EP1624805A1 - Ct-bilderzeugung durch spiralrekonstruktion eines sich teilweise zyklisch bewegenden untersuchungsobjektes - Google Patents

Ct-bilderzeugung durch spiralrekonstruktion eines sich teilweise zyklisch bewegenden untersuchungsobjektes

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Publication number
EP1624805A1
EP1624805A1 EP04739105A EP04739105A EP1624805A1 EP 1624805 A1 EP1624805 A1 EP 1624805A1 EP 04739105 A EP04739105 A EP 04739105A EP 04739105 A EP04739105 A EP 04739105A EP 1624805 A1 EP1624805 A1 EP 1624805A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
area
scan
moving
feed rate
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04739105A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Bruder
Thomas Flohr
Matthias Niethammer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1624805A1 publication Critical patent/EP1624805A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/027—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis characterised by the use of a particular data acquisition trajectory, e.g. helical or spiral
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4064—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis specially adapted for producing a particular type of beam
    • A61B6/4085—Cone-beams

Definitions

  • the invention relates to a method and a computed tomography device (CT device) for generating CT images by spiral reconstruction of a partially cyclically moving examination object, preferably of a patient, the examination object being carried out in one pass by a spiral movement of at least one focus and at least one opposite detector is scanned, the scanning of the examination area takes place with a relative feed speed between gantry and couch, and a spatial image of the absorption coefficients is determined with a plurality of intersection planes of an examination volume on the basis of the data obtained by the scanning.
  • CT device computed tomography device
  • a similar method and a similar CT device are known for example from the published patent application DE 198 42 238 A2.
  • This document discloses a recording method for a periodically moving object, in particular a beating heart of a patient, with a movement and a resting phase by means of a CT device with a gantry rotating in a spiral around the examination object with a focus and a multi-cell detector, whereby for a complete Run or scan the feed rate of the patient bed and the speed of the gantry are coordinated with one another in such a way that sufficient image information for the best possible reconstruction can be collected during the resting phase of the periodically moving object.
  • the movement or rest phases can be determined by a connected ECG. There is no provision for changing the feed speed during the scan.
  • the disadvantage of this invention is that a relatively low feed rate is necessary and, as a result, a high dose load during the admission must be accepted.
  • Image planes is moved, while the feed rate is increased with increasing distance from the nearest image plane. This results in an almost sinusoidal course of the feed speed over the entire scanning path regardless of the movement situation of the scanned area.
  • the disadvantage of such methods is the poor recording quality due to the motion blur in the area of the moving part of the recording object, for example the heart of a patient.
  • the invention is therefore based on the object of finding a method for generating CT images of an at least partially cyclically moving examination object, and a CT device for carrying out this method, which on the one hand enables cyclically moving areas with high
  • the inventors have recognized that this object can be achieved in that different feed speeds are used during a scan run, depending on whether an area with strong movement changes or a largely static area is being scanned.
  • a known reconstruction method from cardio-CT with a relatively low feed rate can be used when scanning the moving area and the normal reconstruction method with high feed rate can be used when scanning largely static areas.
  • the normal reconstruction method with high feed rate can be used when scanning largely static areas.
  • the feed rate is understood to mean the relative speed between the CT device and the examination object, usually a patient on a mobile couch.
  • the aforementioned cyclical movement does not relate to the movement of the entire examination object, but rather to the cyclical movement of a partial area relative to the entire examination object, such as, for example, the movement of the heart and possibly surrounding areas due to the movement of the heart.
  • the inventors now propose to improve the known method for generating CT images of a partially cyclically moving examination object, preferably of a patient, in the known method with one pass the examination object by a spiral movement is scanned by at least one focus and at least one opposite detector, the scanning of the examination area takes place with a relative feed speed v t between the gantry and the couch, and a spatial image of the absorption coefficients is determined on the basis of the data obtained by the scanning with a large number of sectional planes of an examination volume ,
  • the inventive with respect to the examination object (P), at least one static object region and at least one moving object region with cyclic self-movement are determined and, during a passage of the scanning of the examination object (P) in the at least one moving object region, a first feed speed (vi ) and in the at least one static object area a different, second feed rate (v 2 ) is used.
  • the examination object can be divided into moving and unmoving areas before the scan, so that the feed rate is adapted during the passage according to the area scanned in each case.
  • a high feed rate is selected for the stationary or static sub-areas of the examination object and a low feed rate in the moving area.
  • the methods known per se for picking up cyclically moving objects, preferably with rest and movement phases, can then be used.
  • the scan itself can be used to detect whether there is movement in the current scanning area or not. It is thus determined during the scan whether the currently scanned area is a moving sub-area or a static sub-area of the object, and the feed rate is regulated "online", as it were, depending on the movement situation of the scanned area.
  • the first variant which requires a preview to determine the differently treated subareas
  • it thus becomes automatic or semi-automatic during the scan run switched between a normal CT scan, in which all the determined detector data are used for the reconstruction, and a cardio CT scan, in which only detector data from certain phase sections of a cyclical movement are used for the reconstruction.
  • the semi-automatic switchover for example, the operating personnel can be informed of the necessary speed change by a corresponding signal and can make this change manually.
  • a reconstruction method can be used, as described in the published patent application DE 101 27 269 AI, when switching to the area with cyclical movement, the corresponding cardio method according to the published patent application DE 102 07 623 AI can be switched ,
  • the method according to the invention is not limited to the reconstruction methods specified here, but can be used in all known spiral reconstruction methods.
  • the inventors propose that a higher feed speed v 2 is used to scan a static object area and a lower feed speed Vi is used to scan a moving object area.
  • the position of the beating heart can be determined for dividing the examination object into static and moving object areas, predetermined ones also
  • Border areas which are also stimulated to move by the beating heart, can be included in the defined moving area.
  • Such a determination of static and moving object areas before the scan can be carried out, for example, by at least one topogram recording, sometimes also called a scout scan.
  • the examination object is moved in the longitudinal direction relative to the gantry with a non-rotating focus and detector, and a transparent image is obtained.
  • static and moving object areas can also be determined before the scan by at least one optical recording.
  • a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the transition between the feed speeds takes place with a predetermined maximum acceleration. This avoids the fact that the object under examination, particularly if it is a patient, is stimulated by the process of excessive acceleration as a whole to movements which have a disruptive effect. If such an influence on the patient is to be completely avoided, a movable gantry can be used for patients standing still in the room, contrary to the otherwise customary design of CT devices for the relative movement from gantry to patient. In such a case, the patient or the examination object is not influenced by the change in the feed speeds.
  • the inventors also propose that moving and static object areas be determined during the scan and that a low feed rate (i) is selected when a cyclical movement is detected and a higher feed rate (v 2 ) is selected when a static state is detected.
  • the detection of the movement of the examination object in the current scan area and preferably during the scan is carried out by the intensity measurement of at least one pair of beams on a common beam axis, preferably two beams running in opposite directions, in relation to one another following times is compared.
  • the total absorption of the same beam path by the examination object is measured several times at different times in a multi-line spiral CT and that changes in the absorption measurement can be used to infer a change - i.e. a movement - within the beam path.
