DE102010035920A1

DE102010035920A1 - Verfahren zur Darstellung eines vorbestimmten Volumenabschnitts eines Untersuchungsobjekts mittels eines Tomosynthesegeräts und entsprechendes Tomosynthesegerät

Info

Publication number: DE102010035920A1
Application number: DE102010035920A
Authority: DE
Inventors: Katrin Johansson; Dr. Mertelmeier Thomas
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2012-03-01
Also published as: US20120051500A1; US8553837B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines vorbestimmten Volumenabschnitts eines Untersuchungsobjekts (12) mittels eines Tomosynthesegeräts (30) und einen entsprechend ausgestaltetes Tomosynthesegerät (30). Dabei umfasst das Verfahren folgende Schritte: • Durchführen eines Durchstrahlungstests, in welchem von einer Röntgenquelle (5) des Tomosynthesegeräts (30) mit einer bestimmten Strahlendosis Röntgenstrahlen (8) erzeugt werden, welche den vorbestimmten Volumenabschnitt durchlaufen und auf einen Detektor (7) des Tomosynthesegeräts auftreffen, wobei eine Intensität der auf den Detektor (7) auftreffenden Röntgenstrahlen (8) bestimmt wird (S2). • Berechnen einer ersten Strahlendosis von Röntgenstrahlen (8) zur Erstellung einer zweidimensionalen Aufnahme abhängig von der bestimmten Strahlendosis und der Intensität (S3). • Berechnen von zweiten Strahlendosen von Röntgenstrahlen (8) zur Durchführung einer Tomosund der Intensität (S5). • Durchführen einer Tomosynthese des vorbestimmten Volumenabschnitts, indem von Röntgenquelle (5) mit den zweiten Strahlendosen Röntgenstrahlen (8) erzeugt werden, welche den vorbestimmten Volumenabschnitt durchlaufen und auf den Detektor (7) auftreffen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um mittels einer Tomosynthese Schichtbilder eines vorbestimmten Volumenabschnitts eines Untersuchungsobjekts zu erzeugen, sowie ein entsprechend ausgestaltetes Tomosynthesegerät.
Die US 7,245,694 B2 beschreibt ein Verfahren zur Bildgebung einer Brust, wobei sowohl eine Mammographie als auch eine Tomosynthese eingesetzt wird.
Heutzutage ist es möglich, zur Untersuchung insbesondere der weiblichen Brust auf Tumore, sowohl eine Tomosynthese als auch eine Mammographie durchzuführen. Dazu wird die Brust zwischen einer Lagerplatte und einer Kompressionsplatte des Tomosynthesegeräts positioniert und komprimiert. Dabei ist es nach dem Stand der Technik üblich, dass diese für die Patientin nicht sehr angenehme Prozedur sowohl einmal für die Tomosynthese als auch einmal für die Mammographie (also insgesamt zweimal) durchgeführt wird, da es sich nach dem Stand der Technik bei der Mammographie und bei der Tomosynthese um zwei in der Regel getrennt durchgeführte Verfahren handelt.
Aus diesem Grund (da es sich um zwei getrennte Verfahren handelt) ist es nach dem Stand der Technik auch unüblich, bestimmte Ergebnisse der Mammographie bzw. Tomosynthese zur Verbesserung der Durchführung des jeweils anderen Verfahrnes zu verwenden.
Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, zum einen die kombinierte Durchführung einer Mammographie und einer Tomosynthese für die Patientin angenehmer zu gestalten und zum anderen die Mammographie und die Tomosynthese derart zu kombinieren, dass Ergebnisse des einen Verfahrens auch zur Durchführung des jeweils anderen Verfahrens verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Darstellung eines vorbestimmten Volumenabschnitts eines Untersuchungsobjekts mittels eines Tomosynthesegeräts nach Anspruch 1, durch ein Tomosynthesegerät nach Anspruch 12, durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14 und durch einen elektronisch lesbaren Datenträger nach Anspruch 15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Darstellung eines vorbestimmten Volumenabschnitts eines Untersuchungsobjekts (insbesondere einer weiblichen Brust) mittels eines Tomosynthesegeräts bereitgestellt. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:

• Ein Durchstrahlungstest oder Vorschuss wird durchgeführt, bei welchem eine Röntgenquelle des Tomosynthesegeräts Röntgenstrahlen mit einer vorbestimmten Strahlendosis erzeugt. Die Strahlendosis wird in der Regel aus dem Produkt der Hochspannung (mit welcher die Röntgenquelle arbeitet), dem Röhrenstrom und der Aufnahmedauer (Schaltzeit) bestimmt. Bei dem Durchstrahlungstest wird eine Intensität oder Dosis bzw. Strahlenmenge der auf den Detektor des Tomosynthesegeräts auftreffenden Röntgenstrahlen bestimmt, wobei diese Röntgenstrahlen vorher den vorbestimmten Volumenabschnitt des Untersuchungsobjekts durchlaufen haben. Diese Intensität ist neben der Strahlendosis von der Beschaffenheit des vorbestimmten Volumenabschnitts abhängig.
• Abhängig von der bei dem Strahlungstest eingesetzten vorbestimmten Strahlendosis und der ermittelten Intensität wird eine erste Strahlendosis für Röntgenstrahlen zur Erstellung einer zweidimensionalen Aufnahme (z. B. Mammographie) berechnet, um abhängig vom Gewebe des Untersuchungsobjekts eine ausreichende Bildqualität zu erzielen.
• Darüber hinaus wird in Abhängigkeit von der vorbestimmten Strahlendosis und der ermittelten Intensität eine Gesamtstrahlendosis oder mehrere zweite Strahlendosen für Röntgenstrahlen zur Durchführung einer Tomosynthese berechnet oder bestimmt, um abhängig von dem Gewebe des Untersuchungsobjekts eine ausreichende Bildqualität bei der Durchführung der Tomosynthese zu erreichen.
• Insbesondere wird eine zweidimensionale Aufnahme erstellt (z. B. eine Mammographie mit einem normalen automatischen Bestrahlungssteuerungssystem durchgeführt), wobei Röntgenstrahlen mit der ersten Strahlendosis von der Röntgenquelle erzeugt werden. Diese Röntgenstrahlen durchlaufen den vorbestimmten Volumenabschnitt und treffen auf den Detektor auf, wodurch Daten für eine zweidimensionale Röntgenaufnahme entstehen.
• Schließlich wird eine Tomosynthese des vorbestimmten Volumenabschnitts durchgeführt, wobei während der Tomosynthese Röntgenstrahlen nur mit der vorab bestimmten Gesamtstrahlendosis erzeugt werden.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Reihenfolge der einzelnen Schritte nicht der oben gewählten Reihenfolge entsprechen muss. Insbesondere kann die Tomosynthese vor der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme erfolgen, wobei es auch denkbar ist, dass die zweidimensionale Aufnahme während der Tomosynthese erfolgt. Im letzten Fall würde ein erster Teil des Tomosynthese-Scans vor der zweidimensionalen Aufnahme und ein zweiter Teil des Tomosynthese-Scans nach der zweidimensionalen Aufnahme erfolgen. Darüber hinaus können die Schritte zur Berechnung der ersten Strahlendosis oder der Gesamtstrahlendosis in einer anderen Reihenfolge erfolgen. Es muss nur sichergestellt sein, dass die erste Strahlendosis vor der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme und die Gesamtstrahlendosis bzw. die einzelnen zweiten Strahlendosen vor der Tomosynthese berechnet sind.
Unter der (digitalen) Tomosynthese wird dabei eine Kombination aus einer digitalen Bilderfassung und Bildbearbeitung bei einer geringen Bewegung der Röntgenröhre oder Röntgenquelle verstanden. Die Tomosynthese besitzt gewisse Ähnlichkeiten mit der Computertomographie (CT), wird allerdings als separate Technik angesehen. Während bei der Computertomographie Bilder während einer vollständigen 360° Drehung der Röntgenquelle um das Untersuchungsobjekt herum erstellt werden, schwenkt die Röntgenquelle bei der Tomosynthese nur um einen kleinen Winkel von beispielsweise 40°, wobei nur eine geringe Anzahl von Aufnahmen (typischerweise zwischen 7 und 60) erstellt werden. Durch den Einsatz von hoch auflösenden Detektoren kann eine sehr hohe Auflösung in Ebenen senkrecht zur so genannten Z-Achse (Achse in Richtung des Tomosynthesewinkels 0° (siehe unten)) erzielt werden, auch wenn die Auflösung in Richtung der Z-Achse geringer ist. Das Haupteinsatzgebiet der Tomosynthese ist die Bildgebung der weiblichen Brust als Ergänzung oder als Ersatz der Mammographie.
