DE102006054138B4

DE102006054138B4 - Systeme und Verfahren zur Tomosynthesebildgebung

Info

Publication number: DE102006054138B4
Application number: DE102006054138.3A
Authority: DE
Inventors: BaoJun Li; Renuka Uppaluri; Carson Hale Thomas; Gerald Paul Schulte; Gopal B. Avinash; Rowland F. Saunders; Tammy M. Merisotis
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2026-11-16
Also published as: CN1981705A; DE102006054138A1; CN1981705B; US20070110212A1; JP2007136183A; US7418076B2

Abstract

Tomosynthese-Bildgebungssystem, das enthält: eine Röntgenröhre (110), die zum Aussenden von Röntgenstrahlen (114) aus mehreren Stellungen während einer Bewegung der Röntgenröhre (110) entlang einer langen Achse (136) einer mobilen Patientenauflagefläche (130) eingerichtet ist, und ein Antistreugitter, das zum Herausfiltern gestreuter Röntgenstrahlen eingerichtet ist, wobei das Antistreugitter eine Gitterlinie enthält, die zu der langen Achse (136) der mobilen Patientenauflagefläche (130) parallel ist, wobei die aus den mehreren Stellungen ausgesandten Röntgenstrahlen (114) zu wenigstens einem Bild von wenigstens einer Ebene einer Patientenanatomie wiederhergestellt werden.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Tomosynthesebildgebung. Konkreter bezieht sich die Erfindung auf eine seitliche oder „Cross Table“-Tomosynthese in einer Traumaanwendung.
Die Tomographie beinhaltet das Gewinnen einer zweidimensionalen Bildschicht (oder eines Tomogramms) aus einem dreidimensionalen Volumen. Es gibt heute eine Vielzahl tomographischer Bildgebungstechniken, wie z.B. die konventionelle Lineartomographie, die axiale Computertomographie (CT) und die Positronenemissionstomographie (PET).
Eine relativ neue und vielversprechende tomographische Bildgebungstechnik ist die Tomosynthese. Die Tomosynthese ermöglicht eine retrospektive Rekonstruktion einer willkürlichen Anzahl von tomographischen Ebenen von Anatomien aus einer Menge von Projektionsbildern, die unter verschiedenen Winkeln akquiriert worden sind. Verglichen mit der konventionellen Lineartomographie liefert die Tomosynthese bei einer niedrigeren Röntgendosis eine erstklassige Bildqualität und eine verbesserte Tiefeninformationen. Die Bildqualität und die Tiefeninformation sind selbstverständlich wichtig, wenn Patienten untersucht werden. Außerdem ist die Tomosynthese relativ schnell und kostengünstig.
Bei Traumapatienten, wie z.B. Unfallopfern, ist es für eine erfolgreiche Behandlung und Rehabilitation entscheidend, den Ort und das Ausmaß der Verletzung schnell zu erkennen. Weil die Opfer häufig bewusstlos sind, ist eine Abbildung von Wirbelfehlstellungen (z.B. eine seitliche Ansicht) häufig an einem Patienten in einer auf dem Rücken liegenden Stellung erforderlich. In Notaufnahmeräumen von Krankenhäusern sind gewöhnlich konventionelle Röntgensysteme vorhanden, und diese Systeme liefern eine schnelle Abbildung der Wirbelsäule des Patienten mit einer hohen Auflösung.
Solche Systeme scheitern jedoch oft daran, Ansichten durch dicke Bereiche einer Patientenanatomie (z.B. einer Schulter) zu liefern oder zwischen überlappenden Knochenstrukturen (z.B. einem Schädel) zu unterscheiden. Außerdem können solche Systeme nicht in der Lage sein, den Ort einer Verletzung in drei Dimensionen zu lokalisieren.
Für die oben genannten Probleme bei Traumafällen sind CT-Systeme als eine mögliche Lösung verwendet worden. Diese Systeme weisen jedoch mehrere Unzulänglichkeiten auf. Zunächst sind diese Systeme typischerweise nicht in Notaufnahmeräumen zu finden. Dadurch ist zusätzliche Zeit erforderlich, um den Patienten zu einem CT-System zu bringen. Außerdem ist ein CT-Scann im Vergleich zur Röntgenbildgebung gewöhnlich langsam. In Notsituationen kann es sein, dass diese zusätzliche Zeit nicht zur Verfügung steht.
CT-Systeme haben infolge von Reslicing typischerweise auch eine größere räumliche Auflösung als ein Röntgenbild z.B. für eine Bildebene, die senkrecht zu der Röntgenrichtung liegt. Außerdem ist die Röntgendosis von einem CT-Bildgebungssystem gewöhnlich viel höher als von einem Röntgensystem. CT-Bildgebungssysteme können z.B. Dosen bis zu dem Zehnfachen oder mehr verglichen mit den in Röntgensystemen verwendeten Dosen verwenden.
EP 1 016 375 A1 beschreibt ein Tomosynthese-Bildgebungssystem, das eine Röntgenröhre enthält, die zum Aussenden von Röntgenstrahlen aus mehreren Stellungen während einer Bewegung der Röntgenröhre entlang einer langen Achse einer ortsfesten Patientenauflagefläche eingerichtet ist. Die aus den mehreren Positionen ausgesandten Röntgenstrahlen werden durch einen Röntgendetektor empfangen, um Projektionsbilder zu erstellen. Eine Recheneinrichtung ist dazu eingerichtet, wenigstens ein Bild von wenigstens einer Ebene einer Patientenanatomie aus den Projektionsbildern wiederherzustellen. Ein entsprechendes Verfahren zum Anwenden der Tomosynthese zum Abbilden der Patientenanatomie, das auf der Anwendung des Tomosynthese-Bildgebungssystems basiert, ist ebenfalls offenbart.