  • this basically known detection method of moving and stationary areas reference is made, for example, to published patent application DE 100 64 785 AI (priority application from US 472,560).
  • the movement of the heart can be temporally resolved by EKG leads and divided into movement phases and rest phases, only detected data from the rest phase being used for image generation.
  • a “gated” recording method preferably cardio recording method
  • a CT spiral reconstruction method that only uses detector data from a predetermined cycle phase of the cyclically moved region can also be used for cleaning the moving area, while a spiral reconstruction method that uses all measured detector data for reconstruction is used for scanning the static region.
  • the radiation intensity which emanates from the at least one focus, is adapted to the current feed rate v t .
  • this can be done by controlling the tube current in the X-ray tube.
  • the inventors also propose the improvement of a CT device which is used to scan an at least partially cyclically moving examination object, preferably a patient, and with a beam of rays emanating from at least one focus and with at least one flat array of detectors is equipped with a large number of distributed detector elements for detecting the rays of the beam, the at least one focus being moved relative to the examination object on a spiral focus path encircling the examination object at a feed rate v.
  • the improvement lies in the fact that at least means are provided for carrying out the method described above, the means mentioned being able to be implemented at least in part by programs or program modules.
  • the CT device can have a device for controlling the feed speed v as a function of the state of motion and / or the scanning area.
  • FIG. 1 Schematic representation of a spiral CT
  • FIG. 2 Schematic representation of a spiral recording
  • Fig. 3 topogram with boundaries of the moving and stationary zones
  • Fig. 4 feed curve along the z-axis
  • Fig. 5 feed curve along the z-axis with acceleration limitation
  • FFiigg .. 66 Topogram with moving, stationary and transition zones
  • Fig. 7 Schematic representation of motion detection using parallel beams and their complementary return beams.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a spiral CT with a focus 1 rotating about a center M, which emits a conical X-ray beam 3 for scanning a patient P.
  • This cone-shaped beam 3 is captured on the side opposite the focus by a multi-line detector 2 arranged in a ring over 360 ° and measured with regard to its intensity, so that a spatial image of the patient with respect to his absorption coefficient is known in a manner known per se and often described. efficient can be represented.
  • a computing system 4 which has an output unit 5 and an input unit 6 and in which control and evaluation programs Prg n run, is used to evaluate the measured raw data.
  • the basic methods for evaluating the measured raw data are generally known. As an example, reference is made to the publication by Willi A., computed tomography, ISBN 3-89578-082-0, described above. For the rest, a wide range of patent literature is available on these evaluation methods.
  • CT refers, but also to single or multi-cell detectors that rotate with the focus. It can also be used with CT devices that have multiple fokens and multiple detectors. It is essential, however, that when measuring the raw data the focus moves on a spiral path, as shown in FIG. 2, relative to the patient. This spiral path can be achieved on the one hand by advancing the patient in the z direction while simultaneously rotating the focus on a circular path. On the other hand, there is also the possibility to fix the patient in the room and only focus around the patient rotating on a spiral path. In this case, either a detector can also rotate or, in the case of a stationary, circularly arranged detector, it can only be moved linearly in the z direction. The distance between two spiral points of the same angle is referred to as the feed V.
  • a relative movement of the patient in the z direction is carried out, so that a so-called topogram of the patient can be recorded, which Basically corresponds to a transmitted light X-ray of the patient perpendicular to the z direction.
  • a so-called topogram of the patient corresponds to a transmitted light X-ray of the patient perpendicular to the z direction.
  • no X-ray film is exposed, but the intensity values of the detectors lying opposite the focus are processed as a function of the moving path.
  • Such a topogram T is shown in FIG. 3. It shows the transmitted light image of patient P in the thorax and upper abdominal area.
  • the area of the topogram can now be marked on the basis of this recording, manually or by an automatic image recognition method, in the area with a motion blur of the beating heart is to be reckoned with.
  • two limits I and II are shown in the present FIG. 3, the two limits I and II respectively characterizing the upper and lower end of the heart.
  • the inventors in the particular embodiment described here propose to move with two different feed speeds v x and v 2 in a single pass or scan over the entire topogram shown in FIG. 3, during the single one A normal spiral during the run with the low feed speed
  • a scan is carried out, in which all measured detector data are used for reconstruction, and in the section with low feed speed, a typical gated spiral reconstruction is carried out, in which only data from specific cycle areas of the cycle periods of the cyclically moved
  • Part of the examination object for example from the resting phases of a heart and / or the neighboring areas and organs, can be used for reconstruction.
  • FIG. 4 A schematic representation of these different feed speeds over the entire scan area is shown in FIG. 4, which corresponds in its spatial arrangement to the topogram T of FIG. 3 lying above it.
  • FIG. 4 shows in a first area a high feed speed v 2 , which is coupled at the same time with a standard scanning method of a CT which corresponds to a spiral scan of a non-moving object in which the smallest possible redundancies should occur during the measurement.
  • a typical cardio evaluation being used here for the evaluation of the scanned data, with care being taken, for example, with the aid of EKG measurements is that only rays are used for image evaluation that are measured during the resting phase of the heart, while rays are rejected at the time of a movement phase or at least weighted less.
  • FIG. 5 shows such a method with a maximum acceleration, which can be found in the slope of the curve of the feed speeds, between the feed speed vi and v 2 .
  • a maximum acceleration which can be found in the slope of the curve of the feed speeds, between the feed speed vi and v 2 .
  • an intermediate range ⁇ is introduced, in which the transition between the two feed speeds v x and v 2 is carried out under controlled positive or negative acceleration.
  • the inventors propose a further special embodiment of the method according to the invention.
  • this method it is fundamentally not necessary to create a topogram to distinguish between moving and stationary scan areas.
  • a topogram T is shown in FIG. 6, on the basis of which the particular embodiment of the inventive method is to be explained.
  • the topogram from FIG. 6 shows a superimposition of a schematically represented heart with a hatched border area G surrounding this heart.
  • This border area G is intended to define the area surrounding the heart, which is also caused to move due to the heartbeats. These are essentially areas of the lungs and the underlying diaphragm with parts of the adjacent organs. If a scan of the patient is now carried out, this scan begins at a high feed rate, whereby from a 180 ° rotation of the focus around the patient there are always individual beams with a conical beam path, which are in an identical path, but with a time delay in the tissue penetrate.
  • the measured absorption values for two time-delayed beams are compared with an identical path, it can be determined on the basis of the absorption behavior whether there has been any movement in the area of these beams, since such a movement leads to an change in the measured intensity as a function of time. In this way, it can be detected, for example, whether the currently scanned area is subject to a momentary movement or is in a resting phase.
  • this method can be determined during the scanning of the patient whether there are moving areas in the current scanning area and carry out a corresponding, preferably automatic, change in the scanning speed.
  • FIG. 1 a schematic representation of the movement detection by parallel beams and their complementary returning beams is shown in FIG.
  • o_ ⁇ corresponds to the angle of rotation in the fan geometry, and ßi to the angle in the beam fan.
  • Two opposing beams are shown, each with a solid and dotted line, which are measured starting from the focus positions shown as solid points, but with a time delay. Remains the one determined there
  • ultrasound information possibly in conjunction with automatic image recognition methods, can also be used to detect the movement or to automatically differentiate between moving and stationary areas.
  • the invention thus presents a method for generating CT images by means of a spiral CT with spiral reconstruction of an examination object that moves cyclically in some areas, different feed speeds v x and v 2 being used during a scan of the examination object depending on whether the scanned area is at least partially cyclical or stationary.
  • a CT is also presented, which has the means for carrying out the described method.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von CT-Bildern durch ein Spiral-CT mit Spiralrekonstruktion von einem in Teilbereichen sich zyklisch bewegenden Untersuchungsobjekt und ein CT-Gerät hierfür, wobei während eines Durchlaufes der Abtastung über das Untersuchungsobjekt unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten v1 und v2 verwendet werden, je nachdem, ob der abgetastete Bereich sich zumindest teilweise zyklisch bewegt oder stationär ist.

Description

CT-BILDERZEUGUNG DURCH SPIRALREKONSTRUKTION EINES SICH TEILWEISE ZYKLISCH BEWEGENDEN UNTERSUCHUNGSOBJEKTES
Beschreibung
Verfahren zur Erzeugung von CT-Bildern durch Spiralrekonstruktion von einem sich teilweise zyklisch bewegenden Unter- suchungsobj ek , sowie CT-Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computertomographiegerät (CT-Gerät) zur Erzeugung von CT-Bildern durch Spi- ralrekonstruktion von einem sich teilweise zyklisch bewegenden Untersuchungsobjekt, vorzugsweise von einem Patienten, wobei mit einem Durchlauf das Untersuchungsobjekt durch eine spiralförmige Bewegung von mindestens einem Fokus und mindestens einem gegenüberliegenden Detektor abgetastet wird, die Abtastung des Untersuchungsbereiches mit einer relativen Vorschubgeschwindigkeit zwischen Gantry und Liege erfolgt, und aufgrund der durch die Abtastung gewonnenen Daten ein räumliches Bild der Absorptionskoeffizienten mit einer Vielzahl von Sσhnittebenen eines Untersuchungsvolumens ermittelt wird.
Ein ähnliches Verfahren und ein ähnliches CT-Gerät sind beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 198 42 238 A2 bekannt. Diese Schrift offenbart ein Aufnahmeverfahren für ein sich periodisch bewegendes Objekt, insbesondere eines schla- genden Herzens eines Patienten, mit einer Bewegungs- und einer Ruhephase mittels eines CT-Gerätes mit spiralförmig um das Untersuchungsobjekt rotierenden Gantry mit Fokus und mehrzelligem Detektor, wobei für einen vollständigen Durchlauf oder Scan die Vorschubgeschwindigkeit der Patientenlie- ge und die Drehzahl der Gantry derart aufeinander abgestimmt werden, dass ausreichende Bildinformationen zur best möglichen Rekonstruktion während der Ruhephase des sich periodisch bewegenden Objektes gesammelt werden können. Die Bewegungs- beziehungsweise Ruhephasen können durch ein ange- schlossenes EKG bestimmt werden. Eine Änderung der Vorschubgeschwindigkeit während des Scans ist nicht vorgesehen. Nachteilig ist bei dieser Erfindung, dass eine relativ geringe Vorschubgeschwindigkeit notwendig ist und bedingt dadurch auch eine hohe Dosisbelastung während der Aufnahme in Kauf genommen werden muss.
Es wird weiterhin auf die Patentschrift US 5,046,003 hingewiesen, in welcher ein Verfahren eines sequentiellen Scans dargestellt ist, bei dem durch einen Einzeilendetektor einzelne Bildebenen abgetastet werden, indem mit möglichst ge- ringer Vorschubgeschwindigkeit im lokalen Bereich dieser
Bildebenen gefahren wird, während mit zunehmenden Abstand von der nächstgelegenen Bildebene die Vorschubgeschwindigkeit erhöht wird. Hierdurch ergibt sich ein nahezu sinusförmiger Verlauf der Vorschubgeschwindigkeit über den gesamten Abtast- Weg unabhängig von der Bewegungssituation des abgetasteten Bereichs. Problematisch erscheint hierbei, dass durch die sich zyklisch und in kurzen Abständen ändernde Vorschubgeschwindigkeit eine unkontrollierte Bewegung auf den gesamten Patienten übertragen wird, die zu einer Unscharfe in den CT- Aufnahmen führt .
Allgemein bekannt - beispielsweise aus "Bildgebende Systeme der medizinischen Diagnostik", ISBN 89578-002-2, oder "Computer-Tomographie", ISBN 3-89578-082-0, - sind andererseits auch vielfältigste CT-Aufnahmeverfahren, einschließlich spezielle Rekonstruktionsverfahren von ruhenden Objekten, wobei jeweils für einen vollständigen Durchlauf eines Scan's eine konstante Vorschubgeschwindigkeit verwendet wird.
Der Nachteil solcher Verfahren liegt in der schlechten Auf- nahmequalität bedingt durch die Bewegungsunschärfe im Bereich des jeweils bewegten Teils des Aufnahmeobjektes, beispielsweise des Herzens bei einem Patienten.
Soll nun eine CT-Scan einer Lunge eines Patienten durchgeführt werden, so führt die Bewegung des schlagenden Herzens zu Bewegungsunschärfen, im Bereich feiner Gefäße. Ebenso er- zeugt diese Bewegungsunschärfe unbefriedigende Aufnahmeergeb- nisse, wenn zur Ermittlung der Lungenperfusion Differenzbilder aus nativer und kontrastiver Messungen erzeugt werden. Beide Messungen liegen ca. 10 Sekunden auseinander, so dass mit schnellen CT-Geräten beide Messungen während eines Luft- anhaltezyklus durchgeführt werden können. Trotzdem führt die Herzbewegung zu einer zwischenzeitlichen Lageveränderung der Lunge, und zu einer Verschiebung zwischen nativem und kontrastivem Bild. Würde alternativ die Aufnahme entsprechend dem Verfahren eines Cardio-CT's durchgeführt werden, so würde einerseits die Auf ahmedauer zu lang, so dass ein Luftanhalte- zyklus nicht für beide Aufnahmen ausreichen würde, und andererseits auch die applizierte Dosis für den Patienten zu hoch sein.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung von CT-Bildern von einem sich zumindest teilweise zyklisch bewegenden Untersuchungsobjekt, sowie ein CT- Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens, zu finden, welches einerseits es ermöglicht zyklisch bewegte Bereiche mit hoher
Schärfe darzustellen und andererseits die Aufnahmezeit des gesamten Untersuchungsobjektes möglichst kurz hält.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Pa- tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Die Erfinder haben erkannt, dass diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass während eines Scan-Durchlaufs unterschied- liehe Vorschubgeschwindigkeiten verwendet werden, je nachdem ob gerade ein Bereich mit starken Bewegungsveränderungen oder ein weitgehend statischer Bereich abgetastet wird. Hierdurch kann beim Abtasten des sich bewegenden Bereiches ein an sich bekanntes Rekonstruktionsverfahren aus der Cardio-CT mit re- lativ geringer Vorschubgeschwindigkeit und bei der Abtastung von weitgehend statischen Bereichen das normale Rekonstruktionsverfahren mit hoher Vorschubgeschwindigkeit genutzt wer- den. Beim Scan des bewegten Bereiches werden bevorzugt nur Daten zur Bildrekonstruktion verwendet, die aus einer Ruhephase der zyklischen Bewegung stammen, während Daten aus der Bewegungsphase nicht verarbeitet werden. Hierdurch ist es notwendig, zum Ausgleich der nicht nutzbaren Scan-Perioden eine geringere Vorschubgeschwindigkeit zu verwenden, während bei der Abtastung eines statischen Objektbereiches eine wesentlich höhere Vorschubgeschwindigkeit genutzt werden kann, ohne dass Verluste in der Vollständigkeit der Abtastung hin- genommen werden müssen. Insgesamt wird damit eine kurze Gesamt-Scan-Zeit erreicht, so dass auch während eines einzigen Luftanhaltezyklus je eine native und eine kontrastive 3D- Aufnahme zur Erzeugung eines 3D-Differenzbildes erzeugt werden können. Im Sinne der Erfindung ist unter Vorschubge- schwindigkeit die Relativgeschwindigkeit zwischen dem CT- Gerät und dem Untersuchungsobjekt, meist einem auf einer fahrbaren Liege befindlichen Patienten zu verstehen. Weiterhin betrifft die genannte zyklische Bewegung nicht die Bewegung des gesamten Untersuchungsobjektes, sondern die zykli- sehe Bewegung eines Teilbereiches relativ zum gesamten Unter- suchungsobj ekt, wie beispielsweise die Bewegung des Herzens und gegebenenfalls umgebender Bereiche aufgrund der Herzeigenbewegung .
Basierend auf diesem Grundgedanken schlagen die Erfinder nun vor, das an sich bekannte Verfahren zur Erzeugung von CT- Bildern von einem teilweise sich zyklisch bewegenden Untersuchungsobjekt, vorzugsweise von einem Patienten, zu verbessern, wobei beim bekannten Verfahren mit einem Durchlauf das Untersuchungsobjekt durch eine spiralförmige Bewegung von mindestens einem Fokus und mindestens einem gegenüberliegenden Detektor abgetastet wird, die Abtastung des Untersuchungsbereiches mit einer relativen Vorschubgeschwindigkeit vt zwischen Gantry und Liege erfolgt, und aufgrund der durch die Abtastung gewonnenen Daten ein räumliches Bild der Absorptionskoeffizienten mit einer Vielzahl von Schnittebenen eines Untersuchungsvolumens ermittelt wird. Die erfindungsge- mäße Verbesserung des Verfahrens liegt darin, dass bezüglich des Untersuchungsobjektes (P) mindestens ein statischer Objektbereich und mindestens ein bewegter Objektbereich mit zyklischer Eigenbewegung bestimmt wird und während eines Durchlaufes der Abtastung des Untersuchungsobjektes (P) in dem mindestens einen bewegten Objektbereich eine erste Vorschubgeschwindigkeit (vi) und in dem mindestens einen statischen Objektbereich eine andere, zweite Vorschubgeschwindigkeit (v2) verwendet wird.
Grundsätzlich sind zwei unterschiedliche Varianten dieses Verfahrens möglich, durch die mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten während eines Scan-Durchlaufes gearbeitet werden kann.
Einerseits kann das Untersuchungsobjekt vor dem Scan in bewegte und unbewegte Bereiche eingeteilt werden, so dass beim Durchlauf entsprechend des jeweils abgetasteten Bereiches die Vorschubgeschwindigkeit angepasst wird. Hierbei wird für die unbewegten oder statischen Teilbereiche des Untersuchungsobjektes eine hohe Vorschubgeschwindigkeit und im bewegten Bereich eine niedrige Vorschubgeschwindigkeit gewählt. Bei der niedrigen Vorschubgeschwindigkeit können dann die an sich bekannten Verfahren zur Aufnahme zyklisch bewegter Objekte, vorzugsweise mit Ruhe- und Bewegungsphasen, verwendet werden.
Andererseits kann beim Durchlauf durch die Auswertung der Abtastung selbst detektiert werden, ob eine Bewegung im aktuellen Abtastbereich vorliegt oder nicht. Es wird also während des Scans ermittelt, ob der aktuell abgetastete Bereich ein sich bewegender Teilbereich oder ein statischer Teilbereich des Objektes ist, und die Vorschubgeschwindigkeit sozusagen "online" in Abhängigkeit von der Bewegungssituation des abgetasteten Bereiches geregelt wird. Es wird damit also im Ge- gensatz zur ersten Variante, die eine Vorschau erfordert um die unterschiedlich behandelten Teilbereiche zu bestimmen, automatisch oder semi-automatisch während des Scan-Durchlaufs zwischen einem normalen CT-Scan, bei dem alle ermittelten Detektordaten zur Rekonstruktion verwendet werden, und einem Cardio-CT-Scan, bei dem nur Detektordaten aus bestimmten Phasenabschnitte einer zyklischen Bewegung zur Rekonstruktion genutzt werden, umgeschaltet. Bei der semi-automatischen Umschaltung kann beispielsweise das Bedienpersonal durch ein entsprechendes Signal auf die notwendige Geschwindigkeitsänderung hingewiesen werden und diese Änderung manuell vornehmen.
Beispielsweise kann bei beiden Varianten in statischen Bereichen ein Rekonstruktionsverfahren verwendet werden, wie es in der Offenlegungsschrift DE 101 27 269 AI beschrieben ist, beim Übergang auf den Bereich mit zyklischer Bewegung auf das entsprechende Cardio-Verfahren gemäß der Offenlegungsschrift DE 102 07 623 AI umgeschaltet werden. Es wird allerdings ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf diese hier angegebenen Rekonstruktions- verfahren beschränkt, sondern bei allen bekannten Spiralre- konstruktionsverfahren verwendet werden kann.
Entsprechend der erst geschilderten Variante des Verfahrens schlagen die Erfinder vor, dass eine höhere Vorschubgeschwindigkeit v2 zur Abtastung eines statischen Objektbereiches und eine niedrigere Vorschubgeschwindigkeit Vi zur Abtastung eines bewegten Objektbereiches dient.
Beispielsweise kann zur Aufteilung des Untersuchungsobjektes in statische und bewegte Objektbereiche die Lage des schla- genden Herzens ermittelt werden, wobei auch vorbestimmte
Grenzbereiche, die durch das schlagende Herz ebenfalls zu Bewegungen angeregt werden, mit in den definitionsgemäß bewegten Bereich einbezogen werden können.
Eine solche Ermittlung statischer und bewegter Objektbereiche vor dem Scan kann beispielsweise durch mindestens eine To- pogramm-Aufnähme, teilweise auch Scout-Scan genannt, erfol- gen. Hierbei wird das Untersuchungsobjekt relativ zum Gantry mit nicht rotierendem Fokus und Detektor in Längsrichtung bewegt und eine Durchsichtaufnahme gewonnen.
Alternativ kann auch die Ermittlung statischer und bewegter Objektbereiche vor dem Scan durch mindestens eine optische Aufnahme erfolgen.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemä- ßen Verfahrens sieht vor, dass der Übergang zwischen den Vorschubgeschwindigkeiten mit einer vorgegebenen maximalen Beschleunigung erfolgt. Hierdurch wird vermieden, dass das Untersuchungsobjekt, insbesondere wenn es sich um einen Patienten handelt, durch den Vorgang zu starker Beschleunigung ins- gesamt zu Bewegungen angeregt wird, die sich störend auswirken. Soll ein solcher Einfluss auf den Patienten völlig vermieden werden, so kann entgegen der sonst üblichen Ausbildung von CT-Geräten zur Relativbewegung von Gantry zu Patient ein verfahrbares Gantry bei im R ume stillstehenden Patienten verwendet werden. In solch einem Fall wird der Patient oder das Untersuchungsobjekt nicht durch die Veränderung der Vorschubgeschwindigkeiten beeinflusst .
Die Erfinder schlagen auch vor, dass die Bestimmung bewegter und statischer Objektbereiche während des Scans erfolgt und bei Detektion einer zyklischen Bewegung eine niedrige Vorschubgeschwindigkeit ( i) und bei Detektion eines statischen Zustandes eine höhere Vorschubgeschwindigkeit (v2) gewählt wird.
In dieser besonderen Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Detektion der Bewegung des Untersuchungsobjektes im aktuellen Scan-Bereich und vorzugsweise während des Scans dadurch erfolgt, dass die Intensitätsmessung mindestens eines Paares von Strahlen auf einer gemeinsamen Strahlenachse, vorzugsweise zweier gegenläufiger Strahlen, zu zwei aufeinander folgenden Zeitpunkten verglichen wird. Hierbei wird der Umstand genutzt, dass bei einem Mehrzeilen-Spiral-CT die Gesamtabsorption des gleichen Strahlenganges durch das Untersuchungsobjekt zeitlich versetzt mehrfach gemessen wird und aufgrund von Änderungen in der Absorptionsmessung auf eine Veränderung - also eine Bewegung - innerhalb des Strahlenganges geschlossen werden kann. Bezüglich dieses grundsätzlich bekannten Erkennungsverfahrens bewegter und unbewegter Bereiche wird beispielhaft auf die Offenlegungsschrift DE 100 64 785 AI (Prioritätsanmeldung aus US 472,560) verwiesen.
Weiterhin kann in einer speziellen Ausführung des Verfahrens beim Scan mit niedriger Vorschubgeschwindigkeit die Bewegung des Herzens durch EKG-Ableitungen zeitlich aufgelöst und in Bewegungsphasen und Ruhephasen aufgeteilt werden, wobei nur detektierte Daten aus der Ruhephase zur Bilderstellung verwendet werden. Bei einem solchen „gegateten" Aufnahmeverfahren, vorzugsweise Cardio-Aufnahmeverfahren, ist es auch möglich, als Signal zur Bestimmung von Zyklusphasen, insbesondere Ruhe- und Bewegungsphasen, an Stelle des EKG-Signals Bewe- gungsinformationen aus um 180° versetzten bildgebenden Projektionsdaten des CT's zu verwenden und daraus ein Triggersignal für ein bewegungsgegatetes Aufnahmeverfahren des bewegten Bereiches zu erzeugen.
Beim San des bewegten Bereichs kann auch ein CT - Spiralrekonstruktionsverfahren verwendet werden, das nur Detektordaten aus einer vorbestimmten Zyklusphase des zyklisch bewegten Bereiches nutzt, während beim Scan des statischen Bereichs ein Spiralrekonstruktionsverfahren verwendet wird, das alle gemessenen Detektordaten zur Rekonstruktion nutzt.
Zum Zwecke der rauschäquivalenten Darstellung im statischen und bewegten Untersuchungsbereich wird auch vorgeschlagen, dass die Strahlungsintensität, die von dem mindestens einen Fokus ausgeht, der jeweils aktuellen Vorschubgeschwindigkeit vt angepasst wird. Beispielsweise kann dies durch Steuerung/Regelung des Röhrenstromes in der Röntgenröhre erfolgen. Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren schlagen die Erfinder auch die Verbesserung eines CT-Gerätes vor, welches zur Abtastung eines zumindest teilweise sich zyklisch bewegenden Untersuchungsobjektes, vorzugsweise eines Patienten, dient und mit einem von mindestens einem Fokus ausgehenden Strahlenbündel und mit mindestens einem flächig ausgebildeten De- tektorarray mit einer Vielzahl von verteilten Detektorelementen zum Detektieren der Strahlen des Strahlenbündels ausges- tattet ist, wobei der mindestens eine Fokus relativ zu dem Untersuchungsobjekt auf einer das Untersuchungsobjekt umlaufenden spiralförmigen Fokusbahn mit einer Vorschubgeschwindigkeit v bewegt wird. Die Verbesserung liegt darin, dass zumindest Mittel zur Durchführung des oben geschilderten Ver- fahrens vorgesehen sind, wobei die genannten Mittel zumindest teilweise durch Programme oder Programm-Module verwirklicht werden können.
Entsprechend kann das erfindungsgemäße CT-Gerät über eine Vorrichtung zur Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit v in Abhängigkeit von Bewegungszustand und/oder Scan-Bereich verfügen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei in den Figuren die folgenden Abkürzungen verwendet werden 1: Fokus; 2: Detektor; 3: Röntgenstrahl / Strahlenbündel; 4: Rechensystem; 5: Ausgabeeinheit; 6: Eingabeeinheit; G: Grenzbereich der Bewegung; H: Herz; L: Liege; M: Mittelachse der Spiralbahn; P: Patient / Untersuchungsobjekt; S: Spiralbahn des Fokus; T: Topogramm; t: Zeit; vt : Vorschubgeschwindigkeit; Vι_ niedrige Vorschubgeschwindigkeit; v2 : hohe Vorschubgeschwindigkeit; V: Vorschub; x: x- Achse; z: z-Achse; α: stationärer Bereich; ß: Bereich mit Be- wegung; γ: Zwischenbereich von Bewegungsbereich zu stationärem Bereich. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig . 1 Schematische Darstellung eines Spiral-CT' s;
Fig . 2 Schematische Darstellung einer Spiralaufnahme;
Fig . 3 Topogramm mit Grenzen der bewegten und stationären Zonen;
Fig . 4 Vorschubverlauf über die z-Achse;
Fig . 5 Vorschubverlauf über die z-Achse mit Beschleunigungsbegrenzung;
FFiigg.. 66: Topogramm mit bewegten, stationären und Übergangs- Zonen;
Fig . 7 Schematische Darstellung der Bewegungsdetektion durch Parallelstrahlen und deren komplementäre rücklaufende Strahlen.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Spiral- CT' s mit einem, um einen Mittelpunkt M rotierenden Fokus 1, der einen konusförmigen Röntgenstrahl 3 zur Abtastung eines Patienten P aussendet. Dieses konusförmige Strahlenbündel 3 wird auf der dem Fokus gegenüberliegenden Seite durch einen ringförmig über 360° angeordneten Mehrzeilen-Detektor 2 aufgefangen und bezüglich seiner Intensität gemessen, so dass in an sich bekannter und vielfach beschriebener Weise ein räumliches Bild des Patienten in Bezug auf seine Absorptionskoef- fizienten dargestellt werden kann. Zur Auswertung der gemessenen Rohdaten dient ein Rechensystem 4, das über eine Ausgabeeinheit 5 und eine Eingabeeinheit 6 verfügt und in der Steuer- und Auswerteprogramme Prgn ablaufen. Die grundsätzlichen Verfahren zur Auswertung der gemessenen Rohdaten sind allgemein bekannt. Beispielhaft wird auf die bereits eingangs beschriebene Veröffentlichung von Willi A. Kalender, Computertomographie, ISBN 3-89578-082-0, verwiesen. Im übrigen steht mannigfaltige Patentliteratur bezüglich dieser Auswertungsverfahren zur Verfügung.
Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung sich nicht ausschließlich auf das hier dargestellte CT bezieht, sondern auch auf ein- oder mehrzelligen Detektoren, die mit dem Fokus mitrotieren. Es kann auch mit CT- Geräten angewendet werden, welche über mehrere Foken und mehrerer Detektoren verfügen. Wesentlich ist hierbei jedoch, dass sich bei der Messung der Rohdaten der Fokus auf einer spiralförmigen Bahn, wie in der Figur 2 gezeigt, relativ zum Patienten bewegt. Diese spiralförmige Bahn kann einerseits durch einen Vorschub des Patienten in z-Richtung bei gleichzeitig auf einer Kreisbahn rotierendem Fokus erreicht werden. Andererseits besteht auch die Möglichkeit den Patienten im Raum zu fixieren und ausschließlich den Fokus um den Patienten auf einer Spiralbahn rotieren zu lassen. Hierbei kann entweder ein Detektor ebenfalls mitrotieren oder bei einem feststehenden kreisförmig angeordneten Detektor dieser ledig- lieh in z-Richtung linear bewegt werden. Der Abstand zwischen zwei Spiralpunkten gleichen Winkels wird hierbei mit dem Vorschub V bezeichnet .
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei- spielsweise mit einem CT - wie es in der Figur 1 dargestellt wird - bei nicht rotierendem Fokus 1 eine Relativbewegung des Patienten in z-Richtung durchgeführt, so dass ein sogenanntes Topogramm des Patienten aufgenommen werden kann, welches im Grunde einer Durchlicht-Röntgenaufnahme des Patienten senk- recht zur z-Richtung entspricht. Hierbei wird allerdings kein Röntgenfilm belichtet, sondern die Intensitätswerte der gegenüber dem Fokus liegenden Detektoren in Abhängigkeit von der bewegten Strecke verarbeitet.
Ein solches Topogramm T ist in der Figur 3 dargestellt. Es zeigt die Durchlicht-Aufnahme des Patienten P im Thorax- und oberen Abdominalbereich.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nun anhand dieser Aufnahme, manuell oder durch ein automatisches Bilderkennungsverfahren gestützt, der Bereich des Topogramms markiert werden, in dem mit einer Bewegungsunschärfe aufgrund des schlagenden Herzens zu rechnen ist. In der vorliegenden Figur 3 sind hierfür zwei Grenzen I und II dargestellt, wobei die beiden Grenzen I und II jeweils das obere und untere Ende des Herzens kennzeichnen. Somit ist auf der Strecke links der Grenzlinie I ein Bereich markiert, in dem mit keiner bis minimaler Bewegung zu rechnen ist, ebenso wie dies im Bereich rechts der Grenzlinie II der Fall ist. Im Bereich zwischen den Grenzen I - II ist aufgrund des schlagenden Herzens mit zyklisch vorliegenden Bewegungen aufgrund des Herzschlages zu rechnen, wobei in diesem Bereich I - II wiederum über die Zeitachse in an sich bekannter Weise Ruhephasen und Bewegungsphasen entsprechend den Herzzyklen vorkommen.
Zur Erzielung einer optimalen CT-Aufnahme schlagen die Erfin- der in der besonderen hier geschilderten Ausfuhrungsform vor, bei einem einzigen Durchlauf beziehungsweise Scan über das gesamte gezeigte Topogramm der Figur 3 mit zwei unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten vx und v2 zu verfahren, wobei während des einzigen Durchlaufes während der Fahrt mit der niedrigen Vorschubgeschwindigkeit ein normaler Spiral-
Scan gefahren wird, bei dem alle gemessenen Detektordaten zur Rekonstruktion genutzt werden, und im Abschnitt mit niedriger Vorschubgeschwindigkeit ein typische gegatete Spiralrekonstruktion durchgeführt wird, bei der nur Daten aus bestimmten Zyklusbereichen der Zyklusperioden des zyklisch bewegten
Teilbereiches des Untersuchungsobjektes, beispielsweise aus den Ruhephasen eines Herzens und/oder der benachbarten Gebiete und Organe, zur Rekonstruktion verwertet werden.
Eine schematische Darstellung dieser unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten über den gesamten Scan-Bereich ist in der Figur 4 dargestellt, welche in ihrer räumlichen Anordnung dem darüber liegenden Topogramm T der Figur 3 entspricht.
Diese Figur 4 zeigt in einem ersten Bereich eine hohe Vorschubgeschwindigkeit v2, die gleichzeitig mit einem standardmäßigen Abtastverfahren eines CT's gekoppelt ist, welches ei- nem Spiral-Scan eines nicht bewegten Objektes entspricht, bei dem möglichst geringe Redundanzen bei der Messung auftreten sollten.
Anschließend erfolgt zwischen den Grenzen I und II ein Bereich ß, in dem mit einer niedrigen Vorschubgeschwindigkeit vx verfahren wird, wobei hier bezüglich der Auswertung der gescannten Daten eine typische Cardio-Auswertung angewandt wird, wobei beispielsweise unter zu Hilfenahme von EKG- Messungen dafür gesorgt wird, dass zur Bildauswertung lediglich Strahlen verwendet werden, die zu Ruhephasenzeiten des Herzens gemessen werden, während Strahlen zum Zeitpunkt einer Bewegungsphase verworfen oder zumindestens geringer gewichtet werden.
Am Ende dieses Bereich ß, das heißt im Anschluss an die Grenze II, wird wieder mit einer hohen Vorschubgeschwindigkeit gearbeitet, wobei hier ebenfalls wieder mit einem normalen Scan-Verfahren - also ohne EKG-Kopplung - die Datensammlung und Bildaufbereitung erfolgt.
Wird der Patient auf einer beweglichen Liege relativ zum Gantry verschoben, um die gewünschte Spiral-Abtastung zu erreichen, so kann es bei einem solchen Geschwindigkeitswechsel zwischen zwei Vorschubgeschwindigkeiten vx und v2 zu einer zusätzlichen Bewegungsunschärfe kommen, da die hohe Beschleunigung beim Übergang zwischen den beiden Geschwindigkeiten zu einer ungewollten und unkontrollierten Bewegung des Patienten führen kann. Diese ungewollte Bewegung, die ebenfalls in ei- ner Aufnahmeunschärfe resultieren kann, kann beispielsweise dadurch vermieden oder zumindest vermindert werden, dass eine maximale Beschleunigung beim Übergang zwischen den beiden Geschwindigkeiten verwendet wird, die ein solches "Verwackeln" des Patienten vermeidet . Umgekehrt kann auch eine zu starke mechanische Belastung eines gegenüber dem Patienten in Sitzrichtung verfahrbaren Gantry vermieden werden, wenn eine solche Beschleunigungsbegrenzung eingeführt wird. Die Figur 5 zeigt ein solches Verfahren mit einer maximalen Beschleunigung, die in der Steigung der Kurve der Vorschubgeschwindigkeiten, zwischen der Vorschubgeschwindigkeit vi und v2, wiederzufinden ist. Hier ist zusätzlich zu den beiden Geschwindigkeitsbereichen α und ß ein Zwischenbereich γ eingeführt, in dem unter kontrollierter positiver beziehungsweise negativer Beschleunigung der Übergang zwischen den beiden Vorschubgeschwindigkeiten vx und v2 durchgeführt wird.
Basierend auf dem grundlegenden Gedanken der Erfindung schlagen die Erfinder eine weitere besondere Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor. Bei diesem Verfahren ist grundsätzlich die Erstellung eines Topogramms zur Unterschei- düng zwischen bewegten und stationären Scan-Bereichen nicht notwendig. Zur vereinfachten Erklärung ist jedoch in der Figur 6 ein solches Topogramm T dargestellt, an dem die besondere Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erklärt werden soll.
Das Topogramm aus der Figur 6 zeigt eine Überlagerung eines schematisch dargestellten Herzens, mit einem dieses Herz umgebenden, schraffierten Grenzbereich G. Dieser Grenzbereich G soll die Umgebung des Herzens definieren, welche aufgrund der Herzschläge ebenfalls zu einer Bewegung veranlasst wird. Dies sind im wesentlichen Bereiche der Lunge und des darunter liegenden Zwerchfells mit Teilen der angrenzenden Organe. Wird nun eine Abtastung des Patienten durchgeführt, so beginnt diese Abtastung mit einer hohen Vorschubgeschwindigkeit, wo- bei ab einer 180° -Drehung des Fokus um den Patienten bei einem konusförmigen Strahlenverlauf immer einzelne Strahlen vorliegen, die auf einem identischen Weg, jedoch zeitversetzt das Gewebe durchdringen. Vergleicht man die gemessenen Absorptionswerte für zwei zeitversetzte Strahlen mit identi- schem Weg, so lässt sich aufgrund des Absorptionsverhaltens ermitteln, ob im Bereich dieser Strahlen eine Bewegung im Gewebe stattgefunden hat, da eine solche Bewegung zu einer An- derung der gemessenen Intensität in Abhängigkeit von der Zeit führen. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise detektie- ren, ob der aktuell abgetastete Bereich einer momentanen Bewegung unterworfen ist oder sich in einer Ruhephase befindet.
Wird dieses Verfahren bei der Abtastung über die z-Achse hinweg durchgeführt, so lässt sich während der Abtastung des Patienten bestimmen, ob sich im aktuellen Scanbereich bewegte Teilbereiche befinden und eine entsprechende, vorzugsweise automatische, Änderung der Abtastgeschwindigkeit durchführen.
Ergänzend wird in der Figur 7 noch eine schematische Darstellung der Bewegungsdetektion durch Parallelstrahlen und deren komplementäre rücklaufende Strahlen gezeigt. Hier wird im globalen Koordinatensystem mit den Koordinaten x,y, z (z-Achse ist in der 2-dimensionalen Darstellung nicht sichtbar) nach dem Parallel-Rebinning eine Parallelprojektion auf das lokale Koordinatensystem mit den Koordinaten x',p,z im Winkel o_ι+ßι betrachtet. o_ι entspricht dabei dem Rotationswinkel in Fan- Geometrie, und ßi dem Winkel im Strahlenfächer.
Es sind zwei gegenläufige Strahlen mit jeweils durchgezogener und gepunkteter Linie gezeigt, die ausgehend von den jeweils als solider Punkt dargestellten Fokuspositionen, allerdings zeitversetzt, gemessen werden. Bleibt die dort ermittelte
Strahlungsabschwächung konstant über die Zeit, so kann von einem unbewegten durchstrahlten Objekt ausgegangen werden, während eine Änderung der ermittelten Schwächung gegenläufiger, also um 180° und zeitlich versetzter, Strahlen auf eine Bewegung des abgetasteten Objektbereiches hindeutet. Selbstverständlich geht diese Annahme von einem Objekt mit inhomogener Massenstruktur - wie es beim Menschen der Fall ist und die es zu messen gilt - aus. Eine ausführliche Beschreibung dieser Methode ist in der zuvor erwähnten DE 100 64 785 AI beschrieben. Erfindungsgemäß kann diese Methode sowohl zur
Unterscheidung eines statischen von einem teilweise bewegten Bereich des Untersuchungsobjektes als auch zur Triggerung einer Cardio-CT-Rekonstruktion verwendet werden.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass zur Detektion der Be- wegung oder zur automatischen Unterscheidung beweglicher und stationärer Bereiche auch Ultraschallinformationen, gegebenenfalls in Verbindung mit automatischen Bilderkennungsmethoden, verwendet werden können.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Zusammenfassend wird also mit der Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von CT-Bildern durch ein Spiral-CT mit Spiralrekonstruktion von einem in Teilbereichen sich zyklisch bewegenden Untersuchungsobjekt vorgestellt, wobei während eines Durchlaufes der Abtastung über das Untersuchungsobjekt unter- schiedliche Vorschubgeschwindigkeiten vx und v2 verwendet werden, je nachdem, ob der abgetastete Bereich sich zumindest teilweise zyklisch bewegt oder stationär ist. Ebenso wird ein CT vorgestellt, welches die Mittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung von CT-Bildern von einem sich teilweise zyklisch bewegenden Untersuchungsobjekt, vor- zugsweise von einem Patienten (P) , wobei:
1.1. mit einem Durchlauf das Untersuchungsobjekt durch eine spiralförmige Bewegung von mindestens einem Fokus (1) und mindestens einem gegenüberliegenden Detektor (2) abgetastet wird, 1.2. die Abtastung des Untersuchungsbereiches mit einer relativen Vorschubgeschwindigkeit (vt) zwischen Gantry (1, 2) und Liege (L) erfolgt, und
1.3. aufgrund der durch die Abtastung gewonnenen Daten ein räumliches Bild der Absorptionskoeffizienten mit einer Vielzahl von Schnittebenen eines Untersuchungsvolumens ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet , dass
1.4. bezüglich des Untersuchungsobjektes (P) mindestens ein statischer Objektbereich und mindestens ein zumindest teilweise bewegter Objektbereich mit zyklischer Eigenbewegung bestimmt wird und
1.5. während eines Durchlaufes der Abtastung des Untersu- chungsobjektes (P) in dem mindestens einen bewegten Objektbereich eine erste Vorschubgeschwindigkeit (vx) und in dem mindestens einen statischen Objektbereich eine andere, zweite Vorschubgeschwindigkeit (v2) verwendet wird.
2. Verfahren gemäß dem voranstehenden Anspruch 1, da - durch gekennzeichnet, dass eine höhere Vorschubgeschwindigkeit (v2) zur Abtastung des statischen Objektbereiches und eine niedrigere Vorschubgeschwindigkeit (vx) zur Abtastung des bewegten Objektbereiches dient .
Verfahren gemäß dem voranstehenden Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Aufteilung des Untersuchungsobjektes (P) in statische und bewegte Objektbereiche die Lage des schlagenden Herzens (H) ermittelt wird.
4. Verfahren gemäß dem voranstehenden Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Ermittlung statischer und bewegter Objektbereiche vor dem Scan durch mindestens eine Topogramm-Aufnähme (T) erfolgt.
5. Verfahren gemäß dem voranstehenden Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung statischer und bewegter Objektbereiche vor dem Scan durch mindestens eine optische Aufnahme, vorzugsweise mit anschließender manueller Einteilung der Bereiche, erfolgt.
6. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen den Vorschubgeschwindigkeiten mit einer vorgegebenen maximalen Beschleunigung erfolgt.
7. Verfahren gemäß dem voranstehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung bewegter und statischer Objektbereiche während des Scans erfolgt und bei Detektion einer zyklischen Bewegung eine niedrige Vorschubgeschwindigkeit (vx) und bei Detektion eines statischen Zustandes eine höhere Vorschubgeschwindigkeit (v) gewählt wird.
8. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion der zyklischen Bewegung des Teilbereichs des Untersuchungsobjektes (P) im aktuellen Scan-Bereich dadurch erfolgt, dass die Intensitätsmessung mindestens eines Paares von Strahlen auf einer gemeinsamen Strahlenachse, vorzugsweise zweier gegenläufiger Strahlen, zu zwei aufeinander folgenden Zeitpunkten verglichen wird.
9. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Scan mit niedriger Vorschubgeschwindigkeit (vx) die Bewegung des Herzens (H) durch EKG-Ableitungen zeitlich aufgelöst und in Bewegungsphasen (B) und Ruhephasen (R) aufgeteilt wird, wobei nur detektierte Daten aus der Ruhephase (R) zur Bilderstellung verwendet werden.
10. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Scan des bewegten Bereichs ein CT - Spiralrekonstruktionsverfahren verwendet wird, das nur Detektordaten aus einer bestimmten Zyklusruhephase des zyklisch bewegten Berei- ches nutzt, während beim Scan des statischen Bereichs ein Spiralrekonstruktionsverfahren verwendet wird, das alle gemessenen Detektordaten zur Rekonstruktion nutzt.
11. Verfahren gemäß einem der voraustehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsintensität, die vom mindestens einem Fokus ausgeht, der jeweils aktuellen Vorschubgeschwindigkeit (vt) ange- passt wird.
12. Verfahren gemäß dem voranstehenden Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsintensität durch Steuerung/Regelung eines Röhrenstromes angepasst wird.
13. CT-Gerät zur Abtastung eines zumindest teilweise sich zyklisch bewegenden Untersuchungsobjektes, vorzugsweise eines Patienten, mit einem von mindestens einem Fokus (1) ausgehenden Strahlenbündel und mit mindestens einem flächig ausgebildeten Detektor (2) mit einer Vielzahl von verteilten Detektorelementen zum Detektieren der
Strahlen des Strahlenbündels (3) , wobei der mindestens eine Fokus (1) relativ zu dem Untersuchungsobjekt (P) auf einer das Untersuchungsobjekt umlaufenden spiralförmigen Fokusbahn (S) mit einer Vorschubgeschwindigkeit (vt) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet , dass zumindest Mittel zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der voranstehenden Verfahrensansprüche enthalten sind.
14. CT-Gerät gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel zumindest teil- weise durch Programme oder Programm-Module verwirklicht werden.
15. CT-Gerät gemäß einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet , dass eine Vorrichtung zur Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit (vt) in Abhängigkeit vom Scanbereich vorgesehen ist.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4595608B2 (ja) * 2005-03-22 2010-12-08 株式会社島津製作所 核医学診断装置およびそれに用いられる診断システム
US7515678B2 (en) * 2005-11-23 2009-04-07 General Electric Company Method and system for performing CT image reconstruction with motion artifact correction
JP5022612B2 (ja) * 2006-03-07 2012-09-12 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー Ｘ線ｃｔ装置
US7885374B2 (en) * 2006-03-15 2011-02-08 Kabushiki Kaisha Toshiba X-ray CT apparatus, a method for changing the helical pitch, an image reconstruction processing apparatus, an image reconstruction processing method, and an image reconstruction processing program
JP5165903B2 (ja) * 2006-03-15 2013-03-21 株式会社東芝 Ｘ線ｃｔ装置、ヘリカルピッチ変更方法
JP4322894B2 (ja) * 2006-06-20 2009-09-02 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー Ｘ線ｃｔ装置
JP5203750B2 (ja) * 2008-03-04 2013-06-05 株式会社東芝 心電同期スキャン方法及びｘ線コンピュータ断層撮影装置
JP5486776B2 (ja) * 2008-03-07 2014-05-07 日立アロカメディカル株式会社 Ｘ線ｃｔ装置、および、その制御プログラム
EP2521095B1 (de) * 2008-07-14 2015-03-04 Cefla S.C. Dynamische Fehlerkorrektur in der Röntgenbildgebung
JP5963163B2 (ja) * 2012-02-14 2016-08-03 東芝メディカルシステムズ株式会社 医用画像診断装置
CN103239253B (zh) 2012-02-14 2015-07-15 株式会社东芝 医用图像诊断装置
JP6257962B2 (ja) 2012-09-04 2018-01-10 東芝メディカルシステムズ株式会社 Ｘ線ｃｔ装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5046003A (en) * 1989-06-26 1991-09-03 General Electric Company Method for reducing skew image artifacts in helical projection imaging
JPH06205770A (ja) * 1993-01-11 1994-07-26 Hitachi Medical Corp Ｘ線ｃｔ装置
US5805659A (en) * 1996-09-30 1998-09-08 Siemens Corporate Research, Inc. Method and apparatus for spiral scan region of interest imaging
US6023494A (en) * 1996-12-19 2000-02-08 General Electric Company Methods and apparatus for modifying slice thickness during a helical scan
JP4698780B2 (ja) * 1998-09-15 2011-06-08 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 像再構成方法及び測定データ取得方法
DE19842238C2 (de) * 1998-09-15 2002-12-05 Siemens Ag Bildrekonstruktionsverfahren
US6185271B1 (en) * 1999-02-16 2001-02-06 Richard Estyn Kinsinger Helical computed tomography with feedback scan control
US6421552B1 (en) * 1999-12-27 2002-07-16 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Methods and apparatus for estimating cardiac motion using projection data
US6628981B2 (en) * 2001-11-09 2003-09-30 Ge Medical Systems Information Technologies, Inc. Adaptive heart rate prediction algorithm for computed tomography imaging
US7848790B2 (en) 2002-02-28 2010-12-07 General Electric Company System and method of imaging using a variable speed for thorax imaging

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2004100791A1 *

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Publication number Publication date
WO2004100791A1 (de) 2004-11-25
US7486762B2 (en) 2009-02-03
JP2006528892A (ja) 2006-12-28
US20070092057A1 (en) 2007-04-26
DE10322139A1 (de) 2004-12-09

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