DE102005048853A1 - Bildgebende medizinische Modalität - Google Patents

Bildgebende medizinische Modalität Download PDF

Info

Publication number
DE102005048853A1
DE102005048853A1 DE102005048853A DE102005048853A DE102005048853A1 DE 102005048853 A1 DE102005048853 A1 DE 102005048853A1 DE 102005048853 A DE102005048853 A DE 102005048853A DE 102005048853 A DE102005048853 A DE 102005048853A DE 102005048853 A1 DE102005048853 A1 DE 102005048853A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pet
act
image
patient
imaging medical
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102005048853A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Maschke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Healthcare GmbH
Original Assignee
Siemens 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 AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102005048853A priority Critical patent/DE102005048853A1/de
Priority to US11/546,506 priority patent/US20070100225A1/en
Publication of DE102005048853A1 publication Critical patent/DE102005048853A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • A61B6/032Transmission computed tomography [CT]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03Computed tomography [CT]
    • A61B6/037Emission tomography
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis 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 or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/504Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of blood vessels, e.g. by angiography
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A61B6/5229Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image
    • A61B6/5235Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image combining images from the same or different ionising radiation imaging techniques, e.g. PET and CT
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/1603Measuring radiation intensity with a combination of at least two different types of detector
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/161Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
    • G01T1/1611Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting using both transmission and emission sources sequentially
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2985In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)

