röntgenabsorption von Iod I mit zunehmender Energie abnimmt, ändert sich die Röntgenab sorption von Wolfram W mit der Energie nur wenig. Insbeson dere bei einer Dual-Energie-Bildaufnahme bei einer niedrigen Energie von 80 kV und einer höheren Energie von 140 kV oder 150 kV mit Zinnfilter verändert sich die Röntgenabsorption Is von Wolfram W im Vergleich zu der Röntgenabsorption von Iod I praktisch nicht. Mithin lassen sich Bildpunkte, bei denen die beiden Einzelaufnahmen mit unterschiedlichen Röhrenspannungen erzeugt werden, leicht einem der beiden Kontrastmittel zuord nen. Beispielsweise ist ein Punkt, bei dem die Absorption in den beiden Bildern gleich ist, eindeutig dem Material Wolfram W zuzuordnen und ein Punkt, bei dem die Absorption in den beiden Bildern stark unterschiedlich ist, eindeutig dem Mate rial Iod I zuzuordnen.
In FIG 2 ist ein Schaubild 20 dargestellt, welches Absorpti onseigenschaften der Kontrastmittel Iod I und Wolfram W sowie von Calcium Ca und Wasser HO in Abhängigkeit von der Energie EPH der Röntgenphotonen veranschaulicht. Für die genannten Materialien ist jeweils der Massenabsorptionskoeffizient k in Abhängigkeit von der Energie EPH der Röntgenphotonen aufge tragen. In FIG 2 ist gut zu erkennen, dass die Absorption des Kontrastmittels Iod I und des Knochenmaterials Calcium Ca in den Bereichen von 40 bis 80 keV mit zunehmender Photonenener gie EPH stark abnimmt. Dabei ist zu beachten, dass die Ab sorption logarithmisch dargestellt ist. Im Gegensatz dazu verhält sich Wolfram W eher wie Wasser HO. D.h., die Absorp tion ist für eine erste Photonenenergie E(l), die ungefähr bei 45 keV liegt, gleich der Absorption bei einer zweiten Photonenenergie E(2), welche ungefähr bei 80 keV liegt. Auf grund des stark unterschiedlichen Verhaltens von Wolfram W gegenüber Calcium Ca, können Bildbereiche, welche mit Wolfram W beaufschlagt sind, leicht von Bereichen, in denen Calcium Ca vorherrscht, getrennt werden bzw. getrennt dargestellt werden.
In FIG 3 ist ein Flussdiagramm 300 gezeigt, welches ein Rönt- genbildgebungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. In dem in FIG 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel soll eine Bildgebung einer Chemo-Emboli- sation eines Tumors in der Leber erfolgen.
Hierfür wird bei dem Schritt 3.1 zunächst ein Ensemble aus zwei Kontrastmitteln, nämlich dem jodbasierten Lipiodol und einem auf dem Element Wolfram basierenden intravenösen Kon trastmittel ausgewählt.
Weiterhin werden bei dem Schritt 3.II Röntgenrohdaten RD von einem von Lipiodol beaufschlagten Bereich, d.h. dem Randbe reich des Tumors und einem und von dem intravenösen Kontrast mittel durchfluteten Bereich mit Hilfe eines Dual-Energie- Aufnahmeverfahrens erfasst. In dem in FIG 3 veranschaulichten Verfahren werden dabei Röntgenrohdaten, die mit Röntgenstrah len mit zwei unterschiedlichen Energiewerten E (1) und E (2)aufgenommen wurden, erfasst. Die Energiewerte werden da bei so gewählt, dass das Absorptionsverhalten des intravenö sen Kontrastmittels, in diesem Ausführungsbeispiel ein auf dem Material Wolfram basierendes Kontrastmittel, für beide Energiewerte gleich ist.
Der Bildaufnahmevorgang kann zum Beispiel durch den Einsatz von zwei räumlich voneinander getrennt angeordneten Detekto ren realisiert werden, wobei vor einem der beiden Detektoren in den Strahlengang ein Filter eingebracht ist, der einen Teil des Spektrums der Röntgenstahlen herausfiltert. Es wer den also zwei Rohdatensätze mit einem unterschiedlichen Rönt genphotonenspektrum erfasst.