Indem die Ergebnisse des Vorschusses (Durchstrahlungstests) sowohl zur Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme (z. B. Mammographie) als auch für die Tomosynthese eingesetzt werden, muss dieser Vorschuss für eine kombinierte Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme und der Tomosynthese nur einmal durchgeführt werden, was vorteilhafterweise zum einen die Strahlenbelastung des Patienten verringert und zum anderen die Verfahrenszeit verkürzt. Wenn die Kombination der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme und der Tomosynthese bei einer kombinierten Mammographie und Tomosynthese eingesetzt wird, muss die weibliche Brust vorteilhafterweise nur einmal zwischen der Lagerplatte und der Kompressionsplatte positioniert und komprimiert werden, um sowohl die Mammographie als auch die Tomosynthese durchzuführen.
Bei der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme befindet sich die Röntgenröhre des Tomosynthesegeräts in der Regel in der so genannten 0°-Position, d. h. der Tomosynthesewinkel beträgt 0° oder die Röntgenstrahlen werden derart erzeugt, dass ihre Strahlenrichtung parallel zu der Flächennormalen des Detektors ausgerichtet ist. Damit entspricht der Tomosynthesewinkel der zweidimensionalen Aufnahme der so genannten Ausrichtung CC (”Cranial Caudal” (vom Kopf zum Fuß)), welche auch bei der Mammographie eingesetzt wird.
Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird bei der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme eine weitere Intensität oder Dosis der auf den Detektor auftreffenden Röntgenstrahlen bestimmt. Bei der Berechnung der Gesamtstrahlendosis für die Tomosynthese wird dann die erste Strahlendosis, welche bei der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme eingesetzt wurde, und die weitere Intensität berücksichtigt, um die Tomosynthese noch besser an die Beschaffenheit des Untersuchungsobjekts anzupassen. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass der Röntgendetektor in einen anderen Betriebsmodus (Gain) umgeschaltet wird, um sich dem geringeren Dynamikbereich der Niederdosis-Tomosynthese-Projektionen anzupassen.
Falls die Tomosynthese nach der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme durchgeführt wird oder fortgesetzt wird, ist es vorteilhaft, eine Korrektur bezüglich noch nicht abgeklungenen Messergebnissen, welche von der zweidimensionalen Aufnahme stammen, vorzunehmen.
In der Regel entspricht die Gesamtstrahlendosis der Tomosynthese im Wesentlichen der ersten Strahlendosis, welche nur zur Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme benötigt wird. Daraus folgt, dass die einzelnen im Rahmen der Tomosynthese durchgeführten Aufnahmen mit einer im Vergleich zu der ersten Strahlendosis wesentlich geringeren (zweiten) Strahlendosis erzeugt werden. Da die Ausgangswerte der Sensorelemente des Detektors nach einer Röntgenbestrahlung umso langsamer abklingen, je höher die Strahlendosis der Röntgenbestrahlung ist, ist es gerade nach der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme wichtig, die oben beschriebene Korrektur durchzuführen. Ohne diese Korrektur würden so genannte Restbilder, welche durch die Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme erzeugt werden, die Ergebnisse der Tomosynthese direkt nach der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme negativ beeinflussen.
Wenn das zeitliche Abklingverhalten eines Detektors bekannt ist (Intensität als Funktion der Zeit), kann z. B. ein bestimmter Prozentsatz der Intensität des vorherigen Bildes vom aktuellen Bild subtrahiert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung kann bei der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme und/oder bei der Tomosynthese eine Streustrahlenunterdrückung durchgeführt werden.
Durch eine Unterdrückung von Streustrahlen kann die Qualität der zweidimensionalen Aufnahme und/oder die Qualität der Ergebnisse der Tomosynthese verbessert werden.
Üblicherweise wird bei der Projektionsmammografie (zweidimensional) ein Streustrahlraster eingesetzt, um Streustrahlung zu unterdrücken. Dies ist bei der Tomosynthese aufgrund der fokussierenden Ausrichtung von Rasterlamellen des Streustrahlrasters auf den Röntgenfokus nicht möglich. Deshalb gibt es die Möglichkeit, den bei zweidimensionalen Aufnahmen verwendeten Raster vor der Tomosynthese-Aufnahme aus dem Bildfeld herauszufahren oder als Alternative überhaupt keinen Raster zu verwenden, sondern die Streustrahlung algorithmisch zu unterdrücken (siehe z. B. US 7551716B2 )
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird bei der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme und/oder bei der Tomosynthese pro Projektionsebene die jeweils exakte geometrische Position des Brennpunkts der Röntgenstrahlen bestimmt.
Durch die genaue Kenntnis der Lage des Brennpunkts relativ zu dem vorbestimmten Volumenabschnitt und relativ zu dem Detektor können insbesondere die Ergebnisse der Tomosynthese insbesondere hinsichtlich ihrer Ortsinformation verbessert werden.
Zur Bestimmung der Aufnahmegeometrie sind prinzipiell zwei unterschiedliche Vorgehensweisen möglich. Entweder die Aufnahmegeometrie wird online während der Aufnahme mitgemessen, z. B. mit einem Navigationssystem. Oder das System ist mechanisch sehr stabil, so dass eine Kalibrierung der Geometrie vorab erfolgt, wobei die Geometrie mit einem Markerphantom bestimmt wird. Alternativ sind auch Mischformen im Einsatz. Dabei bewegt sich die Röntgenröhre stabil auf einer Kreisbahn, wobei allerdings der Winkel einer Projektion leicht variieren kann, weshalb der Winkel der Aufnahme online mitgemessen wird.
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß möglich, dass vor der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme und/oder vor der Tomosynthese eine Abschirmung des Tomosynthesegeräts (Faceshield) automatisch ausgefahren wird, um nicht zu durchstrahlende Körperteile (insbesondere das Gesicht) des Patienten vor Röntgenstrahlen zu schützen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Tomosynthesegerät mit einem Detektor und einer Röntgenquelle zur Emission von Röntgenstrahlung bereitgestellt. Dabei ist zwischen der Röntgenquelle und dem Detektor ein Untersuchungsobjekt (insbesondere eine weibliche Brust) derart positionierbar, dass die Röntgenstrahlen einen vorbestimmten Volumenabschnitt des Untersuchungsobjekts durchlaufen, bevor sie auf den Detektor auftreffen. Das Tomosynthesegerät umfasst eine Steuerung zur Ansteuerung der Röntgenquelle und des Detektors und eine Bildrecheneinheit, um von dem Detektor erfasste Daten des vorbestimmten Volumenabschnitts zu empfangen und mehrere Bilder aus diesen Daten zu erstellen. Die Steuerung ist in der Lage, die Röntgenquelle zur Durchführung eines Durchstrahlungstests (Vorschusses) derart anzusteuern, dass die Röntgenquelle Röntgenstrahlen einer vorbestimmten Strahlendosis erzeugt, welche auf den Detektor auftreffen, nachdem sie das vorbestimmten Volumenabschnitt durchlaufen haben. Dabei ist eine Intensität der auf den Detektor auftreffenden Röntgenstrahlen für die Steuerung bestimmbar. Abhängig von der vorbestimmten Strahlendosis und der bestimmten Intensität ist die Steuerung in der Lage, eine erste Strahlendosis von Röntgenstrahlen zur Erstellung eines zweidimensionalen Röntgenbildes zu berechnen, um insbesondere eine erwünschte Bildqualität mit einer möglichst geringen Strahlendosis zu erzielen. Darüber hinaus ist die Steuerung auch in der Lage, abhängig von der vorbestimmten Strahlendosis und der bestimmten Intensität eine Gesamtstrahlendosis oder zweite Strahlendosen von Röntgenstrahlen zur Durchführung einer Tomosynthese zu berechnen, um insbesondere eine erwünschte Qualität der Ergebnisse der Tomosynthese mit einer möglichst geringen Gesamtstrahlendosis zu erzielen. Schließlich ist das Tomosynthesegerät in der Lage, eine Tomosynthese des vorbestimmten Volumenabschnitts mit der berechneten Gesamtstrahlendosis durchzuführen.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Tomosynthesegeräts entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt, insbesondere ein Computerprogramm oder eine Software, welche man in einen Speicher einer programmierbaren Steuerung bzw. einer Recheneinheit eines Tomosynthesegeräts laden kann. Mit diesem Computerprogrammprodukt können alle oder verschiedene vorab beschriebene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuerung oder Steuereinrichtung des Tomosynthesegeräts läuft. Dabei benötigt. das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, z. B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen der Verfahren zu realisieren. Mit anderen Worten soll mit dem auf das Computerprogrammprodukt gerichteten Anspruch insbesondere ein Computerprogramm oder eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden kann bzw. welche diese Ausführungsform ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode (z. B. C++), der noch compiliert (übersetzt) und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder um einen ausführbaren Softwarecode handeln, der zur Ausführung nur noch in die entsprechende Recheneinheit zu laden ist.
Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung einen elektronisch lesbaren Datenträger, z. B. eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuerung bzw. Recheneinheit eines Tomosynthesegeräts gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen des vorab beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur Kombination von Mammographie und Tomosynthese geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung prinzipiell auch zur Kombination einer beliebigen zweidimensionalen Röntgeneinzelbildaufnahme mit einem CT (Computertomographie) ähnlichen Verfahren geeignet ist.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
1 stellt schematisch ein erfindungsgemäßes Tomosynthesegerät dar.
2 stellt das erfindungsgemäße Tomosynthesegerät aus einem anderen Blickwinkel schematisch dar.
In 3 ist das Tomosynthesegerät während einer Tomosynthese schematisch dargestellt.
In 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussplanes dargestellt.
In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Tomosynthesegerät 30 für Mammographieuntersuchungen dargestellt. Das Tomosynthesegerät 30 umfasst einen Tragarm 9, welcher in einer Lagerung um eine horizontal verlaufende Achse A schwenkbar gelagert ist (vergleiche Doppelpfeil bzw. Winkel α). Die Lagerung ist an einem Stativ 3 angeordnet und wie mit dem Doppelpfeil b angedeutet vertikal verstellbar. An dem Tragarm 9 sind ein mit einer Röntgenstrahlenquelle 5 versehener Arm 6, ein Flächendetektor 7 und eine aus einer Kompressionsplatte 10 und einer Lagerplatte 11 bestehende Kompressionsvorrichtung angeordnet. In der 1 ist eine von der Kompressionsplatte 10 und der Lagerplatte 11 komprimierte weibliche Brust 12 in schematischer Weise dargestellt. Der Arm 6 ist relativ zu dem Tragarm 1, dem Detektor 7 und der Kompressionsvorrichtung 10, 11 um die Achse A schwenkbar. Für Höhenverstellungen und Schwenkbewegungen sind Elektromotoren 13 bis 15 des Tomosynthesegeräts 30 vorgesehen.
Eine Steuerung des Tomosynthesegeräts 30 erfolgt über eine Bedienvorrichtung 16 des Tomosynthesegeräts 30, welche mit einer Steuerung 17 und einer Bildrechnereinheit 22 des Tomosynthesegeräts 30 verbunden ist. Mittels einer DVD 21 können bestimmte Verfahren (darunter das erfindungsgemäße Verfahren) in die Steuerung 17 und die Bedienvorrichtung 16 geladen werden.
2 zeigt das Tomosynthesegerät 30 bei einem Tomosynthesewinkel α von 0°, während 3 das Tomosynthesegerät 30 bei einem Tomosynthesewinkel α von ≠ 0° zeigt. Als Tomosynthesewinkel α wird der Winkel zwischen einer Oberflächennormalen N des Flächendetektors 7 und der Mittelachse M des Röntgenstrahlbündels 8 verstanden. Für eine Tomosynthese (Aufnahme eines tomosynthetischen Bilddatensatzes) wird die Röntgenquelle 5 in einer Scanrichtung S geschwenkt. Infolge der Schwenkbewegung wird die komprimierte Brust 12, welche ortsfest bleibt (d. h. die Schwenkbewegung nicht vollzieht), aus unterschiedlichen Winkeln von den Röntgenstrahlen 8 durchstrahlt oder durchleuchtet, so dass aus diesen unterschiedlichen Winkeln jeweils eine Projektionsdarstellung der Brust 12 erzeugt wird.
