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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Untersuchung eines eine periodische Bewegung ausführenden
Körperbereichs
eines Untersuchungsobjektes mittels eines ein Computertomographie(CT)-Geräts mit einer
kontinuierlich um eine Systemachse rotierenden Röntgenstrahlenquelle, von der
ein das Untersuchungsobjekt durchdringendes Röntgenstrahlenbündel ausgeht,
und einem Detektorsystem für
die von der Röntgenstrahlenquelle
ausgehende Röntgenstrahlung,
das wenigstens eine erste und eine letzte Detektorzeile aufweist,
wobei während
der Rotation der Röntgenstrahlenquelle
das Untersuchungsobjekt einerseits und die Röntgenstrahlenquelle und das
Detektorsystem andererseits in Richtung der Systemachse relativ
zueinander verlagert werden, und wobei mittels einer elektronischen
Recheneinrichtung aus den der detektierten Röntgenstrahlung entsprechenden
Ausgangsdaten des Detektorsystems ein Schnittbild zumindest des
die periodische Bewegung ausführenden
Körperbereichs
ermittelt.
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Die Technik der prospektiv EKG-getriggerten Aufnahme
von Einzelschichten mit Einzeilen CT-Geräten der 3. Generation (Röntgenstrahlenquelle
und Detektorsystem rotieren gemeinsam um eine Systemachse) ist seit
den frühen
80er Jahren bekannt. Dabei wird ein charakteristisches Merkmal des
EKG-Signals, z.B. die R-Zacke, dazu benutzt, eine axiale Aufnahme
für eine
festen Position (z-Position) des Untersuchungsobjekts relativ zu
Röntgenstrahlenquelle
und Detektorsystem in Richtung der Systemachse (z-Richtung) in einer
definierten Herzphase durchzuführen.
Nach einer wählbaren
zeitlichen Verzögerung
(in % des mittleren RR-Intervalls des EKG-Signals oder absolut in
msec) zur jeweils vorangehenden R-Zacke wird ein Vollumlauf- oder
Teilumlaufscan ausgelöst.
Dabei können
die für
die Bildrekonstruktion an dieser z-Position benötigten Daten in mehreren aufeinanderfolgenden
Umläufen
aufgesammelt werden, um die zeitliche Auflösung zu verbessern.
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Bei Einzeilen-CT-Geräten, d.h.
CT-Geräten deren
Detektorsystem eine einzige Zeile von Einzeldetektoren aufweist,
besteht auch die Möglichkeit
der Spiralaufnahme mit parallel aufgezeichnetem EKG-Signal Stand
der Technik (sog. retrospektives Gating). Hier werden nachträglich bei
der Bildrekonstruktion Schnittbilder nur aus Daten in erlaubten
Datenbereichen (in der jeweils gewünschten Herzphase, z. B. in
der Diastole) berechnet. Bei Einzeilen CT-Geräten leidet diese Methode unter
der nicht lückenlosen
Abdeckung des Volumens in z-Richtung mit Schnittbildern. Bei einer
Spiralaufnahme erfolgt gleichzeitig mit einer kontinuierlichen Rotation
von Röntgenstrahlenquelle
und Detektorsystem um die Systemachse eine Relativverschiebung von
Röntgenstrahlenquelle
und Detektorsystem einerseits und Untersuchungsobjekt andererseits
in z-Richtung.
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Mit der Einführung neuer CT-Geräte der 3. Generation
mit Subsekundenrotation, d.h. Röntgenstrahlenquelle
und Detektorsystem benötigen
für einen
vollständigen
Umlauf um die Systemachse weniger als eine Sekunde, und Mehrschichttechnologie, d.h.
Detektorsystem mit mehr als einer Zeile von Einzeldetektoren, erlebt
die Herzdiagnostik mit CT-Geräten
einen neuen Aufschwung. Sowohl EKG-getriggerte axiale Aufnahmen
als auch Spiralaufnahmen mit parallel aufgezeichnetem EKG-Signal
(retrospektives EKG-Gating) wurden auf Mehrschicht-CT-Geräte, d.h.
CT-Geräte
mit Mehrschichttechnologie erweitert. Durch die Mehrzeiligkeit ergeben
sich bei der retrospektiv gegateten Spiraluntersuchung mit geeigneten
Rekonstruktionstechniken auch neue Möglichkeiten, wie die z.B. die
in z-Richtung lückenlose
Darstellbarkeit des Herzvolumens in jeder beliebigen Phase des Herzzyklus.
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Beide bisher bekannten Methoden,
die EKG-Triggerung von einzelnen axialen Aufnahmen und die Spiralaufnahme
mit parallel aufgezeichnetem EKG-Signal (retrospektives Gating),
haben aber eine Reihe von Nachteilen.
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Bei EKG-getriggerten axialen Aufnahmen wird
Strahlung nur innerhalb der Zeitspanne ausgelöst, während der tatsächlich für die Bildrekonstruktion
benötigte
Daten aufgenommen werden. Die Methode ist also dosisbewußt, sie
appliziert nur die für die
Bildberechnung wirklich notwendige Röntgenstrahlung. Allerdings
werden pro Aufnahme (Scan) jeweils ein Schnittbild einer Schicht
(bei Einzeilen CT-Geräten)
oder mehrere (bei Mehrzeilen-CT-Geräten) Schnittbilder von Schichten
an festen Tischpositionen aufgenommen. Zwischen zwei Scans müssen das
Untersuchungsobjekt einerseits und die Röntgenstrahlenquelle und das
Detektorsystem andererseits, die bei während eines Scans eine feste
z-Position relativ zueinander einnehmen, in die neue gewünschte z-Position
gebracht werden. Dies kostet Zeit und ist die Ursache dafür, daß in der
Regel nicht in jedem Herzzyklus (Herzperiode) Schnittbilder aufgenommen
werden können,
sondern nur in jeder zweiten oder jeder dritten. Dadurch verlängert sich die
Untersuchungszeit erheblich, und es ist oft nicht möglich, von
dem gesamte Herzvolumen in einer Atemanhaltephase Schnittbilder
von den gewünschten
dünnen
Schichten zu gewinnen. Außerdem
entstehen bei Mehrschicht-CT-Geräten die
Schnittbilder automatisch im Abstand einer Detektorzeile in z-Richtung.
Für qualitativ
hochwertige 3D Anwendungen, z. B. Volume Renderings zur Darstellung
der Koronararterien, benötigt
man die Schnittbilder aber in z-Richtung
in einem kleineren Abstand. Eine Rekonstruktion von entsprechenden
Schnittbildern ist bei konventionellen Einzelschichtaufnahmen nicht möglich.
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Bei Spiralaufnahmen mit Mehrzeilen-CT-Geräten mit
parallel aufgezeichnetem EKG-Signal werden während der gesamten Dauer der
Spiralaufnahme Daten aufgenommen. Folglich wird der Patient auch
während
der gesamten Dauer der Spiralaufnahme mit Röntgenstrahlung bestrahlt. Aus
dem während
der Spiralaufnahme aufgezeichneten EKG-Signal werden später (retrospektiv) die
in den gewünschten
Phasen des Herzzyklus aufgenommenen Daten identifiziert und zur
Rekonstruktion herangezogen. Diese Methode hat bei Mehrschicht-CT-Geräten den
Vorteil, daß Schnittbilder
in jeder gewünschten
Herzphase in z-Richtung in beliebig kleinen Abständen überlappend rekonstruiert werden
können. Durch
die kontinuierliche Relativbewegung zwischen Untersuchungsobjekt
einerseits und Röntgenstrahlenquelle
und Detektorsystem andererseits ist bei Mehrschicht-CT-Geräten außerdem die
Abdeckung des gesamten Herzvolumens in einer Atemanhaltephase mit
dünnen
Schichten möglich.
Beide Punkte sind Voraussetzungen für qualitativ hochwertige 3D-Darstellungen des
Herzens.
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Interessiert man sich allerdings
nur für Schnittbilder
des Herzens in einer Phase, üblicherweise
der Ruhephase (Diastole), sind Spiralaufnahmen mit Mehrzeilen-CT-Geräten mit
retrospektivem EKG-Gating nicht dosisbewußt, denn obwohl während der
gesamten Spiralaufnahme der Patient mit Röntgenstrahlung bestrahlt wird,
wird ein unter Umständen
nur kleiner Teil der aufgenommenen Daten tatsächlich zur Bildrekonstruktion
verwendet.
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Im Zusammenhang mit einer Reduzierung der
einem Patienten zugeführten
Dosis ist es aus der
US 5 625
662 bekannt, bei einem CT-Gerät den Röhrenstrom einer als Röntgenstrahlenquelle
vorgesehenen Röntgenröhre in Abhängigkeit
sowohl von dem Rotationswinkel der Röntgenröhre als auch von auf die bei
dem jeweiligen Rotationswinkel gewonnenen Daten anzuwendende Gewichtungsfaktoren
zu modulieren.
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Im gleichen Zusammenhang ist in der
US 5 485 494 ein CT-Gerät beschrieben,
bei dem der Röhrenstrom
einer als Röntgenstrahlenquelle
vorgesehenen Röntgenröhre in Abhängigkeit
von dem Rotationswinkel der Röntgenröhre gemäß einer
gespeicherten Funktion moduliert wird, die vorzugsweise auf Basis
eines Testscans des Patienten gewonnenen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem ein eine
periodische Bewegung ausführender
Körperbereich
eines Untersuchungsobjektes mit verringerter Dosis aufgenommen werden
kann.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe
gelöst
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Im Falle der Erfindung werden also
für Untersuchungen
beispielsweise des Herzens in einer vorher festgelegten Herzphase
die Vorteile einer prospektiven Triggerung (nur die wirklich notwendige
Dosis wird appliziert) mit den Vorteilen der Spiralaufnahme mittels
eines Mehrzeilen- CT-Geräts
(lückenlose Volumenabdeckung,
Möglichkeit
der überlappenden Rekonstruktion
von Schnittbildern) verbunden. Dazu werden während den einzelnen Herzzyklen
prospektiv getriggert mit einer wählbaren zeitlichen Verzögerung (in
o oder als Bruchteil einer mittleren Dauer des RR-Intervalls des
EKG-Signals oder absolut in msec) zur jeweils vorangehenden R-Zacke
des EKG-Signals
Vollumlauf- oder Teilumlaufscans ausgelöst, wobei Röntgenstrahlung nur während der
Zeit für
die Aufnahme der Daten während
des Vollumlauf- bzw. Teilumlaufscans mittels des mehrere Detektorzeilen aufweisenden
Detektorsystems (Mehrzeilen-Vollumlauf- bzw. Teilumlaufdatensätze) appliziert
wird, d. h. nicht nur die Datenaufnahme, sondern auch die Röntgenstrahlung
wird prospektiv getriggert, indem die Röntgenstrahlenquelle entsprechend
aktiviert und deaktiviert wird. Die Relativverschiebung in z-Richtung
zwischen Untersuchungsobjekt einerseits und Röntgenstrahlenquelle und Detektorsystem
andererseits wird nicht im "Stop
and Go"-Betrieb
für den jeweiligen
Scan angehalten und nur zwischen zwei Scans von einer z-Position
zur nächsten
vorgenommen, sondern erfolgt wie bei Spiralaufnahmen kontinuierlich
sowohl während
der Scans als auch in der Zeit dazwischen. Man erhält so Mehrzeilen-
Teilumlauf- bzw. Vollumlaufdaten, bei denen jede Projektion einer
anderen z-Position entspricht. Durch geeignete Rekonstruktions-
und Gewichtungsverfahren (z.B. projektionsabhängige Gewichtung zwischen den
Daten der einzelnen Detektorzeilen) lassen sich daraus innerhalb
eines von der Vorschubgeschwindigkeit und damit von dem sogenannten
pitch abhängigen Bereichs
in z-Richtung lückenlos
Schnittbilder rekonstruieren. Die Vorschubgeschwindigkeit wird in
Abhängigkeit
von der Periodendauer der Herzzyklen, d.h. der Herzfrequenz, unter
Berücksichtigung
der Detektorbreite so gewählt,
daß in
jedem Herzzyklus ein Teilumlauf- bzw. Vollumlaufdatensatz aufgenommen
werden kann und daß die
von aufeinanderfolgenden Datensätzen
abgedeckten Bereiche sich in z-Richtung überdecken oder – im Grenzfall – lückenlos
aneinanderstoßen.
Dann ist das ganze Herzvolumen in z-Richtung lückenlos mit Schnittbildern
abdeckbar. Durch die kontinuierliche Relativverschiebung in z-Richtung
zwischen Untersuchungsobjekt einerseits und Röntgenstrahlenquelle und Detektorsystem
ande rerseits und den Wegfall der bei diskontinuierlicher Relativverschiebung
erforderlichen Beschleunigungs- und Abbremsphasen läßt sich
so auch das ganze Herzvolumen in einer Atemanhaltephase scannen.
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Die Methode der Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit
an die Herzfrequenz ist nicht nur für das erfindungsgemäße Verfahren,
sondern auch für konventionelle
EKG-gegatete Mehrzeilen-CT-Spiralaufnahmen
relevant.
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Gemäß einer Variante der Erfindung
ist die Zeitdauer, während
welcher die Röntgenstrahlenquelle
während
eines Herzzyklus aktiviert wird, größer ist als die Dauer eines
Zeitintervalls, während dessen
Meßdaten
gewonnen werden, d.h. größer ist als
die Dauer eines Rekonstruktionsintervalls bzw. Datenintervalls.
Es ist dann so auch im Falle von Schwankungen der Dauer der Herzzyklen
(Arrhythmie) sichergestellt, daß tatsächlich die
abzubildenden Phase des Herzzyklus aufgenommen wird.
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Eine weitere Variante der Erfindung
sieht vor, daß der
zeitliche Verlauf des EKG-Signals und die Meßdaten gespeichert werden und
die zur Ermittlung eines Schnittbildes herangezogenen Meßdaten unter Berücksichtigung
des Signals derart ausgewählt
werden, daß sie
während
der abzubildenden Phase gewonnen wurden. Auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann also auch ein retrospektives EKG-Gating durchgeführt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
der beigefügten
Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Ansicht eines zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
dienenden CT-Geräts,
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2 eine
Ansicht der Detektoreinheit des CT-Geräts gemäß 1,
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3 die
Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens
verdeutlichende Diagramme.
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In den 1 und 2 ist schematisch ein CT-Gerät zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
dargestellt.
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Das CT-Gerät weist eine Meßeinheit
aus einer Röntgenstrahlenquelle 1,
die ein Röntgenstrahlenbündel 18 aussendet,
und einer Detektoreinheit 2 auf, welche aus mehreren in
Richtung einer Rotationsachse 6 aufeinanderfolgenden Zeilen
von Einzeldetektoren, z.B. jeweils 512 Einzeldetektoren, zusammengesetzt
ist. Der Fokus der Röntgenstrahlenquelle 1,
von dem das Röntgenstrahlenbündel 18 ausgeht,
ist mit 24 bezeichnet. Das Untersuchungsobjekt, im Falle des dargestellten
Ausführungsbeispiels
ein menschlicher Patient 8, liegt auf einem Lagerungstisch 20,
der sich durch die Meßöffnung 21 eines
ringförmigen
Trägers 7,
der sogenannten Gantry, erstreckt.
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Die Detektoreinheit 2 weist
gemäß 2 eine erste Detektorzeile 3 und
eine letzte Detektorzeile 4 auf. Zwischen der ersten und
der letzten Detektorzeile 3, 4 können eine
oder wie dargestellt auch mehrere weitere Detektorzeilen 5 angeordnet sein.
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Die Detektorzeilen 3 bis 5 verlaufen
rechtwinklig zu der Rotationsachse 6, die in 2 strichpunktiert angedeutet
ist. Parallel zur Rotationsachse 6 sind die erste Detektorzeile 3 und
die letzte Detektorzeile 4 um eine Detektorbreite D voneinander
beabstandet. Die Detektorbreite D wird dabei von Zeilenmitte zu
Zeilenmitte gemessen.
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An dem Träger 7 sind die Röntgenstrahlenquelle 1 und
die Detektoreinheit 2 derart einander gegenüberliegend
angebracht, daß das
von der Röntgenstrahlenquellel
ausgehende Röntgenstrahlenbündel 18 auf
die Detektoreinheit 2 trifft. Der Träger 7 ist um die Rotationsachse 6 des
CT-Geräts,
die die Sy stemachse darstellt, drehbar gelagert und rotiert zur
Abtastung des Patienten 8 mit einer Drehzahl n um die Rotationsachse 6.
Dabei erfaßt
das von der mittels einer Generatoreinrichtung 22 betriebenen Röntgenstrahlenquelle 1 ausgehende
Röntgenstrahlenbündel 18 ein
Meßfeld 23 kreisförmigen Querschnitts.
Der Fokus 24 der Röntgenstrahlenquelle 1 bewegt
sich auf einer um ein auf der Rotationsachse 6 liegendes
Drehzentrum kreisförmig
gekrümmten Fokusbahn 25.
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Das Röntgenstrahlenbündel 18 durchstrahlt den
Patienten 8 und die an der Detektoreinheit 2 ankommenden
Röntgenstrahlen
werden während
der Rotation an einer Vielzahl von Projektionswinkeln α detektiert
und die Ausgangsdaten der Einzeldetektoren für jede der Detektorzeilen 3 bis 5 zu
je einer zu dem jeweiligen Projektionswinkel α gehörigen Projektion zusammengefaßt. Zu jedem
Projektionswinkel α gehört also
eine der Anzahl von Detektorzeilen 3 bis 5 entsprechende
Anzahl von Projektionen.
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Unter Heranziehung der während eines
Rekonstruktionsintervalls, das mehrere Datenintervalle umfassen
kann, aufgenommenen Projektionen, die von der Detektoreinheit 2 zu
einer elektronischen Recheneinrichtung 31 gelangen, rekonstruiert
letztere auf Basis an sich bekannter Algorithmen ein Schnittbild
eines zu untersuchenden Objektes. Um sinnvoll Schnittbilder des
untersuchten Objektes rekonstruieren zu können, ist die Aufnahme von
Projektionen zu aufeinanderfolgenden Projektionswinkeln α erforderlich,
welche sich über
einen Rekonstruktionsintervall erstrecken, das wenigstens gleich
180° + β sein muß, wobei β der in 1 veranschaulichte, auch
als Fächerwinkel
bezeichnete Öffnungswinkel
des Röntgenstrahlenbündels 18 ist.
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Der dem Träger 7 zugeordnete
Antrieb 26 ist wie erwähnt
geeignet, den Träger 7 kontinuierlich
rotieren zu lassen. Außerdem
ist ein weiterer in den Fig. nicht gezeigter Antrieb vorgesehen,
der eine Relativverschiebung des Lagerungstisches
20 und
damit des Patienten 8 einerseits und des Trägers 7 mit der
Meßeinheit 1, 2 andererseits
in Richtung der Rotationsachse 6 mit einer Vorschubgeschwindigkeit
v ermöglicht.
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Es besteht also die Möglichkeit,
dreidimensionale Bereiche des Patienten 8 in Form einer
Spiralaufnahme abzutasten, indem der Träger 7 mit der Meßeinheit 1, 2 kontinuierlich
rotiert und gleichzeitig eine Relativverschiebung von Lagerungstisch 20 und Träger 7 in
Richtung der Rotationsachse 6 mit einer Vorschubgeschwindigkeit
v erfolgt.
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Zur Durchführung von Untersuchungen des Herzens
oder herznaher, im Rhythmus der Herzaktion bewegter Bereiche des
Körpers
des Patienten 8 weist das CT-Gerät gemäß 1 außerdem
einen an sich bekannten Elektrokardiographen 27 auf, der über Elektroden,
von denen eine in 1 dargestellt und
mit 28 bezeichnet ist, mit dem Patienten 8 verbunden werden
kann und zur Erfassung des EKG-Signals des Patienten 8 parallel
zu der Untersuchung mittels des CT-Geräts dient. Dem EKG-Signal entsprechende
vorzugsweise digitale Daten sind der elektronischen Recheneinrichtung 31 zugeführt.
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Die Elektroden des Elektrokardiographen 27 sind
nach Möglichkeit
derart am Körper
des Patienten 8 angebracht, daß sie die Untersuchung des
Patienten 8 nicht beeinträchtigen.
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An die elektronische Recheneinrichtung 31 sind
eine Tastatur 29 und eine Mouse 30 angeschlossen,
die die Bedienung des CT-Geräts ermöglichen.
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Soweit Körperpartien des Patienten 8 aufgenommen
werden sollen, die sich ruhigstellen lassen, stellen sich für die Aufnahme
der Projektionen keine nennenswerten Probleme. Kritisch hingegen
ist die Aufnahme von Projektionen eines sich periodisch bewegenden
Objektes. Ein Beispiel eines derartigen Objektes ist das menschliche
Herz 9, welches in 1 schematisch
dargestellt ist.
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Bekanntlich führt das menschliche Herz 9 im wesentlichen
eine periodische Bewegung aus. Die periodische Bewegung besteht
dabei aus einer abwechselnden Folge einer Ruhe- bzw. Erschlaffungsphase
und einer Bewegungs- bzw. Schlagphase. Die Ruhephase hat eine Dauer
zwischen üblicherweise 500
bis 800 ms, die Schlagphase eine Dauer von 200 bis 250 ms.
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Die Drehzahl n des Trägers 7 liegt üblicherweise
bei 45 bis 120 Umdrehungen/Minute. Durch Vergleich der Drehzahl
n mit der Dauer der Ruhephase des Herzens 9 läßt sich
somit leicht feststellen, daß der
Träger 7 in
der Ruhephase des Herzens 9 um einen Drehwinkel γ rotiert,
der zwischen 135° (500
ms bei 45 Umdrehungen/Minute) und 576° (800 ms bei 120 Umdrehungen/Minute)
liegt.
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Wenn die Drehzahl n hoch genug gewählt wird,
rotiert der Träger 7 während der
jeweils aufzunehmenden Phase eines Herzzyklus, z.B. während einer
Ruhephase, um einen Winkel, der größer ist als das erforderliche
Rekonstruktionsintervall. Somit ist es möglich, während der jeweils aufzunehmenden Phase
eines Herzzyklus die zur Rekonstruktion eines Schnittbildes des
aufgenommenen Bereichs Herzens 9 erforderlichen Projektionen
aufzunehmen.
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Ist die Herzfrequenz so hoch, daß es nicht möglich ist
die zu einem vollständigen
Rekonstruktionsintervall gehörigen
Projektionen während
eines einzigen Herzzyklus aufzunehmen, kann dies während der
jeweils aufzunehmenden Phase mehrerer aufeinanderfolgender Herzzyklen
erfolgen. Das Rekonstruktionsintervall setzt sich dann aus mehreren zu
unterschiedlichen Herzzyklen gehörigen
Datenintervallen zusammen.
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Wie bereits erwähnt, wird das Elektrokardiogramm 10 des
menschlichen Herzens 9 mit aufgenommen, um aus ihm die
Ruhephasen 13 des menschlichen Herzens 9 bestimmen
zu können.
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Im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
das EKG-Signal genutzt, um die Röntgenstrahlenquelle 1,
z.B. eine Röntgenröhre, so
zu aktivieren und zu deaktivieren, daß sie nur während der jeweils aufzunehmenden
Phase eines Herzzyklus, z.B. der Ruhephasen des Herzens 9,
Röntgenstrahlung
emittiert. Dies bewirkt die mit der Generatoreinrichtung 22 verbundene
elektronische Recheneinrichtung 31.
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Auf diese Weise wird die Strahlenbelastung des
Patienten 8 verringert, da sich die Applikation von Röntgenstrahlung
auf diejenigen Zeitintervalle, nämlich
die Rekonstruktions- bzw. Datenintervalle, beschränkt, in
denen zur Bildrekonstruktion brauchbare Projektionen aufgenommen
werden.
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Dies ist aus 3 ersichtlich, in der Pegel L des mit
EKG bezeichneten EKG-Signal eines Patienten und die Intensität I der
von der Röntgenstrahlenquelle 1 ausgehenden
Röntgenstrahlung übereinander
jeweils über
der Zeit t aufgetragen sind. Das EKG-Signal veranschaulicht die
periodische Bewegung des Herzens des Patienten, wobei der Beginn eines
Herzzyklus jeweils durch eine R-Zacke R und die Dauer des jeweiligen
Herzzyklus durch das RR-Intervall TRR, d.h:
den Abstand der den jeweiligen Herzzyklus einleitenden R-Zacke von
der den folgenden Herzzyklus einleitenden R-Zacke, bestimmt ist. Die
im Falle des dargestellten Beispiels aufzunehmende Ruhephase des
Herzens ist jeweils schraffiert angedeutet.
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Wie aus dem Verlauf der Intensität I der Röntgenstrahlung,
die zwischen Null und einem Aktivierungswert Ia wechselt,
wird die Röntgenstrahlenquelle 1 derart
aktiviert und deaktiviert, daß sie
nur während
der aufzunehmenden Herzphase, d.h. der Ruhephase, aktiviert ist.
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Dies geschieht, indem die Röntgenstrahlenquelle 1 sozusagen
prospektiv jeweils um eine Verzögerungszeit
DP nach dem Auftreten für eine Zeitdauer Ta aktiviert
wird.
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Bei der Zeitdauer Ta,
während
derer Projektionen für
einen Vollumlauf- oder Teilumlauf-Scan aufgenommen werden, kann
es sich um ein vollständiges
Rekonstruktionsintervall RI oder nur um ein Datenintervall DI handeln.
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Die Verzögerungszeit DP und
die Zeitdauer Ta ermittelt die elektronische
Recheneinrichtung 31 indem sie den Mittelwert der Dauer
der RR-Intervalle TRR aus einer vorwählbaren
Anzahl vorangegangener RR-Intervalle ermittelt und hieraus die Verzögerungszeit
DP und die Zeitdauer Ta als
vorwählbare
Prozentsätze
oder Bruchteile dieses Mittelwertes bestimmt. Alternativ können die
Verzögerungszeit
DP und die Zeitdauer Ta auch
als Zeitdauern, beispielsweise in Millisekunden, vorgewählt werden.
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Die Vorschubgeschwindigkeit v stellt
die elektronische Recheneinrichtung 31 unter Berücksichtigung
des Mittelwerts der Dauer der RR-Intervalle TRR aus
einer vorwählbaren
Anzahl vorangegangener RR-Intervalle so ein, daß die während eines Rekonstruktionsintervalles
RI bzw. Datenintervalles DI auftretende Verschiebung des Lagerungstisches 20 in
Richtung der Systemachse 6, d.h. die Verlagerung der Meßeinheit 1, 2 und
des Patienten 8 relativ zueinander in Richtung der Systemachse 6,
eine Detektorbreite D (siehe 2)
nicht übersteigt.
Die von aufeinanderfolgenden Rekonstruktionsintervallen RI bzw. Datenintervallen
DI abgedeckten Bereiche des Patienten 8 überdecken
sich somit in Richtung der Systemachse 6 oder stoßen im Grenzfall
lückenlos
aneinander an. Somit ist das gesamte in Richtung der Systemachse
abgetastete Volumen des Patienten 8 lückenlos mit Schnittbildern
abdeckbar.
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Im übrigen besteht auch die Möglichkeit,
die zu einem Rekonstruktionsintervall gehörigen Projektionen retrospektiv
zu aus den aufgenommenen Projektionen zu extrahieren, wenn die Projektionen
und das EKG-Signal gespeichert werden. Dies ist in 3 durch Angabe eines Zeitintervalls DR veranschau licht, das von der elektronischen
Recheneinrichtung 31 analog zu der Verzögerungszeit DP ermittelt
wird.
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Zusammenfassend ist bezüglich des
erfindungsgemäßen Verfahrens
festzustellen, daß
- – es
sich um eine Aufnahmetechnik für
Volumen-Herz- und Lungenuntersuchungen mit Mehrzeilen-CT-Geräten handelt,
bei der sich die Patientenliege kontinuierlich wie bei Spiralaufnahmen bewegt,
aber im Unterschied zu Spiralaufnahmen nicht kontinuierlich gestrahlt
wird und nicht kontinuierlich Meßdaten aufgenommen werden,
sondern statt dessen prospektiv getriggert mit einer frei wählbaren
zeitlichen Verschiebung zur jeweils vorangegangenen R-Zacke des
EKG-Signals z.B.-
Vollumlauf- oder Teilumlauf-Mehrzeilen-CT-Scans ausgelöst werden, wobei nur während der
Dauer des Vollumlauf- bzw. Teilumlaufscans Strahlung appliziert
wird und Daten aufgenommen werden,
- – eine
Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit der Liege an die Herzfrequenz
erfolgt, so daß die von
zeitlich aufeinanderfolgenden, prospektiv getriggerten Vollumlauf-
bzw. Teilumlauf-Mehrzeilen-CT-Daten abgedeckten z-Intervalle (in
Richtung der Patientenlängsachse)
sich überlappen bzw.
lückenlos
aneinander anschließen,
so daß das
gesamte Untersuchungsvolumen lückenlos abgedeckt
ist,
- – es
eine Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit der Liege an die Herzfrequenz
auch für
retrospektiv EKG-gegatete Spiralaufnahmen ermöglicht.
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Anstelle des EKG-Signals können auch
andere physiologische Parameter bzw. Signale verwendet werden, die
Informationen über
die jeweils vorliegende Phase des Herzzyklus geben, z.B. Herzwand-Bewegung
oder stetoskopische Herzschlag-Analyse.
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Die Erfindung wird vorstehend am
Beispiel von Untersuchungen des Herzens erläutert. Es können aber auch andere periodisch
bewegte Körperbereiche
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
untersucht werden.
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Im Zusammenhang mit den vorstehend
Beschreibung der Erfindung findet ein CT-Gerät der dritten Generation Verwendung,
d.h. die Röntgenstrahlenquelle
und die Detektoreinheit werden während der
Bilderzeugung gemeinsam um die Systemachse verlagert. Die Erfindung
kann aber auch im Zusammenhang mit CT-Geräten
der vierten Generation, bei denen nur die Röntgenstrahlenquelle um die
Systemachse verlagert wird und mit einem feststehenden Detektorring
zusammenwirkt, Verwendung finden, sofern der Detektorring mehrere
Detektorzeilen aufweist
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Auch kann die Erfindung außer in der
Computertomographie bei anderen mit einer durchdringenden Strahlung
arbeitenden bildgebenden Verfahren zum Einsatz kommen.