Landscapes

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

Abstract

Eine bildgebende medizinische Modalität (2) mit einem datenseitig mit einer PET-Bildverarbeitungseinheit (22) verbundenen PET-Detektorring (4) zur Positronen-Emissions-Tomographie soll derart beschaffen sein, dass anhand der in der Modalität (2) erzeugten Bilder eine zuverlässige Erkennung und präzise Lokalisierung von Stoffwechselanomalien, insbesondere von malignem Gewebe mit Tumorbefall, möglich sind. Die Modalität (2) soll weiterhin eine gute Zugänglichkeit zum Patienten (8) bieten, so dass einhergehend mit der Bildaufnahme operative und/oder minimal-invasive Eingriffe am Patienten (8) vorgenommen und kontrolliert werden können. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass benachbart zum PET-Detektorring (4) eine datenseitig mit einer ACT-Bildverarbeitungseinheit (42) verbundene ACT-Aufnahmevorrichtung (26) zur angiographischen Computertomographie angeordnet ist, wobei der PET-Bildverarbeitungseinheit (22) und der ACT-Bildverarbeitungseinheit (42) eine gemeinsame Displayeinheit (24) zur Anzeige von in der jeweiligen Bildverarbeitungseinheit (22, 42) generierten PET-Bildern (46) und/oder ACT-Bildern (48) zugeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine bildgebende medizinische Modalität mit einem datenseitig mit einer PET-Bildverarbeitungseinheit verbundenen PET-Detektorring zur Positronen-Emissions-Tomographie.
  • Zu den häufigsten Erkrankungen in der Welt zählen die Gefäßerkrankungen, wie beispielsweise der Schlaganfall, das Aneurysma oder das abdominelle Aortenaneurysma. Bei diesen Erkrankungen, aber auch insbesondere bei Tumorerkrankungen oder dergleichen, sind eine schnelle und sichere Diagnose und eine sofort eingeleitete Therapie von besonderer Bedeutung für den Genesungsprozess.
  • Die Diagnose derartiger Erkrankungen wird durch bildgebende Verfahren unterstützt. Ein bildgebendes Verfahren mit hoher diagnostischer Aussagekraft ist die Positronen-Emissions-Tomographie (PET). Die Methode beruht auf der Darstellung der Verteilung einer radioaktiv markierten Substanz, eines so genannten Radiopharmakons oder Tracers, im Organismus. Dabei wird dem Patienten ein durch Beimengung eines Radionuklids mit einer vergleichsweise kurzen Halbwertszeit zu einer Trägersubstanz erhaltener Tracer, z. B. 18F-FDG (Flourdeoxyglucose), injiziert, welcher sich in bestimmten Organen und Zellgeweben anreichert und unter Emission von Positronen zerfällt. Bevorzugt erfolgt die Anreicherung in aktiven Krebszellen.
  • Ein beim radioaktiven Zerfall freigesetztes Positron tritt nach relativ kurzer Distanz von typischerweise einem Millimeter in Wechselwirkung mit einem Elektron, wobei beide Teilchen vernichtet und zwei Gammaquanten mit einer Energie von jeweils 511 keV in diametral entgegengesetzter Richtung abgestrahlt werden. Diese Annihilationsquanten lassen sich in einem das Untersuchungsobjekt bzw. den Patienten umgebenden Detektorring, der eine Vielzahl benachbart angeordneter und einzeln auslesbarer Gammadetektoren umfasst, räumlich und zeitlich aufgelöst nachweisen. Durch eine Koinzidenzkollimierung in einer den Detektoren nachgeschalteten elektronischen Auswerteeinheit lässt sich der Ort der den Zählereignissen jeweils zugrunde liegenden Elektron-Position-Annihilation auf der gedachten Linie zwischen den signalgebenden Detektorelementen, der so genannten Line of Response, ermitteln. Die Emission der Gammastrahlung erfolgt isotrop, d. h. statistisch gesehen sind alle Richtungen gleich wahrscheinlich. Aus einer statistisch signifikanten Vielzahl von Zählereignissen kann daher die räumliche Häufigkeitsverteilung der radioaktiven Zerfallsprozesse und somit die Verteilung des Tracers im Körper abgeleitet werden. Aus einem derartigen 3D-Volumendatensatz lassen sich weiterhin beliebige zweidimensionale PET-Schnittbilder errechnen.
  • Bei der PET handelt es sich um eine funktionelle Bildgebung, die vor allem biochemische und physiologische Vorgänge im Organismus abzubilden vermag. Sie erlaubt neben einer guten Analyse des Stoffwechsels insbesondere das Auffinden von Tumoren und Metastasen sowie eine Beurteilung der Perfusion des Herzmuskels. Die PET besitzt aber nur eine relativ schlechte Ortsauflösung (ca. 5 mm), die aus prinzipiellen Gründen ohne zusätzliche Strahlenbelastung nicht mehr gesteigert werden kann. Die PET liefert keine guten anatomischen Bilder, so dass die räumliche Lokalisierung und Zuordnung der erkannten Krankheitsherde Schwierigkeiten bereitet.
  • Bessere anatomische Bilder sind im Rahmen der Computertomographie (CT) verfügbar, bei der aus einer Vielzahl von aus verschiedenen Richtungen aufgenommenen Röntgenbildern, die jeweils Projektionsbilder sind, durch rechnergestützte Auswertung Schnittbilder und 3D-Volumenbilder des untersuchten Objekts erzeugt werden. Die dazu erforderlichen Röntgenstrahler und Röntgendetektoren sind ähnlich wie bei einem PET-Detektorring üblicherweise in einem ringförmigen Gebilde, einer so genannten Gantry, angeordnet, wobei bei CT-Geräten neueren Typs nur noch die Röntgenstrahler in der Gantry rotieren und die Röntgendetektoren über 360° verteilt jeweils raumfest in der Gantry angeordnet sind.
  • Aus diagnostischer Sicht ist es vielfach wünschenswert, die bei einer CT-Untersuchung gewonnenen Bilder mit den korrespondierenden Bildern einer PET-Untersuchung zu überlagern. Um eine ortsgetreue Simultandarstellung bzw. eine korrekte (lagerichtige) Überlagerung der CT-Bilder mit den PET-Bildern realisieren zu können, muss eine Abbildungsvorschrift zwischen den den Bildern jeweils zugrunde liegenden Koordinatensystemen gefunden werden. Diese Abbildung kann im Allgemeinen Verschiebungen, Drehungen und Streckungen, meist sogar in kombinierter Form, enthalten. Dieses Abgleichungsverfahren für die Bilddatensätze, das auch als Registrierung bezeichnet wird, besitzt in der Regel nur eine eingeschränkte Genauigkeit und bedarf trotz weit reichender (rechnergestützter) Automatisierung häufig einer zeitaufwendigen Benutzer-Interaktion. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Patient nach der PET-Untersuchung zur Durchführung der nachfolgenden CT in einen anderen Raum verlegt werden muss, wobei sich unter Umständen seine Lage bzw. seine Körperhaltung verändert, und wobei sich seine inneren Organe relativ zueinander verschieben können.
  • Um derartige Schwierigkeiten einer rein softwarebasierten Registrierung zu umgehen, sind kombinierte PET/CT-Systeme entwickelt worden, bei denen ein Patient auf einer Patientenliege durch unmittelbar hintereinander angeordnete PET- und CT-Detektorringe gefahren wird. Man spricht daher in diesem Zusammenhang auch von einer hardwarebasierten Registrierung der Bilddaten oder von einer so genannten „Hard-Fusion".
  • Ein wesentlicher Nachteil dieses Konzeptes liegt in der schlechten Zugänglichkeit des Patienten während der Untersuchung, bedingt durch die beiden benachbart zueinander angeordneten, geschlossenen Detektorröhren. Eine derartige Anordnung kann nicht nur das Patientenunbehagen vergrößern, es ist auch in der Regel nicht möglich, während der Untersuchungsprozedur Eingriffe, z. B. minimal-invasive oder chirurgische Eingriffe, am Patienten vorzunehmen. Vielmehr muss der Patient nach der Bildaufnahme erst vom PET/CT-Scanner zu einem entsprechenden OP-Arbeitsplatz verlegt werden. Dort kann man beispielsweise mittels eines geeigneten Ablationskatheters, der in ein Körpergefäß eingeführt wird, eine Behandlung der zuvor mit Hilfe der PET/CT-Bilder ermittelten organischen Defekte oder Krankheitsherde erfolgen. Diese Behandlung erfolgt vielfach unter angiographischer Röntgenkontrolle, was eine weitere bildgebende Modalität in Form einer angiographischen Röntgendiagnostikeinrichtung erforderlich macht. Eine derartige Einrichtung liefert zwar silhouettenhafte Abbildungen des betroffenen Gefäßabschnitts, so dass eine gewisse Kontrolle der Lage und Ausrichtung des Ablationskatheters innerhalb des Gefäßes erfolgen kann. Jedoch sind aus Sicht des Operateurs vielfach „Live-Bilder" von der Behandlungsregion mit erhöhter diagnostischer Aussagekraft auch und gerade während der eigentlichen chirurgischen oder minimal-invasiven Behandlung wünschenswert.
  • Die herkömmliche Angiographie liefert zwar hoch aufgelöste Bilder des Gefäßsystems, ist aber nicht in der Lage, das umliegende Weichteilgewebe („Soft Tissue") oder etwaige Ablagerungen an der Gefäßwand darzustellen. Falls bei der Operation oder dem Kathetereingriff Komplikationen eintreten, kann es daher erforderlich sein, dem Patienten erneut in den PET/CT-Tomographen umzuverlagern, um dort ein Kontrollbild anzufertigen. Damit geht unter Umständen wertvolle Zeit für die Einleitung der weiteren Therapieschritte verloren, wobei sich der Gesundheitszustand des Patienten möglicherweise drastisch verschlechtern kann.
  • Eine Weiterentwicklung der Röntgenangiographie, die gute 3D-Weichteilaufnahmen liefert, ist seit kurzem unter dem Namen „Angiographische Computertomographie" (ACT) oder auch „DynaCT" bekannt und beispielsweise in der älteren, bislang unveröffentlichten Patentanmeldung 10 2004 057 308.5 oder in der Produktbroschüre „Axiom Artis dFA – Axiom Artis dFA DynaCT – Universal, Floor-mounted C-arm Angiography System with Flat Detector" der Firma Siemens AG, Medical Solutions aus dem Jahre 2005, Order No. A91001-M1400-G938-2-7600 beschrieben. Diese Weiterentwicklung beruht einerseits auf einer verbesserten Detektortechnologie und andererseits auf verbesserten Bildverarbeitungsmethoden, die bei der Verarbeitung und visuellen Umsetzung der Detektorsignale auf speziell an die Weichteildarstellung angepasste Korrekturalgorithmen zurückgreifen. Eine funktionelle Bildgebung ist mit einer derartigen Vorrichtung zur angiographischen Computertomographie, im Folgenden kurz ACT-Modalität genannt, nicht möglich.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine bildgebende medizinische Modalität der eingangs genannten Art anzugeben, deren Bilder eine zuverlässige Erkennung und präzise Lokalisierung von Stoffwechselanomalien, insbesondere von malignem Gewebe mit Tumorbefall, ermöglichen, und die eine gute Zugänglichkeit zum Patienten bietet, so dass einhergehend mit der Bildaufnahme operative und/oder minimal-invasive Eingriffe am Patienten vorgenommen und kontrolliert werden können.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem benachbart zum PET-Detektorring eine datenseitig mit einer ACT-Bildverarbeitungseinheit verbundene ACT-Aufnahmevorrichtung zur angiographischen Computertomographie angeordnet ist, wobei der PET-Bildverarbeitungseinheit und der ACT-Bildverarbeitungseinheit eine gemeinsame Displayeinheit zur Anzeige von in der jeweiligen Bildverarbeitungseinheit generierten PET-Bildern und/oder ACT-Bildern zugeordnet ist.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass für eine präzise räumliche Lokalisierung von im Rahmen der PET-Bildgebung besonders gut sichtbaren Tumoren, Karzinomen, Metastasen etc. die PET-Bilder durch komplementäre morphologische Informationen eines weiteren bildgebenden Verfahrens ergänzt werden sollten. Gegenüber herkömmlichen CT-Bildern, die vor allem für die Darstellung von Knochen, Organen und Gewebestrukturen ausgelegt sind, sollten die zusätzlichen Bilddaten auch differenzierte medizinische Informationen über die Blutgefäße und deren unmittelbare Umgebung, insbesondere etwa über benachbarte Weichteile, beinhalten. Derartige Informationen sind mit Hilfe der angiographischen Computertomographie (ACT) verfügbar.
  • Um den üblicherweise mit einer softwarebasierten Registrierung und Fusion von verschiedenartigen Bildern verbundenen Schwierigkeiten von vornherein aus dem Weg zu gehen, und um die Notwendigkeit eines Patiententransports zwischen räumlich getrennten Modalitäten zu vermeiden, sollten die PET-Einheit und die ACT-Einheit in einer kombinierten PET/ACT-Modalität, auch als duale Modalität bezeichnet, integriert sein. In einer solchen Modalität sollten des Weiteren der PET-Detektorring und die mindestens einen Röntgenstrahler und einen Röntgendetektor umfassende ACT-Bildaufnahmevorrichtung derart angeordnet sein, dass eine gleichzeitige oder eine zumindest mit einer nur geringen zeitlichen Unterbrechung behaftete Aufnahme der PET-Bilder und der komplementären ACT-Bilder möglich ist. Zu diesem Zweck ist die ACT-Aufnahmeeinrichtung benachbart zum PET-Detektorring, d. h. in Bezug auf die Längsachse des PET-Detektorrings vor oder hinter diesem, angeordnet. Der vorzugsweise auf einer Patientenliege fixierte Patient kann dann in einem Durchgang und ohne größere zeitliche Unterbrechung durch den PET-Detektorring und anschließend durch den ACT-Aufnahmebereich geschoben und dabei gescannt werden. Damit ist der Abgleich der PET-Bilder und der korrespondierenden ACT-Bilder vereinfacht. Die zeitliche Reihenfolge der Aufnahmen kann auch umgekehrt sein.
  • Die von dem PET-Detektorring und dem ACT-Röntgendetektor akquirierten Detektorsignale werden in einer dem jeweiligen Detektortyp datenseitig nachgeschalteten Bildverarbeitungseinheit getrennt voneinander aufbereitet und in PET-Bilder bzw. ACT-Bilder umgesetzt. Die Bildverarbeitungseinheiten können auch als getrennte Softwaremodule eines gemeinsamen Bildverarbeitungsrechners realisiert sein. Schließlich können die PET-Bilder und die ACT-Bilder in einer der PET-Bildverarbeitungseinheit und der ACT-Bildverarbeitungseinheit nachgeschalteten gemeinsamen Displayeinheit angezeigt werden, und zwar vorzugsweise jeweils einzeln, nebeneinander oder untereinander oder gegebenenfalls auch in überlagerter oder fusionierter Form. Damit kann der behandelnde Arzt alle wichtigen medizinischen Informationen mit einem Blick erfassen.
  • Vorzugsweise sind die PET-Bildverarbeitungseinheit und die ACT-Bildverarbeitungseinheit datenseitig mit einer Bildfusionseinheit verbunden, so dass ein PET-Bild mit einem korrespondierenden ACT-Bild in (annähernd) Echtzeit überlagert bzw. fusioniert werden kann. Bei der Bildfusionseinheit kann es sich um einen eigenständigen Bildfusionsrechner oder auch um ein entsprechendes Softwaremodul handeln, das auf einem Standard-Rechner ablauffähig ist. Die überlagerten Bilder sind für diagnostische Zwecke besonders aussagekräftig, da sie strukturelle Merkmale des untersuchten Organismus, wie etwa das Skelett oder die Organe, mit funktionellen Informationen, z. B. über Bereiche mit krankhaft erhöhter Zellaktivität, kombinieren. Die Röntgen-Bilddaten bilden dabei gewissermaßen eine präzise „Landkarte", in die die zusätzlichen PET-Bilddaten lagerichtig eingebettet sind.
  • Die Überlagerung oder Fusion der Bilder kann auf verschiedene Weisen erfolgen: Vergleichsweise einfach realisierbar ist eine Fusion eines 2D-PET-Bildes mit einem korrespondierenden 2D-ACT-Bild. Vorzugsweise ist die Bildfusionseinheit jedoch derart ausgelegt, dass eine Fusion der kompletten dreidimensionalen Volumendatensätze erfolgen kann, wobei anschließend aus dem 3D-Fusionsbild wieder beliebige zweidimensionale Schnittbilder generiert werden und auf der Displayeinheit zur Anzeige gebracht werden können.
  • Vor der eigentlichen Verschmelzung oder Überlagerung der PET-Bilder mit den korrespondierenden ACT-Bildern erfolgt zweckmäßigerweise ein Abgleich der jeweils zugrunde liegenden Koordinatensysteme. Die Bildfusionseinheit weist dazu vorteil hafterweise geeignete Mittel für eine markerbasierte und/oder eine bildbasierte Registrierung der Bilddatensätze auf. Bei der markerbasierten Registrierung werden die zu überlagernden Bilder anhand gemeinsamer Bildelemente, so genannter Marker, durch Translation und/oder Rotation und/oder Projektion bzw. Skalierung zueinander ausgerichtet. Die Marker können anatomischen Ursprungs oder auch künstlich angebracht worden sein. Die Identifizierung und Zuordnung der Marker erfolgt vorzugsweise automatisch mit Hilfe geeigneter Algorithmen oder auch interaktiv im Dialog mit dem Benutzer. Bei der bildbasierten Registrierung erfolgt der Bildabgleich anhand globaler morphologischer Informationen, wobei als Maß für die Bildübereinstimmung geeignete 2D- oder 3D-Korrelationsfunktionen auswertbar sind. Da die PET-Einheit und die ACT-Einheit in eine duale Modalität integriert sind, ist durch die gemeinsam genutzte Patientenlagerung ein einheitliches Koordinatensystem vorgegeben. Damit können die Registrierung der Bilddatensätze und die Bildfusion mit besonders hoher Präzision und Geschwindigkeit erfolgen (hardwarebasierte Fusion).
  • Um mögliche Patientenbewegungen während der Untersuchung und insbesondere in der kurzen Übergangszeit, in der der Patient von der PET-Detektoreinheit zur ACT-Detektoreinheit (oder umgekehrt) geschoben wird, zu erkennen und bei der Bildfusion zu berücksichtigen, ist die Bildfusionseinheit vorzugsweise dateneingangsseitig mit mindestens einem am Patienten fixierbaren Bewegungssensor verbunden. Der Bewegungssensor kann weiterhin mit der PET-Bildverarbeitungseinheit und/oder der ACT-Bildverarbeitungseinheit verbunden sein, so dass bereits vor der Fusion eine entsprechende Korrektur oder Aufbereitung der zu fusionierenden Einzelbilder erfolgen kann. Die Registrierung und Fusion der Einzelbilder berücksichtigt damit dynamische Effekte.
  • Der Bewegungssensor kann ein elektrisches, kapazitives, magnetisches, akustisches oder optisches Wirkprinzip haben und für eine drahtlose Signalübertragung vorteilhafterweise in der so genannten RFID-Transponder-Technologie ausgeführt sein (RFID = Radio Frequency Identification). Beispielsweise kann der Bewegungssensor in Form eines RFID-Mikrochips in ein mit einer Klebefläche versehenes Pflaster integriert sein, das dem Patienten während der Untersuchung aufgeklebt und anschließend entsorgt wird. Weiterhin kann zur Erfassung des Patientenvorschubs ein Bewegungssensor am Patiententisch oder an der Patientenliege angebracht sein. Dieser Bewegungssensor ist ebenfalls datenseitig mit der Bildfusionseinheit und/oder mit der jeweiligen Bildverarbeitungseinheit (PET/ACT) verbunden, so dass die Vorschubbewegung bei der Bildrekonstruktion und insbesondere bei der fusionierten Bildrekonstruktion berücksichtigt werden kann. In zusätzlicher oder alternativer Ausgestaltung kann auch eine auf einer statistischen Auswertung der Bildsignale beruhende rein mathematische Bewegungserkennung und -korrektur im Bildrechner vorgesehen sein.
  • Zusätzlich zu den Bewegungssensoren kann vorteilhafterweise eine Anzahl von datenseitig mit der jeweiligen Bildverarbeitungseinheit (PET/ACT) und/oder mit der Bildfusionseinheit verbundenen physiologischen Sensoren vorgesehen sein. Derartige Sensoren können insbesondere zur Aufnahme von Organbewegungen, wie etwa der Bewegung des Herzens, des Brustkorbs und der Blutgefäße ausgelegt sein. Beispielsweise kann so die Atmung oder die Gefäßpulsation gemessen oder ein EKG aufgenommen und bei der Bildrekonstruktion bzw. bei der Bildfusion berücksichtigt werden. Die zur Korrektur bzw. Eliminierung derartiger Bewegungsartefakte zweckmäßigen Methoden und Algorithmen sind dem Fachmann bekannt. Das software- oder hardwaremäßig implementierte Korrekturverfahren wird auch als Gating bezeichnet. Zur Beseitigung der Atmungsartefakte kann beispielsweise ein Brustband genutzt werden, das über entsprechende Sensoren die Atemamplitude und die Atemfrequenz ermittelt. Alternativ kann die Amplitude und die Frequenz aus der Hüllkurve des EKG-Signals berechnet und einer in die Bildverarbeitungseinheit integrierten Korrektureinheit zugeführt werden. Zusätzlich kann das Pulsen der Gefäße durch Auswertung des EKG-Signals oder der Blutdruckkurve ermittelt werden.
  • In zweckmäßiger Ausgestaltung umfasst die ACT-Aufnahmevorrichtung der PET/ACT-Modalität eine auf einer Kreisbahn um eine Patientenliege bewegbare Röntgenquelle und einen der Röntgenquelle diametral gegenüberliegenden, synchron mit der Röntgenquelle auf der Kreisbahn bewegbaren Röntgendetektor. Es ist nicht notwendig, dass ein vollständiger Kreisbogen von 360° durchlaufen wird. In der Praxis genügen für die Bildrekonstruktion meist Winkelintervalle von 180° bis 220°. Der Röntgendetektor ist vorzugsweise ein flacher, insbesondere rechteckiger oder quadratischer Halbleiterdetektor, wobei als Detektormaterial vorteilhafterweise amorphes Silizium zum Einsatz kommt.
  • Vorteilhafterweise sind die Röntgenquelle und der Röntgendetektor an einem rotierbar gelagerten C-Bogen angeordnet. Der C-Bogen mit dem Röntgenstrahler und dem Röntgendetektor rotiert während der Bildaufnahme vorzugsweise um mindestens einen Winkel von 180° um den Patienten herum, wobei in schneller Folge Projektionsbilder aus verschiedenen Projektionsrichtungen aufgenommen werden. Der C-Bogen kann boden- oder deckenmontiert sein. Er kann auch an einem Arm eines Industrieroboters, insbesondere eines Industrieroboters mit fünf Freiheitsgraden, montiert sein, wodurch eine besonders flexibel an verschiedene Einsatzzwecke und an die jeweiligen räumlichen Gegebenheiten angepasste Befestigung und Lagerung realisiert ist. Sofern nicht im Einsatz befindlich, kann der C-Bogen dann auch komplett aus dem Untersuchungsbereich weggeschwenkt werden. Die C-Bogen-Konstruktion ist besonders vorteilhaft, da sie vergleichsweise wenig Einbauraum beansprucht und eine gute Zugänglichkeit zum Patienten gewährleistet, so dass gegebenenfalls zeitgleich mit der Untersuchung Behandlungsmaßnahmen, z. B. chirurgische oder minimal-invasive Eingriffe, vorgenommen werden können. Alternativ können die Röntgenquelle und der zugehörige Röntgendetektor auch an einem decken- oder bodenmontierten Stativ oder an einem sonstigen Trägergestell angeordnet sein, das vorzugsweise in drei Freiheitsgraden um den Patienten herum bewegbar ist.
  • Vorteilhafterweise ist die bildgebende medizinische Modalität derart konstruiert, dass der Patient sowohl von der PET-Seite als auch von der ACT-Seite her in den Untersuchungsbereich einfahrbar ist. Dazu liegt der Patient zweckmäßigerweise auf einer mit einer entsprechenden Antriebsvorrichtung ausgestatteten Patientenliege, die einen automatischen Vorschub mit vorzugsweise konstanter Geschwindigkeit durch den PET/ACT-Scanner erlaubt.
  • Vorteilhafterweise sind das PET-Subsystem und das ACT-Subsystem sowie gemeinsam genutzte Komponenten der Modalität zwecks Datenaustausch an einen gemeinsamen System-Datenbus angeschlossen. Die gemeinsamen Komponenten umfassen neben der bereits erwähnten Bildfusionseinheit und der Displayeinheit einen Datenspeicher, insbesondere zur Speicherung der aufgenommenen Bilddaten, eine Eingabeeinheit und eine DICOM-Schnittstelle, über welche ein Datenaustausch mit externen Modalitäten oder mit an das Intranet eines Krankenhauses angeschlossenen Workstations erfolgen kann. Durch diese Mehrfachnutzung einiger Komponenten können Raum und Kosten eingespart werden. Eine gemeinsame Benutzerschnittstelle, die an eine koordinierte und aufeinander abgestimmte Betriebsweise des PET-Systems und des ACT-Systems angepasst ist, erleichtert zudem die Bedienung der Anlage.
  • Zur Vermeidung von Artefakten, die durch eine evtl. Überlagerung der einzelnen Detektorsignale (PET/ACT) hervorgerufen werden könnten, wird weiterhin vorgeschlagen, die Bildsensoren zeitlich versetzt und getaktet aufzulesen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Patient ohne Unterbrechung vom PET-Scanner in den Röntgenscanner vorgeschoben wird.
  • Vorteilhafterweise ist eine Ablationsvorrichtung an den System-Datenbus angeschlossen, wobei von der Ablationsvorrichtung bereitgestellte Daten auf der Displayeinheit anzeigbar sind. Die Ablationsvorrichtung kann insbesondere ein Ablationskatheter sein, mit dem sich im Rahmen eines minimal-inva siven Eingriffes krankhaftes Gewebe veröden lässt. Der Ablationskatheter weist dazu z. B. eine Vorrichtung zur Emission von Laserstrahlen (Laserablation), eine Zuleitung und eine Austrittsöffnung für ein Kühlmittel (Cryoablation) oder Mittel zur Emission von Radiowellen (Radiowellen-Ablation) auf. Alternativ oder zusätzlich kann eine Zuleitung für eine chemische, biologische oder pharmazeutische Flüssigkeit zur so genannten Chemoembolisation vorgesehen sein. Ferner kann der Katheter mit einer Anzahl von physiologischen Sensoren und/oder mit einem bildgebenden Sensor ausgestattet sein (interkorporale bzw. intervaskuläre Bildgebung). Die von diesen Sensoren bereitgestellten Signale können in einer Auswerteeinheit aufbereitet und auf einem Anzeigemonitor der Displayeinheit angezeigt werden. Insbesondere kann eine gemeinsame oder überlagerte Anzeige von interkorporal und von extrakorporal ermittelten Bildern vorgesehen sein. Das Einführen und die Handhabung des Ablationskatheters können unter Röntgenkontrolle vorgenommen werden, wozu die ACT-Einheit der kombinierten PET/ACT-Modalität aktiviert wird, welche CT-ähnliche Bilder des Gefäßsystems und seiner Umgebung liefert. Das PET-Subsystem ist dann zweckmäßigerweise deaktiviert. Der Patient muss zur Durchführung des Eingriffs also nicht erst zu einer externen Angiographievorrichtung umverlagert werden.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die von der kombinierten PET/ACT-Modalität erzeugten PET-Bilder und ACT-Bilder in kurzer Zeit und mit hoher Registrierungsgenauigkeit fusioniert werden können. Dabei werden die Vorteile der auf eine Darstellung von Stoffwechselvorgängen ausgerichteten (funktionellen) PET-Bildgebung mit den Vorteilen der angiographischen Computertomographie (ACT), welche nicht nur das Gefäßsystem eines Menschen in hoher Auflösung, sondern auch die umliegenden Weichteile abzubilden vermag und dabei wichtige medizinische Zusatzinformationen liefert, vereint. Ein weiterer Vorteil der dualen PET/ACT-Modalität liegt in der guten Zugänglichkeit zum Patienten, etwa für eine begleitende Tumortherapie. Dieser Vorteil rührt daher, dass die ACT-Bildaufnahmeeinrichtung im Ge gensatz zu herkömmlichen CT-Geräten keine geschlossene Gantrys benötigt.
  • Die beschriebene Anwendung der PET/ACT-Modalität im Rahmen der Tumorablation stellt nur ein medizinisches Einsatzbeispiel dar. Andere Therapien, bei denen eine anatomische und eine funktionelle Bildgebung mit einer guten Zugänglichkeit zum Patienten notwendig sind, sind ebenfalls möglich. Es kann z. B. auch mit der PET die Perfusion des Herzmuskels festgestellt werden und gleichzeitig mit der ACT eine anatomische Zuordnung der entsprechenden Koronargefäße erfolgen. Mit Hilfe der ACT kann auch nötigenfalls eine Ballon-Dilatation und eine Stent-Implantation überwacht werden, ohne dass zu diesem Zweck eine weitere bildgebende Modalität erforderlich wäre.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
  • 1 einen schematischen Überblick über eine medizinische Untersuchungs- und Behandlungseinrichtung (Modalität) mit einem integrierten PET/ACT-Scanner,
  • 2 ein PET-Bild und ein korrespondierendes ACT-Bild sowie ein durch Fusion der Einzelbilder erzeugtes Fusionsbild, und
  • 3 eine Prinzipskizze, die das getaktete, zeitversetzte Auslesen von Detektorsignalen veranschaulicht.
  • Die in 1 in einem schematischen Überblick dargestellte medizinische Untersuchungs- und Behandlungseinrichtung 2, im Folgenden auch kurz als Modalität bezeichnet, umfasst eine auf dem Prinzip der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) beruhende PET-Einheit. Die PET-Einheit weist einen mit einer Mehrzahl von Szintillations- oder Halbleiterdetektoren sowie mit zugehörigen Photomultipliern und Vorverstärkern zur Verstärkung der Primärsignale ausgestatteten PET-Detektorring 4 auf. Der geschlossene, hier im Querschnitt dargestellte PET- Detektorring 4 wird auch als Gantry bezeichnet. Die Detektorelemente des PET-Detektorrings 4 registrieren – räumlich und zeitlich aufgelöst – im zylindrischen Hohlraum 6 des Detektorrings 4 von einer Strahlungsquelle emittierte, energiereiche Gammaquanten 7. Die Strahlungsquelle ist in diesem Falle ein Mensch, nämlich der zu untersuchende Patient 8, dem unmittelbar vor der Untersuchung ein schwach radioaktiver Tracer injiziert wird, der sich in bestimmten Organen, insbesondere in Tumoren, anreichert und der sich daher inhomogen im Körper verteilt. Der am häufigsten bei der PET eingesetzte Tracer ist 18F-FDG (Fluordeoxyglucose). Die applizierte Substanzmenge ist äußerst gering und liegt im subphysiologischen Bereich. Daher kommt es zu keiner Beeinflussung des zu untersuchenden Stoffwechselvorgangs und zu keinerlei toxischen Reaktionen. Die zur Herstellung des Tracers erforderlichen Radionuklide werden in einem Reaktor oder Zyklotron gewonnen. Wegen der kurzen Halbwertszeit der bei der PET-Methode verwendeten Radionuklide von beispielsweise zwei bis zehn Minuten ist der Reaktor oder das Zyklotron in der Nähe der medizinischen Untersuchungs- und Behandlungseinrichtung 2 stationiert.
  • Bei Zerfall des Radionuklids im Körper des Patienten 8 werden Positronen freigesetzt, die bereits nach sehr kurzer Zeit wieder mit Elektronen rekombinieren. Bei jedem dieser Annihilationsvorgänge werden zwei Gammaquanten 7 mit einer Energie von jeweils 511 keV in zueinander entgegengesetzter Richtung (kolinear) emittiert. Sie treffen dann beinahe zeitgleich – genauer: in einem Koinzidenzintervall von ca. 10 ns – auf zwei diametral einander gegenüberliegende Detektorelemente des PET-Detektorrings 4 und führen somit zu korrelierten Zählereignissen in den in Koinzidenz geschalteten Detektorelementen. Zur Erhebung einer für signifikante statistische Aussagen relevanten Datenmenge werden die Zählereignisse in einem dem Detektorring 4 nachgeschalteten Integrator 12 zeitlich integriert und anschließend in einem Impulshöhenanalysator 14 und einem Vielkanalanalysator 16 analysiert.
  • Über einen PET-Preprocessor 18, in dem eine Korrektur zufälliger und streubedingter Koinzidenzen erfolgt, werden die derart aufbereiteten PET-Detektorsignale einem System-Datenbus 20 zur weiteren Verteilung zugeführt. In der PET-Bildverarbeitungseinheit 22 erfolgt die eigentliche visuelle Umsetzung der PET-Signale in PET-Bilder, in denen die räumliche Verteilung des Tracers im Organismus des Patienten durch eine Farbskala oder durch Graustufen kodiert dargestellt ist. Dabei werden vorzugsweise komplette 3D-Volumendatensätze ermittelt, aus denen sich 2D-Schnittbilder mit beliebiger Schnittebene berechnen lassen. Der behandelnde Arzt kann die PET-Bilder – gegebenenfalls nach einer im Folgenden noch zu beschreibenden Artefaktkorrektur – auf einem Anzeigemonitor einer Displayeinheit 24 betrachten.
  • Aufgrund der metabolischen Wirksamkeit des Tracers liefert die PET-Bildgebung wertvolle medizinische Informationen über im Organismus ablaufende Stoffwechselvorgänge (funktionelle Bildgebung). Allerdings ist die anatomische Zuordnung der in den PET-Bildern gefundenen „Hot Spots", die beispielsweise einen Indikator für Tumoren oder Metastasen darstellen, aufgrund der vergleichsweise geringen Auflösung der PET-Methode und ihrer mangelhaften Sensitivität für anatomische Strukturen ausgesprochen schwierig. Aus diesem Grund ist in die bildgebende Modalität 2 eine weitere bildgebende Vorrichtung integriert, die in der Lage ist, zu den PET-Bildern komplementäre Bildinformationen zu liefern, welche insbesondere auch das Gefäßsystem und die umliegenden Weichteile abdecken. Es handelt sich dabei um eine Vorrichtung zur angiographischen Computertomographie (ACT), auch „DynaCT" genannt.
  • Das ACT-System umfasst im Ausführungsbeispiel eine benachbart zum PET-Detektorring 4 angeordnete ACT-Aufnahmevorrichtung 26 mit einer an einem Ende eines C-Bogens 28 angeordneten Röntgenquelle 30 und mit einem am gegenüberliegenden Ende des C-Bogens angeordneten Röntgendetektor 32, der als Flachdetektor (Matrixdetektor) ausgeführt ist. Vorzugsweise kommt dabei amorphes Silizium als Detektormaterial zum Einsatz. Es können auch andere Materialien verwendet werden, die jedoch in der Regel den Einsatz von Bildverstärkern sowie einen erhöhten Rechenaufwand erforderlich machen. Der C-Bogen 28 ist an einem bodenmontierten Ständer 34 drehbar gelagert, so dass der Röntgenstrahler 30 und der zugehörige Röntgendetektor 32 auf einer annähernd kreisförmigen Bahn um den Patienten 8 herumbewegt werden können. Dazu sind entsprechende Drehmotoren in den Ständer 34 integriert.
  • Der im Strahlengang des Röntgenstrahlers 30 befindliche Patient 8 bewirkt entsprechend seiner Röntgenstrahlentransparenz eine Abschwächung der Röntgenstrahlen, die von dem Röntgendetektor 32 erfasst wird. Die aus dem Röntgendetektor 32 ausgelesenen Detektorsignale werden in einem Röntgen-Preprocessor 36 verarbeitet und anschließend dem System-Datenbus 20 zur weiteren Verteilung zugeführt. Die Röntgenquelle 30 wird über einen Hochspannungsgenerator 38 mit der erforderlichen Betriebsspannung versorgt. Der Hochspannungsgenerator 38 wird von einer Röntgen-Systemsteuerung 40 angesteuert, die auch das Auslesen des Röntgendetektors 32 koordiniert. Die Röntgen-Systemsteuerung 40 übernimmt zudem die Ansteuerung der Drehmotoren für den C-Bogen 28 und synchronisiert die Drehbewegung mit der Aufnahme der Röntgensignale.
  • In einer ACT-Bildverarbeitungseinheit 42 werden aus einer Vielzahl von während der Rotationsbewegung des C-Bogens 28 aufgenommenen Projektionsbildern zweidimensionale Schnittbilder errechnet, die jeweils eine bestimmte Schnittebene durch den Körper des Patienten 8 repräsentieren. Aus einer Vielzahl von vorzugsweise „schichtweise" angeordneten oder „gestapelten" Schnittbildern werden in einer 3D-Rekonstruktionseinheit, die in die ACT-Bildverarbeitungseinheit 42 integriert oder auch als separate Komponente ausgebildet sein kann, dreidimensionale Volumendatensätze generiert.
  • Die ACT-Bilder sind in der Displayeinheit 24 alleine oder gemeinsam mit den korrespondierenden PET-Bildern als 2D-Schnittbilder oder als perspektivische 3D-Ansichten darstell bar. Besonders aussagekräftige Bilder entstehen bei der Überlagerung der PET- mit den ACT-Einzelbildern. Zu diesem Zweck ist eine Bildfusionseinheit 44 an den System-Datenbus 20 angeschlossen, die einen Abgleich der jeweiligen Bilddaten (Registrierung) und darauf aufbauend die eigentliche Fusion vornimmt. Dabei werden bevorzugt komplette 3D-Volumendatensätze fusioniert. Alternativ kann auch vorgesehen sein, zunächst eine Mehrzahl von PET-Schnittbildern mit den entsprechenden ACT-Schnittbildern zu fusionieren, um erst anschließend aus den 2D-Fusionsbildern einen 3D-Volumendatensatz, d. h. ein kombiniertes, dreidimensionales PET/ACT-Bild zu konstruieren. Die Fusionsbilder können ebenfalls auf der gemeinsamen Displayeinheit 24 angezeigt werden.
  • 2 zeigt beispielhaft das Ergebnis einer derartigen Bildfusion: In der Mitte ist ein PET-Bild 46 dargestellt. Die Pfeile kennzeichnen in der PET-Darstellung gut sichtbare primäre Tumoren sowie sekundäre Tumoren und Metastasen. Im linken Teil der Figur ist ein zum PET-Bild 46 korrespondierendes ACT-Bild 48 mit hoher Auflösung und mit differenzierter Weichteil-Wiedergabe dargestellt, in dem aber die Tumore kaum sichtbar bzw. nur teilweise sichtbar sind. Das rechts dargestellte Fusionsbild 50 kombiniert die Vorzüge der beiden Einzelbilder und erlaubt dem behandelnden Arzt eine präzise anatomische Zuordnung der erkrankten Bereiche.
  • Vor der Anzeige der Einzelbilder und/oder der Fusionsbilder auf dem Anzeigemonitor der Displayeinheit 24 erfolgt zweckmäßigerweise einer Korrektur von Bildartefakten, insbesondere von bewegungsbedingten Bildartefakten, hervorgerufen z. B. durch die Atmung, den Herzschlag oder die Gefäßpulsation des Patienten 8 oder auch durch die durch den Richtungspfeil 51 angedeutete Vorwärtsbewegung der Patientenliege 52. Zu diesem Zweck ist, wie in 1 ersichtlich, eine Bildkorrektureinheit 54 an den System-Datenbus 20 angeschlossen. Die Artefaktkorrektur kann bereits auf der Ebene der PET- oder ACT-Einzelbilder, insbesondere bei der jeweiligen 3D-Rekonstruktion, erfolgen. Insbesondere kommen bei der Aufbereitung der ACT-Bilder Korrekturalgorithmen zum Einsatz, die neben einer Korrektur bewegungsbedingter Artefakte eine gute Weichteildarstellung ermöglichen. Derartige Algorithmen sind dem Fachmann geläufig und können beispielsweise eine Trunkations-Korrektur, eine Streustrahlungs-Korrektur, eine Überstrahlungs-Korrektur, eine Ringartefakt-Korrektur, eine Korrektur der Strahlaufhärtung und des Low-Frequency-Drop und/oder eine Gain-Kalibration umfassen.
  • Weiterhin werden bewegungsbedingte Artefakte, insbesondere solche, die von Organbewegungen herrühren, bei der Bildfusion berücksichtigt und eliminiert. Die Korrektureinheit 54 greift dabei dateneingangsseitig auf die Sensorsignale einer Anzahl von Positions- oder Bewegungssensoren 56 und von hier nicht dargestellten physiologischen Sensoren zurück, die über einen Bewegungs- und Gatingprozessor 58 und/oder eine physiologische Signalverarbeitungseinheit 60 für die weitere Verwertung aufbereitet und in den System-Datenbus 20 eingespeist werden. Die physiologischen Sensoren umfassen Sensoren für Puls, Respiration und Blutdruck sowie EKG-Elektroden. Der oder die Positions- oder Bewegungssensoren 56 sind beispielsweise an der Patientenliege 52 oder direkt am Patienten 8 angebracht. Die Sensoren sind zumindest teilweise als RFID-Transponder ausgeführt, die über einen zugeordneten RFID-Reader oder einen Signalempfänger 62 drahtlos ausgelesen und gegebenenfalls angesteuert werden können. Vor dem Start der Untersuchung muss der Bewegungssensor 56 in Bezug auf die räumlichen Koordinaten der Untersuchungsvorrichtung kalibriert werden. Dazu ist eine an den System-Datenbus 20 angeschlossene Kalibrierungseinheit 64 vorgesehen.
  • An den System-Datenbus 20 der Untersuchungs- und Behandlungseinrichtung 2 ist zur Kommunikation nach außen eine DICOM-Schnittstelle 66 angeschlossen, die mit einem Krankenhausinformationssystem (KIS) oder mit weiteren bildgebenden Modalitäten oder auch mit dem Internet in Verbindung steht. DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) ist ein offener Standard zum Austausch von medizinischen Informationen, insbesondere von Bilddaten und Patientendaten. Derartige Daten können vor ihrer weiteren Verarbeitung oder Übermittlung über die DICOM-Schnittstelle 66 in einem an dem System-Datenbus 20 angeschlossenen Datenspeicher 68 (zwischen-)gespeichert werden.
  • Schließlich ist noch ein in die Gefäße oder Organe des Patienten einführbarer Ablationskatheter 70 über eine Daten- und Versorgungsleitung 72 und eine Ablationskatheter-Schnittstelle 74 an den Datenbus 20 angeschlossen. Der Ablationskatheter 70 ermöglicht eine zeitgleich oder zeitnah zur diagnostischen Bildgebung ablaufende Behandlung des Patienten 8, z. B. eine radiowellenbasierte Tumorablation. Der Ablationskatheter 70 kann mit zusätzlichen physiologischen oder bildgebenden Sensoren ausgestattet sein, welche hier nicht näher dargestellt sind. Die auf diese Weise bereitgestellten Daten können ebenfalls visuell umgesetzt und in der Displayeinheit 24 dargestellt werden, z. B. durch Einblendung oder Überlagerung mit den anderweitig erzeugten Bildern.
  • Eine zentrale Ein- und Ausgabeeinheit 76, die insbesondere eine Tastatur, eine Computermaus, oder eine Bedienkonsole beinhaltet, erlaubt dem Benutzer mittels entsprechender, vorzugsweise menügeführter oder dialoggestützter Eingabeoperationen die Steuerung der gesamten medizinischen Untersuchungs- und Behandlungseinrichtung 2, inklusive PET-System, ACT-Röntgensystem und Ablationsvorrichtung. Dabei sind alle wesentlichen Betriebsoperationen, Untersuchungsprotokolle und häufig genutzten Arbeitsabläufe (Workflows) bereits vordefiniert. Nach der Auswahl eines Workflows aus einer vorgegebenen Auswahlliste und gegebenenfalls nach manueller Justierung einzelner Parameter laufen die zugehörigen Einzelvorgänge aufeinander abgestimmt bzw. miteinander synchronisiert und weitestgehend ohne Benutzerinteraktion automatisch ab. Der Benutzer kann dabei durch entsprechende Eingaben auf der Ein- und Ausgabeeinheit 76 die Bilddarstellung auf dem Anzeigemonitor der Displayeinheit 24 beeinflussen und zweckmäßige Ansichten oder Schnitte auswählen.
  • Ein typischer Workflow für eine rein diagnostische Untersuchung beinhaltet folgende Schritte:
    • 1. Injektion des Tracers
    • 2. Injektion von Röntgenkontrastmittel
    • 3. angiographische Röntgenuntersuchung (ACT)
    • 4. PET-Untersuchung
  • Auf die Injektion von Röntgenkontrastmittel (Schritt 2) kann unter Umständen verzichtet werden. Die zeitliche Reihenfolge der Schritte 3. und 4. kann auch vertauscht sein. Es kann also zuerst eine Ganzkörper-Untersuchung mittels PET erfolgen und dann der ACT-Scan auf den betroffenen, in den PET-Bildern auffälligen Organbereich beschränkt werden, was die Strahlenbelastung des Patienten durch Röntgenstrahlen verringert. Während der Untersuchung wird der Patient 8 auf der Patientenliege 52 vollautomatisch durch die jeweiligen Untersuchungsbereiche (PET/ACT) der kombinierten Modalität hindurchgefahren.
  • Ein typischer Workflow für eine Untersuchung mit zusätzlicher minimal-invasiver Therapie sieht wie folgt aus:
    • 1. Injektion des Tracers
    • 2. Injektion von Röntgenkontrastmittel
    • 3. PET-Untersuchung
    • 4. angiographische Röntgenuntersuchung (ACT)
    • 5. Einführen des Ablationskatheters 70 unter Röntgenkontrolle (ACT)
    • 6. Ablation des Tumorgewebes
    • 7. Überprüfen der Ablation mit Hilfe angiographischer Röntgenaufnahmen.
  • Es kann auch sinnvoll sein, vor der PET/ACT-Untersuchung in einer externen CT- oder MRI-Modalität (MRI = Magnetic Resonance Imaging) hoch auflösende CT- oder MRI-Bilder zu erstellen und diese dann softwarebasiert mit den PET- oder ACT- Bildern oder den kombinierten PET/ACT-Bildern zu fusionieren. Weiterhin ist es möglich, individuelle Untersuchungen nur mit PET oder nur mit ACT vorzunehmen. Das nicht benötigte Teilsystem ist dann zweckmäßigerweise deaktiviert.
  • Um eine unerwünschte wechselseitige Beeinflussung der PET-Detektorsignale und der Röntgendetektorsignale auszuschließen, werden die signalgebenden Detektoren 4, 32 zeitversetzt (getaktet) ausgelesen. Dies ist schematisch in 3 illustriert. Der Reihe nach repräsentieren die dargestellten Graphen, in denen die Abszisse jeweils die Zeit t darstellt, von oben nach unten:
    • 1. die Ausleseintervalle oder Zeitfenster für die PET-Quantendetektoren, jeweils dargestellt durch eine rechteckförmige Signalzacke über dem Niveau der Basislinie,
    • 2. die Ausleseintervalle für die physiologischen Sensoren, wie z. B. EKG oder Respirationssensoren,
    • 3. die Zeitintervalle, in denen die Röntgenquelle 30 Röntgenpulse emittiert, und
    • 4. die Ausleseintervalle für den Röntgendetektor 32.
  • Die PET-Quantendetektoren werden im Wesentlichen zeitgleich mit den physiologischen Sensoren ausgelesen, da eine derartige Korrelation für die Artefaktkorrektur und das Gating vorteilhaft ist. Gegenüber diesen Auslesevorgängen werden die Röntgenpulse zeitversetzt erzeugt. Jeweils kurz nach einem Röntgenpuls wird der Röntgendetektor 32 ausgelesen, so dass sich die Ausleseintervalle für den Röntgendetektor 32 nicht mit denen für den PET-Detektorring 4 überlappen. Die Frequenz der Taktung ist einstellbar bzw. konfigurierbar.

Claims (13)

  1. Bildgebende medizinische Modalität (2) mit einem datenseitig mit einer PET-Bildverarbeitungseinheit (22) verbundenen PET-Detektorring (4) zur Positronen-Emissions-Tomographie, wobei benachbart zum PET-Detektorring (4) eine datenseitig mit einer ACT-Bildverarbeitungseinheit (22) verbundene ACT-Aufnahmevorrichtung (26) zur angiographischen Computertomographie angeordnet ist, und wobei der PET-Bildverarbeitungseinheit (22) und der ACT-Bildverarbeitungseinheit (42) eine gemeinsame Displayeinheit (24) zur Anzeige von in der jeweiligen Bildverarbeitungseinheit (22, 42) generierten PET-Bildern (46) und/oder ACT-Bildern (48) zugeordnet ist.
  2. Bildgebende medizinische Modalität (2) nach Anspruch 1, bei der die PET-Bildverarbeitungseinheit (22) und die ACT-Bildverarbeitungseinheit (42) datenseitig mit einer Bildfusionseinheit (44) für eine fusionierte Darstellung eines PET-Bildes (46) und eines korrespondierenden ACT-Bildes (48) verbunden sind.
  3. Bildgebende medizinische Modalität (2) nach Anspruch 2, deren Bildfusionseinheit (44) für eine Fusionierung eines dreidimensionalen PET-Volumendatensatzes mit einem korrespondierenden dreidimensionalen ACT-Volumendatensatz ausgelegt ist.
  4. Bildgebende medizinische Modalität (2) nach Anspruch 2 oder 3, deren Bildfusionseinheit (44) Mittel für eine bildbasierte und/oder eine markerbasierte Registrierung eines PET-Bildes (46) mit einem korrespondierenden ACT-Bild (48) aufweist.
  5. Bildgebende medizinische Modalität (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, deren Bildfusionseinheit (44) dateneingangsseitig mit einem Patienten- und/oder Organbewegungen erfassenden Bewegungssensor (56) verbunden ist.
  6. Bildgebende medizinische Modalität (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, deren Bildfusionseinheit (44) dateneingangsseitig mit einer Anzahl von physiologischen Sensoren verbunden ist.
  7. Bildgebende medizinische Modalität (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, deren ACT-Aufnahmevorrichtung (26) eine auf einer Kreisbahn um eine Patientenliege bewegbare Röntgenquelle (30) und einen der Röntgenquelle (30) diametral gegenüberliegenden, synchron mit der Röntgenquelle (30) auf der Kreisbahn bewegbaren Röntgendetektor (32) umfasst.
  8. Bildgebende medizinische Modalität (2) nach Anspruch 7, deren Röntgendetektor (32) ein flacher Halbleiterdetektor, vorzugsweise mit amorphem Silizium als Detektormaterial, ist.
  9. Bildgebende medizinische Modalität (2) nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Röntgenquelle (30) und der Röntgendetektor (32) an einem rotierbar gelagerten C-Bogen (28) angeordnet sind.
  10. Bildgebende medizinische Modalität (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer durch eine Antriebsvorrichtung bewegbaren Patientenliege (52), die sowohl von der PET-Seite als auch von der ACT-Seite her in den Untersuchungsbereich der Modalität (2) einfahrbar ist.
  11. Bildgebende medizinische Modalität (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem jeweils dem PET-Subsystem und dem ACT-Subsystem zugeordnete Komponenten sowie gemeinsam genutzte Komponenten an einen gemeinsamen System-Datenbus (20) angeschlossen sind.
  12. Bildgebende medizinische Modalität (2) nach Anspruch 11, bei denen die gemeinsam benutzten Komponenten eine DICOM-Schnittstelle (66) und/oder einen Bild- und Datenspeicher (68) und/oder eine Ein- und Ausgabeeinheit (76) umfassen.
  13. Bildgebende medizinische Modalität (2) nach Anspruch 11 oder 12, bei der eine Ablationsvorrichtung, insbesondere ein Ablationskatheter (70), an den System-Datenbus (20) angeschlossen ist, wobei von der Ablationsvorrichtung bereitgestellte Daten auf der Displayeinheit (24) anzeigbar sind.
DE102005048853A 2005-10-12 2005-10-12 Bildgebende medizinische Modalität Withdrawn DE102005048853A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005048853A DE102005048853A1 (de) 2005-10-12 2005-10-12 Bildgebende medizinische Modalität
US11/546,506 US20070100225A1 (en) 2005-10-12 2006-10-11 Medical imaging modality

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005048853A DE102005048853A1 (de) 2005-10-12 2005-10-12 Bildgebende medizinische Modalität

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005048853A1 true DE102005048853A1 (de) 2007-04-26

Family

ID=37905075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005048853A Withdrawn DE102005048853A1 (de) 2005-10-12 2005-10-12 Bildgebende medizinische Modalität

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20070100225A1 (de)
DE (1) DE102005048853A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006042572A1 (de) * 2006-09-11 2008-03-27 Siemens Ag Bildgebende medizinische Einheit
US7755058B2 (en) 2005-11-10 2010-07-13 Siemens Aktiengesellschaft Patient treatment using a hybrid imaging system
DE102009014619A1 (de) * 2009-03-24 2010-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Untersuchung eines mit einem PET-Tracer versehenen Patienten und PET-CT-Gerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens
WO2022152352A2 (de) 2021-01-13 2022-07-21 Pintsch Gmbh Verfahren und anordnung zum überwachen von gleisabschnitten

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006037776B3 (de) * 2006-08-11 2008-02-21 Siemens Ag Vorrichtung zum Kalibrieren einer Magnetresonanzanlage mit PET-Funktion
DE102007043732A1 (de) * 2007-09-13 2009-04-02 Siemens Ag Herzmuskelgewebe-Ablationsvorrichtung zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen durch Ablation von Herzmuskelgewebe bei einem Patienten sowie zugehöriger Katheter und zugehöriges Verfahren
DE102007044874B4 (de) * 2007-09-20 2014-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Ermittlung von Schwächungswerten für PET-Daten eines Patienten
US9366742B2 (en) * 2007-12-11 2016-06-14 Koninklijke Philips N.V. Reducing motion artefacts in MRI
US7991115B2 (en) * 2007-12-12 2011-08-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Medical image diagnostic device
USRE47609E1 (en) * 2007-12-28 2019-09-17 Exini Diagnostics Ab System for detecting bone cancer metastases
US20100032575A1 (en) * 2008-08-08 2010-02-11 Andrei Iagaru Methods and systems for pet/ct scanning for evaluation of malignancy
US8235594B2 (en) * 2009-11-02 2012-08-07 Carn Ronald M Alignment fixture for X-ray images
JP5598956B2 (ja) * 2010-03-09 2014-10-01 独立行政法人放射線医学総合研究所 Pet/mri装置
FR2985899B1 (fr) * 2012-01-24 2015-04-17 Gen Electric Traitement d'images de radiologie interventionnelles par analyse de l'ecg
CN103544688B (zh) * 2012-07-11 2018-06-29 东芝医疗***株式会社 医用图像融合装置和方法
GB201302183D0 (en) 2013-02-07 2013-03-27 Siemens Medical Solutions Synchronous physiological measurements for cardiac acquisitions
US9345445B2 (en) * 2014-03-05 2016-05-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Registration of 4th-generation detectors relative to 3rd-generation CT system coordinates using 4th-generation detector shadow pattern
US10475217B2 (en) * 2016-03-16 2019-11-12 General Electric Company Systems and methods for progressive imaging
CN113035327A (zh) 2016-10-27 2021-06-25 普罗热尼奇制药公司 用于医学图像分析的网络、决策支持***和相关图形用户界面(gui)应用
US10973486B2 (en) 2018-01-08 2021-04-13 Progenics Pharmaceuticals, Inc. Systems and methods for rapid neural network-based image segmentation and radiopharmaceutical uptake determination
JP2022516316A (ja) 2019-01-07 2022-02-25 エクシーニ ディアグノスティクス アーべー プラットホーム非依存の全身画像セグメント化のためのシステムおよび方法
WO2020219620A1 (en) 2019-04-24 2020-10-29 Progenics Pharmaceuticals, Inc. Systems and methods for automated and interactive analysis of bone scan images for detection of metastases
US11564621B2 (en) 2019-09-27 2023-01-31 Progenies Pharmacenticals, Inc. Systems and methods for artificial intelligence-based image analysis for cancer assessment
US11900597B2 (en) 2019-09-27 2024-02-13 Progenics Pharmaceuticals, Inc. Systems and methods for artificial intelligence-based image analysis for cancer assessment
US11386988B2 (en) 2020-04-23 2022-07-12 Exini Diagnostics Ab Systems and methods for deep-learning-based segmentation of composite images
US11321844B2 (en) 2020-04-23 2022-05-03 Exini Diagnostics Ab Systems and methods for deep-learning-based segmentation of composite images
US11721428B2 (en) 2020-07-06 2023-08-08 Exini Diagnostics Ab Systems and methods for artificial intelligence-based image analysis for detection and characterization of lesions

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002099461A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-12 Koninklijke Philips Electronics Nv Diagnostic imaging comprising a source of penetrating radiation and also a radiopharmaceutical source injected into subject
DE10317132A1 (de) * 2003-04-14 2004-11-11 Siemens Ag Kombination von Tomographie- und radiographischem Projektions-System

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5752513A (en) * 1995-06-07 1998-05-19 Biosense, Inc. Method and apparatus for determining position of object
US5608221A (en) * 1995-06-09 1997-03-04 Adac Laboratories Multi-head nuclear medicine camera for dual SPECT and PET imaging with monuniform attenuation correction
US5719400A (en) * 1995-08-07 1998-02-17 The Regents Of The University Of California High resolution detector array for gamma-ray imaging
JP4408162B2 (ja) * 2000-02-07 2010-02-03 浜松ホトニクス株式会社 ポジトロンエミッショントモグラフィ装置
US6980683B2 (en) * 2000-08-28 2005-12-27 Cti Pet Systems, Inc. On-line correction of patient motion in three-dimensional positron emission tomography
US6661240B1 (en) * 2000-10-04 2003-12-09 General Electric Co. Methods and systems for capacitive motion sensing and position control
AU2002222102A1 (en) * 2000-11-28 2002-06-11 Roke Manor Research Limited. Optical tracking systems
US6965661B2 (en) * 2001-06-19 2005-11-15 Hitachi, Ltd. Radiological imaging apparatus and radiological imaging method
DE10210646A1 (de) * 2002-03-11 2003-10-09 Siemens Ag Verfahren zur Bilddarstellung eines in einen Untersuchungsbereich eines Patienten eingebrachten medizinischen Instruments
DE10237347B4 (de) * 2002-08-14 2006-05-11 Siemens Ag Prüfverfahren für eine Gruppe von zweidimensionalen Bildern eines dreidimensionalen Objekts auf Erfüllen eines Abbruchkriteriums und hiermit korrespondierende Gegenstände
US20040044282A1 (en) * 2002-08-28 2004-03-04 Mixon Lonnie Mark Medical imaging systems and methods
US6661866B1 (en) * 2002-08-28 2003-12-09 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Integrated CT-PET system
DE102004057308A1 (de) * 2004-11-26 2006-07-13 Siemens Ag Angiographische Röntgendiagnostikeinrichtung zur Rotationsangiographie

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002099461A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-12 Koninklijke Philips Electronics Nv Diagnostic imaging comprising a source of penetrating radiation and also a radiopharmaceutical source injected into subject
DE10317132A1 (de) * 2003-04-14 2004-11-11 Siemens Ag Kombination von Tomographie- und radiographischem Projektions-System

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AXIOM Artis dFA-AXIOM Artis dFA DynaCT-Universal, Floormounted C-arm Angiography System with Flat Detector. Produktbroschüre, Order No. A91001- M1400-G938-2-7600. Siemens AG, Medical Solutions, 2005 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7755058B2 (en) 2005-11-10 2010-07-13 Siemens Aktiengesellschaft Patient treatment using a hybrid imaging system
DE102006042572A1 (de) * 2006-09-11 2008-03-27 Siemens Ag Bildgebende medizinische Einheit
US7560698B2 (en) 2006-09-11 2009-07-14 Siemens Aktiengesellschaft Medical imaging unit
DE102009014619A1 (de) * 2009-03-24 2010-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Durchführung einer bildgebenden Untersuchung eines mit einem PET-Tracer versehenen Patienten und PET-CT-Gerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens
WO2022152352A2 (de) 2021-01-13 2022-07-21 Pintsch Gmbh Verfahren und anordnung zum überwachen von gleisabschnitten

Also Published As

Publication number Publication date
US20070100225A1 (en) 2007-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005048853A1 (de) Bildgebende medizinische Modalität
DE102006026490B4 (de) Radiotherapievorrichtung mit Angiographie-CT-Vorrichtung
DE102005032755B4 (de) System zur Durchführung und Überwachung minimal-invasiver Eingriffe
DE102005053994A1 (de) Diagnosevorrichtung für kombinierte und/oder kombinierbare radiographische und nuklearmedizinische Untersuchungen sowie entsprechendes Diagnoseverfahren
EP2165215B1 (de) Bilderzeugungsapparat und -methode zur nuklearbildgebung
EP2398390B1 (de) Erweiterung des sichtfelds bei tomographien auf modellbasis
DE102008002864A1 (de) Dynamisches Referenzverfahren und System für die Verwendung mit chirurgischen Verfahren
DE102005059210A1 (de) Radiotherapeutische Vorrichtung
EP1321101A2 (de) Verfahren zur Unterstützung der Orientierung im Gefässsystem
DE102005045373A1 (de) Kathetervorrichtung
DE102008016297A1 (de) Sequenzielle Bildakquisition mit Verfahren und System zur Aktualisierung
DE102008030244A1 (de) Verfahren zur Unterstützung von perkutanen Interventionen
DE102012201798A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Planung einer Röntgenbildgebung mit geringer Strahlenbelastung
WO2014080013A1 (de) Hybrides bildgebungssystem und verfahren für intraoperative, interventionelle und diagnostische anwendungen
DE102007043731A1 (de) Medizinische Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere zur Erstellung von Bildaufnahmen im Rahmen einer Behandlung von Herzrhythmusstörungen, sowie zugehöriges Verfahren
US20150150525A1 (en) Dynamic nuclear emission and x-ray imaging device and respective imaging method
DE202012013503U1 (de) Optimierte Bilderfassung
DE102016203812A1 (de) Kombinierte Ultraschall-Computertomographie-Bildgebung
DE102019201227A1 (de) Bildgebendes Gerät und Verfahren zum Erzeugen eines bewegungskompensierten Bildes oder Videos, Computerprogrammprodukt und computerlesbares Speichermedium
DE102007036559B4 (de) Verfahren zur Detektion und Lokalisierung eines metabolischen Markers, einschließlich Röntgen-CT-System und Röntgen-Projektions-System zur Durchführung dieses Verfahrens
DE10317132A1 (de) Kombination von Tomographie- und radiographischem Projektions-System
DE102011083853B4 (de) Fusionierte SPECT/C-Bogen-Bildgebung
DE102007009177B4 (de) Verfahren zu dreidimensionalen Lokalisation eines Instruments für einen interventionellen Eingriff sowie zugehörige Einrichtung
DE102006049599A1 (de) Medizinisches Diagnosesystem
DE102014223386A1 (de) Roboterregistrierung bei bildgebenden Modalitäten

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee