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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Plan zur Begrenzung der
Strahlungsbelastung und insbesondere auf einen Plan zur Begrenzung
der Strahlungsbelastung, der der Reduktion der Strahlungsbelastung
dient, der ein Arzt während
des Betriebs eines Bildgebungssystems ausgesetzt wird.
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In
mindestens einer bekannten Konfiguration eines Computertomographie(CT)-Bildgebungssystems
projiziert eine Röntgenstrahlungsquelle
einen fächerförmigen oder
einen kegelförmigen
Strahl, der so eingestellt wird, dass er innerhalb eines XYZ-Volumens
eines kartesischen Koordinatensystems liegt, wobei das XYZ-Volumen
im Allgemeinen als „Bildgebungsvolumen" bezeichnet wird,
wobei es normalerweise einen Satz von XY-Ebenen enthält, die
im Allgemeinen als „Bildgebungsebenen" bezeichnet werden.
Siehe dazu beispielsweise
US-A-6501820 und
US-A-6487431 . Eine
Strahlungsdetektorenanordnung, bei der jeder der Strahlungsdetektoren
ein Detektorelement umfasst, ist innerhalb des CT-Systems angeordnet,
so dass sie diesen Strahl empfängt.
Ein Objekt, wie beispielsweise ein Patient, ist innerhalb der Bildgebungsebene
positioniert, so dass es dem Röntgenstrahl
ausgesetzt wird, wobei der Röntgenstrahl
das Objekt durchdringt. Beim Durchdringen des abgebildeten Objekts
wird der Röntgenstrahl
abgeschwächt,
bevor er auf die Anordnung von Strahlungsdetektoren auftrifft. Die
Intensität
der abgeschwächten
Strahlung, die an der Detektoranordnung empfangen wird, hängt von
der Abschwächung des
Röntgenstrahls
durch das Objekt ab, wobei jedes Detektorelement ein separates elektrisches
Sig nal erzeugt, das auf die Strahlenabschwächung an der Position des Detektorelements
anspricht. Diese elektrischen Signale werden als Röntgenstrahlen-Abschwächungsmessungen
bezeichnet.
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Zusätzlich können die
Röntgenstrahlungsquelle
und die Detektoranordnung mittels einer Gantry innerhalb des Bildgebungsvolumens
um das abzubildende Objekt herum gedreht werden, so dass der Winkel,
unter dem der Röntgenstrahl
das Objekt durchdringt, sich ständig
verändert.
Eine Gruppe von Röntgenstrahlen-Abschwächungsmessungen,
d. h. Projektionsdaten, von der Detektoranordnung bei einem bestimmten
Gantrywinkel wird als „Ansicht" bezeichnet. Eine „Abtastung" des Objekts umfasst
einen Satz von Ansichten, die bei verschiedenen Gantrywinkeln während einer
Umdrehung der Röntgenstrahlungsquelle
und der Detektoranordnung aufgenommen wurden. Bei einer Axialabtastung
werden Projektionsdaten verarbeitet, so dass ein Bild konstruiert
wird, das zweidimensionalen Schichten entspricht, die durch das
Objekt hindurch verlaufen.
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Ein
Verfahren zur Rekonstruktion eines Bildes anhand eines Satzes von
Projektionsdaten wird als „gefilterte
Rückprojektionstechnik" bezeichnet. Im Zuge
dieses Prozesses werden die Abschwächungsmessungen aus einer Abtastung
in diskrete Ganzzahlen umgewandelt, die sich zwischen –1024 und 3072
bewegen und als „CT-Zahlen" oder „Hounsfield-Einheiten" (HE) bezeichnet
werden. Diese HEs werden verwendet, um die Helligkeit eines entsprechenden
Pixels auf einem Kathodenstrahlenröhren- oder einem Computerbildschirm-Display
auf eine Weise zu regulieren, welche auf die Abschwächungsmessungen
anspricht. Bei spielsweise kann eine Abschwächungsmessung für Luft in
einen Ganzzahlwert von –1000
HEs umgewandelt werden (was einem dunklen Pixel entspricht) und
eine Abschwächungsmessung
für sehr
dichte Knochensubstanz kann in einen Ganzzahlwert von +3000 [HEs]
umgewandelt werden (was einem hellen Pixel entspricht), während eine
Abschwächungsmessung
für Wasser in
einen Ganzzahlwert von 0 HEs umgewandelt werden kann (was einem
grauen Pixel entspricht). Durch diese Umwandlung in Ganzzahlen oder
dieses „Scoring" wird es einem Arzt
oder einem Techniker ermöglicht,
die Dichte einer Substanz anhand der Intensität der Computeranzeige zu bestimmen.
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Sobald
eine verdächtige
Masse, wie z. B. ein Tumor, eine Zyste und/oder eine Läsion entdeckt wird,
wird normalerweise eine Interventionsprozedur wie eine Nadelbiopsie
oder eine Nadelaspiration durchgeführt, um Gewebeproben zu erhalten,
die benötigt
werden, um zu bestimmen, ob die Masse kanzerös oder gutartig ist. Um dies
zu erreichen, wird eine von einem Arzt kontrollierte Nadel zu der
Masse hin geführt,
wobei von dem Bildgebungssystem erzeugte simultane Bilder, wie Fluoro-Bilder,
verwendet werden. Dadurch wird es einem Arzt ermöglicht, die Nadelspitze zu
dem verdächtigen
Tumorgewebe zu leiten, um eine Gewebeprobe zu erhalten, die sich
für die
Analyse verwenden lässt.
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Obwohl
es sich bei der Interventionsprozedur unter Verwendung eines Bildgebungssystems um
ein hervorragendes Werkzeug für
die Diagnose und Beurteilung handelt, ist jedes Mal, wenn eine Interventionsprozedur
von einem Arzt durchgeführt wird,
die Hand des Arztes der Strahlung aus gesetzt, welche vom Bildgebungssystem
ausgesendet wird. Als solches kann die Belastung durch die kumulative Strahlungsdosis,
der die Hand des Arztes über
die Zeit hinweg ausgesetzt wird, ziemlich hoch werden, wenn der
Arzt im Laufe der Zeit eine große
Anzahl von Interventionsprozeduren durchführt. Da es bekannt ist, dass
eine erhöhte
Strahlungsbelastung gesundheitliche Probleme hervorrufen kann, besteht
in der medizinischen Gemeinde die Sorge, dass die Ärzte, die
diese Prozeduren durchführen,
durch die Bildgebungssysteme einer zu hohen Strahlungsbelastung
ausgesetzt werden könnten.
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Ein
Verfahren, das darauf abzielt, das Problem der Strahlungsdosisbelastung
eines Arztes anzugehen, umfasst die Minimierung der Emissionsstromstärke des
Bildgebungssystems und die Benutzung von speziellen Pinzetten, um
die Hände
des Arztes außerhalb
der Strahlung zu halten. Leider wurden die Pinzetten von der medizinischen
Gemeinde nicht gut aufgenommen, weil sie die taktile Empfindlichkeit
reduzieren und so die sehr feine Kontrolle durch den Arzt einschränken, die
für Interventionsprozeduren
notwendig ist. Außerdem
wurde festgestellt, dass die Minimierung der Emissionsstromstärke des
Bildgebungssystems während
einer Interventionsprozedur, bei der noch eine ausreichende Strahlung
für qualitativ
[gute] Bildgenerierung gewährleistet
wird, noch immer eine signifikante kumulative Strahlungsdosis für einen
Arzt zur Folge hat, der die Interventionsprozeduren wiederholt durchführt. Als
solches sind diese Verfahren für
wiederholte Interventionsprozeduren nicht gut geeignet.
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Die
oben beschriebenen sowie weitere Nachteile und Unzulänglichkeiten
werden gemäß der Erfindung
mit Hilfe eines Verfahrens zur Reduktion der von einem Bildgebungssystem
ausgehenden Strahlungsbelastung gemäß Anspruch 1 überwunden
oder gemindert.
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In
weiteren Aspekten liefert die vorliegende Erfindung auch ein Medium,
das mit einem maschinenlesbaren Computerprogramm-Code gemäß Anspruch
7 kodiert ist, um das zuvor erwähnte
Verfahren durchzuführen,
und ein System gemäß Anspruch 8,
um das Verfahren umzusetzen.
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Ein
alternatives illustratives Beispiel, das nicht Teil der Erfindung
ist, besteht aus einem Verfahren zur Reduktion der von einem Bildgebungssystem ausgehenden
Strahlungsbelastung, umfassend:
Bereitstellung eines abzutastenden
Objekts; Betreiben des Bildgebungssystems, so dass es Bildgebungsdaten
generiert; Anzeigen der Bildgebungsdaten auf einer Ausgabevorrichtung;
und Verarbeitung der Bildgebungsdaten unter Verwendung einer Verarbeitungsvorrichtung,
wobei die Verarbeitungsvorrichtung eine Eintrittsstelle bestimmt;
das Bildgebungssystem so betreibt, dass das Bildgebungssystem veranlasst
wird, eine Strahlung zu emittieren, welche eine [bestimmte] Strahlungsintensität aufweist;
die Strahlungsintensität
auf eine Weise reguliert, die auf die Eintrittsstelle anspricht,
so dass Bilddaten generiert werden; und die Bilddaten verarbeitet,
so dass verarbeitete Bilddaten erzeugt werden.
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Ein
weiteres alternatives illustratives Beispiel, das nicht Teil der
Erfindung ist, besteht aus einem System zur Reduktion der von einem
Bildgebungssystem ausgehenden Strahlungsbelastung, umfassend: eine
Gantry, die mit einer Röntgenstrahlungsquelle
und einer Strahlungsdetektoranordnung ausgestattet ist, wobei die
Gantry einen Patientenhohlraum definiert, und wobei die Röntgenstrahlungsquelle
und die Strahlungsdetektoranordnung drehbar mit der Gantry verbunden
sind, so dass sie durch den Patientenhohlraum voneinander getrennt werden;
eine Patiententragestruktur, die beweglich mit der Gantry verbunden
ist, so dass sie eine Kommunikation mit dem Patientenhohlraum ermöglicht; und
eine Verarbeitungsvorrichtung, wobei die Verarbeitungsvorrichtung
eine Eintrittsstelle bestimmt; das Bildgebungssystem so betreibt,
dass das Bildgebungssystem veranlasst wird, eine Strahlung zu emittieren,
welche eine [bestimmte] Strahlungsintensität aufweist; die Strahlungsintensität auf eine
Weise zu regulieren, die auf die Eintrittsstelle anspricht, so dass
Bilddaten generiert werden; und die Bilddaten verarbeitet, so dass
verarbeitete Bilddaten entstehen.
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Ein
weiteres alternatives illustratives Beispiel, das nicht Teil der
Erfindung ist, besteht aus einem System zur Reduktion der von einem
Bildgebungssystem ausgehenden Strahlungsbelastung, umfassend: ein
Bildgebungssystem; eine Patiententragestruktur, die beweglich mit
dem Bildgebungssystem verbunden ist, so dass eine Kommunikation zwischen
dem Bildgebungssystem und einem Patienten ermöglicht wird, wobei das Bildgebungssystem Bilddaten
generiert, die zu dem Patienten gehören; und eine Verarbeitungsvorrichtung,
wobei die Verarbeitungsvorrichtung eine Eintrittsstelle bestimmt;
das Bildgebungssystem so betreibt, dass das Bildgebungssystem veranlasst
wird, eine Strahlung zu emittieren, welche eine [bestimmte] Strahlungsintensität aufweist;
die Strahlungsintensität
auf eine Weise zu regulieren, die auf die Eintrittsstelle anspricht.
so dass Bilddaten generiert werden; und die Bilddaten verarbeitet,
so dass verarbeitete Bilddaten entstehen.
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Die
oben besprochenen sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung können von
auf diesem Gebiet fachkundigen Personen anhand der folgenden detaillierten
Beschreibung unter Verweis auf die Zeichnungen erkannt und nachvollzogen
werden, wobei für
die Zeichnungen gilt:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines CT-Bildgebungssystems und eines Patienten,
der für die
Bildgebung positioniert ist;
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2 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Verfahren zur Reduktion
der von einem Bildgebungssystem ausgehenden Strahlungsbelastung beschreibt;
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4A ist
ein Verteilungsdiagramm, das die winkelförmige Strahlungsverteilung
eines Bildgebungssystems zeigt;
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4A ist
ein Verteilungsdiagramm, das die winkelförmige Strahlungsverteilung
eines Bildgebungssystems gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
zeigt;
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5 ist
ein Graph der Strahlungsdosis als Funktion des Gantrywinkels des
Bildgebungssystems gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform; und
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6 ist
ein Verteilungsdiagramm, das die winkelförmige Strahlungsverteilung
eines Bildgebungssystems gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
zeigt.
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Was 1 und 2 anbelangt,
wird ein repräsentatives
CT-Bildgebungssystem 1 gezeigt, das vorzugsweise eine Gantry 2 umfasst,
die mit einer Röntgenstrahlungsquelle 4,
einer Strahlungsdetektoranordnung 6, einer Patiententragestruktur 8 und
einem Patientenhohlraum 10 ausgestattet ist, wobei die
Röntgenstrahlungsquelle 4 und
die Strahlungsdetektoranordnung 6 sich gegenüberliegend
angeordnet sind, so dass sie durch den Patientenhohlraum 10 voneinander
getrennt werden. Ein Patient 12 wird vorzugsweise auf der
Patiententragestruktur 8 platziert, die dann im Inneren
des Patientenhohlraums 10 positioniert wird. Die Röntgenstrahlungsquelle 4 projiziert
einen Röntgenstrahl 14 zur
Strahlungsdetektoranordnung 6 hin, so dass dieser den Patienten 12 durchdringt.
Röntgenstrahl 14 wird
vorzugsweise durch einen [Kollimator] (nicht gezeigt) eingestellt,
so dass er innerhalb eines XYZ-Volumens eines kartesischen Koordinatensystems
liegt, das als ein „Bildgebungsvolumen" bezeichnet wird.
Nachdem er den Patienten 12 durchdrungen hat und von diesem
abgeschwächt
worden ist, wird der abgeschwächte Röntgenstrahl 16 vorzugsweise
von der Strahlungsdetektoranordnung 6 empfangen. Strahlungsdetektoranordnung 6 umfasst
vorzugsweise eine Vielzahl von Detektorelementen 18, wobei
jedes der Detektorelemente 18 einen abgeschwächten Röntgen strahl 16 empfängt und
ein elektrisches Signal erzeugt, welches auf die Intensität des abgeschwächten Röntgenstrahls 16 anspricht.
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Obwohl
die hier beschriebenen Ausführungsformen
im Zusammenhang mit einem Computertomographie-Bildgebungssystem 1 dargelegt
werden, sei hier festgestellt, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen
auf ein beliebiges Bildgebungssystem angewendet werden können, welches
für den gewünschten
Endzweck geeignet ist, wie z. B. ein Bildgebungssystem, das einen
stationären
Ring und/oder einen Bogen aus Detektoranordnungen aufweist, der
den Patientenhohlraum umgibt, wobei die Strahlungsquelle sich um
den Patienten 12 herum bewegt, so dass sie die Detektorelemente
innerhalb des stationären
Ringes und/oder Bogens bestrahlt.
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Zusätzlich sind
die Röntgenstrahlungsquelle 4 und
die Strahlungsdetektoranordnung 6 in Relation zur Gantry 2 und
der Patiententragestruktur 8 vorzugsweise drehbar angeordnet,
so dass es möglich ist,
dass sich die Röntgenstrahlungsquelle 4 und
die Strahlungsdetektoranordnung 6 um die Patiententragestruktur 8 herum
drehen, wenn die Patiententragestruktur 8 innerhalb des
Patientenhohlraums 10 positioniert wird. Röntgenprojektionsdaten
werden erfasst, indem die Röntgenstrahlungsquelle 4 und
die Strahlungsdetektoranordnung 6 während einer Abtastung um den
Patienten 12 herum gedreht werden. Die Röntgenstrahlungsquelle 4 und
die Strahlungsdetektoranordnung 6 stehen vorzugsweise in
Kommunikation mit einem Kontrollmechanismus 20, der mit
dem CT-Bildgebungssystem 1 verbunden ist. Die Rotation
und den Betrieb der Röntgenstrahlungsquelle 4 und/oder
der Strahlungsdetektoranordnung 6 werden vorzugsweise mit
Hilfe des Kontrollmechanismus 20 kontrolliert.
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Kontrollmechanismus 20 umfasst
vorzugsweise einen Röntgenregler 22,
der mit einer Röntgenstrahlungsquelle 4 in
Verbindung steht, einen Gantrymotorregler 24 und ein Datenerfassungssystem
(DES) 26, das mit der Strahlungsdetektoranordnung 6 in
Verbindung steht, wobei der Röntgenregler 22 Stromstärke- und
Zeitgebungssignale an die Röntgenstrahlungsquelle 4 liefert,
der Gantrymotorregler 24 die Drehgeschwindigkeit und Winkelposition
der Röntgenstrahlungsquelle 4 und
der Strahlungsdetektoranordnung 6 regelt, und das DES 26 die
von den Detektorelementen 18 erzeugten elektrischen Signaldaten
empfängt
und diese Daten zur nachfolgenden Verarbeitung in digitale Signale
umwandelt. Das CT-Bildgebungssystem 1 umfasst vorzugsweise
auch eine Bildrekonstruktionsvorrichtung 28, eine Datenspeichervorrichtung 30 und
eine Verarbeitungsvorrichtung 32, wobei die Verarbeitungsvorrichtung 32 in
Kommunikation mit der Bildrekonstruktionsvorrichtung 28,
dem Gantrymotorregler 24, dem Röntgenregler 22, der
Datenspeichervorrichtung 30, einer Eingabevorrichtung 34 und
einer Ausgabevorrichtung 36 steht. Außerdem umfasst das CT-Bildgebungssystem 1 vorzugsweise
einen Tischregler 38, der in Kommunikation mit der Verarbeitungsvorrichtung 32 und
der Patiententragestruktur 8 steht, so dass er die Position
der Patiententragestruktur 8 in Relation zum Patientenhohlraum 10 regulieren
kann.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
wird der Patient 12 vorzugsweise auf der Patiententragestruktur 8 platziert,
die dann von einem Bediener mittels Verarbeitungsvorrichtung 32 positioniert
wird, so dass sie innerhalb des Patientenhohlraums 10 angeordnet
wird. Der Gantrymotorregler 24 wird mittels Verarbeitungsvorrichtung 32 so
bedient, dass durch ihn die Röntgenstrahlungsquelle 4 und die
Strahlungsdetektoranordnung 6 veranlasst werden, sich in
Relation zum Patienten zu drehen. Der Röntgenregler 22 wird
mittels Verarbeitungsvorrichtung 32 so bedient, dass die
Röntgenstrahlungsquelle 4 veranlasst
wird, einen eingestellten Röntgenstrahl 14 zur
Strahlungsdetektoranordnung 6 und somit zum Patienten 12 hin
zu emittieren und zu projizieren. Der Röntgenstrahl 14 durchdringt
den Patienten 12, so dass ein abgeschwächter Röntgenstrahl 16 entsteht,
welcher von der Strahlungsdetektoranordnung 6 empfangen
wird.
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Die
Detektorelemente 18 empfangen den abgeschwächten Röntgenstrahl 16,
erzeugen elektrische Signaldaten, die auf die Intensität des abgeschwächten Röntgenstrahls 16 ansprechen,
und übermitteln
diese elektrischen Signaldaten an das DES 26. Das DES 26 wandelt
diese elektrischen Signaldaten dann in digitale Signale um und übermittelt sowohl
die digitalen Signale als auch die elektrischen Signaldaten an die
Bildrekonstruktionsvorrichtung 28, welche eine Hochgeschwindigkeits-Bildrekonstruktion
durchführt.
Diese Informationen werden dann an die Verarbeitungsvorrichtung 32 übermittelt,
welche das Bild in der Datenspeichervorrichtung 30 speichert
und das digitale Signal über
die Ausgabevorrichtung 36 als Bild anzeigt.
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Was 3 anbelangt,
wird ein Flussdiagramm gezeigt und besprochen, das ein Verfahren zur
Reduktion der von einem Bildgebungssystem 1 ausgehenden
Strahlungsbelastung 100 beschreibt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
wird eine Eintrittsstelle 40 bestimmt, wie dies in Schritt 102 gezeigt
wird. Während
einer Interventionsprozedur wird ein Instrument, wie beispielsweise
eine Nadel, von der Hand eines Arztes und mit Hilfe des Bildgebungssystems 1 geführt, wobei
die Eintrittsstelle 40 die Position der Hand des Arztes
darstellt, welche innerhalb des Patientenhohlraums 10 und
somit innerhalb eines Strahlungsfeldes 42 positioniert
ist, wobei das Strahlungsfeld 42 eine durchschnittliche Strahlungsverteilung 44 und
eine winkelförmige Strahlungsverteilung 46 umfasst.
Außerdem
kann die Eintrittsstelle 40 innerhalb eines festgelegten
winkelförmigen
Eintrittsbereichs 50 liegen. Obwohl die Eintrittsstelle 40 vorzugsweise
mittels eines Eintritts-Cursors und/oder eines Zielpositions-Cursors bestimmt
wird, wobei der Eintritts-Cursor und/oder der Zielpositions-Cursor über die
Eingabevorrichtung 34 mit der Verarbeitungsvorrichtung 32 verbunden sind,
kann die Eintrittsstelle 40 [auch] bestimmt und/oder geschätzt werden,
indem beliebige Informationen, ein beliebiges Verfahren und/oder
eine beliebige Vorrichtung verwendet werden, die sich jeweils sich
für den
gewünschten
Endzweck eignen, wie z. B. die Verarbeitung von Daten, welche im
Zuge einer Fluoro-Abtastprozedur gewonnen wurden. Beispielsweise
kann eine Online-Einschätzung
der winkelförmigen
Position der Eintrittsstelle 40 (und somit der Hand des
Arztes) auf eine Weise durchgeführt werden,
bei der die Veränderungen
der Röntgenstrahlen-Abschwächungsverteilung
während
des Interventionsprozes ses berücksichtigt
werden, und/oder auf eine Weise, bei der die Röntgenstrahlenverteilung berücksichtigt
wird, die im Zuge des primären
Nicht-Fluoroscans bestimmt wurde, und/oder auf eine Weise, bei der
ein beliebiges anderes geeignetes Erkennungsmittel berücksichtigt
wird, wie z. B. Ultraschall oder optische [Mittel].
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Was 4a anbelangt,
wird das Bildgebungssystem 1 so betrieben, dass es die
Röntgenstrahlungsquelle 4 dazu
veranlasst, Strahlung in Form eines Röntgenstrahls 14 auszusenden.
