DE102006060482A1

DE102006060482A1 - Verfahren zur Abbildung eines Organs, Steuereinrichtung für ein Computertomographiesystem und Computertomographiesystem

Info

Publication number: DE102006060482A1
Application number: DE102006060482A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr. Bruder; Rainer Dr. Raupach
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-06-26
Also published as: US20080165919A1; US7860209B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Abbildung eines Organs des menschlichen oder tierischen Körpers (K) mit einem Computertomographiesystem (1) mit einer entlang eines Umlaufrings (4) um den Körper (K) rotierenden Röntgenstrahlungsquelle (5) beschrieben. Dabei steht der Umlaufring (4) jeweils für eine Aufnahme eines Bilddatensegments in einer Schnittebene während eines Umlaufs der Röntgenstrahlungsquelle (5) relativ zum Körper (K) in einer Position fest und die Röntgenquelle (5) wird durch ein Zyklussignal (S) getriggert, welches einen Bewegungszyklus des Organs repräsentiert, eine begrenzte Messzeitspanne (MP, MP,1, MP,2, MP,3, MP,4, MP,5) lang aktiviert. Jeweils zwischen den Aufnahmen wird der Umlaufring (4) für die Aufnahme von Bilddaten in weiteren Schnittebenen sequenziell an weitere Positionen relativ zum Körper (K) verstellt. Dabei wird die Messzeitspanne (MP, MP,1, MP,2, MP,3, MP,4, MP,5) für ein aufzunehmendes Bilddatensegment bezüglich ihrer zeitlichen Lage und Länge dynamisch an eine Struktur des Zyklussignals (S) angepasst. Darüber hinaus werden eine Steuereinrichtung (10) für ein Computertomographiesystem (1) und ein Computertomographiesystem (1) mit einer solchen Steuereinrichtung (10) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abbildung eines Organs des menschlichen oder tierischen Körpers mittels eines Computertomographiesystems mit einer entlang eines Umlaufrings um den Körper rotierenden Röntgenstrahlungsquelle, wobei der Umlaufring jeweils für eine Aufnahme eines Bilddatensegments in einer Schnittebene während eines Umlaufs der Röntgenstrahlungsquelle relativ zum Körper in einer Position feststeht und die Röntgenquelle getriggert durch ein Zyklussignal, welches einen Bewegungszyklus des Organs repräsentiert, eine begrenzte Messzeitspanne lang aktiviert ist und wobei der Umlaufring für die Aufnahme von Bilddaten in weiteren Schnittebenen jeweils zwischen den Aufnahmen sequenziell an die gewünschten weiteren Positionen entlang des Körpers relativ zum Körper verstellt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung für ein derartiges Computertomographiesystem, welche einen Signaleingang zur Eingabe eines entsprechenden Zyklussignals aufweist und welche so ausgebildet ist, dass sie das Computertomographiesystem in der zuvor beschriebenen Weise ansteuert. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Computertomographiesystem mit einer solchen Steuereinrichtung und ein Computerprogrammprodukt, welches zur Ausführung des Verfahrens in einen Speicher einer Steuereinrichtung eines Computertomographiesystems ladbar ist.
In der modernen Medizin sind vielfältige nicht-invasive oder minimal-invasive Verfahren zur Abbildung von Organen bekannt. Ziel dieser Verfahren ist es, im Wesentlichen ohne Körperöffnung eine umfassende Kenntnis von dem jeweiligen Organ und dessen Zustand zu erhalten. In dem eingangs genannten Computertomographiesystem werden mit Hilfe eines Röntgenverfahrens dreidimensionale Bilder vom Inneren eines Untersuchungsobjekts erzeugt. Hierzu rotiert eine Röntgenquelle wie be schrieben sehr schnell entlang eines Umlaufrings (üblicherweise in einem sogenannten Gantry-Gehäuse) um den Körper des Patienten und durchleuchtet ihn dabei. Der Röntgenquelle jeweils gegenüberliegend befindet sich eine Detektoreinheit, die die durch den Körper abgeschwächten Röntgenstrahlen ortsaufgelöst detektiert. Aus den mit der Detektoreinrichtung erfassten Bilddaten können dann zweidimensionale Röntgenschnittbilder rekonstruiert werden, aus denen schließlich Schnittbilder und ein dreidimensionales Bild rekonstruiert werden können.
Bei der Computertomographie unterscheidet man vom Grundsatz her zwei Aufnahmeverfahren. Bei einer Methode wird die Gantry während der Rotation der Röntgenquelle um den Körper in Längsrichtung des Körpers relativ zum Patienten (im Folgenden z-Richtung genannt) kontinuierlich fortbewegt, so dass die Röntgenquelle während der gesamten Untersuchung in Form einer Helix um den Körper herumläuft. Dieses Verfahren wird üblicherweise als Spiralscan-Verfahren bezeichnet. Ein weiteres Verfahren ist der sogenannte „sequenzielle Scan", wie er bereits eingangs erwähnt wird. Hierbei steht der Umlaufring während einer Aufnahme in einer bestimmten Schnittebene an einer fixen Position. Ist an dieser Position das Schnittbild gefertigt, so wird anschließend der Umlaufring an die neue Position relativ zum Körper bewegt und so in einer benachbarten Schnittebene eine neue Aufnahme erzeugt. Mit einer relativen Verstellung des Umlaufrings zum Körper des Patienten ist dabei im Folgenden sowohl eine Bewegung des Umlaufrings gegenüber einem fix im Raum auf einem Untersuchungstisch oder dergleichen positionierten Patienten zu verstehen, als auch – wie bei den meisten Geräten – eine Bewegung des Patienten mit einem in z-Richtung durch den Umlaufring verfahrbaren Untersuchungstisch bei einem fix im Raum stehenden Gantrygehäuse.
In vielen Fällen wird heute das Spiralscan-Verfahren durchgeführt, wobei meist der Röntgenstrahler kontinuierlich während des Vorschubs strahlt. Andererseits führt dieses Verfahren, bei dem zwangsläufig ein großer Überlapp von Bilddaten er zeugt und folglich auch das Gewebe mehrfach bestrahlt werden muss, zu einer höheren Dosisapplikation. Demgegenüber hat das sequenzielle Verfahren den Vorteil, dass im Prinzip nur dann Dosis appliziert wird, wenn in einer bestimmten Schnittbildebene auch eine Aufnahme durchgeführt wird. Dabei ist für eine Rekonstruktion mindestens ein halber Umlauf zuzüglich dem von der Fächergeometrie des Röntgenstrahls erreichten Fächerwinkels nötig, der meist in der Größenordnung von 50° liegt. In der Praxis wird üblicherweise zusätzlich ein Übergangswinkel von etwa 30° verwendet, um Artefakte an den Nahtstellen des Projektionswinkel-Intervalls zu vermeiden. Zur Verbesserung der Zeitauflösung und somit zur Verbesserung der Bildqualität ist es auch möglich, ein solches Segment aus Teilsegmenten zusammenzusetzen, z. B. aus zwei Segmenten mit jeweils nur einem Viertel der Rotation (plus jeweils dem gerätebedingten Fächerwinkel), die an der gleichen Tischposition aufgenommen werden.