Es besteht Bedarf an einem Röntgensystem und -verfahren, die eine schnelle hochauflösende Abbildung einer Patientenanatomie (wie z.B. einer Wirbelsäule oder anderer Körperteile) mit einer dreidimensionalen Lokalisierung einer Verletzung des Patienten und einer guten Kontrastauflösung liefern. Weiterhin sollte der oben genannte Bedarf mit der vorhandenen Ausrüstung befriedigt werden, die in Notaufnahmeräumen zu finden ist.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, digitale Röntgentomosynthesesysteme und -verfahren zu schaffen, mit denen dieser Bedarf befriedigt werden kann.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1, 4 und 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die vorliegend beschriebene Technologie schafft ein Tomosynthese-Bildgebungssystem, das eine Röntgenröhre und ein Antistreugitter enthält. Die Röntgenröhre ist zum Aussenden von Röntgenstrahlen aus mehreren Stellungen während einer Bewegung der Röntgenröhre entlang einer langen Achse einer mobilen Patientenauflagefläche eingerichtet. Das Antistreugitter ist zum Herausfiltern gestreuter Röntgenstrahlen eingerichtet und weist eine Gitterlinie parallel zu der langen Achse der mobilen Patientenauflagefläche auf. Die aus den mehreren Positionen ausgesandten Röntgenstrahlen werden zu wenigstens einem Bild von wenigstens einer Ebene einer Patientenanatomie wiederhergestellt.
Die vorliegend beschriebene Technologie schafft ein Verfahren zum Anwenden der Tomosynthese zum Abbilden einer Patientenanatomie. Das Verfahren enthält ein Bewegen einer Röntgenröhre entlang einer langen Achse einer mobilen Patientenauflagefläche, ein Aussenden von Röntgenstrahlen in mehreren Stellungen während des Bewegungsschrittes, ein Herausfiltern gestreuter Röntgenstrahlen mit einem Antistreugitter, das eine Gitterlinie parallel zu der langen Achse der mobilen Patientenauflagefläche enthält, ein Erzeugen mehrerer Projektionsbilder aus den an einem Röntgendetektor empfangenen Röntgenstrahlen und ein Wiederherstellen der Röntgenstrahlen zu wenigstens einem Bild von wenigstens einer Ebene der Patientenanatomie.
Die vorliegend beschriebene Technologie schafft auch ein System zum Gewinnen eines Röntgenbildes unter Anwendung der Tomosynthese in einer Traumaanwendung. Das System weist eine Röntgenröhre, ein Antistreugitter, einen Röntgendetektor und eine Recheneinrichtung auf. Die Röntgenröhre ist zu einer Bewegung entlang einer langen Achse eines mobilen Tisches und zum Aussenden von Röntgenstrahlen in mehreren Stellungen entlang der langen Achse eingerichtet. Der mobile Tisch ist zum Tragen eines Patienten in einer auf dem Rücken liegenden Stellung eingerichtet. Das Antistreugitter ist zum Herausfiltern gestreuter Röntgenstrahlen eingerichtet und enthält eine Gitterlinie, die zu der langen Achse des mobilen Tisches parallel ist. Der Röntgendetektor ist zum Empfangen der Röntgenstrahlen eingerichtet. Die Recheneinrichtung ist zum Wiederherstellen wenigstens einer Ebene einer Patientenanatomie aus den Röntgenstrahlen eingerichtet, die in den mehreren Stellungen ausgesandt worden sind.
Kurze Beschreibung verschiedener Ansichten der Zeichnungen
1 stellt ein schematisches Diagramm eines Tomosynthesebildgebungssystems dar, wobei das Diagramm eine Röntgenbildgebungseinrichtung in drei beispielhaften Stellungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Technologie zeigt.
2 stellt ein schematisches Diagramm eines Tomosynthese-Bildgebungssystems dar, wobei das Diagramm eine Röntgenbildgebungseinrichtung in drei beispielhaften Stellungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Technologie zeigt.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Anwenden der Tomosynthese zum Abbilden einer Patientenanatomie gemäß einer Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Technologie.
Die vorangegangene Zusammenfassung sowie die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele der vorliegend beschriebenen Erfindung werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden. Zum Zweck der Darstellung der Erfindung sind in den Zeichnungen bestimmte Ausführungsbeispiele gezeigt. Es sollte jedoch erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Anordnungen und Instrumente beschränkt ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 stellt ein schematisches Diagramm eines Tomosynthese-Bildgebungssystems 100 dar, wobei das Diagramm eine Röntgenbildgebungseinrichtung 110 in drei Beispielstellungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Technologie zeigt. Das System 100 enthält eine (in drei Beispielstellungen, die hierin als eine linke, eine zentrale und eine rechte Stellung bezeichnet werden, dargestellte) Röntgenbildgebungseinrichtung 110, einen Röntgendetektor 120 und eine Patientenauflagefläche 130.
Die Röntgenbildgebungseinrichtung 110 enthält eine beliebige Einrichtung, die zum Aussenden von Röntgenstrahlen 114, die zum Abbilden eines Patienten 132 oder einer Patientenanatomie nutzbar sind, von mehreren Stellungen aus in der Lage ist. Die Einrichtung 110 kann z.B. eine Röntgenröhre enthalten. Die Bildgebungseinrichtung 110 kann auch einen Bezugspunkt 112 aufweisen. Der Bezugspunkt 112 kann zum Beschreiben einer oder mehrerer Bewegungspfade oder Trajektorien nützlich sein, auf denen sich die Bildgebungseinrichtung 110 bezogen auf den Detektor 120 und/oder die Patientenauflagefläche 130 bewegen kann.
Die Röntgenbildgebungseinrichtung 110 kann einen (nicht gezeigten) Kollimator enthalten. Der Kollimator ist zum Einstellen eines Sichtfeldes oder Field of View der Röntgenbildgebungseinrichtung 110 eingerichtet. Der Kollimator kann z.B. eine Öffnung aufweisen, die die Richtungen, in denen sich die von der Bildgebungseinrichtung 110 ausgesandten Röntgenstrahlen 114 ausbreiten können, auf diejenigen Richtungen beschränkt, die in dem Sichtfeld enthalten sind.