Durch eine entsprechende Rekonstruktion ausgehend von dem tomosynthetischen Bilddatensatz (den verschiedenen Projektionsdarstellungen) können verschiedene Schichtbilder des vorbestimmten Volumenabschnitts (der Brust 12) in unterschiedlichen Tiefen bzw. Ebenen insbesondere parallel zu der Detektoroberfläche erzeugt werden.
In 4 ist ein Flussplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Nach einem Positionieren der Brust 12 zwischen der Kompressionsplatte 10 und der Lagerplatte 11 in Schritt S1 wird in dem Schritt S2 ein Durchstrahlungstest oder Vorschuss durchgeführt, in welchem Röntgenstrahlen 8 einer bestimmten geringen Dosis die Brust 12 durchlaufen und auf den Detektor 7 auftreffen. Dabei wird die Intensität oder die Dosis der auf den Detektor 7 auftreffenden Röntgenstrahlen bestimmt.
Abhängig von der bestimmten Dosis und der Intensität kann die Beschaffenheit des Gewebes der zu untersuchenden Brust 12 bestimmt werden. Je höher die Intensität der auf den Detektor 7 auftreffenden Röntgenstrahlen bei gleicher Dosis der auf die Brust 12 eingestrahlten Röntgenstrahlen 8 ist, desto weniger dicht ist das Gewebe und/oder desto kleiner ist die komprimierte Höhe der Brust 12 und desto niedriger muss die Dosis bzw. Gesamtdosis für die folgende Mammographie oder Tomosynthese gewählt werden.
In dem folgenden Schritt S3 wird die erste Strahlendosis für Röntgenstrahlen zur Erstellung eines zweidimensionalen Mammographiebildes abhängig von der bestimmten Dosis und der Intensität bestimmt. Dazu wird die erste Strahlendosis derart bestimmt, dass abhängig von dem Gewebe der Brust 12, welches mittels des Vorschusses untersucht (durchstrahlt) wurde, die mittlere Eingangsdosis (d. h. der Mittelwert unter der Brust) auf dem Detektor 7 in einem optimalen Bereich der Sensorelemente des Detektors 7 liegt. Dazu muss gewährleistet sein, dass Signale vom dichtesten Gewebebereich, welcher die geringsten Pixelwerte liefert, bis zu Signalen an der Hautlinie bzw. am Brustrand, wo die höchsten Pixelwerte erzielt werden, die nahezu einer Direktbestrahlung entsprechen, alle im linearen Bereich des Detektors liegen. Damit dies der Fall ist, wird die erste Strahlendosis derart bestimmt, dass die mittlere Eingangsdosis 3 bis 6% des maximalen Pixelwerts des Detektors entspricht. Wenn die Pixelwerte der einzelnen Pixel des Detektors 7 beispielsweise einen Wertebereich von 0 bis 2¹² oder 0 bis 2¹⁴ aufweisen, sollte die erste Strahlendosis derart bestimmt werden, dass im Mittel (unter der Brust) ein Pixelwert je nach Detektoreigenschaften zwischen 100 und 500 erzielt wird. Wenn also beispielsweise für einen angestrebten Wert von 300 die beim Vorschuss eingesetzte geringe Strahlendosis zu einem mittleren Pixelwert von 30 führt, könnte die erste Strahlendosis für das Mammographiebild um Faktor 10 größer als die Strahlendosis des Vorschusses gewählt werden. Die Strahlendosis des Vorschusses wird dabei in der Regel deutlich geringer als die zu berechnende erste Strahlendosis gewählt.
In dem Schritt S4 wird das Mammographiebild mit der vorher berechneten ersten Strahlendosis erstellt. Dabei wird das Mammographiebild in der Regel bei einem Tomosynthesewinkel α von 0° erstellt.