Während
die Röntgenstrahlungsquelle 4 und
die Strahlungsdetektoranordnung 6 sich um den Patientenhohlraum 10 herum
drehen, erzeugt der Röntgenstrahl 14 ein
Strahlungsfeld 42 innerhalb des Patientenhohlraums 10,
wobei das Strahlungsfeld 42 eine durchschnittliche Strahlungsverteilung 44 und
eine winkelförmige
Strahlungsverteilung 46 umfasst, wie dies in Schritt 104 gezeigt
wird. Während
die Röntgenstrahlungsquelle 4 sich
um den Patientenhohlraum 10 herum dreht, variiert die Winkelposition
der Gantry oder der Winkel, bei dem der Röntgenstrahl 14 den
Patienten 12 durchdringt, zwischen 0° und 360°.
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Das
Strahlungsintensitätsniveau 48 wird dann
auf eine Weise reguliert, die auf die Eintrittsstelle 40 und/oder
den winkelförmigen
Eintrittsbereich 50 anspricht, damit Bilddaten erzeugt
werden, wie in Schritt 106 gezeigt. Was 4B und 5 anbelangt,
wird für
eine 360°-Bildrekonstruktion 52,
die nicht Teil der Erfindung ist, bei der Annäherung der Winkelposition der
Gantry an die Eintrittsstelle 40 und/oder den winkelförmigen Eintrittsbereich 50 das Strahlungsintensitätsniveau 48 um
einen zuvor festgelegten Minimierungswert gesenkt, so dass das Strahlungsintensitätsniveau 48 im
Bereich der Eintrittsstelle 40 minimiert wird. Ebenso wird,
wenn die Winkelposition der Gantry sich von der Eintrittsstelle 40 und/oder
dem winkelförmigen
Eintrittsbereich 50 aus gesehen 180° nähert, das Strahlungsintensitätsniveau 48 um
einen zuvor festgelegten Minimierungswert erhöht, so dass das Strahlungsintensitätsniveau 48 im
Bereich von 180° von
der Eintrittsstelle 40 maximiert wird. Der festgelegte
Minimierungswert kann dem Strahlungsintensitätsniveau entsprechen, so dass
das Strahlungsintensitätsniveau
an der Eintrittsstelle 40 und/oder innerhalb des winkelförmigen Eintrittsbereiches 50 auf
0 reduziert wird. Außerdem kann
der zuvor festgelegte Minimierungswert jeden beliebigen Wert annehmen,
der für
den gewünschten Endzweck
geeignet ist.
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Für eine 180°-Bildrekonstruktion 60 gemäß der Erfindung
wird bei der Annäherung
der Winkelposition der Gantry an die Eintrittsstelle 40 und/oder den
winkelförmigen
Eintrittsbereich 50 das Strahlungsintensitätsniveau 48 um
einen zuvor festgelegten Minimierungswert gesenkt, so dass das Strahlungsintensitätsniveau 48 im
Bereich der Eintrittsstelle 40 minimiert wird. Ebenso wird,
wenn die Winkelposition der Gantry sich von der Eintrittsstelle 40 und/oder
dem winkelförmigen
Eintrittsbereich 50 aus gesehen ±90° nähert, das Strahlungsintensitätsniveau 48 um
einen zuvor festgelegten Minimierungswert erhöht, so dass das Strahlungsintensitätsniveau 48 im
Bereich von ±90° von der
Eintrittsstelle 40 und/oder dem winkelförmigen Eintrittsbereich 50 maximiert
wird. Dadurch wird während
der Abtastung vorteilhafterweise eine annähernd konstante durchschnittliche
Strahlungsverteilung 44 ermöglicht, während die winkelförmige Strahlungsverteilung 46 verändert werden
kann. Dies ermöglicht
eine vorteilhafte Ausgleichung des Rauschniveaus des Bildes durch die
Verstärkung
der Emissionsröhrenstromstärke an dem
gegenüberliegenden
Winkel (180° bei
einer 360°-Rekonstruktion)
oder den senkrechten Winkeln (±90° bei einer
180°-Rekonstruktion).
Außerdem
wird die Strahlungsbelastung, der die Hand des Arztes ausgesetzt
wird, aufgrund der Absorption durch den Körper des Patienten (und in
den meisten Fällen
des Patiententisches) drastisch reduziert.
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Zusätzlich kann
das Strahlungsintensitätsniveau 48 reguliert
werden, indem ein festgelegtes winkelförmiges Strahlungsabsorptionsprofil
(wie es während
einer vorangegangenen Drehung beim Fluoro-CT-Prozess und/oder anhand
einer zuvor erfassten statischen Abtastung gemessen wurde) als Eingabe
für eine
zusätzliche
Modulation des Röntgenstrahls 14 verwendet
wird, um die Strahlungsbelastungsdosis, welcher der Patient ausgesetzt
wird, wesentlich zu reduzieren. Dieses festgelegte Maß der Strahlungsabsorption
kann von der innerhalb des Abtastfeldes liegenden Anatomie des Patienten 12 abhängen. Beispielsweise
kann für
den Fall, dass die Patientenabsorption an bestimmten Strahlungsquellenwinkeln
niedrig ist – wie
das der Fall sein kann, wenn die Röntgenstrahlungsquelle 4 vor
oder hinter dem Brustkorbbereich des Patienten 12 positioniert ist –, die Strahlungsintensität an diesen
Winkeln wesentlich reduziert werden, ohne dass es dabei zu einer
Beeinträchtigung
der Bildqualität
kommt. Alternativ kann bei einer hohen Patientenabsorption, wie
sie bei lateralen Strahlungsquellenwinkeln, wie z. B. durch den
Schulter- oder Hüftbereich
des Patienten 12, auftreten kann, die Röntgenstrahlungsquelle 4 eine
volle unmodulierte Strahlungsbelastungsdosis liefern.
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Ein
weiteres damit zusammenhängendes Merkmal
umfasst die Benutzung des Stromstärke-Winkelprofils als Eingabe
für eine
Gewichtungsfunktion bei der Rekonstruktion des Bildes. Bei der Reduktion
der Röntgenstrahlung
führen
die eingeschränkten
Fotonenstatistiken zu erhöhtem
Bildrauschen. Beim Rekonstruktionsprozess können spezielle Rauschreduktionstechniken
und -algorithmen angewendet werden, um jegliche Verschlechterung bei
der Ausführung
des Bildes zu reduzieren. Diese Algorithmen können entweder während des
Erfassungsprozesses durch die Erfassung einer Messung von tatsächlichen
Fotonenstatistiken und/oder durch die vorherige Kenntnis des Stromstärke-Winkelprofils reguliert
werden.
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Um
ferner Streifen und andere Rauschmusterartefakte zu eliminieren,
können
in den Fluorobildern mehr als 180+Fächer-Grade von Daten für die Bildrekonstruktion
(z. B. 270 Grad) verwendet werden. Die zusätzlichen, über die letzten 180 Grad der Abtastung
hinausgehenden Daten können
verwendet werden, um das Bildrauschen und die Streifen zu reduzieren
und die Bildqualität
wesentlich zu verbessern. Die Reduktion in der zeitlichen Auflösung, die diese „Overscan"-Rekonstruktion mit
sich bringt, kann bei der Verwendung einer sehr schnellen Rotationsgeschwindigkeit
(≤ 0,5 Sekunden)
und einer Gewichtungsfunktion, die nur eine kleine Menge an „alten" Daten enthält, unwesentlich
sein.
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Ferner
können
mehr als 360 Grad von Daten (z. B. 540 Grad) zur Bildrekonstruktion
verwendet werden, um Streifen und andere Rauschmusterartefakte im
endgültigen
(statischen) Bild zu eliminieren. Diese Implementierung kann nach
der „dynamischen" Bildrekonstruktion
und der Anzeigephase der Fluoro-CT-Bildgebung erfolgen und als ein
Mittel verwendet werden, die Qualität des endgültigen statischen Bildes zu
verbessern, welches nach Beendung der Echtzeitbildgebung in der
Ausgabevorrichtung 36 verbleibt. Die zusätzlichen, über die
letzten 360 Grad der Abtastung hinausgehenden Daten können verwendet
werden, um das Bildrauschen und die Streifen zu reduzieren und die
statische Bildqualität dieses
endgültigen
Bildes wesentlich zu verbessern. Die Reduktion in der zeitlichen
Auflösung,
die diese Overscan-Rekonstruktion mit sich bringt, kann unwesentlich
sein, wenn das statische Bild nach Abschluss der Fluoro-CT-Prozedur
betrachtet wird.
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Was 6 anbelangt,
so kann das Strahlungsintensitätsniveau
auch auf eine Weise reguliert werden, bei der die Eintrittsstelle 40 und/oder
der winkelförmige
Eintrittsbereich 50 berücksichtigt
wird, so dass verhindert wird, dass Strahlung vom Bildgebungssystem 1 emittiert
wird, während
die Winkelposition der Gantry sich der Eintrittsstelle 40 nähert und/oder
sich innerhalb des winkelförmigen
Bereiches 50 befindet. Die Emission von Strahlung durch das
Bildgebungssystem 1 kann mit Hilfe von beliebigen Mitteln
verhindert werden, die sich für
den gewünschten
Endzweck eignen, wie z. B. durch ein elektrisches Mittel (Schalter),
mechanisches Mittel (Blendverschluss) und/oder ein elektromechanisches Mittel.
Dadurch wird die Strahlungsbelastung, welcher die Hand eines Arztes
ausge setzt wird, vorteilhaft reduziert und/oder eliminiert, während die
Interventionsprozedur fortgesetzt werden kann. Außerdem wird
die direkte Strahlung auf die Hand des Arztes eliminiert, während indirekte
Strahlung durch die Absorption durch den Körper des Patienten drastisch reduziert
wird.
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Die
Bilddaten werden dann verarbeitet, so dass verarbeitete Bilddaten
entstehen, wie in Schritt 108 gezeigt. Dies ermöglicht vorteilhafterweise
eine wesentliche Reduktion der Dosis, welcher der Arzt während Interventionsprozeduren
ausgesetzt wird, bei welchen Fluoro-CT-Abtastungen zum Einsatz kommen, während die
Patientendosis und die Bildqualität erhalten bleiben.
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Durch
diese Erfindung wird es vorteilhafterweise ermöglicht, dass Interventionsprozeduren durchgeführt werden,
während
die Strahlungsbelastung, welcher der durchführende Arzt ausgesetzt wird,
minimiert und/oder eliminiert wird. Außerdem können potentielle Gesundheitsprobleme
vorteilhafterweise vermieden werden, indem die Röntgenstrahlenbelastung, welcher
der Arzt ausgesetzt wird, auf akzeptablere Niveaus gesenkt wird.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
kann ein Verfahren zur Reduktion der von einem Bildgebungssystem 100 ausgehenden
Strahlungsbelastung bei jedem Bildgebungssystem angewendet werden,
das sich für
den gewünschten
Endzweck eignet, wie z. B. Magnetresonanzbildgebung (MRI), Ultraschall,
Röntgen,
CT und/oder PET.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
kann die Verarbeitung aus 3 mittels
Verarbeitungsvorrichtung 32 implementiert werden, die über ein
Computerprogramm bedient werden kann. Um die vorgesehenen Funktionen
und die gewünschte
Verarbeitung sowie die [vorherigen?] Berechnungen (z. B. die Ausführung eines
(oder mehrerer) Fourieranalyse-Algorithmen, der hier beschriebenen.
Kontrollprozesse o. Ä.)
ausführen
zu können, kann
der Regler einen Prozessor (oder mehrere Prozessoren), einen Computer
(oder mehrere Computer), eine Memory, einen Datenspeicher, ein (oder mehrere)
Register, Zeitgebungsangaben, einen (oder mehrere) Unterbrechungen,
Kommunikationsschnittstellen und Eingabe-/Ausgabe-Signalschnittstellen
sowie Kombinationen umfassen, die mindestens eine der zuvor genannten
Komponenten beinhalten, wobei der Regler nicht auf diese beschränkt ist.
Beispielsweise kann der Regler eine Eingangssignalfilterung umfassen,
um eine genaue Abtastung und Umwandlung oder eine Erfassungen solcher
Signale von Kommunikationsschnittstellen zu ermöglichen. Im Schutzumfang der
Erfindung ist ebenfalls vorgesehen, dass die Verarbeitung aus 3 durch einen
Regler implementiert werden kann, der entfernt von der Verarbeitungsvorrichtung 32 lokalisiert
ist.
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Wie
oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung in Form von in
einem Computer implementierten Prozessen sowie in Geräten zur
Ausführung dieser
Prozesse implementiert werden. Die vorliegende Erfindung kann auch
in Form eines Computerprogramm-Kodes implementiert werden, welcher
Befehle enthält,
die als greifbare Medien ausgeführt sind,
wie z. B. Disketten, CD-ROMs, Festplatten oder jedes beliebige andere
computerlesbare Speichermedium, wo bei der Computer zu einem Gerät für die Ausführung der
Erfindung wird, wenn der Computerprogramm-Kode auf einen Computer
geladen und von diesem ausgeführt
wird. Vorhandene Systeme, die mit einem programmierbaren Speicher
(z. B. Flash Memory) ausgestattet sind, können aktualisiert werden, so
dass die Erfindung implementiert werden kann. Die vorliegende Erfindung
kann auch in Form von Computerprogramm-Kodes implementiert werden,
ob diese nun beispielsweise in einem Speichermedium gespeichert,
auf einen Computer geladen und/oder von diesem ausgeführt werden
oder über
irgendein Übertragungsmedium übertragen
werden, wie beispielsweise über
elektrische Drähte
oder Kabel, durch Glasfasern oder über elektromagnetische Strahlung,
wobei der Computer zu einem Gerät
für die
Ausführung
der Erfindung wird, wenn der Computerprogramm-Kode auf einen Computer geladen und von
diesem ausgeführt
wird. Wenn die Computerprogramm-Kodesegmente auf einem Mehrzweckprozessor
implementiert werden, konfigurieren sie den Mikroprozessor so, dass
er bestimmte logische Schaltkreise generiert.