Die Röntgenbildgebungseinrichtung 110 kann auch einen (nicht gezeigten) Kollimatormotor enthalten. Der Kollimatormotor ist zum Verändern des Kollimators eingerichtet, um das Sichtfeld einzustellen. Die Kollimatoröffnung kann z.B. dazu eingerichtet sein, die Größe einer Öffnung in dem Kollimator zu verändern, der die Richtungen, in die sich die von der Bildgebungseinrichtung 110 ausgesandten Röntgenstrahlen 114 ausbreiten können, auf solche Richtungen beschränkt, die in dem Sichtfeld enthalten sind.
Der Kollimatormotor kann dazu eingerichtet sein, einen Kollimator in einer Bildgebungseinrichtung 110 zu verstellen, um ein Sichtfeld zu verändern, um das Sichtfeld an einen sich ändernden Abstand zwischen der Bildgebungseinrichtung 110 und dem Detektor 120 anzupassen, wenn die Bildgebungseinrichtung 110 sich relativ zu der Patientenauflagefläche 130 bewegt.
Der Kollimatormotor kann dazu eingerichtet sein, einen Kollimator in der Bildgebungseinrichtung 110 zu verstellen, um ein Sichtfeld zu verändern, um das Sichtfeld an einen sich ändernden Abstand zwischen der Bildgebungseinrichtung 110 und dem Detektor 120 anzupassen, wenn die Bildgebungseinrichtung 110 sich bezogen auf die Patientenauflagefläche 130 und/oder den Detektor 120 bewegt. Um ein konsistentes Sichtfeld einer Patientenanatomie zu erhalten, kann der Kollimator, wenn sich die Bildgebungseinrichtung 110 in der in 1 gezeigten zentralen Stellung befindet, für die ausgesandten Röntgenstrahlen 114 z.B. eine kleinere Öffnung aufweisen, als wenn sich die Bildgebungseinrichtung 110 in der in 1 gezeigten linken oder rechten Stellung befindet.
Der Kollimatormotor kann dazu eingerichtet sein, einen Kollimator in der Bildgebungseinrichtung 110 zu verstellen, um das Sichtfeld zu verändern, um einen sich ändernden Winkel zwischen den von der Bildgebungseinrichtung 110 ausgesandten Röntgenstrahlen 114 und der Patientenauflagefläche 130 für das Sichtfeld auszugleichen, wenn sich die Bildgebungseinrichtung 110 bezogen auf die Patientenauflagefläche 130 bewegt. Um ein konsistentes Sichtfeld einer Patientenanatomie zu erhalten, kann der Kollimator, wenn sich die Bildgebungseinrichtung 110 in der in 1 gezeigten zentralen Stellung befindet, für die ausgesandten Röntgenstrahlen 114 z.B. eine kleinere Öffnung aufweisen, als wenn sich die Bildgebungseinrichtung 110 in der in 1 gezeigten linken oder rechten Stellung befindet. Zusätzlich kann auch ein System und/oder Verfahren verwendet werden, wie sie in der am 22. März 2005 eingereichten US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer US 2006 / 0 215 809 A1 mit dem Titel „System and Method for Motion and Angulation Profiles in Tomosynthesis“ beschrieben worden sind, um ein von der Bildgebungseinrichtung 110 ausgesandtes Röntgenstrahlbündel in Übereinstimmung mit der Bewegung der Bildgebungseinrichtung 110 anzupassen.
Der Röntgendetektor 120 weist eine beliebige Vorrichtung auf, die zum Empfangen von Röntgenstrahlen 114 geeignet ist, die von einer Röntgenröhre ausgesandt und von einer Patientenanatomie oder einer anderen Struktur gestreut oder nicht gestreut worden sind. Der Röntgendetektor 120 kann z.B. einen digitalen Flat Panel-Festkörperröntgendetektor enthalten. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Röntgendetektor 120 näherungsweise von der gleichen Größe wie ein traditioneller Röntgenfilm. Der Röntgendetektor 120 kann z.B. 20 cm × 20 cm, 30 cm × 30 cm, 40 cm × 40 cm, oder eine beliebige andere ähnliche Größe aufweisen.
Der Röntgendetektor 120 kann einen Wandstativ- bzw. Wall Stand-Detektor enthalten, der durch ein Wandstativ 124 und einen Wandstativarm 122 gehaltert ist und positioniert wird. Das Wandstativ 124 kann fest mit einer Wand oder einem Fußboden eines Raums in einem Krankenhaus oder einer Klinik verbunden sein. Der Wandstativarm 122 kann zu einer Bewegung relativ zu dem Wandstativ 124 und/oder der Patientenauflagefläche 130 in der Lage sein, um den Röntgendetektor 120 in einer Anzahl von Stellungen zu positionieren. Das Wandstativ 124 und der Wandstativarm 122 können z.B. dazu eingerichtet sein, den Röntgendetektor 120 so anzuordnen, dass eine Oberfläche des Detektors 120, die von der Bildgebungseinrichtung 110 ausgesandte Röntgenstrahlen 114 empfängt, zu der Patientenauflagefläche 130 parallel ist. In dem System 100 ist der Detektor 120 so angeordnet, dass er zu der Patientenauflagefläche 130 senkrecht ist.
Ein oder mehrere Wandstative 122 und Wandstativarme 124 können motorisiert sein, um den Detektor 120 zu bewegen. Wie oben beschrieben können das Wandstativ 122 und der Wandstativarm 124 den Detektor 120 dann in eine beliebige aus einer Anzahl von Stellungen bewegen, die eine Stellung parallel oder senkrecht zu der Patientenauflagefläche 130 enthalten.
Weiterhin können ein oder mehrere Wandstative 122 und/oder Wandstativarme 124 motorisiert sein, um den Detektor 120 automatisch zu bewegen, um mit einer Bewegung der Röntgenbildgebungseinrichtung 110 überein zu stimmen. Ein oder mehrere Wandstative 122 und/oder Wandstativarme 124 können z.B. in der Lage sein, den Detektor 120 automatisch so zu bewegen, dass eine Röntgenstrahlen empfangende Oberfläche des Detektors 120 senkrecht zu den von der Bildgebungseinrichtung 110 ausgesandten Röntgenstrahlen 114 steht, wenn sich die Bildgebungseinrichtung 110 relativ zu der Patientenauflagefläche 130 bewegt. Mit anderen Worten kann der Detektor 120 so bewegt werden, dass er unter einem Winkel bezogen auf eine Seite der Patientenauflagefläche 130 angeordnet ist, wenn sich die Bildgebungseinrichtung 110 in einer anderen als der zentralen Stellung aus 1 befindet. Auf diese Weise kann der Detektor 120 so bewegt werden, dass er ständig auf die Bildgebungseinrichtung 110 hin ausgerichtet ist.
Der Detektor 120 kann ein Antistreugitter enthalten. Ein Antistreugitter ist ein Geflecht aus Metall von einer bestimmten Dicke, das gestreute Röntgenstrahlen herausfiltert. Ein Antistreugitter kann z.B. ein Geflecht von Wolframmetall einer ausreichenden Dicke enthalten, um Röntgenstrahlen zu absorbieren, die von einer Anatomie des Patienten 132 gestreut werden. In traditionellen Tomosynthese-Bildgebungssystemen (die eine Röntgenröhre enthalten, die sich aufwärts und abwärts oder in einer Richtung senkrecht zu dem Fußboden bewegt) sind die Gitterlinien eines Antistreugitters rechtwinklig zu dem Fußboden angeordnet.
Die Gitterlinien des in Verbindung mit dem Detektor 120 verwendeten Antistreugitters können bezogen auf die mit traditionellen Tomosynthesesystemen verwendeten Antistreugitter um 90° gedreht sein. Durch eine solche Drehung sind die Gitterlinien parallel zu dem Fußboden. Weiterhin sind diese Gitterlinien auch zu der langen Achse 136 der Patientenauflagefläche 130 und zu einer Bewegungsrichtung oder Trajektorie der Bildgebungseinrichtung 110 parallel, wie es unten genauer beschrieben ist.
Die Patientenauflagefläche 130 weist eine beliebige Oberfläche auf, die zum Tragen eines Patienten 132 oder einer Patientenanatomie zur Röntgenbildgebung in der Lage ist. Die Patientenauflagefläche 130 kann z.B. in einem Tisch enthalten sein, der zum Tragen eines Patienten 132 in auf dem Rücken liegender Stellung verwendet wird. Die Patientenauflagefläche 130 weist eine lange bzw. Längsachse 136 auf. Die lange Achse 136 der Patientenauflagefläche 130 kann zu der Länge oder der Längsachse eines Patienten 132 auf der Patientenauflagefläche 130 parallel sein und/oder mit dieser zusammenfallen.
Die Patientenauflagefläche 130 kann beweglich sein. Die Patientenauflagefläche 130 kann z.B. in einem mobilen Tisch mit einer geringen Stahlenabschwächung enthalten sein. In einem anderen Beispiel ist die Patientenauflagefläche in einer mobilen Trage enthalten, die denen ähnlich ist, die zum Transportieren von Patienten 132 in oder aus Krankenwagen oder in Unfallnotsituationen verwendet wird. Durch Verwendung einer mobilen Patientenauflagefläche 130 kann das System 100 in Trauma- bzw. Unfallsituationen verwendet werden. Ein Patient 132, der verletzt ist und sofortige medizinische Versorgung benötigt, kann z.B. auf der mobilen Patientenauflagefläche 130 platziert und zum Abbilden der Verletzungen des Patienten in einen Raum gebracht werden, der das System 100 enthält. Die Patientenoberfläche 130 kann daher in der Lage sein, einen Patienten in einer auf dem Rücken liegender Stellung zu tragen.
Im Betrieb wird ein Patient 132 auf der Patientenauflagefläche 130 platziert. Wie oben beschrieben kann der Patient 132 auf einer Trage in einem Krankenwagen angeordnet sein. Die Patientenauflagefläche 130 und der Patient 132 werden dann z.B. in einen Unfallnotaufnahmebereich eines Krankenhauses gebracht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegend beschriebenen Technologie kann der Detektor 120 so angeordnet sein, dass er zu der Patientenauflagefläche 130 rechtwinklig ist. Weiterhin kann der Detektor 120 so angeordnet sein, dass eine abzubildende Patientenanatomie zwischen dem Detektor 120 und der Bildgebungseinrichtung 110 angeordnet ist, während sich die Einrichtung 110 entlang des Pfades 116 bewegt.
Um eine oder mehrere Anatomien des Patienten 132 abzubilden, bewegt sich die Bildgebungseinrichtung 110 entlang einer Trajektorie oder eines Pfades parallel zu der langen Achse 136 der Patientenauflagefläche 130, wobei sie aus mehreren Stellungen Röntgenstrahlen 114 aussendet. Mit anderen Worten bewegt sich die Bildgebungseinrichtung 110 entlang einer näherungsweise durch den Pfad 116 in 1 gegebenen Trajektorie, wobei sie in der linken, zentralen und rechten Stellung gemäß 1 Röntgenstrahlen 114 aussendet. Die Einrichtung 110 kann jedoch auch in weiteren und/oder anderen Stellungen als den in 1 gezeigten Stellungen Röntgenstrahlen 114 aussenden.
Die Bildgebungseinrichtung 110 kann sich durch ein beliebiges, Fachleuten bekanntes System und/oder Verfahren entlang einer Trajektorie oder eines Pfades bewegen. Die Bewegung der Bildgebungseinrichtung 110 kann z.B. als ein Schwenkwinkel 116 bezeichnet werden.
Wenn der Detektor 120 zu der Patientenunterlage 130 senkrecht ist, kann die Höhe der Bildgebungseinrichtung 110 näherungsweise gleich der Höhe der Patientenauflagefläche 130 sein. Wenn sich die Bildgebungseinrichtung 110 entlang des Pfades 116 bewegt, bewegt sich die Bildgebungseinrichtung 110 demnach entlang einer Seite des Patienten 132 und der Patientenauflagefläche 130 und sendet in mehreren Stellungen Röntgenstrahlen 114 zu der Seite des Patienten 132 hin aus, die der Bildgebungseinrichtung 110 am nächsten ist.
Die Bildgebungseinrichtung 110 kann sich um einen Bezugspunkt 112 drehen. Der Bezugspunkt 112 kann z.B. ein Zentrum der Bildgebungseinrichtung 110 sein. Wenn sich die Bildgebungseinrichtung 110 entlang des Pfades 116 bewegt, kann sich die Bildgebungseinrichtung 110 zu dem Detektor 120 hin drehen. Wenn sich die Bildgebungseinrichtung 110 entlang des Pfades 116 bewegt, kann sich die Einrichtung 110 z.B. so drehen, dass die von der Einrichtung 110 ausgesandten Röntgenstrahlen 114 auf den Detektor 120 gerichtet sind.
Die Bildgebungseinrichtung 110 kann von einer oder mehreren der Mehrzahl von Stellungen, an denen sie Röntgenstrahlen 114 aussendet, Niedrigdosis-Röntgenstrahlen 114 aussenden. Eine Niedrigdosis-Röntgenemission umfasst eine beliebige Röntgensdosis, die kleiner als eine traditionelle Röntgendosis ist, die in Tomosynthese-Bildgebungssystemen und -verfahren verwendet wird. Eine niedrige Röntgendosis kann z.B. eine beliebige Dosis zwischen der für die traditionelle Röntgenbildgebung verwendeten Dosis und der für einen CT-Scann verwendeten Dosis sein. In einem anderen Beispiel kann eine niedrige Röntgendosis näherungsweise 5% bis 25% einer traditionellen Dosis betragen, die bei einem CT-Scann verwendet wird.
Sobald die Bildgebungseinrichtung 110 während ihrer Bewegung entlang des Pfades 116 aus mehreren Stellungen Röntgenstrahlen 114 ausgesandt hat und der Detektor 120 diese Röntgenstrahlen 114 empfangen hat, werden die empfangenen Röntgenstrahlen 114 in mehrere Röntgenbilder umgewandelt. Diese Bilder können als Projektionsbilder bezeichnet werden. Die Projektionsbilder werden danach zu wenigstens einer tomographischen Ebene der Anatomie kombiniert und rekonstruiert. Eine (nicht gezeigte) Computereinrichtung kann verwendet werden, um aus den Projektionsbildern die Ebene der Anatomie zu rekonstruieren. Zum Beispiel kann zum Wiederherstellen der Ebene der Anatomie ein Computer verwendet werden, auf dem eine Computersoftwareanwendung oder ein Programm läuft.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Technologie kann der Detektor 120 so angeordnet sein, dass er zu der Patientenauflagefläche 130 parallel ist. Weiterhin kann der Detektor 120 so positioniert bzw. bewegt werden, dass sich eine abzubildende Patientenanatomie zwischen dem Detektor 120 und der Bildgebungseinrichtung 110 befindet, während sich die Einrichtung 110 entlang des Pfades 116 bewegt. 2 stellt ein schematisches Diagramm eines Tomosynthese-Bildgebungssystems 200 dar, das die Röntgenbildgebungseinrichtung 110 in drei Beispielstellungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Technologie zeigt. Das System 200 enthält die gleichen Komponenten wie das in 1 dargerstellte System 100. Das System 220 enthält z.B. eine (in drei beispielhaften Stellungen, die hierin als eine linke, zentrale und rechte Stellung bezeichnet werden, dargestellte) Röntgenbildgebungseinrichtung 110, einen Röntgendetektor 120 und eine Patientenauflagefläche 130.
In dem System 200 ist der Detektor 120 so angeordnet, dass er zu der Patientenauflagefläche 130 parallel ist. Ein Wandstativ 124 und ein Wandstativarm 122 können z.B. dazu eingerichtet sein, den Röntgendetektor 120 so zu positionieren, dass sich eine abzubildende Patientenanatomie zwischen dem Detektor 120 und der Bildgebungseinrichtung 110 befindet, während sich die Einrichtung 110 entlang des Pfades 116 bewegt. Der Detektor 120 kann z.B. unter der Patientenauflagefläche 130 angeordnet sein.
Weiterhin können das Wandstativ 122 und/oder der Wandstativarm 124 motorisiert sein, um den Detektor 120 automatisch zu bewegen, damit dieser sich einer Bewegung der Röntgenbildgebungseinrichtung 110 entsprechend bewegt. Das Wandstativ 122 und/oder der Wandstativarm 124 können z.B. dazu in der Lage sein, den Detektor 120 automatisch zu bewegen, so dass eine Röntgenstrahlen empfangende Fläche des Detektors 120 zu den von der Bildgebungseinrichtung 110 ausgesandten Röntgenstrahlen 114 senkrecht ausgerichtet ist, während sich die Bildgebungseinrichtung 110 relativ zu der Patientenauflagefläche 130 bewegt. Mit anderen Worten kann der Detektor 120 so bewegt werden, dass er unter einem Winkel bezogen auf eine Seite der Patientenauflagefläche 130 angeordnet ist, wenn sich die Bildgebungseinrichtung 110 in einer anderen Stellung als der zentralen Stellung aus 1 befindet. Auf diese Weise kann sich der Detektor 120 so bewegen, dass er ständig zu der Bildgebungseinrichtung 110 hin ausgerichtet ist.
In ähnlicher Weise wie bei dem System 100 wird im Betrieb mit dem System 200 ein Patient 132 auf der Patientenauflagefläche 130 platziert. Wie oben beschrieben kann der Patient 132 auf einer Trage in einem Krankenwagen angeordnet sein. Die Patientenauflagefläche 130 und der Patient 132 werden dann z.B. in einen Unfallnotaufnahmeraum eines Krankenhauses gebracht.
Um eine oder mehrere Anatomien des Patienten 132 abzubilden, kann sich die Bildgebungseinrichtung 110 entlang einer Trajektorie oder eines Pfades parallel zu einer langen Achse 136 der Patientenauflagefläche 130 bewegen, während sie von mehren Positionen aus Röntgenstrahlen 114 aussendet. Mit anderen Worten bewegt sich die Bildgebungseinrichtung 110 entlang einer näherungsweise durch den Pfad 116 in 2 festgelegten Bahn, wobei sie in der linken, zentralen und rechten Stellung in 2 Röntgenstrahlen 114 aussendet. Die Einrichtung 110 könnte jedoch auch in weiteren und/oder anderen Stellungen als den in 2 gezeigten Stellungen Röntgenstrahlen 114 aussenden.
Wenn der Detektor 120 zu der Patientenauflagefläche 130 parallel ist, bewegt sich die Bildgebungseinrichtung 110 über den Patienten 132 und die Patientenauflagefläche 130. Die Bildgebungseinrichtung 110 befindet sich z.B. in einer Höhe, die größer als die Höhe der Patientenauflagefläche 130 ist, und bewegt sich über oder oberhalb der Patientenauflagefläche 130. Demnach sendet die Bildgebungseinrichtung 110 in mehreren Stellungen Röntgenstrahlen 114 nach unten zu dem Patienten 132 hin aus, während sich die Bildgebungseinrichtung 110 entlang des Pfades 116 bewegt.
Die Bildgebungseinrichtung 110 kann sich um einen Bezugspunkt 112 drehen. Der Bezugspunkt 112 kann z.B. ein Zentrum der Bildgebungseinrichtung 110 sein. Während sich die Bildgebungseinrichtung 110 entlang des Pfades 116 bewegt, kann sich die Bildgebungseinrichtung 110 zu dem Detektor 120 hin drehen. Während sich die Bildgebungseinrichtung 110 entlang des Pfades 116 bewegt, kann sie sich z.B. so drehen, dass die von der Einrichtung 110 ausgesandten Röntgenstrahlen 114 auf den Detektor 120 ausgerichtet sind.
Sobald die Bildgebungseinrichtung 110 während ihrer Bewegung entlang des Pfades 116 aus mehreren Stellungen Röntgenstrahlen 114 ausgesandt hat und der Detektor 120 diese Röntgenstrahlen 114 empfangen hat, werden die empfangenen Röntgenstrahlen 114 in mehrere Projektionsbilder umgewandelt. Wie bei dem System 100 werden die Projektionsbilder danach zu wenigstens einer tomographischen Ebene der Anatomie kombiniert und rekonstruiert. Um aus den Projektionsbildern die Ebene der Anatomie wiederherzustellen, kann eine (nicht gezeigte) Computereinrichtung verwendet werden. Zum Wiederherstellen der Ebene der Anatomie kann z.B. ein Computer verwendet werden, auf dem eine Computersoftwareanwendung oder ein Programm läuft.
In einer Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Technologie kann sich die Bildgebungseinrichtung 110 relativ zu dem Detektor 120 auf einer zweidimensionalen („2D“) Trajektorie oder Pfad bewegen. Der Pfad 116 in jeder der 1 und 2 zeigt z.B. eine eindimensionale („1D“) Trajektorie, nämlich eine Trajektorie näherungsweise entlang einer einzigen Richtung bezogen auf den Detektor 120. Eine 2D-Trajektorie enthält eine Bewegung der Bildgebungseinrichtung 110 bezogen auf den Detektor 120 in zwei Richtungen. Eine 2D-Trajektorie kann einen einzelnen Bogen, mehrfache Bögen, einen sinusförmigen Pfad, einen Kreis oder eine andere 2D-Form enthalten. Mit anderen Worten kann sich der Bewegungspfad der Bildgebungseinrichtung 110 demjenigen einer 2D-Form annähern.
In dem System 100 aus 1 könnte eine solche Bewegung eine Bewegung entlang des Pfades 116 (entlang einer Seite der Patientenauflagefläche 130) während einer weiteren Bewegung z.B. zu der Seite des Detektors 120 hin oder von dieser weg enthalten. In einem anderen Beispiel könnte eine solche Bewegung ein Bewegen entlang des Pfades 116 (entlang einer Seite der Patientenauflagefläche 130) mit einer weiteren Bewegung aufwärts und abwärts bezogen auf den Detektor 120 enthalten. In einem weiteren Beispiel könnte eine solche Bewegung ein Bewegen zu einer Seite der Patientenauflagefläche 130 hin und von dieser weg zusammen mit einer weiteren Bewegung aufwärts und abwärts bezogen auf den Detektor 120 enthalten.
In dem System 100 aus 2 könnte eine solche Bewegung z.B. ein Bewegen entlang des Pfades 116 (oberhalb der Patientenauflagefläche 130) während einer weiteren Bewegung zu dem Detektor 120 hin und von diesem weg enthalten. In einem anderen Beispiel könnte eine solche Bewegung ein Bewegen entlang des Pfades 116 (oberhalb der Patientenauflagefläche 130) mit einer weiteren Bewegung seitlich über die Patientenauflagefläche 130 hinweg enthalten. In einem weiteren Beispiel könnte eine solche Bewegung ein Bewegen zu einer Seite der Patientenunteralge 130 hin und von dieser weg zusammen mit einer Bewegung seitlich über die Patientenauflagefläche 130 hinweg enthalten.
In einer Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Technologie kann sich die Bildgebungseinrichtung 110 auch auf einer dreidimensionalen („3D“) Trajektorie oder Pfad bezogen auf die Patientenauflagefläche 130 bewegen. Eine 3D-Trajektorie enthält eine Bewegung der Bildgebungseinrichtung 110 bezogen auf die Patientenauflagefläche 130 in drei Richtungen. Eine 3D-Trajektorie kann eine beliebige 3D-Form, wie z.B. diejenige einer Würfel-, Kugel- oder Sanduhrform enthalten. Mit anderen Worten kann sich der Bewegungspfad der Bildgebungseinrichtung 110 derjenigen einer 3D-Form annähern.
In 1 könnte eine solche Bewegung z.B. ein Bewegen entlang des Pfades 116 (entlang einer Seite der Patientenauflagefläche 130) während eines weiteren Bewegens auf die Seite der Patientenauflagefläche 130 zu und von dieser weg sowie eines Bewegens aufwärts und abwärts bezogen auf den Detektor 120 enthalten. In 2 könnte eine solche Bewegung ein Bewegen entlang des Pfades 116 (oberhalb der Patientenauflagefläche 130) während eines zusätzlichen Bewegens auf den Detektor 120 zu und von diesem weg sowie eines Bewegens seitlich über die Patientenauflagefläche 130 hinweg enthalten.
3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren 300 zum Anwenden der Tomosynthese zum Abbilden einer Patientenanatomie gemäß einer Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Technologie. Zuerst wird ein Patient 132 in dem Schritt 310 auf einer Patientenauflagefläche 130 angeordnet, und beide werden wie oben beschrieben nahe bei einem Röntgendetektor 120 positioniert. Der Patient 132 kann z.B. in einer Notfall- oder Traumasituation wie oben beschrieben auf einem mobilen Tisch oder einer Trage platziert und in die Nähe des Detektors 120 gebracht werden. Eine Anatomie des Patienten 132 kann zwischen dem Detektor 120 und einer Bildgebungseinrichtung 110 angeordnet werden.
Als Nächstes wird die Bildgebungseinrichtung 110, wie z.B. eine Röntgenröhre, in dem Schritt 320 entlang der langen Achse 136 der Patientenauflagefläche 130 bewegt. In einer Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Technologie bewegt sich die Bildgebungseinrichtung 110 wie oben beschrieben entlang der langen Achse 136 der Patientenauflagefläche 130 an einer Seite der Patientenauflagefläche 130 entlang. In einer anderen Ausführungsform bewegt sich die Bildgebungseinrichtung 110 oberhalb des Patienten 132 und der Patientenauflagefläche 130 entlang einer langen Achse 136 der Patientenauflagefläche 130, wie es ebenfalls oben beschrieben ist.
In einer Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Technologie bewegt sich die Bildgebungseinrichtung 110 in dem Schritt 320 auch in weiteren Richtungen. Die Bildgebungseinrichtung 110 kann sich bezogen auf die Patientenauflagefläche 130 z.B. auf einer 2D- oder 3D-Trajektorie bewegen, wie sie beide oben beschrieben worden sind.
Als Nächstes sendet die Bildgebungseinrichtung 110 in dem Schritt 330 während ihrer in Verbindung mit dem Schritt 320 beschriebenen Bewegung aus mehreren Stellungen Röntgenstrahlen 114 aus, wie es oben beschrieben ist. Die Röntgenstrahlen 114 werden zu dem Röntgendetektor 120 hin ausgesandt, wie es ebenfalls oben beschrieben worden ist. Wie oben beschrieben können die ausgesandten Röntgenstrahlen 114 Niedrigdosis-Röntgenstrahlen 114 sein.
In einer Ausführungsform der vorliegend beschriebenen Technologie kann sich die Bildgebungseinrichtung 110 während ihrer Bewegung so drehen, dass die Röntgenstrahlen 114 wie oben beschrieben zu dem Detektor 120 hin ausgesandt werden. Außerdem kann sich der Detektor 120 zu der Bildgebungseinrichtung 110 hin drehen, wenn sich die Bildgebungseinrichtung 110 relativ zu dem Detektor 120 bewegt, wie es ebenfalls oben beschrieben ist.
Als Nächstes werden die von der Bildgebungseinrichtung 110 ausgesandten Röntgenstrahlen 114 in dem Schritt 340 von dem Detektor 120 empfangen. Diese Röntgenstrahlen 114 werden wie oben beschreiben in mehrere Projektionsbilder umgewandelt.
Als Nächstes werden die mehreren Projektionsbilder in dem Schritt 350 wie oben beschrieben zu wenigstens einem Bild von wenigstens einer Ebene der Patientenanatomie wiederhergestellt.
Die zuvor beschriebene Technologie liefert schnelle hochauflösende Bilder einer Patientenanatomie. Die erhöhte Geschwindigkeit und die verbesserte Auflösung gegenüber einer konventionellen CT-Bildgebung ermöglicht den Einsatz der vorliegend beschriebenen Technologie speziell in Traumaanwendungen, in denen die Zeit entscheidend ist.
Die vorliegend beschriebene Technologie schafft ein Tomosynthese-Bildgebungssystem 100, 200, das eine Röntgenröhre 110 und ein Antistreugitter enthält. Die Röntgenröhre 110 ist zum Aussenden von Röntgenstrahlen 114 aus mehreren Stellungen während einer Bewegung der Röntgenröhre 110 entlang einer Längsachse 136 einer Patientenauflagefläche 130 eingerichtet. Das Antistreugitter ist zum Herausfiltern gestreuter Röntgenstrahlen eingerichtet und weist eine Gitterlinie auf, die zu der Längsachse 136 der mobilen Patientenauflagefläche 130 parallel ist. Die aus den mehreren Stellungen ausgesandten Röntgenstrahlen 114 werden zu wenigstens einem Bild von wenigstens einer Ebene einer Patientenanatomie rekonstruiert. Die beschriebene Technologie ist in Notfall- oder Unfallanwendungen nützlich, in denen ein Patient 132 schnell und einfach auf einer mobilen Patientenauflagefläche 130 in eine Position nahe bei einem Röntgendetektor 120 gebracht werden kann, der in Verbindung mit der Röntgenröhre 110 und dem Antistreugitter verwendet wird.
Während bestimmte Elemente, Ausführungsbeispiele und Anwendungen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, wird erkannt, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, weil insbesondere im Lichte der zuvor beschriebenen Lehre von Fachleuten Abwandlungen vorgenommen werden können. Es ist daher beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche solche Abwandlungen einschließen und die Merkmale enthalten, die unter den Geist und Bereich der Erfindung fallen.
Bezugszeichenliste

100: Tomosynthese-Bildgebungssystem
110: Röntgenbildgebungseinrichtung
112: Bezugspunkt
114: Röntgenstrahlen
116: Pfad
120: Röntgendetektor
122: Wandstativarm
124: Wandstativ
130: Patientenauflagefläche
132: Patient
136: Lange Achse
200: Tomosynthese-Bildgebungssystem
300: Verfahren

Claims

Tomosynthese-Bildgebungssystem, das enthält: eine Röntgenröhre (110), die zum Aussenden von Röntgenstrahlen (114) aus mehreren Stellungen während einer Bewegung der Röntgenröhre (110) entlang einer langen Achse (136) einer mobilen Patientenauflagefläche (130) eingerichtet ist, und ein Antistreugitter, das zum Herausfiltern gestreuter Röntgenstrahlen eingerichtet ist, wobei das Antistreugitter eine Gitterlinie enthält, die zu der langen Achse (136) der mobilen Patientenauflagefläche (130) parallel ist, wobei die aus den mehreren Stellungen ausgesandten Röntgenstrahlen (114) zu wenigstens einem Bild von wenigstens einer Ebene einer Patientenanatomie wiederhergestellt werden.
Tomosynthese-Bildgebungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Röntgenröhre (110) zum Bewegen entlang der langen Achse (136) durch ein Bewegen entlang einer Seite der mobilen Patientenauflagefläche (130) in einer Höhe eingerichtet ist, die näherungsweise gleich der Höhe der mobilen Patientenauflagefläche (130) ist.
Tomosynthese-Bildgebungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Röntgenröhre (110) zum Bewegen entlang der langen Achse (136) durch ein Bewegen oberhalb der mobilen Patientenauflagefläche (130) in einer Höhe eingerichtet ist, die größer als die Höhe der mobilen Patientenauflagefläche (130) ist.
Verfahren zum Anwenden der Tomosynthese zum Abbilden einer Patientenanatomie, wobei das Verfahren enthält: Bewegen einer Röntgenröhre (110) entlang einer langen Achse (136) einer mobilen Patientenauflagefläche (130); Aussenden von Röntgenstrahlen (114) in mehreren Stellungen während des Bewegungsschrittes; Herausfiltern gestreuter Röntgenstrahlen mit einem Antistreugitter, das eine Gitterlinie aufweist, die zu der langen Achse (136) der mobilen Patientenauflagefläche (130) parallel ist; Erzeugen mehrerer Projektionsbilder aus den an einem Röntgendetektor (120) empfangenen Röntgenstrahlen und Wiederherstellen der Projektionsbilder zu wenigstens einem Bild von wenigstens einer Ebene der Patientenanatomie.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Bewegungsschritt ein Bewegen der Röntgenröhre (110) entlang einer Seite der mobilen Patientenauflagefläche (130) in einer Höhe enthält, die näherungsweise gleich der Höhe der mobilen Patientenauflagefläche (130) ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Bewegungsschritt ein Bewegen der Röntgenröhre (110) entlang der langen Seite (136) durch ein Bewegen oberhalb der mobilen Patientenauflagefläche (130) in einer Höhe enthält, die größer als die Höhe der mobilen Patientenauflagefläche (130) ist.
System zum Gewinnen eines Röntgenbildes unter Verwendung der Tomosynthese in einer Traumaanwendung, wobei das System enthält: eine Röntgenröhre (110), die für eine Bewegung entlang einer langen Achse (136) eines mobilen Tisches (130) und zum Aussenden von Röntgenstrahlen (114) in mehreren Stellungen entlang der langen Achse (136) eingerichtet ist, wobei der mobile Tisch (130) zum Tragen eines Patienten (132) eingerichtet ist; ein Antistreugitter, das zum Herausfiltern von gestreuten Röntgenstrahlen eingerichtet ist, wobei das Antistreugitter eine Gitterlinie aufweist, die zu der langen Achse (136) des mobilen Tisches (130) parallel ist; und einen Röntgendetektor (120), der zum Empfangen der Röntgenstrahlen (114) eingerichtet ist, um Projektionsbilder zu erstellen; und eine Recheneinrichtung, die zum Wiederherstellen wenigstens einer Ebene einer Patientenanatomie aus den Projektionsbildern eingerichtet ist.
System nach Anspruch 7, bei dem der Röntgendetektor (120) zu einer Oberfläche des mobilen Tisches (130) parallel ist.
System nach Anspruch 7, bei dem der Röntgendetektor (120) senkrecht zu einer Oberfläche des mobilen Tisches (130) angeordnet ist.
System nach Anspruch 7, bei dem die Röntgenröhre (110) bezogen auf den Röntgendetektor (120) zum Bewegen auf einer eindimensionalen („1D“) Trajektorie, einer zweidimensionalen („2D“) Trajektorie und/oder einer dreidimensionalen („3D“) Trajektorie eingerichtet ist.