Bei dem Schritt 3.III erfolgt eine Rekonstruktion von zwei Bilddatensätzen BDI, BD2 auf Basis der zwei Rohdatensätze. Die Rekonstruktion erfolgt auf Basis einer Materialzerlegung nach den zwei angewandten Kontrastmitteln.
Ein erster Bilddatensatz BDI stellt einen durch das Lipiodol beaufschlagten ersten Bildbereich dar und ein zweiter Bildda tensatz BD2 stellt einen von dem wolframbasierten Kontrast mittel beaufschlagten zweiten Bildbereich dar. Beide Bildbe reiche sind aufgrund der stark unterschiedlichen Eigenschaf ten der genutzten Kontrastmittel in einer gemeinsamen Bild darstellung leicht voneinander unterscheidbar.
In FIG 4 wird eine Rekonstruktionseinrichtung 40 gezeigt. Die Rekonstruktionseinrichtung 40 weist eine Ermittlungseinheit 41 auf. Die Ermittlungseinheit 41 empfängt Informationen hin sichtlich der zu verwendenden Kontrastmittel I, K2 und ermit telt Werte E(l), E(2) von zwei unterschiedlichen Röntgenpho tonenenergien, bei denen sich ein ausgewähltes Kontrastmittel K2 wie Wasser verhält, d.h. die Absorption ist für beide Energiewerte gleich. Die von dem Kontrastmittel K2 zu tren nenden, mit Iod I beaufschlagten Bildbereiche dagegen weisen eine Abhängigkeit der Absorption von der Röntgenphotonenener gie auf und lassen sich aufgrund des unterschiedlichen Ab sorptionsverhaltens bei den ermittelten Energiewerten E(l), E(2) daher leicht von dem ausgewählten Kontrastmittel K2 un terscheiden. Die Wahl der Energiewerte kann zum Beispiel auf der Basis von abgespeicherten energieabhängigen Absorptions werten des gewählten Kontrastmittels K2 erfolgen. Die Wahl der Energiewerte E(l), E(2) kann im Rahmen eines Multi-Ener- gie-Aufnahmeverfahrens bei der Wahl der Energie der zur Bild- gebung eingesetzten Röntgenquellen berücksichtigt werden. Werden zählende Detektoren zur Erfassung der Röntgenstrahlung verwendet, so können Energieschwellen bzw. Intervalle so ge wählt werden, dass die genannten Energiewerte umfasst sind.
Die Rekonstruktionseinrichtung 40 weist auch eine Rohdaten empfangseinheit 42 zum Empfangen von Röntgenrohdaten RD auf. Die Rohdaten RD wurden mit Hilfe eines Dual-Energie-CT-Ver- fahrens von einem von den Kontrastmitteln I, K2 zumindest teilweise durchfluteten Bereich eines Untersuchungsobjekts akquiriert .
Die Rohdaten RD werden an eine Zerlegungseinheit 43 weiterge leitet, welche eine Materialzerlegung auf Basis der Röntgen rohdaten RD bezüglich der beiden Kontrastmittel I, K2 durch führt. Die den einzelnen Absorptionsspektren der unterschied lichen Materialien zugeordneten Anteile MAI, MA2 werden an eine Rekonstruktionseinheit 44 übermittelt, welche mindestens zwei Bilddatensätze BDI, BD2 auf Basis der unterschiedlichen Anteile MAI, MA2 rekonstruiert. Ein erster Bilddatensatz BDI veranschaulicht einen mit dem wolframbasieren Kontrastmittel K2 beaufschlagten ersten Bildbereich und ein zweiter Bildda tensatz BD2 veranschaulicht einen zu dem ersten Bildbereich komplementären zweiten Bildbereich, in dem mit Iod kontras tierte Strukturen vorherrschen. Die Bilddaten BDI, BD2 werden schließlich über eine Ausgangsschnittstelle 45 ausgegeben.
In FIG 5 ist ein Röntgenbildgebungssystem, in diesem Fall ein CT-System 50, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht .
Das CT-System 50, welches als Dual-Energie-CT-System ausge bildet ist, besteht dabei im Wesentlichen aus einem üblichen Scanner 9, in welchem an einer Gantry 11 eine Projektions messdatenakquisitionseinheit 5 mit zwei Detektoren 16a, 16b und zwei den Detektoren 16a, 16b gegenüberliegenden Röntgen quellen 15a, 15b um einen Messraum 12 umläuft. Vor dem Scan ner 9 befindet sich eine Patientenlagerungseinrichtung 3 bzw. ein Patiententisch 3, dessen oberer Teil 2 mit einem darauf befindlichen Patienten 0 zum Scanner 9 verschoben werden kann, um den Patienten 0 durch den Messraum 12 hindurch rela tiv zum Detektorsystem 16a, 16b zu bewegen. Angesteuert wer den der Scanner 9 und der Patiententisch 3 durch eine Steuer einrichtung 31, von der aus über eine übliche Steuerschnitt stelle 34 Akquisitionssteuersignale AS kommen, um das gesamte System gemäß vorgegebener Messprotokolle in der herkömmlichen Weise anzusteuern. Im Fall einer Spiralakquisition ergibt sich durch eine Bewegung des Patienten 0 entlang der z-Rich- tung, welche der Systemachse z längs durch den Messraum 12 entspricht, und den gleichzeitigen Umlauf der Röntgenquellen 15a, 15b für die Röntgenquellen 15a, 15b relativ zum Patien ten 0 während der Messung eine Helixbahn. Parallel laufen da bei immer gegenüber den Röntgenquellen 15a, 15b die Detekto ren 16a, 16b mit, um Projektionsmessdaten PMD1, PMD2 zu er fassen, die dann zur Rekonstruktion von Volumen- und/oder Schicht-Bilddaten genutzt werden. Ebenso kann auch ein se quentielles Messverfahren durchgeführt werden, bei dem eine feste Position in z-Richtung angefahren wird und dann während eines Umlaufs, eines Teilumlaufs oder mehrerer Umläufe an der betreffenden z-Position die erforderlichen Projektionsmessda ten PMD1, PMD2 erfasst werden, um ein Schnittbild an dieser z-Position zu rekonstruieren oder um aus den Projektionsmess daten mehrerer z-Positionen Bilddaten zu rekonstruieren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich auch an anderen CT-Systemen, z.B. mit nur einer Röntgenquelle oder einem ei nen vollständigen Ring bildenden Detektor, einsetzbar. Bei spielsweise lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch auf ein System mit unbewegtem Patiententisch und in z-Rich- tung bewegter Gantry (einer sogenannten Sliding Gantry) an wenden.
Die von den Detektoren 16a, 16b akquirierten Projektionsmess daten PMD1, PMD2 (im Folgenden auch Rohdaten genannt) werden über eine Rohdatenschnittstelle 33 an die Steuereinrichtung 31 übergeben. Diese Rohdaten werden dann, gegebenenfalls nach einer geeigneten Vorverarbeitung in einer Rekonstruktionsein richtung 40 weiterverarbeitet, die in diesem Ausführungsbei spiel in der Steuereinrichtung 31 in Form von Software auf einem Prozessor realisiert ist. Diese Rekonstruktionseinrich tung 40 rekonstruiert auf Basis der Rohdaten PMD1, PMD2 zwei Bilddatensätze BDI, BD2, von denen ein erster Bilddatensatz BDI von einem ersten erfindungsgemäßen Röntgenkontrastmittel, wie zum Beispiel einem Wolfram-basierten Kontrastmittel, be aufschlagte Strukturen veranschaulicht und ein zweiter Bild datensatz BD2 von einem zweiten erfindungsgemäßen Kontrastmittel, wie zum Beispiel Iod, verdeutliche Bildberei che darstellt.
Der genaue Aufbau einer solchen Rekonstruktionseinrichtung 40 ist in FIG 4 ausführlich dargestellt.
