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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mammographiegerät, bei dem Röntgenstrahlquellen einen unterschiedlichen Abstand zum Thorax aufweisen.
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Bei einem Tomosyntheseverfahren wird ein dreidimensionales Abbild aus einer Mehrzahl zweidimensionaler Bilder erzeugt. Mittels einer Röntgeneinrichtung mit einer Röntgenstrahlquelle und einem Detektor wird ein zweidimensionales Bild bzw. eine Projektion des zu untersuchenden Gewebes erzeugt, das der Röntgenstrahl durchläuft. Das zweidimensionale Bild stellt hierbei die Dämpfung des Gewebes in dem Volumen dar, das der Strahl durchlaufen hat. Ein zweites zweidimensionales Bild bzw. eine zweite Projektion des gleichen Gewebes bzw. Volumens wird aufgenommen, nachdem die Strahlquelle und/oder der Detektor in eine zweite Stellung bewegt wurden. Nachdem eine Mehrzahl zweidimensionaler Bilder aufgenommen wurde, kann ein dreidimensionales Tomosynthesebild mittels einer Rekonstruktion erzeugt werden.
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Ein Anwendungsgebiet der eingangs erwähnten dreidimensionalen Bildgebungsverfahren ist die Mammographie. Eine typischerweise in der Mammographie verwendete Bilderzeugungsvorrichtung umfasst eine schwenkbare Röntgenstrahlquelle und einen stationären Röntgendetektor. Das zu untersuchende Gewebe wird über dem stationären Detektor positioniert. Anschließend wird die Röntgenquelle in mehreren Schritten geschwenkt, beispielsweise in einem Bereich von +/- 25°, und es werden eine Mehrzahl zweidimensionaler Röntgenbilder aus unterschiedlichen Schwenkstellungen der Röntgenstrahlquelle mit dem ortsfesten Detektor aufgenommen. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine Mehrzahl ortsfester Röntgenstrahlquellen zu verwenden oder die Röntgenstrahlungsquelle lediglich translatorisch zu verschieben. Auch der Detektor kann entgegen der Bewegung der Röntgenquelle verschoben oder geschwenkt werden. Die Röntgenstrahlquelle(n) emittiert bzw. emittieren Röntgenstrahlen von Positionen, die entlang einer Linie angeordnet sind, die parallel zur Achse von Schulter zu Schulter einer Patientin verläuft. Durch einen zur Brustwand parallelen Strahlengang kann erreicht werden, dass das gesamte Gewebe der Brust abgebildet wird und der Thorax nicht bestrahlt wird. Aus der Mehrzahl zweidimensionaler Röntgenbilder wird mittels der Rekonstruktion ein dreidimensionales Bild erzeugt. Bildgebende Verfahren und Vorrichtungen für die Mammographie des Standes der Technik sind beispielsweise in der
DE 10 2006 046 741 A1 ,
DE 10 2008 004 473 A1 ,
DE 10 2008 033 150 A1 ,
EP 2 138 098 A1 und der
DE 10 2008 028 387 A1 beschrieben.
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Im Stand der Technik werden zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bildes aus einer Mehrzahl zweidimensionaler Bilder so genannte gefilterte Rückprojektionen verwendet, die beispielsweise in Imaging Systems for Medical Diagnostics, Arnulf Oppelt, Publicis Corporate Publishing, Erlangen, ISBN 3-89578-226-2, Kapitel 10.5 beschrieben sind. Diese gefilterten Rückprojektionsrekonstruktionsverfahren stellen rekonstruierte Bilder mit einem hohen Kontrast und einer hohen Detailtreue dar, aber verlieren bei der Tomosynthese mit eingeschränktem Abtastwinkel aufgrund der fehlenden Daten Information über die relative Gewebedichte.
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Die Druckschrift
DE 10 2004 029 474 A1 betrifft ein System und Verfahren zum Scannen eines Objekts in Tomosynthese-Anwendungen.
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Die Druckschrift
DE 10 2008 033 150 A1 betrifft eine Röntgenquelle mit einer Mehrzahl von in einer Längsrichtung voneinander beabstandeten Elektronenquellen sowie eine Röntgenanlage mit einer solchen Röntgenquelle.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 015 531 A1 betrifft ein stationäres tomographisches Mammographiesystem. Röntgenquellen senden den Röntgenstrahlenfluss durch ein Objekt, das von dem von der Trägersteuerungsvorrichtung gesteuerten Träger gehalten wird.
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Die Druckschrift
DE 10 2008 050 353 B3 betrifft eine kreisförmige Multi-Strahl-Röntgenröhre und eine kreisförmigen Blendenanordnung zur schnellen Aufnahme einer Vielzahl von Röntgenbildern.