Ein Problem bei all diesen Verfahren besteht jedoch in der Aufnahme von sich schnell bewegenden Organen. Für eine sinnvolle Bildrekonstruktion können nämlich nur diejenigen Bilddaten genutzt werden, die das Organ jeweils in dem gleichen Zustand zeigen. In einem der wichtigsten Anwendungsfälle, der Aufnahme des Herzens, wird dabei als Darstellungszustand bevorzugt die Füllungsphase oder Diastole als eine relative Ruhephase des Herzens gewählt. Diese Ruhephase dauert bei einem lebenden Menschen auch in einer Ruhelage bei Entspannung weniger als 100 ms an. Es können also nur Bilddaten innerhalb einer begrenzten Messzeitspanne, die zeitlich innerhalb dieser Ruhephase liegt, für die Bildrekonstruktion verwendet werden. Daneben gibt es aber auch spezielle Aufnahmen, bei denen das Herz gerade in der systolischen Phase, d. h. in maximaler Kontraktion, aufgenommen werden soll.
Derzeit werden die meisten Cardio-CT-Untersuchungen (Herz-Computertomographie-Untersuchungen) mit einem Spiralaufnahmeverfahren durchgeführt, wobei die aufgenommenen Bilddaten retrospektiv selektiert („gegatet") werden. Hierzu wird paral lel zur Computertomographieaufnahme ein EKG des Patienten mitgeschrieben. Anhand dieses EKG-Signals werden die zulässigen Messzeiträume innerhalb der jeweils gewünschten Phasen des Herzens bestimmt. Es werden dann für die Rekonstruktion nur die Bilddaten herangezogen, die aus diesen zulässigen Messzeiträumen stammen. Alle übrigen Daten werden für die Bildrekonstruktion des Herzens in der Regel nicht verwendet. Diese Untersuchungsverfahren haben zwar den Vorteil einer relativ geringen Untersuchungszeit, jedoch den Nachteil einer hohen Dosisapplikation.
Um die Dosis zumindest etwas zu reduzieren, werden derzeit schon Spiralscan-Verfahren eingesetzt, bei denen der Röhrenstrom der Röntgenquelle korreliert mit einem EKG-Signal moduliert wird und somit in bestimmten Phasen, in denen definitiv vom Herzen keine verwertbaren Aufnahmen erzeugt werden können, die Dosis auf z. B. ungefähr 20% herabgesetzt wird. Diese Restdosis reicht gerade aus, um die damit gewonnenen Bilddaten notfalls für eine Rekonstruktion zu verwenden, sofern keine geeigneten Bilddaten aus einer Raumrichtung zur Verfügung stehen, die für eine vollständige Rekonstruktion benötigt werden.
Mit den neuerdings erhältlichen breiteren Mehrzeilendetektoren, die in z-Richtung mehrere Detektorzeilen aufweisen, sind dagegen auch für Cardio-CT-Untersuchungen sequenzielle Scan-Verfahren zeitlich interessant. Um hier dafür zu sorgen, dass die Dosis möglichst niedrig ist, ist ein Triggern der Aufnahme mit Hilfe eines Zyklussignals, welches den Bewegungszyklus des Organs repräsentiert, beispielsweise bei einer Herzaufnahme mit Hilfe des EKG-Signals, sehr sinnvoll. Es kann dann anhand des EKGs die nächste Messzeitspanne festgelegt werden, so dass nur innerhalb dieser Zeitspanne Strahlung appliziert wird. Allerdings hat dieses Verfahren den Nachteil, dass es nur bei sehr gleichmäßigen EKGs ausreichend gut funktioniert. In den meisten Fällen ändert sich jedoch die Herzfrequenz während einer Aufnahme. Zusätzlich kommen häufig auch arrhythmische Bewegungen des Herzens hinzu. Dies liegt daran, dass sich die Patienten während der Messung fast unweigerlich in einer Stresssituation befinden und es sich ja in der Regel um Patienten handelt, die gerade wegen eines abnormalen Verhalten des Herzens untersucht werden. In all diesen Fällen ist es nicht sichergestellt, dass die im Vorhinein anhand der Herzfrequenz festgelegte Messzeitspanne ausreichend mit der aufzunehmenden Phase des Herzens übereinstimmt. Dies lässt sich erst unmittelbar während der Aufnahme feststellen. Das heißt, erst nach dem Applizieren einer Röntgendosis kann entschieden werden, ob dies überhaupt gerechtfertigt war und die unmittelbar zuvor gemessenen Bilddaten verwertbar sind. In der Regel werden daher insbesondere bei Patienten mit arrhythmischen EKGs viele der Daten verworfen, so dass die Dosis zwar appliziert wurde, aber nicht genutzt wird. Letztendlich führt dies dann dazu, dass zum einen die Untersuchungszeiten länger sind als bei den klassischen Spiralscans und die Strahlendosis wegen der nicht verwendbaren Aufnahmen doch der der Spiralscans nahe kommt. Aus diesem Grund wird in der Regel – außer bei Patienten mit sehr rhythmischem EKG – auf einen dosissparenden sequenziellen Scan verzichtet und stattdessen ein Spiralscan durchgeführt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Steuereinrichtung für ein Computertomographiesystem der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sie auch bei Zyklussignalen sinnvoll einsetzbar sind, welche starken Variationen unterliegen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch eine Steuereinrichtung gemäß Patentanspruch 13 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wie bei einem typischen sequenziellen Scan der Umlaufring für die Aufnahme von Bilddaten in einer bestimmten Schnittebene in einer Position relativ zum Körper festgehalten und getriggert durch ein Zyklussignal, welches den Bewegungszyklus des Organs repräsentiert, die Röntgenquelle eine begrenzte Zeitspanne während ihrer Bewegung entlang eines bestimmten Segments des Umlaufrings aktiviert. Unter einer Aktivierung ist hier ein Einschalten der Röntgenquelle insoweit zu verstehen, dass diese für die Bildrekonstruktion ausreichende Strahlung liefert. Das heißt, in den übrigen Zeitpunkten außerhalb der Messzeitspanne ist die Röntgenquelle in diesem Sinne deaktiviert, das heißt sinvollerweise komplett ausgeschaltet oder läuft ggf. mit stark reduzierter Dosis. Zwischen den Aufnahmen in verschiedenen Schnittebenen wird dann der Umlaufring relativ zum Körper sequenziell an die gewünschten weiteren Positionen verbracht, wobei entweder der Patient fest im Raum gelagert wird und sich der Umlaufring bewegt oder fest im Raum steht und der Patient auf einem Untersuchungstisch in z-Richtung verfahren wird. Erfindungsgemäß wird dabei die Messzeitspanne für ein aufzunehmendes Bilddatensegment bezüglich ihrer zeitlichen Lage und Länge dynamisch an eine aktuelle Struktur des Zyklussignals angepasst. Die jeweils aktuelle Struktur bestimmt sich dabei aus dem aktuellen bzw. dem letzten Messzyklus und einer beliebigen Anzahl vorangehender Messzyklen. Diese können jeweils zur Bestimmung der Lage und Länge der nächsten Messzeitspanne herangezogen werden. Eine Struktur des Zyklussignals wird dabei durch bestimmte strukturelle Merkmale wie mittlere Frequenz, Variation, Varianz, Trend oder sonstige Charakteristika bzw. Besonderheiten definiert. Dabei können verschiedene Regeln angewendet werden, um auf Basis dieser Strukturdaten die nächste Messzeitspanne zu bestimmen. Beispiele für geeignete Regeln werden im Folgenden noch erläutert.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also die Messzeitspanne individuell für das nachfolgend aufzunehmende Bilddatensegment möglichst passend geschätzt. Dabei ist auch eine spontane Änderung der Messzeitspanne möglich, wenn festgestellt wird, dass die tatsächliche Struktur der nachfolgenden Signalzyklen nicht so aussieht, wie sie bei der Bestimmung der Messzeitspanne anhand der zu diesem Zeitpunkt aktuellen Struktur geschätzt wurde.