Die von der Rekonstruktionseinrichtung 40 erzeugten Bilddaten BDI, BD2 werden dann in einem Speicher 32 der Steuereinrich tung 31 hinterlegt und/oder in üblicher Weise auf dem Bild schirm der Steuereinrichtung 31 ausgegeben. Sie können auch über eine in FIG 5 nicht dargestellte Schnittstelle in ein an das Computertomographiesystem 50 angeschlossenes Netz, bei spielsweise ein radiologisches Informationssystem (RIS), ein gespeist und in einem dort zugänglichen Massenspeicher hin terlegt oder auf dort angeschlossenen Druckern oder Filming- Stationen als Bilder ausgegeben werden. Die Daten können so in beliebiger Weise weiterverarbeitet und dann gespeichert o- der ausgegeben werden.
Zusätzlich ist in FIG 5 auch eine Kontrastmittel-Injektions einrichtung 35 eingezeichnet, mit der dem Patienten 0 die zwei erfindungsgemäßen Kontrastmittel vorab, d.h. vor dem Start des CT-Bildgebungsverfahrens injiziert werden. Die von den Kontrastmitteln durchfluteten Bereiche können dann mit Hilfe des Computertomographiesystems 50 unter Anwendung des erfindungsgemäßen Röntgenbildgebungsverfahrens bildlich er fasst werden.
Die Komponenten der Rekonstruktionseinrichtung 40 können überwiegend oder vollständig in Form von Softwareelementen auf einem geeigneten Prozessor realisiert sein. Insbesondere können auch die Schnittstellen zwischen diesen Komponenten rein softwaremäßig ausgebildet sein. Erforderlich ist ledig lich, dass Zugriffsmöglichkeiten auf geeignete Speicherberei che bestehen, in denen die Daten geeignet zwischengelagert und jederzeit wieder aufgerufen und aktualisiert werden kön- nen Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen le diglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung han delt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständig keit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit" nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims

Patentansprüche
1. Ensemble aus mindestens zwei Röntgenkontrastmitteln (J,
K2), aufweisend:
- ein erstes Kontrastmittel (I),
- ein zweites Kontrastmittel (K2), aufweisend eine Röntgenab sorption, deren Änderung zwischen mindestens zwei unter schiedlichen Röntgenphotonenenergien (E(l), E(2)) sich sig nifikant von der Änderung der Röntgenabsorption des ersten Kontrastmittels (J) zwischen den mindestens zwei unter schiedlichen Röntgenphotonenenergien (E(l), E(2)) unter scheidet.
2. Ensemble aus mindestens zwei Röntgenkontrastmitteln (I,
K2) nach Anspruch 1, wobei die Röntgenabsorption
- des ersten Röntgenkontrastmittels (I) für die mindestens zwei Röntgenphotonenenergien (E(l), E(2)) signifikant un terschiedlich ist und
- die Röntgenabsorption des zweiten Röntgenkontrastmittels (K2) für die mindestens zwei Röntgenphotonenenergien (E(l), E(2)) nicht signifikant unterschiedlich ist.
3. Ensemble aus mindestens zwei Röntgenkontrastmitteln (I,
K2) nach Anspruch 2, wobei das Spektrum der Röntgenabsorption des zweiten Röntgenkontrastmittels (K2) dem Spektrum der Röntgenabsorption von Wasser oder Weichgewebe ähnlich ist.
4. Ensemble aus mindestens zwei Röntgenkontrastmitteln (I,
K2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
- das erste Kontrastmittel (I) eines der folgenden Materia lien aufweist:
- Jod,
- Gadolinium und das zweite Kontrastmittel (K2) eines der folgenden Mate rialien aufweist:
- Wolfram,
- Tantal,
- Hafnium, - Gold.
5. Röntgenbildgebungsverfahren, aufweisend die Schritte:
- Wahl eines Ensembles von Röntgenkontrastmitteln (I, K2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
- Erfassen von Röntgenrohdaten (RD, PMD1, PMD2) von einem von dem ersten Röntgenkontrastmittel (I) durchfluteten Bereich eines Untersuchungsobjekts (0) und von einem von dem zwei ten Röntgenkontrastmittel (K2) durchfluteten Bereich des Untersuchungsobjekts (0) mit Hilfe eines Multi-Energie-Auf- nahmeverfahrens, vorzugsweise eines Dual-Energie-Aufnahme- verfahrens,
- Durchführen einer Materialzerlegung auf Basis der Röntgen rohdaten (RD, PMD1, PMD2) bezüglich der beiden Röntgenkon trastmittel (I, K2),
- Rekonstruieren von mindestens zwei Bilddatensätzen (BDI,
BD2) auf Basis der Materialzerlegung, umfassend:
- einen ersten Bilddatensatz (BDI), welcher einen durch das erste Röntgenkontrastmittel (I) beaufschlagten ersten Bildbereich darstellt,
- einen zweiten Bilddatensatz (BD2), welcher einen von dem zweiten Röntgenkontrastmittel (K2) beaufschlagten zweiten Bildbereich darstellt.