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Die Druckschrift
JP 2009-136 518 A betrifft einen mehrfachen Röntgenerzeuger zum Emittieren von Röntgenstrahlen aus N x M zweidimensional matrixförmig angeordneter Röntgenquellen, die an einem C-Arm befestigt sind.
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Die Brust besteht hauptsächlich aus Drüsengewebe, Fettgewebe, Bindegewebe und Blutgefäßen. Die Röntgenschwächungskoeffizienten dieser Gewebetypen ähneln sich stark, was die Auswertung dreidimensionaler Mammographiebilder erheblich erschwert. Der Hauptanwendungsbereich von bildgebenden Verfahren in der Mammographie ist die frühzeitige Erkennung krebshaltigen Gewebes. Erschwerend kommt hierbei hinzu, dass krebshaltiges Gewebe einen ähnlichen Röntgenschwächungskoeffizienten wie andere Gewebetypen aufweist. Mammographieverfahren sind beispielsweise in Imaging Systems for Medical Diagnostics, Arnulf Oppelt, Kapitel 12.6, Publicis Corporate Publishing, Erlangen, ISBN 3-89578-226-2 beschrieben.
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Wie eingangs erwähnt wurde, werden im Stand der Technik die Röntgenquelle bzw. Röntgenquellen entlang einer Linie bewegt bzw. angeordnet, die parallel zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin verläuft. Die lineare Abtastung über einen eingeschränkten Winkelbereich führt zu einer eingeschränkten Tiefenauflösung. Daher weisen herkömmliche Mammographiegeräte und Mammographieverfahren eine eingeschränkte Sensitivität und Spezifität auf.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Mammographiegerät und ein Mammographieverfahren zu schaffen, die eine höhere Tiefenauflösung aufweisen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Mammographiegerät mit zumindest einer Röntgenquelle zum Abgeben von Röntenstrahlung und einem Röntgendetektor mit einer Mehrzahl von Pixeln, wobei das Mammographiegerät so ausgestaltet ist, dass die Röntgenstrahlung an einer Mehrzahl von Positionen in das Brustgewebe einer Patientin abgegeben wird, und die Röntgenstrahlung durch den Röntgendetektor erfasst wird, nachdem sie das Brustgewebe passiert hat. Erfindungsgemäß weisen die Positionen, an denen Röntgenstrahlung abgegeben wird, einen unterschiedlichen Abstand von der Achse von Schulter zu Schulter der Patientin auf. Eine Mehrzahl von Positionen ist in einer zur Achse von Schulter zu Schulter parallelen Linie angeordnet und eine Mehrzahl von Positionen ist auf einer zur Achse von Schulter zu Schulter senkrechten Linie angeordnet.
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Das Mammographiegerät kann eine so genannte Multifokus-Röntgenröhre sein. Eine Multifokus-Röntgenröhre weist eine Mehrzahl von Röntgenquellen auf, die sukzessive angesteuert werden. Die Röntgenquellen können so genannte Carbon-Nano-Tubes aufweisen. Die Multifokus-Röntgenquelle kann konventionelle individuell ansteuerbare Kathoden aufweisen, beispielsweise Dispenserkathoden. Die Multifokus-Röntgenquelle kann individuell ansteuerbare kalte Kathoden umfassen, beispielsweise Feldemitter. Eine geeignete Röntgenquelle ist beispielsweise in der eingangs genannten
EP 2 138 098 A1 , der
DE 10 2008 033 150 A1 und der
DE 10 2008 004 473 A1 beschrieben.
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Die Mehrzahl von Röntgenemittern ist parallel zu einer Achse von Schulter zu Schulter der Patientin vor dem Thorax angeordnet. Die Mehrzahl von Röntgenquellen ist so angeordnet, dass während einer Untersuchung das gesamte Brustgewebe einer Patientin erfasst wird, aber der Thorax nicht bestrahlt wird. Die von den Röntgenstrahlungsquellen abgegebene Röntgenstrahlung wird vom Detektor erfasst, nachdem sie das Brustgewebe durchlaufen hat. Diese Röntgenquellen, die parallel zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin angeordnet sind, weisen einen ersten Abstand von der Achse von Schulter zu Schulter der Patientin auf.
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Zumindest eine Röntgenquelle ist an einer Position angeordnet, die einen zweiten Abstand von der Achse von Schulter zu Schulter der Patientin aufweist. Der zweite Abstand ist größer als der erste Abstand. Dadurch wird Röntgenstrahlung aus einer anderen Dimension emittiert, durchläuft das Brustgewebe der Patientin und trifft auf den Röntgendetektor auf. Es können eine Mehrzahl von Röntgendetektoren mit einem unterschiedlichen Abstand von der Achse von Schulter zu Schulter der Patientin angeordnet sein.
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Ein derartiges Mammographiegerät hat den Vorteil, dass Schichtaufnahmen aus einer zusätzlichen Ebene für die Bildrekonstruktion und Volumenrekonstruktion erstellt werden. Die dreidimensionale Rekonstruktion erhält mehr räumliche Information. Die Bildrekonstruktion erhält zusätzliche Daten aus einer Ebene, die sich 90° zur Brustwand befindet. Werden eine Mehrzahl von Röntgenquellen oder eine Röntgenquelle mit einer Mehrzahl Röntgenstrahlung emittierender Positionen verwendet, wird zusätzliche Information ohne mechanische Bewegung während eines Scans gewonnen, bei dem die Röntgenquellen sukzessive aktiviert werden und/oder sukzessive an unterschiedlichen Positionen der Röntgenquelle Röntgenstrahlung emittiert wird. Es ist aber auch möglich, eine oder mehrere bewegliche Röntgenquellen zu verwenden. Die Positionen, an denen die Röntgenstrahlung abgegeben wird, können sich auf einer horizontalten Ebene über der Brust der Patientin befinden. Die Positionen können in einem Kreis, Rechteck oder Quadrat über der Brust der Patientin angeordnet sein. Dadurch kann eine zirkulare Tomosynthese angewendet werden. Bei der zirkularen Tomosynthese kann eine höhere Tiefenauflösung und eine isotrope Auflösung der Bildebene erzielt werden. Darüber hinaus kann die diagnostische Datenaufnahme dreidimensional erfolgen und Gewebeproben können dreidimensional untersucht werden.
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Eine Mehrzahl von Positionen, an denen Röntgenstrahlung abgegeben wird, können in einer zur Achse von Schulter parallelen Linie angeordnet sein und eine Mehrzahl von Positionen können auf einer zur Achse von Schulter zu Schulter senkrechten Linie angeordnet sein. Die Positionen, an denen Röntgenstrahlung abgegeben wird, können T-förmig, U-förmig oder ⊓-förmig angeordnet sein. Dadurch können Winkelspektren von -25° bis +25° in einer Richtung erreicht werden, die parallel zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin ist. Darüber hinaus können Winkelspektren von 0 bis 15° in einer Richtung erreicht werden, die orthogonal zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin ist. Wird eine T-förmige Anordnung der Röntgenstrahlung abgebenden Positionen verwendet, befinden sich die orthogonal zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin angeordneten Röntgenquellen im Wesentlichen über der Mitte der Brust.
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Bei der T-förmigen Anordnung können zumindest 15 Röntgenstrahlung abgebende Positionen parallel zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin und zumindest drei Röntgenstrahlung abgebende Positionen senkrecht zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin angeordnet sein. Somit wird eine Scan-Trajektorie parallel zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin und eine Scan-Trajektorie senkrecht zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin bereitgestellt.
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Wird eine U-förmige oder ⊓-förmige Anordnung von Röntgenstrahlung abgebenden Positionen verwendet, werden die Positionen vorzugsweise in Linien rechts und links neben der Brust angeordnet, wobei diese Linien so ausgerichtet sind, dass sie sich senkrecht zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin befinden. Somit ist eine Scan-Trajektorie vorgesehen, die parallel zur Achse von Schulter der Patientin verläuft. Ferner sind zwei Scan-Trajektorien vorgesehen, die senkrecht zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin verlaufen.
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Die Röntgenstrahlung abgebenden Positionen können matrixartig angeordnet sein. Dadurch können beliebige Scan-Trajektorien realisiert werden, die parallel, orthogonal oder schräg zu der Achse von Schulter zu Schulter der Patientin verlaufen können. Die Scan-Trajektorien können frei programmierbar sein.
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An einer einen Röntgenstrahl abgebenden Position, die von der Achse von Schulter zu Schulter weiter entfernt ist als diejenigen Positionen, die sich am nächsten zur Achse von Schulter zu Schulter befinden, kann die Röntgenstrahlung unter einem Winkel zur Vertikalen in Richtung Brustgewebe abgegeben werden. Hierdurch kann die Intensität des auf den Röntgendetektor auftreffenden Röntgenstrahls einen relativ hohen Wert erreichen, ohne dass das Brustgewebe mit einer hohen Strahlungsdosis belastet wird.
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Die Röntgenquelle kann eine Multifokus-Röntgenröhre und/oder eine Mikrofokus-Röntgenröhre sein. Die Röntgenquelle kann die Röntgenstrahlung sowohl mittels herkömmlicher Emittertechnologie, d.h. thermischer Emission, als auch mittels kalter Emission, d.h. Feldemitter, erzeugen. Die kalte Emission und die Feldemitter können beispielsweise durch sogenannte Carbon-Nano-Tube-Emitter realisiert werden. Die Röntgenquelle kann lediglich eine Kathode und eine Anode aufweisen, wobei eine Stahlablenkeinheit bewirkt, dass der Röntgenstrahl von der gewünschten Position abgegeben wird. Es ist auch möglich, eine Röntgenquelle mit einer Kathode und einer Mehrzahl von Anoden zu verwenden. Die Röntgenquelle kann zumindest einen Kollimator aufweisen, der bewirkt, dass die Röntgenstrahlung nur das zu untersuchende Gewebe durchläuft und nicht anderes Gewebe durchläuft.
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Die Anzahl der Positionen, an der ein Röntgenstrahl für eine Aufnahme abgegeben wird, kann der Anzahl von Pixel des Röntgendetektors entsprechen. Dies hat den Vorteil, dass für ein Projektionsbild keine Bildrekonstruktion erforderlich ist.
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Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein Mammographieverfahren gelöst, mit den Schritten eines Abgebens von Röntgenstrahlung an einer Mehrzahl von ersten Positionen, die in einer zur Achse von Schulter zu Schulter parallelen Linie angeordnet sind, in das Brustgewebe; und eines Abgebens von Röntgenstrahlung an einer Mehrzahl von zweiten Positionen in das Brustgewebe, die auf einer zur Achse von Schulter zu Schulter senkrechten Linie angeordnet sind, , die sich weiter von der Achse von Schulter zu Schulter der Patientin entfernt befinden als die Mehrzahl von zweiten Positionen.
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Erfindung offenbart auch ein Mammographieverfahren mit folgenden Schritten: Abgeben von Röntgenstrahlung an zumindest einer ersten Position in das Brustgewebe und Abgeben von Röntgenstrahlung an zumindest einer zweiten Position in das Brustgewebe, die sich weiter von der Achse von Schulter zu Schulter der Patientin entfernt befindet als die zumindest eine erste Position. Es kann eine Mehrzahl erster und zweiter Positionen vorgesehen sein. Die ersten Positionen können entlang einer Linie angeordnet sein, die parallel zu der Achse von Schulter zu Schulter der Patientin verläuft.
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Die ersten und zweiten Positionen können T-förmig, U-förmig, ⊓-förmig, in Matrixform, in Form eines Kreises, in Form eines Quadrates oder in Form eines Rechteckes angeordnet werden. Das Mammographieverfahren kann so vorteilhaft ausgestaltet sein, wie zuvor hinsichtlich des Mammographiegerät beschrieben wurde.
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Die Erfindung offenbart auch ein Computerprogrammprodukt, das in einen Speicher eines Computers ladbar ist oder geladen ist und Mittel umfasst, die zum Ausführen aller Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens eingerichtet sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben. Es zeigen: 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der die einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen kreisförmig angeordnet sind;
- 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der die einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen in einem Quadrat angeordnet sind;
- 3 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Tomografiegerätes;
- 4 eine teilweise weggeschnittene Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen T-förmig angeordnet sind;
- 5 eine teilweise weggeschnittene Draufsicht auf die vierte Ausführungsform der Erfindung, bei der die einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen n-förmig angeordnet sind;
- 6 eine teilweise weggeschnittene Draufsicht auf eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Röntgenstrahl abgebenden Positionen matrixartig angeordnet sind;
- 7 zeigt eine Seitenansicht eines typischen Röntgenstrahlverlaufs;
- 8 zeigt eine Frontalansicht eines typischen Röntgenstrahlenverlaufs;
- 9 eine teilweise weggeschnittene Draufsicht auf ein Mammographiegerät des Standes der Technik;
- 10 ein Detail eines Mammographiegerätes des Standes der Technik; und
- 11 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht eines Mammographiegerätes des Standes der Technik.
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9 zeigt eine teilweise weggeschnittene Draufsicht auf ein Mammographiegerät 100 des Standes der Technik, 10 zeigt eine Multifokus-Röntgenröhrenanordnung des Standes der Technik und 11 zeigt eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht eines Mammographiegerätes des Standes der Technik. Eine Patientin 102, deren Brust 104 durch das Mammographiegerät 100 untersucht werden soll, legt ihre Brust auf einen Röntgendetektor 106. Die Brust wird durch eine Kompressionsplatte 118 zum Röntgen komprimiert. Das herkömmliche Mammographiegerät umfasst eine Halterung 120, die mittels einer Führung 122 an einem Ständer 124 beweglich angeordnet ist, damit der Detektor 106 und die Kompressionsplatte 112 auf die gewünschte Höhe bewegt werden können. Die Kompressionsplatte 118 ist gegenüber dem Detektor 106 beweglich angeordnet. Das Mammographiegerät 100 umfasst zumindest eine Multifokus-Röntgenröhre 108, in der eine Mehrzahl strahlabgebender Positionen 110 vorhanden sind. Die strahlabgebenden Positionen 110 können Röntgenquellen sein, die beispielsweise aus einem Carbon-Nano-Röhrenmaterial aufgebaut sind. Die Röntgenstrahlung abgebenden Positionen können auch individuell ansteuerbare thermische Kathoden, beispielsweise Dispenser-Kathoden sein.
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10 zeigt ein Beispiel in der zwei Multifokus-Röntgenröhren 108a und 108b vorhanden sind, die jeweils eine Mehrzahl Röntgenstrahl abgebender Positionen 110 aufweisen.
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Die einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen 110 werden sukzessive aktiviert, so dass eine Scan-Trajektorie in einer Richtung parallel zu der Achse von Schulter zu Schulter der Patientin 102 gebildet wird, entlang der sukzessive von unterschiedlichen Positionen 110 ein Röntgenstrahl abgegeben wird.
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Die einen Röntgenstrahl abgebende Position 110 emittiert einen Mittenstrahl 112, einen rechten Randstrahl 114 und einen linken Randstrahl 116. Außerhalb des rechten Randstrahls 114 und des linken Randstrahls 116 gibt die einen Röntgenstrahl abgebende Position 110 keine Röntgenstrahlung ab, um die Patientin vor einer unnötigen Strahlenbelastung zu schützen. Der Öffnungswinkel der Röntgenstrahlung kann durch Kolliminatoren (nicht gezeigt) begrenzt werden. Der rechte Randstrahl 114 trifft auf das rechte Ende des Detektors 106, der linke Randstrahl 116 trifft auf das linke Ende des Detektors 106 und der Mittenstrahl 112 trifft auf die Mitte des Detektors 106 auf. Sukzessive geben weitere eine Röntgenstrahlung abgebende Positionen 110 einen Röntgenstrahl ab, so dass das Brustgewebe aus unterschiedlichen Winkeln von Röntgenstrahlung durchlaufen wird. Diese Röntgenstrahlung trifft auf den Detektor 106, der vorzugsweise ein Festkörperdetektor ist. Durch jeden Strahl, der von einer Position 110 abgegeben wird, wird durch den Detektor 106 eine Projektionsaufnahme erzeugt. Die Mehrzahl von Projektionsaufnahmen wird in einem Computerspeicher (nicht gezeigt) gespeichert, und durch die eingangs beschriebenen Algorithmen wird das dreidimensionale Volumen rekonstruiert, aus dem zweidimensionale Schnittansichten erstellt werden können.
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Bei dem in 11 gezeigten Beispiel aus dem Stand der Technik kann eine Röntgenquelle 108 mit nur einer einen Röntgenstrahl abgebenden Position vorgesehen sein. Die Halterung 120 ist gegenüber der Führung 122 schwenkbar angeordnet, so dass die Halterung 120 und die Röntgenquelle 108 um eine Achse senkrecht zur Thoraxebene schwenkbar ist.
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1 zeigt eine teilweise weggeschnittene Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Mammographiegerät 1. Das Mammographiegerät weist eine Röntgenquelle 8a mit einer Mehrzahl von Positionen 10 auf, die einen Röntgenstrahl abgeben und kreisförmig angeordnet sind. Der Röntgenstrahl verläuft von den Positionen 10 durch das Brustgewebe (nicht gezeigt) und trifft auf den Detektor 6 mit einem optionalen Vergrößerungstisch auf. In der kreisförmigen Anordnung von einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen 10 befindet sich ein weiterer Röntgenstrahler, beispielsweise ein herkömmlicher Röntgenstrahler als eine einen Röntgenstrahl abgebende Position 10a.
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2 ist eine zweite Ausführungsform die der ersten Ausführungsform ähnelt, wobei die Röntgenquelle 8b in einem Quadrat angeordnete Positionen 10 aufweist, die einen Röntgenstrahl abgeben. Der Röntgenstrahl verläuft wie bei der Ausführungsform von 1 von den Positionen 10 durch das Brustgewebe (nicht gezeigt) und trifft auf den Detektor 6 mit einem optionalen Vergrößerungstisch auf. In der quadratischen Anordnung von einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen 10 befindet sich ein weiterer Röntgenstrahler, beispielsweise ein herkömmlicher Röntgenstrahler als eine einen Röntgenstrahl abgebende Position 10a.
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Die mittels des Detektors 6 gewonnenen Schnittbilder können mittels der zirkularen Tomosynthese verarbeitet werden. Dies hat den Vorteil, dass die diagnostische Abklärung dreidimensional erfolgen kann und Gewebeproben dreidimensional untersucht werden können. Darüber hinaus bietet die zirkulare Tomosynthese eine höhere Tiefenauflösung und eine isotrope Auflösung in der Bildebene. Das durch die Mehrzahl von Röntgenstrahlung abgebenden Positionen 10 erzeugte Winkelspektrum kann -7,5° bis +7,5°, bevorzugt +25° bis -25° betragen.
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3 zeigt eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Mammographiegerät 1. Ein Ständer 24 hält über eine Führung 22 eine Halterung 20, an der die Multifokus-Röntgenröhre 8 mit einer Mehrzahl von einem Röntgenstrahl abgebenden Positionen 10 befestigt ist. Die Multifokus-Röntgenröhre 8 kann eine kreisförmige Multifokus-Röntgenröhre 8a oder eine quadratische Multifokus-Röntgenröhre 8c sein. Die Multifokus-Röntgenröhre 8 kann, wie nachstehend detaillierter beschrieben ist, T-förmig, U-förmig, n-förmig oder matrixförmig ausgebildet sein. An der Halterung 12 ist der Detektor 6 mit dem optionalen Vergrößerungstisch befestigt. Der Detektor kann im aktiven Bildfeld selektiv ausgelesen werden. Vorzugsweise ist der Detektor schnell auslesbar. Eine bewegliche Kompressionsplatte 18 ist an der Halterung 20 angeordnet. Die Röntgenstrahlen verlaufen sukzessive von den einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen 10 durch die Brust der Patientin zum Detektor.
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Bei dieser Ausführungsform ist die gesamte Anordnung, d.h. die sogenannte „Gantry“, schwenkbar, die die Röntgenquelle und den Röntgendetektor umfasst, um beispielsweise CC-Projektionen (von unten), MLO-Projektionen (von oben) oder auch ML-Projektionen (von der Seite) aufzunehmen.
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4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der die einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen 10 T-förmig angeordnet sind. Die dritte Ausführungsform weist eine erste Multifokus-Röntgenröhre 8c auf, deren einen Röntgenstrahl abgebende Positionen 10 entlang einer Linie angeordnet sind, die parallel zur Achse von Schulter zu Schulter einer Patientin verläuft. Durch die erste Multifokus-Röntgenröhre 8c kann ein Winkelspektrum von -25° bis +25° erreicht werden. Zusätzlich weist die dritte Ausführungsform eine zweite Multifokus-Röntgenröhre 8d auf, deren einen Röntgenstrahl abgebende Positionen 10 orthogonal zu der von Schulter zu Schulter verlaufenden Achse einer Patientin angeordnet sind. Durch die strahlabgebenden Positionen 10 kann ein Winkelspektrum von etwa 0 bis 15°, vorzugsweise 0 bis 25° in einer Richtung orthogonal zur Brustwand erzielt werden. Die erste Multifokus-Röntgenröhre 8c erzeugt eine erste Scan-Trajektorie, die parallel zu der von Schulter zu Schulter einer Patientin verlaufenden Achse angeordnet ist. Die zweite Multifokus-Röntgenröhre 8d erzeugt eine zweite Scan-Trajektorie, die orthogonal zu der von Schulter zu Schulter einer Patientin verlaufenden Achse angeordnet ist. Die Röntgenstahlen treffen auf dem Detektor 6 auf, nachdem sie das Gewebe durchlaufen haben.
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Vorzugsweise sind 22 stationäre einen Röntgenstrahl abgebende Positionen 10 vorgesehen. Eine erste Position 10 befindet sich am Schnittpunkt der Linien der T-Form. Zumindest acht einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen sind jeweils rechts und links der Position am Schnittpunkt der Linien der T-Form parallel zur Achse von Schulter zu Schulter einer Patientin angeordnet. Zumindest fünf einen Röntgenstrahl abgebende Positionen 10 sind in der Linie orthogonal zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin angeordnet.
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5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Die vierte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der dritten Ausführungsform, außer dass zwei Multifokus-Röntgenröhren 8e, 8f vorhanden sind, deren einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen 10 jeweils auf einer Linie angeordnet sind, die orthogonal zu der Achse angeordnet sind, die von Schulter zu Schulter einer Patientin verläuft.
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Somit weist die vierte Ausführungsform drei Scan-Trajektorien auf. Die erste Scan-Trajektorie verläuft parallel zu der Achse von Schulter zu Schulter einer Patientin. Die zweite und dritte Scan-Trajektorie verläuft jeweils orthogonal zur Achse von Schulter zu Schulter der Patientin. Die rechte Multifokus-Röntgenröhre 8e und die linke Multifokus-Röntgenröhre 8f können beweglich angeordnet sein, so dass sie in eine Stellung geschoben werden können in der optimale Aufnahmebedingungen zu erwarten sind. Die Röntgenstahlen treffen auf dem Detektor 6 auf, nachdem sie das Gewebe durchlaufen haben.
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6 zeigt die fünfte Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Multifokus-Matrix-Röntgenröhre 8g vorgesehen ist. Die einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen 10 sind auf der Multifokus-Matrix-Röntgenröhre in einer Matrix angeordnet. Dadurch sind eine Mehrzahl von Scan-Trajektorien möglich, die parallel zu der Achse von Schulter zu Schulter einer Patientin verlaufen. Es sind auch eine Mehrzahl von Scan-Trajektorien möglich, die Orthogonal zu der Achse von Schulter zu Schulter einer Patientin verlaufen. Darüber hinaus sind Scan-Trajektorien möglich, die schräg zu der Achse von Schulter zu Schulter der Patientin verlaufen. Die Röntgenstahlen treffen auf dem Detektor 6 auf, nachdem sie das Gewebe durchlaufen haben.
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7 zeigt eine Seitenansicht auf eine einen Röntgenstrahl abgebenden Position 10, die sich in der zweiten Multifokus-Röntgenröhre 8d, der dritten Multifokus-Röntgenröhre 8e, der vierten Multifokus-Röntgenröhre 8f oder in der Multifokus-Matrix-Röntgenröhre 8g an einer Position befindet, die von der Achse von Schulter zu Schulter der Patientin weiter entfernt ist als eine andere einen Röntgenstrahl abgebende Positionen. Der von dieser Position 10 abgegebene Röntgenstrahl verläuft unter einem Winkel von 0 bis 15°, vorzugsweise 0° bis 20° zur vertikalen Achse durch das Brustgewebe auf den Detektor. Der Strahl muss so begrenzt sein, dass er nicht in den Thorax der Patientin eintritt.
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8 zeigt eine Frontalansicht auf eine eine Röntgenstrahlung abgebende Position 10. Die Röntgenstrahlung gibt einen Mittenstrahl 12 sowie einen rechten Randstrahl 14 und einen linken Randstrahl 16 ab. Zwischen dem rechten Randstrahl und dem linken Randstrahl wird ebenfalls Röntgenstrahlung abgegeben, die durch die Brust verläuft und auf den Detektor auftrifft. Dabei trifft der rechte Randstrahl 14 auf den rechten Rand des Detektors 6, der Mittenstrahl auf die Mitte des Detektors 6 und der linke Randstrahl 16 auf den linken Rand des Detektors 6 auf.
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Jede der eine Röntgenstrahlung abgebenden Positionen 10 kann eine Röntgenstrahlquelle mit einem Kollimator aufweisen.
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Die Röntgenfoki, d.h. die optischer Brennflecken, sind in der Mammografie typischerweise kleiner als 1 mm x 1 mm. Der nominale Wert beträgt etwa 0,3 mm bis etwa 0,4 mm und bei Vergrößerungsmammografie etwa 0,1 mm bis etwa 0,2 mm. Die zuvor genannten Ausführungsformen weisen etwa 10 bis etwa 100 oder auch mehr Röntgenstrahlung abgebende Positionen auf. Der Winkelbereich, innerhalb dessen ein Röntgenstrahl erzeugt wird, ist üblicherweise zwischen etwa 10° und etwa 60°. Der Abstand zwischen der Röntgenquelle und dem Röntgendetektor beträgt beim Zentralstrahl normalerweise etwa 500 mm bis etwa 700 mm, vorzugsweise etwa 660 mm.
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Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass Schichtaufnahmen aus einer zusätzlichen Ebene für die Bildrekonstruktion und Volumenkonstruktion bereitgestellt werden. Es sind flexible asymmetrische Scan-Trajektorien aus zumindest zwei zueinander orthogonalen Richtungen möglich. Der dreidimensionalen Bildrekonstruktion wird mehr räumliche Information bereitgestellt. Die zusätzliche Information kann ohne mechanische Bewegung während des Scans gewonnen werden. Der Bildrekonstruktion werden Daten aus einer Ebene 90° zur Brustwand zur Verfügung gestellt. Bei einer Multifokus-Matrix-Röntgenröhre sind flexible Scan-Trajektorien möglich, die in Abhängigkeit der klinischen Fragestellung definiert werden können. Werden Multifokus-Röntgenröhren oder Multifokus-Matrix-Röntgenröhren eingesetzt, entstehen keine Bewegungsartefakte, da die Scans ohne mechanische Bewegungen durchgeführt werden.
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Die Erfindung schlägt eine Untersuchungsverfahren und ein Mammographiegerät für Zusatzaufnahmen für die diagnostische Abklärung, für eine Vergrößerungsaufnahme, für eine Biopsieführung und eine Gewebeprobeuntersuchung mit einer zirkularen Tomosynthese mittels einer Röhre, eines Generators, eines Detektors, einer Acquisitionsworkstation (PC) zum Steueren der Aufnahme und Anzeigen der Bilder und zur Bildrekonstruktion vor. Das Mammographiegerät umfasst zusätzlich zur konventionellen Röntgenröhre als Primärstrahler eine Multifokusröhre mit Röntgenemittern, die in einem Kreis oder in einem Rechteck um den Primärstrahler herum angeordnet sind. Es sind Strahlunsgkollimatoren vorgesehen, die für jede Röntgenquelle sicherstellen, dass nur maximal die Fläche des Detektors bestrahlt wird. Es wird eine Anzeige des nutzbaren Bildfeldes auf dem Detektor bereitgestellt, in der das zu untersuchende Objekt zentriert werden sollte. Die Multifokusquellen können individuell ansteuerbare kalte Kathoden (Feldemitter) sein, wobei die Kathoden aus Carbon-Nanotube-Material (CNT) aufgebaut sind. Die Multifokusquellen können alternativ hierzu konventionelle individuell ansteuerbare thermische Kathoden (z.B. Dispenserkathoden) sein. Der Detektor kann ein schnell auslesbarer Festkörperdetektor sein. Der Detektor kann selektiv im aktiven Bildfeld ausgelesen werden kann. Optional kann ein Vergrößerungstisch verwendet werden.
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Die Erfinder haben erkannt, dass die zirkulare Tomosynthese für Brustanwendungen mit einem kleinen Bildfeld anwendbar ist. Die Vorteile sind, dass die diagnostische Abklärung dreidimensional erfolgen kann, Gewebeproben dreidimensional untersucht werden können, eine höhere Tiefenauflösung erreicht werden kann und die isotrope Auflösung in der Bildebene verbessert werden kann.
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Das Mammographiegerät kann ein Computersystem aufweisen, in dessen Speicher die vom Detektor erfassten Projektionsbildern abgespeichert werden. Der Computer kann ein Steuerungsprogramm aufweisen, das die einen Röntgenstrahl abgebenden Positionen 10 sukzessive in der gewünschten Reihenfolge ansteuert. Das Computersystem kann ferner eine Auswertesoftware aufweisen, die aus den Projektionsbilder eine dreidimensionale Repräsentation des Gewebes erzeugt. Die dreidimensionale Repräsentation kann, beispielsweise in Form von Schnittbildern, auf einem Monitor (nicht gezeigt) dargestellt werden.
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Es versteht sich, dass die Erfindung auch bei anderen medizinischen Gebieten angewendet werden kann. Beispielsweise kann die Erfindung zum Röntgen des Bauches, des Kopfes, eines Gelenkbereiches oder eines beliebigen anderen Körperbereichs verwendet werden.
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Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Beschreibung der Erfindung und die Ausführungsbeispiele grundsätzlich nicht einschränkend in Hinblick auf eine bestimmte physikalische Realisierung der Erfindung zu verstehen sind. Für einen Fachmann ist es insbesondere offensichtlich, dass die Erfindung teilweise oder vollständig in Soft- und/oder Hardware und/oder auf mehrere physikalische Produkte - dabei insbesondere auch Computerprogrammprodukte - verteilt realisiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mammographiegerät
- 6
- Röntgendetektor
- 8
- Multifokus-Röntgenröhre
- 8a
- Multifokus-Röntgenröhre
- 8b
- Multifokus-Röntgenröhre
- 8c
- Multifokus-Röntgenröhre
- 8d
- Multifokus-Röntgenröhre
- 8e
- Multifokus-Röntgenröhre
- 8f
- Multifokus-Röntgenröhre
- 8g
- Multifokus-Matrix-Röntgenröhre
- 10
- Strahlabgebende Position
- 10a
- Strahlabgebende Position innerhalb der kreisförmigen oder quadratischen Anordnung
- 12
- Mittenstrahl
- 14
- rechter Randstrahl
- 16
- linker Randstrahl
- 18
- Kompressionsplatte
- 20
- Halterung
- 22
- Führung
- 24
- Ständer
- 102
- Patientin
- 104
- Brust der Patientin
- 106
- Detektor
- 108
- Multifokus-Röntgenröhre
- 110
- Röntgenstrahl abgebende Position
- 112
- Mittenstrahl
- 114
- rechter Randstrahl
- 116
- linker Randstrahl
- 118
- Kompressionsplatte
- 120
- Gehäuse
- 122
- Führung
- 124
- Ständer