Zwar führt das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber einem Verfahren, bei dem beispielsweise in Abhängigkeit von der durchschnittlichen Frequenz des Zyklussignals die Messzeitspanne einmal zu Beginn festgelegt wurde, auch zu längeren Messzeitspannen, was wiederum zu einer etwas höheren Dosisapplikation führt. Dies wird jedoch durch die Tatsache mehr als ausgeglichen, dass nahezu aus allen Messzeitspannen auch verwertbare Bilddaten erzeugt werden und unnötige Wiederholungen von Messungen vermieden werden. Insbesondere ist zu berücksichtigen, dass dieses Verfahren auch bei stark arrhythmischen Zyklussignalen anwendbar ist und daher nicht auf klassische Spiralscan-Verfahren mit weit höherer Dosis zurückgegriffen werden muss. Insgesamt wird also mit dem Verfahren eine erhebliche Dosisreduzierung für derartige Untersuchungen erreicht.
Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung für ein Computertomographiesystem der eingangs genannten Art benötigt wie bisher einen Signaleingang zur Eingabe des Zyklussignals. Diese Steuereinrichtung muss derart ausgebildet sein, dass sie das Computertomographiesystem so ansteuert, dass der Umlaufring jeweils für eine Aufnahme eines Bilddatensegments in einer Schnittebene während eines Umlaufs der Röntgenstrahlquelle relativ zum Körper in einem Patienten feststeht und die Röntgenquelle, getriggert durch das Zyklussignal, eine begrenzte Messzeitspanne lang aktiviert ist und dass der Umlaufring für eine Aufnahme von Bilddaten in weiteren Schnittebenen jeweils zwischen den Aufnahmen sequenziell an die gewünschten weiteren Positionen entlang des Körpers verbracht wird. Außerdem muss die Steuereinrichtung erfindungsgemäß eine Messzeitspannen-Ermittlungseinheit aufweisen, welche die Messzeitspanne für ein aufzunehmendes Bilddatensegment bezüglich ihrer zeitlichen Lage und Länge dynamisch an eine Struktur des Zyklussignals anpasst.
Eine solche Steuereinrichtung kann dabei an einem beliebigen Computertomographiesystem eingesetzt werden, sofern ein entsprechendes Gerät zur Messung eines geeigneten Zyklussignals, beispielsweise ein EKG-Gerät, zur Verfügung steht. Da die Messzeitspannen-Ermittlungseinheit auch in Form eines Softwaremoduls aufgebaut sein kann, ist es vorteilhafterweise auch möglich, eine bestehende Steuereinrichtung, auf der bereits eine entsprechende Software zur Steuerung des Computertomographiesystems in Abhängigkeit von derartigen Zyklussignalen installiert ist, durch ein einfaches Update erfindungsgemäß auszubilden.
Die abhängigen Ansprüche enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, wobei insbesondere die erfindungsgemäße Steuereinrichtung auch analog zu den abhängigen Verfahrensansprüchen weitergebildet sein kann.
Die Erfindung ist grundsätzlich bei allen Typen von Computertomographiesystemen einsetzbar, d. h. sowohl bei Systemen, bei denen eine Röntgenstrahlungsquelle mit einem feststehenden, sich vollständig entlang des Umlaufrings erstreckenden Detektorfeld verwendet wird, als auch bei Computertomographiesystemen mit kreissegmentförmigen Detektorfeldern, welche synchronisiert mit der Röntgenstrahlungsquelle umlaufen. Ebenso ist eine Nutzung der Erfindung an einem sog. Dual-Source-Computertomographiesystem, d. h. einem System mit zwei Röntgenstrahlern und ggf. zwei Detektoren, oder an einem Computertomographiesystem mit einer noch höheren Anzahl an Röntgenstrahlern und/oder Detektoren möglich. Darüber hinaus ist auch ein Einsatz an Elektronenstrahl-Tomographen möglich.
Bei einem besonders bevorzugten Verfahren wird die Messzeitspanne für eine nachfolgende Messung aus einer Mindestzeitspanne, die von einer Rotationsgeschwindigkeit der Röntgenquelle und einem zu erfassenden Winkelbereich abhängt, sowie von einer von der Struktur des Zyklussignals abhängigen variablen Sicherheitsspanne gebildet. Dadurch ist zwangsläufig sichergestellt, dass die Messzeitspanne immer lang genug ist, um das gewünschte Datensegment überhaupt erfassen zu können. Zusätzlich wird durch die Sicherheitszeitspanne die Wahr scheinlichkeit erheblich erhöht, dass sich das Organ innerhalb der Messzeitspanne auch in der Phase befindet, die aufgenommen werden soll.
Dabei wird bevorzugt die Sicherheitsspanne jeweils für die nachfolgende Messung in Abhängigkeit von der aktuellen Variabilität des Zyklussignals gewählt. Das heißt, es werden Parameter für die Bestimmung der Sicherheitsspanne herangezogen, die davon abhängen, wie veränderlich das Zyklussignal zum aktuellen Zeitpunkt bzw. in einer bestimmten Anzahl vorangegangener Signalzyklen war.