6. Röntgenbildgebungsverfahren nach Anspruch 5, aufweisend ein Multi-Energie-Bildgebungsverfahren, vorzugsweise ein Dual-Energie-Bildgebungsverfahren, mit den Schritten:
- Festlegen von mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenröh renspannungen (VT) , bei denen sich eine Änderung der Ab sorption der beiden Kontrastmittel (I, K2) signifikant un terscheidet,
- Erfassen von mindestens zwei Datensätzen von Röntgenbild aufnahmen mit den mindestens zwei unterschiedlichen Rönt genröhrenspannungen (VT) zur Akquisition eines ersten Roh datensatzes (PMD1) und mindestens eines zweiten Rohdaten satzes (PMD2),
- Durchführen der Materialzerlegung auf Basis der mindestens zwei Rohdatensätze (PMD1, PMD2).
7. Röntgenbildgebungsverfahren nach Anspruch 5, wobei
- das Erfassen von Röntgenrohdaten (RD, PMD1, PMD2) durch er- nergieaufgelöstes Erfassen von Röntgenrohdaten mit Hilfe eines photonenzählenden Detektors, wobei die Energieschwel len (E(l), E(2)) des photonenzählenden Detektors derart festgelegt werden, dass sich bei diesen die Änderung der Absorption des ersten Röntgenkontrastmittels (I) von der Änderung der Absorption des zweiten Röntgenkontrastmittels
(K2) signifikant unterscheidet, erfolgt und
- die Materialzerlegung auf Basis der energieaufgelösten Roh daten (RD, PMD1, PMD2) erfolgt.
8. Röntgenbildgebungsverfahren nach einem der vorstehenden
Ansprüche, aufweisend eines der folgenden CT-Bildgebungs- verfahren:
- eine simultane Darstellung eines Embolisationsmittels und einer lokalen Durchblutung bei einer Chemo-Embolisation,
- eine simultane Darstellung einer venösen oder portalvenösen Phase und einer arteriellen Phase einer Leber,
- eine simultane Darstellung einer lokalen Durchblutung eines Lungenparenchyms und einer Lungenventilation.
9. Bildrekonstruktionseinrichtung (40), aufweisend:
- eine Ermittlungseinheit (41) zum Ermitteln von mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenphotonenenergien (E(l),
E(2)), bei denen sich ein erstes Röntgenkontrastmittel (I, K2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 signifikant von einem zweiten Röntgenkontrastmittel (I, K2) hinsichtlich der Än derung der Röntgenabsorption zwischen den mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenphotonenenergien (E(l), E(2)) un terscheidet,
- eine Rohdatenempfangseinheit (42) zum Empfangen von Rönt genrohdaten (RD) von einem von dem ersten Röntgenkontrast mittel (I) durchfluteten Bereich eines Untersuchungsobjekts
(0) und von einem von dem zweiten Röntgenkontrastmittel (K2) durchfluteten Bereich des Untersuchungsobjekts (0) mit Hilfe eines Multi-Energie-Aufnahmeverfahrens, vorzugsweise eine Dual-Energie-AufnähmeVerfahrens, - eine Zerlegungseinheit (43) zum Durchführen einer Material zerlegung auf Basis der Röntgenrohdaten (RD) bezüglich der beiden Kontrastmittel (I, K2),
- eine Rekonstruktionseinheit (44) zum Rekonstruieren von mindestens zwei Bilddatensätzen (BDI, BD2) auf Basis der Materialzerlegung, umfassend:
- einen ersten Bilddatensatz (BDI), welcher einen durch das erste Röntgenkontrastmittel (I) beaufschlagten ersten Bildbereich darstellt,
- einen zweiten Bilddatensatz (BD2), welcher einen durch das zweite Röntgenkontrastmittel (K2) beaufschlagten zweiten Bildbereich darstellt.