Abhängig von der bestimmten geringen Strahlendosis des Vorschusses und der dabei ermittelten Intensität werden nun im Schritt S5 die zweiten Strahlendosen zur Durchführung der einzelnen Tomosynthese-Aufnahmen berechnet. Dabei kann beispielsweise berücksichtigt werden, dass bei einem rauscharmen Detektor 7 die Gesamtstrahlendosis (die Summe der zweiten Strahlendosen) der Tomosynthese in etwa der ersten Strahlendosis für das Mammographiebild entspricht.
Nach einem Umschalten des Detektors 7 vom zweidimensionalen Modus (Modus zur Erstellung eines Mammographiebildes) in einen Tomosynthese-Modus mit dynamischer Anpassung im Schritt S6 wird in dem folgenden Schritt S7 die Tomosynthese mit den vorab berechneten zweiten Strahlendosen durchgeführt.
Anschließend wird die Brust 12 in dem Schritt S8 freigegeben und im Schritt S9 Schichtbilder aus dem tomosynthetischen Bilddatensatz, welcher während der in Schritt S7 durchgeführten Tomosynthese erstellt wurde, rekonstruiert, wobei auch Bilddaten des im Schritt S4 erstellten Mammographiebildes einfließen können.
Erfindungsgemäß muss die Brust 12 nur einmal positioniert und komprimiert werden, um sowohl das Mammographiebild als auch den tomosynthetischen Bilddatensatz zu erstellen. Dadurch ergibt sich im Vergleich zum Stand der Technik, bei welchem die Brust sowohl für die Mammographie als auch für die Tomosynthese jeweils einmal (also insgesamt zweimal) positioniert und komprimiert werden muss, neben den geringeren Unannehmlichkeiten für die Patienten ein höherer Patientendurchsatz, da die Zeit für die zweite Positionierung und Komprimierung der Brust entfällt.
Bezugszeichenliste

1: Fokus
2: Kollimatorblende
3: Stativ
5: Röntgenquelle
6: Arm
7: Flächendetektor
8: Röntgenstrahlbündel
9: Tragarm
10: Kompressionsplatte
11: Lagerplatte
12: Brust
13–15: Elektromotor
16: Bedienvorrichtung
17: Steuerung
21: DVD
22: Bildrecheneinheit
30: Tomosynthesegerät
A: Achse
M: Mittenachse
N: Flächennormale auf dem Detektor
S: Scanrichtung
S1–S9: Verfahrensschritt
α: Tomosynthesewinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7245694 B2 [0002]
US 7551716 B2 [0018]

Claims

Verfahren zur Darstellung eines vorbestimmten Volumenabschnitts eines Untersuchungsobjekts (12) mittels eines Tomosynthesegeräts (30) mit einer, Röntgenquelle (5) und einem Detektor (7), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Durchführen eines Durchstrahlungstests, in welchem von der Röntgenquelle (5) mit einer bestimmten Strahlendosis Röntgenstrahlen (8) erzeugt werden, welche den vorbestimmten Volumenabschnitt durchlaufen und auf den Detektor (7) auftreffen, wobei eine Intensität der auf den Detektor (7) auftreffenden Röntgenstrahlen (8) bestimmt wird (S2), Berechnen einer ersten Strahlendosis von Röntgenstrahlen (8) zur Erstellung einer zweidimensionalen Aufnahme abhängig von der bestimmten Strahlendosis und der Intensität (S3), Berechnen von zweiten Strahlungsdosen von Röntgenstrahlen (8) zur Durchführung einer Tomosynthese abhängig von der bestimmten Strahlendosis und der Intensität (S5), und Durchführen einer Tomosynthese des vorbestimmten Volumenabschnitts, indem von der Röntgenquelle (5) mit den zweiten Strahlendosen Röntgenstrahlen (8) erzeugt werden, welche den vorbestimmten Volumenabschnitt durchlaufen und auf den Detektor (7) auftreffen (S7).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Mammographie eingesetzt wird, und dass das Untersuchungsobjekt eine Brust (12) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweidimensionale Aufnahme erstellt wird, indem von der Röntgenquelle (5) mit der ersten Strahlendosis Röntgenstrahlen (8) erzeugt werden, welche den vorbestimmten Volumenabschnitt durchlaufen und auf den Detektor (7) auftreffen (S4).
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme eine weitere Intensität der auf den Detektor auftreffenden Röntgenstrahlen (8) bestimmt wird, und dass bei dem Berechnen der zweiten Strahlendosen von Röntgenstrahlen (8) zur Durchführung der Tomosynthese die erste Strahlendosis und die weitere Intensität berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der zweidimensionalen Aufnahme und ausgehend von mittels der Tomosynthese erfassten Daten Schichtbilder des vorbestimmten Volumenabschnitts erstellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3–5, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung der Tomosynthese eine Korrektur bezüglich noch nicht abgeklungener Messergebnisse aufgrund der zur Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme eingesetzten Röntgenstrahlen (8) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenstrahlen (8) bei der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme senkrecht zu dem Detektor (7) ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme eine Streustrahlenunterdrückung durchgeführt wird, und/oder dass bei der Tomosynthese eine Streustrahlenunterdrückung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme ein Streustrahlraster verwendet wird, und/oder dass bei der Tomosynthese der Streustrahlraster entfernt wird und eine Streustrahlenunterdrückung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme die exakte geometrische Position des Brennpunkts (1) der Röntgenstrahlen (8) bestimmt wird, und/oder dass bei der Tomosynthese pro Projektionsebene die exakte geometrische Position des Brennpunkts (1) der Röntgenstrahlen (8) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Erstellung der zweidimensionalen Aufnahme eine Abschirmung automatisch ausgefahren wird, und/oder dass vor der Tomosynthese die Abschirmung automatisch ausgefahren wird, wobei die Abschirmung zur Abschirmung eines Patienten vor den Röntgenstrahlung (8) eingesetzt wird.
Tomosynthesegerät mit einem Detektor (7) und einer Röntgenquelle (5) zur Emission von auf den Detektor (7) gerichteten Röntgenstrahlen (8), wobei zwischen der Röntgenquelle (5) und dem Detektor (7) ein Untersuchungsobjekt (12) derart positionierbar ist, dass die Röntgenstrahlen (8) einen vorbestimmten Volumenabschnitt des Untersuchungsobjekts (12) durchlaufen, bevor sie auf den Detektor (7) auftreffen, wobei das Tomosynthesegerät (30) eine Steuerung (16, 17) zur Ansteuerung der Röntgenquelle (5) und des Detektors (7) und eine Bildrecheneinheit (22) zum Empfang von von dem Detektor (7) erfassten Daten des vorbestimmten Volumenabschnitts und zur Erstellung mehrerer Bilder aus den Daten umfasst, wobei das Tomosynthesegerät (30) derart ausgestaltet ist, dass die Steuerung (16, 17) die Röntgenquelle (5) zur Durchführung eines Durchstrahlungstests derart ansteuert, dass die Röntgenquelle (5) Röntgenstrahlen (8) einer bestimmten Strahlendosis erzeugt, welche den vorbestimmten Volumenabschnitt durchlaufen und auf den Detektor (7) auftreffen, und dass die Steuerung (16, 17) eine Intensität der auf den Detektor (7) auftreffenden Röntgenstrahlen (8) bestimmt, dass die Steuerung (16, 17) eine erste Strahlendosis von Röntgenstrahlen (8) zur Erstellung eines zweidimensionalen Röntgenbildes abhängig von der bestimmten Strahlendosis und der Intensität berechnet, dass die Steuerung (16, 17) zweite Strahlendosen von Röntgenstrahlen (8) zur Durchführung einer Tomosynthese abhängig von der bestimmten Strahlendosis und der Intensität berechnet, und dass das Tomosynthesegerät (30) eine Tomosynthese des vorbestimmten Volumenabschnitts durchführt, indem die Röntgenquelle (5) Röntgenstrahlen (8) mit den zweiten Strahlendosen erzeugt, welche den vorbestimmten Volumenabschnitt durchlaufen und auf den Detektor (7) auftreffen.
Tomosynthesegerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Tomosynthesegerät (30) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–11 ausgestaltet ist.
Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuerung (16, 17) eines Tomosynthesegeräts (30) ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–11 auszuführen, wenn das Programm in der Steuerung (16, 17) des Tomosynthesegeräts (30) ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers (21) in einer Steuerung (16, 17) eines Tomosynthesegeräts (30) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11 durchführen.