Besonders bevorzugt wird zur Festlegung eines Startpunkts für eine nachfolgende Messzeitspanne der Zeitpunkt abgeschätzt, wann das nächste Mal ein bestimmtes charakteristisches Merkmal im Zyklussignal auftritt. Diese Abschätzung erfolgt auf Basis des Verlaufs vergangener Signalzyklen. Beispielsweise kann bei einem EKG das Auftreten der nächsten R-Zacke abgeschätzt werden, da diese R-Zacke in jedem EKG signifikant hervortritt und sich somit als charakteristisches Merkmal besonders gut eignet.
Sowohl die Festlegung der variablen Sicherheitszeitspanne als auch die Abschätzung des Zeitpunkts des nächsten Auftretens des bestimmten charakteristischen Merkmals kann in Abhängigkeit von einem Mittelwert und/oder einem Median der Zykluslänge einer Anzahl von vorgehenden Zyklen erfolgen.
Ebenso können bevorzugt zu dieser Abschätzung einer oder mehrere der folgenden Parameter herangezogen werden:

– Minimale Zykluslänge einer Anzahl von vorangehenden Zyklen,
– maximale Zykluslänge einer Anzahl von vorangehenden Zyklen,
– Trendlinie einer Anzahl von vorangegangenen Zyklen, und
– Standardabweichung (z. B. auch den Mittelwert normiert) von der Trendlinie einer Anzahl von vorangegangenen Zyklen.

Die Berücksichtigung auch der minimalen und maximalen Zykluslänge sowie der Trendlinie und der Standardabweichung ermöglicht eine besonders gute Abschätzung in Abhängigkeit von der aktuellen Variabilität des Zyklussignals, wogegen eine alleinige Abschätzung in Abhängigkeit von einem Mittelwert oder einem Median lediglich die Veränderung der Frequenz berücksichtigt.
Dabei können zur Bestimmung des Mittelwerts oder des Medians sowie der minimalen Zykluslänge, der maximalen Zykluslänge, der Trendlinie, der Standardabweichung des Mittelwerts oder des Medians jeweils die gleiche Anzahl von vorangegangenen Zyklen verwendet werden. Es ist aber auch möglich, für jeden dieser Parameter eine eigene Anzahl von vorangegangenen Zyklen festzulegen, die bei der Bestimmung dieses Parameters berücksichtigt werden.
Besonders bevorzugt hat die Sicherheitsspanne eine vorgebbare Mindestlänge, welche für diese Funktion nach Belieben vom Bediener oder auch werkseitig vorgegeben sein kann. Diese Methode ist gleichbedeutend mit einem Verfahren, bei dem auf die Mindestzeitspanne zunächst eine vorgebbare fixe Sicherheitszeitspanne aufaddiert wird und dann eine weitere variable Sicherheitszeitspanne, die wiederum von der aktuellen Variabilität des Zyklussignals abhängen sollte.
Vorteilhafterweise sollte das Verfahren auch plötzlich auftretende zufällige Ereignisse wie ein zusätzliches bzw. vorzeitiges Auftreten eines neuen Zyklus bzw. einen verzögerten Zyklus berücksichtigen. Typische Beispiele für solche Ereignisse sind im EKG sog. Extrasystolen oder verzögerte Zyklen, bei denen die R-Zacke abnormal spät eintritt und daher ein Zyklus sehr lange dauert.
Daher wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens bei einem Auftreten eines bestimmten charakteristischen Merkmals, beispielsweise der R-Zacke im EKG, während einer Aufnahme eines Bilddatensegments die Bilddatenaufnahme abgebrochen. Dabei ist es unerheblich, ob dieses betreffende charakteristische Merkmal vorzeitig auftritt. Da bei einem EKG für eine Cardio-CT-Untersuchung in der Ruhephase während der R-Zacke ohnehin keine verwertbaren Bilddaten akquiriert werden können, ist es sinnvoll, die Bilddatenaufnahme zu diesem Zeitpunkt abzubrechen, um eine unnötige Dosisapplikation zu vermeiden.
Weiterhin kann bevorzugt in manchen Fällen, in denen ein bestimmtes charakteristisches Merkmal vorzeitig, d. h. vor dem geschätzten Zeitraum des nächsten Auftretens, auftritt, sofort mit einer Bilddatenaufnahme begonnen werden. Auf diese Weise können beispielsweise auch Bilddaten nach einer Extrasystole erfasst werden. Umgekehrt kann, wenn in dem geschätzten Zeitraum des nächsten Auftretens des bestimmten charakteristischen Merkmals das Merkmal nicht auftritt, ab einem bestimmten Zeitpunkt, welcher z. B. am Ende des geschätzten Zeitraums oder auch kurz danach liegen kann, mit einer Aufnahme eines Bilddatensegments begonnen werden. Diese Messzeitspanne wird dann wieder abgebrochen, wenn das bestimmte charakteristische Merkmal tatsächlich auftritt oder spätestens, wenn die kalkulierte Messzeitspanne beendet ist.
Wie bereits eingangs erläutert, ist es bei einem sequenziellen Verfahren möglich, zur Verbesserung der Zeitauflösung an einer Position anstatt eines langen Bildsegments mehrere kurze Segmente zu erfassen. Vorzugsweise wird daher nach einer Aufnahme eines Bilddatensegments geprüft, ob an der aktuellen Position eine Aufnahme eines weiteren Bilddatensegments durchzuführen ist. Dabei wird nach vorgegebenen Regeln geprüft, ob die Aufnahme eines solchen Bilddatensegments zwingend erforderlich ist, um überhaupt in dieser Schnittbildebene ein ausreichend gutes Bild rekonstruieren zu können, und/oder es wird geprüft, ob eine solche weitere Aufnahme eines Bilddatensegments zumindest insoweit sinnvoll ist, dass dadurch die Zeitauflösung in dieser Schnittbildebene verbessert werden kann. Ist dies der Fall, wird dann die weitere Bilddatensegmentaufnahme an der gleichen Position durchgeführt, andernfalls wird die neue Position angefahren.
Das Verfahren ist – wie erwähnt – besonders bei einer Aufnahme des Herzens vorteilhaft. Daher wird bevorzugt ein EKG-Signal als Zyklussignal herangezogen. Darüber hinaus kann das Verfahren aber auch zur Aufnahme anderer sich zyklisch bewegender Organe verwendet werden. Sofern diese Bewegung durch die Herzbewegung beeinflusst wird, weil es sich beispielsweise um Organe unmittelbar neben dem Herzen handelt, die bei der Herzbewegung mitbewegt werden, kann auch für solche Aufnahmen das EKG-Signal als Zyklussignal herangezogen werden.
Die Erfindung wird im Folgenden noch einmal unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Computertomographiesystems,
2 ein Beispiel eines EKGs mit darin markierten Messzeitspannen, welche mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens festgelegt wurden,
3 eine Graphik zur Verdeutlichung einer möglichen Methode zur Abschätzung einer nachfolgenden Messzeitspanne,
4a eine schematische Darstellung einer Messzeitspanne innerhalb eines EKGs mit einer Extrasystole, und
4b eine schematische Darstellung einer Messzeitspanne innerhalb eines EKGs mit verzögerter R-Zacke.
Im Folgenden wird – ohne die Erfindung darauf zu beschränken – davon ausgegangen, dass es sich bei der CT-Aufnahme um eine Cardio-CT-Untersuchung handelt, bei der das Herz des Patien ten in der Ruhephase aufgenommen werden soll. Als Zyklussignal S wird dabei das EKG-Signal S des Patienten, welches während der CT-Untersuchung aufgenommen wird, herangezogen.
Bei dem in 1 gezeigten Computertomographiesystem 1 handelt es sich um ein an sich handelsübliches Computertomographiesystem, dessen Steuereinrichtung 10, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, in der erfindungsgemäßen Weise zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Computertomographiesystems modifiziert wurde.
Das Computertomographiesystem 1 weist einen üblichen Scanner mit einer entlang eines Umlaufrings 4 schnell rotierenden Röntgenquelle 5 auf. Synchron mit der Röntgenquelle 5 läuft am Umlaufring 4 auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Röntgenquelle 5 ein Detektor (nicht dargestellt) um, wobei es sich vorzugsweise um einen breiten Mehrzeilendetektor handelt. Der Körper K des Patienten liegt auf einem Untersuchungstisch 2, welcher in Längsrichtung durch den Umlaufring 4 verfahrbar auf einem Untergestell 3 gelagert ist. Das Untergestell 3 ist hierzu als entsprechende Verstelleinrichtung 3 mit Motoren etc. ausgestattet, so dass der Körper des Patienten einmal komplett in z-Richtung durch den Umlaufring 4 verschoben werden kann.
Angesteuert wird dieser Scanner mittels einer Steuereinrichtung 10. Über die Steuereinrichtung 10 sind u. a. die Röntgenstrahlungsquelle 5, beispielsweise eine klassische Röntgenröhre mit einem zugehörigen Röntgengenerator (nicht dargestellt), sowie alle weiteren benötigten Aggregate wie Motoren zur Bewegung der Röntgenröhre 5 und der Detektoreinheit entlang des Umlaufring 4 und zur Bewegung des Untersuchungstischs 2 ansteuerbar. Diese Steuereinrichtung 10 weist eine erste Schnittstelle 11 auf, über die die Verstelleinrichtung 3 des Untersuchungstischs 2 angesteuert werden kann, um den Körper K des Patienten relativ zum Umlaufring 4 zu positionieren. Weiterhin weist die Steuereinrichtung 10 eine Schnittstelle 12 auf, über die die Röntgenquelle 5 (bzw. der Röntgengenerator) sowie die Umlaufgeschwindigkeit der Röntgenquelle 5 gesteuert werden. Über eine weitere Schnittstelle 13 werden die vom Detektor kommenden Bildrohdaten ausgelesen. Die Bildrohdaten werden dann an eine Rekonstruktionseinheit 14 weitergeleitet, welche die Bilder rekonstruiert.
Eine zentrale Komponente innerhalb der Steuereinrichtung 10 ist eine Messablauf-Steuereinheit 16. Diese sorgt dafür, dass die Röntgenstrahlungsquelle 5, die Röntgendetektoreinrichtung, die Antriebsmotoren, um die Komponenten in Rotation zu versetzen, sowie die Ansteuerung des Untersuchungstischs 2 entsprechend vorgegebener Messprotokolle angesteuert werden. Solche Messprotokolle können beispielsweise in einem Speicher 18 hinterlegt sein. Zudem können die Messprotokolle von einem Bediener über ein Terminal 21, welches zur Bedienung des gesamten Computertomographiesystems 1 dient, verändert und angepasst werden. Ebenso können über das Terminal 21 neue Protokolle vorgegeben werden. Auf dem Bildschirm dieses Terminals 21 können auch die von der Rekonstruktionseinheit 14 erzeugten Bilder ausgegeben werden.
Die Steuereinrichtung 10 ist außerdem an ein Bussystem 22 angeschlossen, an welches weitere Komponenten wie beispielsweise Bildmassenspeicher, weitere Bildrechner, Filmingstationen etc. angeschlossen sein können. Über dieses Bussystem 22 können ebenfalls Messprotokolle geladen werden oder geladene Messprotokolle versendet werden. Ebenso ist es auch möglich, die mittels der Schnittstelle 13 akquirierten Bildrohdaten über das Bussystem 22 an eine externe Rekonstruktionseinheit zu versenden und erst dort die Bilder zu rekonstruieren.
Die Messablauf-Steuereinheit 16 ist dabei so ausgebildet, dass sie – sofern entsprechende Protokolle vorgegeben werden – sequenzielle Messungen durchführen lassen kann, bei denen wie bereits eingangs beschrieben an verschiedenen fixen Positionen Schnittbilder des Patienten erzeugt werden und die Position des Patienten relativ zum Umlaufring 4 zwischen den einzelnen Schnittbildaufnahmen sequenziell verändert wird.
Selbstverständlich ist nicht ausgeschlossen, dass die Messablauf-Steuereinheit 16, wenn dies durch entsprechende Protokolle vorgegeben wird, den Scanner zur Durchführung eines Spiralscan-Verfahrens ansteuert.
Für die Durchführung einer sequenziellen Cardio-CT-Untersuchung ist die Messablauf-Steuereinheit 16 erfindungsgemäß mit einer Messzeitspannen-Ermittlungseinheit 17 ausgestattet, welche beispielsweise in Form von geeigneter Software innerhalb der Messablauf-Steuereinheit 16 realisiert werden kann. Diese Komponente 17 bestimmt bei einer sequenziellen Messung eines sich zyklisch bewegenden Organs individuell die Messzeitspanne für ein nachfolgend aufzunehmendes Bilddatensegment bezüglich ihrer zeitlichen Lage und Länge dynamisch in Abhängigkeit von einer Struktur des aktuellen EKGs des Patienten. Hierzu weist die Steuereinrichtung einen Signaleingang 15 auf, an dem ein EKG-Gerät 20 angeschlossen werden kann, welches das EKG-Signal S liefert. Das EKG-Gerät 20 weist Elektroden 19 auf, die in üblicher Weise am Körper K des Patienten während der Messung positioniert sind.
Auf welche Weise die Messzeitspannen-Ermittlungseinheit 17 eine nachfolgende Messzeitspanne bestimmt, wird nachfolgend noch anhand der 2 bis 4 erläutert.
Das gesamte Computertomographiesystem 1 weist darüber hinaus auch alle weiteren an bekannten Computertomographiesystemen üblichen Komponenten bzw. Merkmale auf. Diese sind jedoch der besseren Übersichtlichkeit wegen in 1 nicht dargestellt.
2 zeigt ein typisches Beispiel für ein EKG mit Unregelmäßigkeiten. Markiert ist hierbei mit den Bezugsziffern T1, T₂, ..., T₁₄ jeweils das zeitliche Auftreten der R-Zacke im EKG, welche als besonders signifikantes Merkmal R hervorsticht und somit zur Identifizierung eines Zyklus besonders gut geeignet ist. Dargestellt ist auch eine Kurve, welche während einer Untersuchungsdauer DU die Positionierung des Umlaufrings 4 relativ zum Körper K des Patienten an drei Positionen P₁, P₂, P₃ zeigt. In der Realität umfasst eine solche Untersuchung möglicherweise mehr Messungen an einer Vielzahl von Positionen, abhängig von der Länge des zu untersuchenden Volumens und der Detektorbreite. Lediglich der Vereinfachung wegen ist hier nur die Messung über drei Positionen P₁, P₂, P₃ dargestellt.
Zwischen den Positionen P₁, P₂, P₃ entlang der Abschnitte V₁, V₂ wird jeweils der Patiententisch relativ zum Umlaufring 4 verfahren.
Es sind in dieser Figur innerhalb des EKG die Messzeitspannungen M_B,1, M_B,2, M_B,3, M_B,4, M_B,5 eingezeichnet, welche jeweils mindestens benötigt werden, um ein für eine Rekonstruktion notwendiges Datensegment zu erfassen. Weiterhin sind in der Graphik die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils vorab bestimmten Messzeitspannen M_P,1, M_P,2, M_P,3, M_P,4, M_P,5 dargestellt.
Bei dem hier gezeigten bevorzugten Verfahren werden sowohl die Länge dieser Messzeitspannen M_P,1, M_P,2, M_P,3, M_P,4, M_P,5 als auch deren Startzeitpunkte t₁, t₂, t₃, t₄, t₅ mit folgendem Verfahren festgelegt:
Zunächst wird in einem ersten Schritt zu Beginn der Messung die Position T₅ der nächsten R-Zacke abgeschätzt und ausgehend von dieser Schätzung sowie der zur Rekonstruktion erforderlichen Mindestzeitspanne die nachfolgende Messzeitspanne M_P,1 berechnet. Hierbei können etablierte Verfahren zum Einsatz kommen, wie sie z. B. zur EKG-korrelierten Röhrenstrommodulation bei Spiralscanverfahren eingesetzt werden. Bevorzugt wird jedoch dafür gesorgt, dass die komplette Struktur des EKGs, d. h. deren Varianz, Trend etc., berücksichtigt wird und nicht nur beispielsweise die mittlere Herzfrequenz über die letzten Zyklen. Dies erhöht die Sicherheit, dass die prospektiv geforderten Herzphasen auch tatsächlich von der Messzeitspanne M_P,1 abgedeckt sind.
3 zeigt graphisch, wie eine solche Abschätzung der Position der nächsten R-Zacke auf Basis der zurückliegenden Zyklen vorteilhafterweise erfolgen kann, um einen ausreichenden Sicherheitsbereich zu haben. Abgeschätzt wird dabei die zu erwartende Zykluslänge des aktuellen Zyklus Z₀ von der letzten R-Zacke bis zur nächstfolgenden R-Zacke. Dabei wird hier auf die zurückliegenden letzten drei Zyklen zurückgegriffen, die in 3 mit Z_–3, Z_–2, Z_–1 bezeichnet sind. Aufgetragen ist jeweils über den Zyklen Z_–3, Z_–2, Z_–1 die Zykluslänge, d. h. das Zeitintervall zwischen den jeweils zwei begrenzenden R-Zacken. Berücksichtigt werden für die Abschätzung des nachfolgenden Zyklus bzw. der zeitlichen Position der nächsten R-Zacke zum einen die minimale Zykluslänge ZL_min und die maximale Zykluslänge ZL_max, zum anderen aber auch eine Trendlinie TL, die sich beispielsweise durch eine lineare Regression aus den Zykluslängen der letzten drei Zyklen Z_–3, Z_–2, Z_–1 ergibt. Unter Berücksichtigung dieser Trendlinie TL bei einer Verlängerung auf den nächsten abzuschätzenden Zyklus Z₀ ergibt sich eine Zykluslänge ZL_Trend, die etwas oberhalb der maximalen Zykluslänge ZL_max liegt. Als vorläufige Schätzung der maximalen Zykluslänge (Maximalschätzung) wird das Maximum von ZL_max und ZL_Trend, als Schätzung der minimalen Zykluslänge (Minimalschätzung) das Minimum von ZL_min und ZL_Trend verwendet. Abhängig von den Schwankungen der Herzzykluslänge, d. h. den Abweichungen von der Trendlinie, wird noch ein Sicherheitszeitabstand S_Z von der Minimalschätzung abgezogen beziehungsweise zur Maximalschätzung hinzuaddiert, um so zu einem Maximalwert ZL_max,est und zu einem Minimalwert ZL_min,est für die abgeschätzte Zykluslänge zu kommen. Der Sicherheitszeitabstand wird vorzugsweise proportional zur Standardabweichung der drei Zyklen Z_–3, Z_–2, Z_–1 von der Trendlinie TL gewählt. Auf Basis dieser Abschätzungen ergibt sich ein Zeitintervall, in dem das Auftreten der nächsten R-Zacke T₆ erwartet wird. Davon ausgehend kann dann unter Berücksichtigung der üblichen Lage der Ruhephase relativ zur R-Zacke sowie der minimal notwendigen Länge der Messzeitspanne zur Aufnahme des benötigten Segments die nachfolgende Messzeitspanne M_P,1 ge plant werden. In dieser geplanten Messzeitspanne M_P,1 werden mit diesem Berechnungsverfahren also automatisch sowohl die Maximalwerte als auch die Minimalwerte der Zykluslängen, der Trend und die Variation des EKGs berücksichtigt, so dass die geplante Messzeitspanne M_P,1 die mindestens erforderliche Messzeitspanne M_B,1 abdeckt.
Es wird dann zum Startzeitpunkt t₁ die Datenaufnahme während der geplanten Messzeitspanne M_P,1 durchgeführt und die Röntgenquelle entsprechend aktiviert. Im Moment der Messung der nächsten R-Zacke zum Zeitpunkt T₆ kann dann retrospektiv berechnet werden, welche Messzeitspanne tatsächlich erforderlich gewesen wäre. Daher wird dann die Datenaufnahme ggf. sofort beendet, auch wenn die an sich geplante Messzeitspanne M_P,1 länger gewesen wäre.
Es wird dann wiederum die Position der nachfolgenden R-Zacke T₇ mit dem zuvor beschriebenen Verfahren abgeschätzt. Aufgrund der bekannten Länge des nun vergangenen Zyklus und der geschätzten nächsten Länge kann beurteilt werden, ob es sich um einen abnormalen Zyklus handelt, welcher beispielsweise durch eine Extrasystole entstanden ist oder welcher signifikant länger war als eine vorgegebene Vergleichszykluslänge, beispielsweise als die durchschnittliche Zykluslänge. Ebenso wird auch geprüft, ob ein ausreichendes Datensegment erfasst wurde oder ob eine Neuaufnahme an dieser Position erforderlich ist bzw. ob es die aktuelle Herzfrequenz erlaubt, die Zeitauflösung durch ein Mehrsegmentverfahren zu verbessern. In diesem Fall wird ggf. an derselben Position noch mal ein weiteres, in der Regel kürzeres Datensegment aufgezeichnet, welches zusätzlich zum ersten Datensegment bei der Rekonstruktion verwendet wird, um so insgesamt ein besseres Schnittbild in dieser Schnittebene zu erhalten. Ist dies der Fall, so wird die nächste Messzeitspanne M_P,2 berechnet. Dies erfolgt mit dem zuvor beschriebenen Verfahren auf Basis der bereits abgeschätzten aktuellen Zykluslänge. Sobald der Startzeitpunkt T₂ dieser nächsten geplanten Messzeitspanne M_P,2 erreicht ist, beginnt eine erneute Messung an der glei chen Position. Diese wird wieder bei Erreichen der nachfolgenden R-Zacke T₇ abgebrochen. Wie in 2 gezeigt, wird auch hier die tatsächliche benötigte Messzeitspanne M_B,2 sehr gut abgedeckt.
Anschließend wird während des Zeitabschnitts V₁ der Tisch an die nächste Position P₂ verfahren, wobei dies je nach Verstellweg länger als ein Herzzyklus dauern kann.
An der neuen Position P₂ werden dann in der oben beschriebenen Weise zunächst die zeitliche Position T₉ des nächsten Auftretens der R-Zacke geschätzt und darauf basierend eine geplante Messzeitspanne M_P,3 berechnet. Ebenso kann auch hier geprüft werden, ob die Aufnahme weiterer Segmente sinnvoll ist, und es können entsprechend weitere Messzeitspannen M_P,4 geplant und Messungen durchgeführt werden. Schließlich erfolgt ein weiteres Verfahren im Zeitabschnitt V₂ zur Position P₃ usw., bis schließlich die komplette Messung durchgeführt ist.
Die 4a und 4b zeigen Beispiele, wie die Steuereinrichtung 10 bzw. das erfindungsgemäße Computertomographiesystem 1 reagieren kann, wenn Ausnahmesituationen innerhalb des EKGs auftreten. 4a zeigt dabei den Fall einer Extrasystole. Wie hier dargestellt, zeigt sich dies im EKG-Signal S dadurch, dass neben den Systolen zu den Zeitpunkten T₁₅, T₁₆ und T₁₈ eine frühzeitige kleinere R-Zacke nicht nach dem geschätzten Zeitpunkt T_17', sondern schon zum Zeitpunkt T₁₇ auftaucht. In diesem Fall wird bevorzugt sofort mit einer Datenaufnahme begonnen, welche so lange fortgeführt wird, bis die nächste R-Zacke zum Zeitpunkt T₁₈ detektiert wird. Dies sorgt dafür, dass auf jeden Fall auch der nachfolgende Herzzyklus zur Datenaufnahme genutzt werden kann.
4b zeigt den Fall einer zu spät kommenden R-Zacke. Hier kommen zunächst die R-Zacken im EKG-Signal S in sehr gleichmäßigen zeitlichen Abständen zu den Zeitpunkten T₁₉, T₂₀, T₂₁ Ausgehend von diesen zeitlichen Positionen wird an sich er wartet, dass in einem Zeitraum spätestens bis zum Zeitpunkt T₂₂ die nächste R-Zacke auftritt. Tatsächlich tritt diese aber erst zum Zeitpunkt T₂₃ auf. Aus diesem Grund wird zum Zeitpunkt T₂₂ entschieden, die Datenaufnahme nicht wie vorausberechnet zu beenden, sondern bis zum tatsächlichen Auftreten der nächsten R-Zacke zum Zeitpunkt T₂₃ fortzusetzen, um auch diesen Zeitraum zu nutzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde im Vergleich gegenüber herkömmlichen Spiralakquisitionen mit EKG-korrelierter Röhrenstrommodulation auf Basis von 420 EKGs untersucht. Zum einen wurde dabei ein Vergleich des erfindungsgemäßen Messverfahrens mit einem Spiralscan-Verfahren durchgeführt, bei dem die Restdosis bei der Röhrenstrommodulation noch 20% betrug, wie dies in den meisten Fällen mit EKG-korrelierter Röhrenstrommodulation üblich ist. Gegenüber diesem Verfahren wurde mit dem erfindungsgemäßen Sequenzverfahren eine Dosisreduktion um 51% erreicht. Als Alternative wurde auch ein Vergleich zu einem Spiralscan-Verfahren durchgeführt, bei der der Röhrenstrom noch weiter (auf bis zu 2%) heruntergesetzt wurde, was einer quasi kompletten Abschaltung gleichkam. Gegenüber einem solchen „dosisoptimierten" Spiralscan-Verfahren wurde immer noch eine Dosisreduktion von 38% erzielt. Dabei war das erfindungsgemäße Verfahren von der Gesamt-Scanzeit her genauso schnell oder allenfalls unwesentlich langsamer als die Spiralscan-Verfahren. Dies zeigt, dass auch ohne großen Zeitverlust und Verlängerung der Gesamtmesszeit – selbst bei komplizierten unregelmäßigen EKGs – mit dem erfindungsgemäßen Sequenzverfahren gemessen werden kann und erhebliche Dosiseinsparungen gegenüber den sonst in solchen Fällen verwendeten Spiralscan-Verfahren erzielt werden.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend detailliert beschriebenen Computertomographiesystemen sowie den beschriebenen Verfahren lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Abbildung eines Organs des menschlichen oder tierischen Körpers (K) mit einem Computertomographiesystem (1) mit einer entlang eines Umlaufrings (4) um den Körper (K) rotierenden Röntgenstrahlungsquelle (5), wobei der Umlaufring (4) jeweils für eine Aufnahme eines Bilddatensegments in einer Schnittebene während eines Umlaufs der Röntgenstrahlungsquelle (5) relativ zum Körper (K) in einer Position feststeht und die Röntgenquelle (5) getriggert durch ein Zyklussignal (S), welches einen Bewegungszyklus des Organs repräsentiert, eine begrenzte Messzeitspanne (M_P, M_P,1, M_P,2, M_P,3, M_P,4, M_P,5) lang aktiviert ist, und wobei der Umlaufring (4) für die Aufnahme von Bilddaten in weiteren Schnittebenen jeweils zwischen den Aufnahmen sequenziell an weitere Positionen relativ zum Körper (K) verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzeitspanne (M_P, M_P,1, M_P,2, M_P,3, M_P,4, M_P,5) für ein aufzunehmendes Bilddatensegment bezüglich ihrer zeitlichen Lage und Länge dynamisch an eine Struktur des Zyklussignals (S) angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung einer Messzeitspanne (M_P, M_P,1, M_P,2, M_P,3, M_P,4, M_P,5) für eine nachfolgende Messung zu einer Mindestzeitspanne, die von einer Rotationsgeschwindigkeit der Röntgenquelle (5) und einem zu erfassenden Winkelbereich abhängt, eine von der Struktur des Zyklussignals (S) abhängige, variable Sicherheitszeitspanne addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitszeitspanne jeweils in Abhängigkeit von der aktuellen Variabilität des Zyklussignals (S) gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung eines Startpunkts (t₁, t₂, t₃, t₄, t₅) für eine nachfolgende Messzeitspanne (M_P,1, M_P,2, M_P,3, M_P,4, M_P,5) ein Zeitpunkt (T₅, T₆, T₈, T₉, T₁₂) oder ein Zeitraum des nächsten Auftretens eines bestimmten charakteristischen Merkmals (R) im Zyklussignal (S) auf Basis des Verlaufs vergangener Signalzyklen abgeschätzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung der variablen Sicherheitszeitspanne und/oder die Abschätzung des Zeitpunkts (T₅, T₆, T₈, T₉, T₁₂) des nächsten Auftretens des bestimmten charakteristischen Merkmals (R) in Abhängigkeit von einem Mittelwert und/oder einem Median der Zykluslänge einer Anzahl von vergangenen Zyklen (Z_–3, Z_–2, Z_–1) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung der variablen Sicherheitszeitspanne und/oder die Abschätzung des Zeitpunkts (T₅, T₆, T₈, T₉, T₁₂) des nächsten Auftretens des bestimmten charakteristischen Merkmals (R) in Abhängigkeit von einem oder mehreren der folgenden Parametern erfolgt: – Minimale Zykluslänge einer Anzahl von vergangenen Zyklen (Z_–3, Z_–2, Z_–1), – maximale Zykluslänge einer Anzahl von vergangenen Zyklen (Z_–3, Z_–2, Z_–1), – Trendlinie (TL) einer Anzahl von vergangenen Zyklen (Z_–3, Z_–2, Z_–1), und – Standardabweichung einer Anzahl von vergangenen Zyklen (Z_–3, Z_–2, Z_–1)
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitszeitspanne eine vorgebbare Mindestlänge aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Auftreten eines bestimmten charakteristischen Merkmals (R) während einer Aufnahme eines Bilddatensegments die Bilddatenaufnahme abgebrochen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Auftreten eines bestimmten charakteristischen Merkmals (R) vor einem geschätzten frühesten Zeitpunkt (T₁₇') des nächsten Auftretens des bestimmten charakteristischen Merkmals (R) mit einer Aufnahme eines Bilddatensegments begonnen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn zu einem geschätzten Zeitpunkt oder in einem geschätzten Zeitraum des nächsten Auftretens des bestimmten charakteristischen Merkmals (R) das Merkmal (R) nicht auftritt, ab einem bestimmten Zeitpunkt (T₂₂) mit einer Aufnahme eines Bilddatensegments begonnen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Aufnahme eines Bilddatensegments geprüft wird, ob an der aktuellen Position eine Aufnahme eines weiteren Bilddatensegments durchzuführen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zyklussignal (S) ein EKG-Signal ist.
Steuereinrichtung (10) für ein Computertomographiesystem (1) zur Abbildung eines Organs des menschlichen oder tierischen Körpers (K), welches eine entlang eines Umlaufrings (4) um den Körper (K) rotierende Röntgenstrahlungsquelle (5) und eine Verstelleinrichtung (3) aufweist, um den Umlaufring (4) und/oder den Körper (K) relativ zueinander zu verstellen, wobei die Steuereinrichtung (10) einen Signaleingang zur Eingabe eines Zyklussignals (S) aufweist, welches einen Bewegungszyklus des Organs repräsentiert, und wobei die Steuereinrichtung (10) so ausgebildet ist, dass sie das Computertomographiesystem (1) derart ansteuert, dass der Umlaufring (4) jeweils für eine Aufnahme eines Bilddatensegments in einer Schnittebene während eines Umlaufs der Röntgenstrahlungsquelle (5) relativ zum Körper (K) in einer Position feststeht und die Röntgenquelle (5) getriggert durch das Zyklussignal (S) eine begrenzte Messzeitspanne (M_P, M_P,1, M_P,2, M_P,3, M_P,4, M_P,5) lang aktiviert ist, und dass der Umlaufring (4) für eine Aufnahme von Bilddaten in weiteren Schnittebenen jeweils zwischen den Aufnahmen sequenziell an weitere Positionen entlang des Körpers (K) verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) eine Messzeitspannen-Ermittlungseinheit (17) aufweist, welche die Messzeitspanne (M_P, M_P,1, M_P,2, M_P,3, M_P,4, M_P,5) für ein aufzunehmendes Bilddatensegment bezüglich ihrer zeitlichen Lage und Länge dynamisch an eine Struktur des Zyklussignals (S) anpasst.
Computertomographiesystem (1) zur Abbildung eines Organs des menschlichen oder tierischen Körpers mit einer entlang eines Umlaufrings (4) um den Körper rotierenden Röntgenstrahlungsquelle (5) mit einer Verstelleinrichtung (3), um den Umlaufring (4) und/oder den Körper (K) relativ zueinander zu verstellen, und mit einer Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 13.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer Steuereinrichtung (10) eines Computertomographiesystems (1) ladbar ist, mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf der Steuereinrichtung (10) ausgeführt wird.