10. Röntgenbildgebungssystem (50), aufweisend eine Bildrekon struktionseinrichtung (40) nach Anspruch 9.
11. Röntgenbildgebungssystem (50) nach Anspruch 10, aufwei send eine CT-Bildgebungseinrichtung.
12. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, wel ches direkt in eine Speichereinrichtung eines Röntgenbildge- bungssystems (50) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 8 auszuführen, wenn das Computerprogramm in dem Röntgenbild gebungssystem (50) ausgeführt wird.
13. Computerlesbares Medium, auf welchem von einer Rechner einheit einlesbare und ausführbare Programmabschnitte gespei chert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 8 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Rechnereinheit ausgeführt werden.
PCT/EP2020/080914 2019-11-29 2020-11-04 Simultane bilddarstellung von zwei unterschiedlichen funktionellen bereichen WO2021104813A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080081309.1A CN114728084A (zh) 2019-11-29 2020-11-04 对两个不同功能区域的同时的图像显示
EP20804467.7A EP4034175A1 (de) 2019-11-29 2020-11-04 Simultane bilddarstellung von zwei unterschiedlichen funktionellen bereichen
US17/779,614 US20220401588A1 (en) 2019-11-29 2020-11-04 Simultaneous image representation of two different functional areas

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019218589.4A DE102019218589A1 (de) 2019-11-29 2019-11-29 Simultane Bilddarstellung von zwei unterschiedlichen funktionellen Bereichen
DE102019218589.4 2019-11-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021104813A1 true WO2021104813A1 (de) 2021-06-03

Family

ID=73344008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/080914 WO2021104813A1 (de) 2019-11-29 2020-11-04 Simultane bilddarstellung von zwei unterschiedlichen funktionellen bereichen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220401588A1 (de)
EP (1) EP4034175A1 (de)
CN (1) CN114728084A (de)
DE (1) DE102019218589A1 (de)
WO (1) WO2021104813A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4311496A1 (de) * 2022-07-26 2024-01-31 Koninklijke Philips N.V. Blutflussparameter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080137803A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Xiaoye Wu Diagnostic imaging two non k-edge basis materials plus n k-edge contrast agents
WO2016172256A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-27 The Regents Of The University Of California Encapsulated gas or partial vacuum ct contrast material
WO2017027547A1 (en) * 2015-08-10 2017-02-16 The Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education On Behalf Of The University Of Nevada, Methods and systems for image-guided radiation therapy

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009017645B4 (de) * 2009-04-16 2013-11-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Bildaufnahme und Auswertung von funktionellen dreidimensionalen CT-Bildaufnahmen im Rahmen eines minimalinvasiven Eingriffs
EP2420112B1 (de) * 2009-04-16 2017-03-01 Eric H. Silver Monochromatische röntgenvorrichtung
CN101732733B (zh) * 2009-12-24 2011-10-12 厦门大学 一种ct成像造影剂及其制备方法
WO2016137972A1 (en) * 2015-02-23 2016-09-01 Mayo Foundation For Medical Education And Research Methods for optimizing imaging technique parameters for photon-counting computed tomography
CN107666861B (zh) * 2015-03-18 2022-03-01 皇家飞利浦有限公司 在利用尺寸不同的药物洗脱微球珠粒进行经动脉化疗栓塞之后的药物浓度确定
US20200179539A1 (en) * 2016-06-22 2020-06-11 Board Of Regents, The University Of Texas System Contrast Agents and Methods of Making the Same for Spectral CT That Exhibit Cloaking and Auto-Segmentation
DE102016222093A1 (de) * 2016-11-10 2017-12-28 Siemens Healthcare Gmbh Simultaner Einsatz von unterschiedlichen Kontrastmitteln bei CT-Bildgebungsverfahren
CN107899023A (zh) * 2017-12-28 2018-04-13 山西省肿瘤医院 一种纳米造影剂及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080137803A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Xiaoye Wu Diagnostic imaging two non k-edge basis materials plus n k-edge contrast agents
WO2016172256A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-27 The Regents Of The University Of California Encapsulated gas or partial vacuum ct contrast material
WO2017027547A1 (en) * 2015-08-10 2017-02-16 The Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education On Behalf Of The University Of Nevada, Methods and systems for image-guided radiation therapy

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019218589A1 (de) 2021-06-02
US20220401588A1 (en) 2022-12-22
CN114728084A (zh) 2022-07-08
EP4034175A1 (de) 2022-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016203257B4 (de) Erzeugen von kontrastverstärkten Bilddaten auf Basis einer Multi-Energie-Röntgenbildgebung
DE3216458C2 (de)
DE102010027227B4 (de) Verfahren und Computertomographiegerät zur Durchführung einer angiographischen Untersuchung
DE102012204980B4 (de) Verfahren zur Rekonstruktion von CT-Bildern mit Streustrahlenkorrektur, insbesondere für Dual-Source CT-Geräte
DE19950794A1 (de) Röntgeneinrichtung und Verfahren zur Beeinflussung von Röntgenstrahlung
DE102016207437B4 (de) Spektralunabhängige Ermittlung von Kalkablagerungen in Blutgefäßen
DE102010041176B4 (de) Verfahren zur Korrektur des Wertes einer an einer Röntgenröhre einzustellenden Spannung, Computertomographiegerät und Datenträger
EP3332710B1 (de) Charakterisierung von plaque
DE102015217141A1 (de) Erzeugen von kontrastverstärkten Bilddaten von zu untersuchendem Brustgewebe
DE19826062A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Detektion von Röntgenstrahlen
DE102009051384A1 (de) Strahlaufhärtungskorrektur für CT-Perfusionsmessungen
DE102015204450A1 (de) Verfahren zur Erzeugung eines Ergebnisbildes zu einer vorgebbaren, virtuellen Röntgenquantenenergieverteilung, Computerprogramm, Datenträger sowie Röntgenbildaufnahmevorrichtung
DE102011006188B4 (de) Verfahren und Computertomographie-System zur Erstellung tomographischer Bilddarstellung mit mindestens zwei Strahler-Detektor-Systemen
DE202014002844U1 (de) Röntgenfilter und Röntgengerät
DE102016222093A1 (de) Simultaner Einsatz von unterschiedlichen Kontrastmitteln bei CT-Bildgebungsverfahren
DE102010043709A1 (de) Verfahren zur Ermittlung des Wertes einer Röhrenspannung, Röntgeneinrichtung, Rechenprogramm und Datenträger
DE102004060580A1 (de) Verfahren zur Erzeugung einer computertomographischen Darstellung von Gewebestrukturen mit Hilfe einer Kontrastmittelapplikation
DE102010042683B4 (de) Einrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Röntgenstrahlung sowie Rechenprogramm und Datenträger
DE102012222714A1 (de) Ermittlung eines Mehrfachenergie-Bildes
DE102015218928B4 (de) Verfahren zur Erzeugung von Röntgenbilddaten eines Untersuchungsobjektes mit unterdrücktem Calcium-Signal
DE102012214472B4 (de) Verfahren zur Ermittlung von Dualenergie-Bilddatensätzen und eine Röntgeneinrichtung dazu
DE102018221691A1 (de) Individuell angepasstes Erzeugen von virtuellen Bilddaten auf Basis einer Multi-Energie-Röntgenbildgebung
DE102015206127B4 (de) Verfahren und Bilddaten-Ermittlungseinrichtung zum Rekonstruieren von Bilddaten bei der CT-Bildgebung
WO2021104813A1 (de) Simultane bilddarstellung von zwei unterschiedlichen funktionellen bereichen
DE102016224717B4 (de) Verfahren zum Ermitteln von Gewebeeigenschaften von Tumoren, sowie Bildanalyseeinrichtung, Computertomographiesystem, Computerprogrammprodukt und computerlesbares Medium

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20804467

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020804467

Country of ref document: EP

Effective date: 20220426

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE