DE19748080A1

DE19748080A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Prädiktion einer Kontrastmittelaufnahme bei einem Computer-Tomographie-System

Info

Publication number: DE19748080A1
Application number: DE19748080A
Authority: DE
Inventors: Jiang Hsieh
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 1998-06-25
Also published as: IL122310A0; IL122310A; JP4063373B2; US6236706B1; JPH10248838A

Description

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen eine Computer- Tomographie-Abbildung und insbesondere eine Prädiktion ei ner Kontrastmittelaufnahme in einem Patienten vor der Durchführung einer Computer-Tomographie-Abtastung.

Bei zumindest einem bekannten Computer-Tomographie- Systemaufbau (CT-Systemaufbau) projiziert eine Röntgen strahlquelle einen fächerförmigen Strahl, der parallel ge richtet ist, daß er in einer X-Y-Ebene eines Kartesischen Koordinatensystems liegt, die im allgemeinen als Abbil dungsebene bzw. -fläche bezeichnet wird. Der Röntgenstrahl fällt durch den abzubildenden Gegenstand, wie einen Patien ten. Nachdem der Strahl durch den Gegenstand gedämpft ist, trifft er auf eine Anordnung bzw. ein Array von Strahlungs erfassungseinrichtungen. Die Intensität der an dem Erfas sungsarray empfangenen gedämpften Strahlung hängt von der Dämpfung des Röntgenstrahls durch den Gegenstand ab. Jedes Erfassungselement des Arrays erzeugt ein separates elektri sches Signal, das ein Maß der Strahldämpfung an dem Erfas sungsort ist. Die Dämpfungsmaße von allen Erfassungsein richtungen werden zur Erzeugung eines Übertragungsprofils separat erfaßt.

Bei bekannten CT-Systemen der dritten Generation drehen sich die Röntgenstrahlquelle und das Erfassungsarray mit einem Faßlager (Gantry) in der Abbildungsebene und um den abzubildenden Gegenstand, so daß der Winkel, an dem der Röntgenstrahl den Gegenstand schneidet, sich konstant än dert. Eine Gruppe von Röntgenstrahldämpfungsmaßen, d. h. Projektionsdaten, von dem Erfassungsarray bei einem Faßla gerwinkel wird als Ansicht bezeichnet. Eine Abtastung des Gegenstands umfaßt einen Satz von Ansichten bei verschiede nen Faßlagerwinkeln während einer Umdrehung der Röntgen strahlquelle und der Erfassungseinrichtung. Bei einer axia len Abtastung werden die Projektionsdaten zur Ausbildung eines Bildes verarbeitet, das einem zweidimensionalen Schnitt durch den Gegenstand entspricht.

Ein Verfahren zur Rekonstruktion eines Bildes aus einem Satz von Projektionsdaten wird in der Technik als gefilter tes Rückprojektionsverfahren bezeichnet. Bei diesem Verfah ren werden die Dämpfungsmaße von einer Abtastung in ganze Zahlen, sogenannte CT-Zahlen oder Hounsfield-Einheiten um gewandelt, die zur Steuerung der Helligkeit eines entspre chenden Bildelements auf einer Kathodenstrahlröhren- Anzeigeeinrichtung verwendet werden.

Zur Verringerung der für mehrfache Schnitte erforderlichen Gesamtabtastzeit kann eine Wendelabtastung durchgeführt werden. Zur Durchführung einer Wendelabtastung wird der Pa tient bewegt, während die Daten für die vorgeschriebene An zahl von Schnitten erfaßt werden. Bei einem derartigen Sy stem wird eine einzelne Wendel (Helix) aus einer Fächer strahl-Wendelabtastung erzeugt. Die durch den Fächerstrahl ausgebildete Wendel liefert Projektionsdaten, aus denen Bilder in jedem vorgeschriebenen Schnitt rekonstruiert wer den können. Zusätzlich zur Verringerung der Abtastzeit bie tet die Wendelabtastung weitere Vorteile, wie eine verbes serte Bildqualität und eine bessere Steuerung des Kon trasts.

Wie es vorstehend beschrieben ist, wird bei einer Wendelab tastung lediglich eine Ansicht von Daten bei jedem Schnitt ort erfaßt. Zur Rekonstruktion eines Bildes eines Schnitts werden die anderen Ansichtsdaten für den Schnitt beruhend auf den für andere Ansichten erfaßten Daten erzeugt. Wen delrekonstruktionsalgorithmen sind bekannt und beispiels weise in C. Crawford und K. King, "Computed Tomography Scanning with Simultaneous Patient Translation", Med. Phys. 17(6), November/Dezember 1990, beschrieben.

Bei der Durchführung einer Computer-Tomographie-Abbildung werden typischerweise Kontrastmittel zur Verbesserung eines Bildkontrasts, d. h. zur Hervorhebung eines in Frage kommen den Organs aus dem umgebenden Gewebe, verwendet. Das heißt, bezüglich eines in Frage kommenden Gebiets wird einem Pati enten ein Kontrastmittel verabreicht und das Kontrastmittel wird von dem in Frage kommenden Gebiet stärker als von an derem Gewebe absorbiert. Zum Erhalten von Bildern mit maxi malem Kontrast zwischen dem in Frage kommenden Gebiet und dem umgebenden Gewebe sollte eine Abtastung während einer Spitzen-Kontrastmittelaufnahme durchgeführt werden.

Bekannte Verfahren für den Versuch, Abtastdaten während ei ner Spitzen-Kontrastmittelaufnahme in einem Patienten zu erhalten, erfordern typischerweise eine kontinuierliche Durchführung von Abtastungen geringer Intensität, oder Vor bereitungsabtastungen des in Frage kommenden Gebiets, bis die Abtastungs-Bedienungsperson bestimmt, daß die Kontrast mittelaufnahme passend ist. Nach der Bestimmung, daß die Kontrastmittelaufnahme passend ist, setzt die Bedienungs person die Bildabtastung, d. h. eine volle Wendelabtastung in Gang.

Die bekannten Kontrastmittelaufnahme-Bestimmungsverfahren hängen von der Erfahrung der Bedienungsperson ab, und kön nen insbesondere bei weniger erfahrenen Bedienungspersonen in suboptimalen Abtastungen resultieren. Beispielsweise aufgrund einer dem CT-Rekonstruktionsprozeß eigenen Verzö gerung stellen Bilder, die unter Verwendung von bei einer Vorbereitungsabtastung erhaltenen Daten rekonstruiert wer den, nicht den tatsächlichen Zustand der Kontrastmittelauf nahme dar, wenn die letzte Ansicht erfaßt wurde. Vielmehr stellen derartige Bilder eine durchschnittliche Kontrast mittelaufnahme während der Datenerfassungsperiode dar. Dem nach kann zu einem besonderen Zeitpunkt die Kontrastmitte laufnahme höher sein als durch das Vorbereitungsabtastbild dargestellt.

Außerdem tritt eine beachtliche Verzögerung zwischen der Initiierung der Bildabtastung und der tatsächlichen Durch führung der Bildabtastung auf. Das heißt, vor der Durchfüh rung der Abtastung muß der Patient positioniert werden, so daß das gesamte Organvolumen abgedeckt werden kann, der Röntgenstrahlröhrenstrompegel muß auf die geeignete Abta stintensität erhöht werden, und der Patient muß die Luft anhalten. Die Positionierung des Patienten und die Erhöhung des Röntgenstrahlröhrenstrompegels nehmen typischerweise mehrere Sekunden in Anspruch. Gleichermaßen benötigen Pati enten typischerweise mehrere zusätzliche Sekunden, um mit einem langen Luftanhalten zu beginnen.

Aus diesen Verzögerungen können sich suboptimale Bildabta stungen ergeben. Da die Kontrastmittelaufnahme innerhalb eines merklich kurzen Zeitabschnitts (beispielsweise 10 bis 30 Sekunden) einen Spitzenwert annimmt und sich vermindert, wird die Bildabtastung evtl. zu einem anderen Zeitpunkt als dem Zeitpunkt der Spitzen-Kontrastmittelaufnahme durchge führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bild abtastung während einer Spitzen-Kontrastmittelaufnahme un geachtet der dem Abtastungsprozeß eigenen Verzögerungen durchzuführen. Eine derartige Abtastung soll auch ohne merkliche Erhöhung der Kosten bekannter CT-Systeme durchge führt werden.

Diese und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gelöst, wobei gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Kontrastmittelaufnahme in einem in Frage kommenden Organ vorhergesagt wird. Das heißt, gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Vorbereitungsabtastung zur Bestimmung zumindest eines Basis-Kontrastmittel aufnahmemaßes durchgeführt und ein Prädiktionsalgorithmus bei dem Basismaß zur Vorhersage zumindest eines nachfolgen den Kontrastmittelaufnahmemaßes angewendet. Falls das vor hergesagte nachfolgende Maß einem Abtastparameter genügt, wird eine Bildabtastung initiiert, so daß selbst mit den vorstehend angeführten Verzögerungen die Bildabtastung un gefähr während der Spitzen-Kontrastmittelaufnahme durchge führt wird.

Genügt das vorhergesagte nachfolgende Maß dem Abtastparame ter nicht, wird eine zusätzliche Vorbereitungsabtastung zur Bestimmung eines neuen Basis-Kontrastmittelaufnahmemaßes durchgeführt. Der Prädiktionsalgorithmus wird dann bei dem neuen Basismaß zur Vorhersage eines nachfolgenden Kontrast mittelaufnahmemaßes angewendet. Außerdem kann der Prädikti onsalgorithmus unter Verwendung der vorhergehenden Kon trastmittelaufnahmemaße zur Verbesserung der Genauigkeit der Prädiktionen dynamisch eingestellt werden. Die Vorbe reitungsabtastungen und Prädiktionen werden wiederholt, bis das vorhergesagte nachfolgende Kontrastmittelaufnahmemaß dem Abtastparameter genügt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung werden die mit der Durchführung einer Abtastung während ei ner Spitzen-Kontrastmittelaufnahme verbundenen Schwierig keiten aufgrund von CT-Systemabtastverzögerungen im wesent lichen gelöst und die Durchführung von Bildabtastungen wäh rend einer Spitzen-Kontrastmittelaufnahme erleichtert. Au ßerdem ist die Implementation eines derartigen Systems in Verbindung mit bekannten CT-Systemen nicht kostspielig.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung aus führlich beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine bildliche Darstellung eines CT- Abbildungssystems,

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild des in Fig. 1 dar gestellten Systems,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm einer Folge von Verarbeitungs schritten entsprechend einem bekannten Algorithmus, der bei dem Versuch zum Erhalten von Abtastdaten während der Spit zen-Kontrastmittelaufnahme verwendet wird, und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm einer Folge von Verarbeitungs schritten entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfin dung zur Prädiktion einer Kontrastmittelaufnahme in einem in Frage kommenden Organ.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Computer-Tomographie- Abbildungssystem (CT-Abbildungssystem) 10 gezeigt, das ein Faßlager (Gantry) 12 enthält, das eine CT-Abtasteinrichtung der dritten Generation darstellt. Das Faßlager 12 weist ei ne Röntgenstrahlquelle 14 auf, die Röntgenstrahlen 16 in Richtung eines Erfassungsarrays 18 auf der entgegengesetz ten Seite des Faßlagers 12 projiziert. Der Röntgenstrahl 16 wird durch einen (nicht gezeigten) Kollimator parallel ge richtet, daß er in einer X-Y-Ebene eines Kartesischen Koor dinatensystems liegt, die im allgemeinen als Abbildungsebe ne bzw. -fläche bezeichnet wird. Das Erfassungsarray 18 wird aus Erfassungselementen 20 gebildet, die zusammen die projizierten Röntgenstrahlen empfangen, die durch einen me dizinischen Patienten 22 hindurchgehen. Jedes Erfassungse lement 20 erzeugt ein elektrisches Signal, das die Intensi tät eines auftreffenden Röntgenstrahls und somit die Dämp fung des Strahls darstellt, wenn er durch den Patienten 22 hindurchgeht. Während einer Abtastung zur Erfassung von Röntgenstrahlprojektionsdaten drehen sich das Faßlager 12 und die daran angebrachten Komponenten um einen Drehmittel punkt 24.

Die Drehung des Faßlagers 12 und der Betrieb der Röntgen strahlquelle 14 werden durch eine Steuereinrichtung 26 des CT-Systems 10 gesteuert. Die Steuereinrichtung 26 enthält eine Röntgenstrahlsteuereinrichtung 28, die die Röntgen strahlquelle 14 mit Energie und Zeitsignalen versorgt, und eine Faßlagermotorsteuereinrichtung 30, die die Drehge schwindigkeit und Position des Faßlagers 12 steuert. Ein Datenerfassungssystem (DAS) 32 in der Steuereinrichtung 26 tastet analoge Daten von den Erfassungselementen 20 ab und wandelt die Daten in digitale Signale zur nachfolgenden Verarbeitung um. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34 empfängt abgetastete und digitalisierte Röntgenstrahldaten von dem Datenerfassungssystem 32 und führt eine Bildrekon struktion mit hoher Geschwindigkeit durch. Das rekonstru ierte Bild wird einem Computer 36 als Eingangssignal zuge führt, der das Bild in einer Massenspeichereinrichtung 38 speichert.

Der Computer 36 empfängt auch Befehle und Abtastparameter von einer Bedienungsperson über ein Bedienpult 40, das eine Tastatur aufweist. Eine zugehörige Kathodenstrahlröhrenan zeigeeinrichtung 42 ermöglicht es der Bedienungsperson, das rekonstruierte Bild und andere Daten von dem Computer 36 zu überwachen. Die von der Bedienungsperson zugeführten Befeh le und Parameter werden durch den Computer 36 zur Ausbil dung von Steuersignalen und Informationen für das Datener fassungssystem 32, die Röntgenstrahlsteuereinrichtung 28 und die Faßlagermotorsteuereinrichtung 30 verwendet. Außer dem bedient der Computer 36 eine Tischmotorsteuereinrich tung 44, die einen motorisierten Tisch 46 zur Positionie rung des Patienten 22 in dem Faßlager 12 steuert. Das heißt, der Tisch 46 bewegt Abschnitte des Patienten 22 durch eine Faßlageröffnung 48.

Die folgende Beschreibung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorhersage bzw. Prädiktion einer Kontrast mittelaufnahme in dem Patienten 22 und insbesondere in ei nem in Frage kommenden Organ des Patienten 22. Obwohl ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung manch mal im Zusammenhang mit dem CT-System 10 beschrieben wer den, ist es selbstverständlich, daß dieses Verfahren und die Vorrichtung nicht auf die Ausübung oder Verwendung in Verbindung lediglich mit dem CT-System 10 beschränkt sind. Des weiteren ist selbstverständlich, daß der hier beschrie bene Prädiktionsalgorithmus in dem Computer 36 implemen tiert sein und beispielsweise in der Massenspeichereinrich tung 38 gespeicherte Abtastdaten verarbeiten kann. Es sind natürlich auch andere alternative Implementationen möglich.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Folge von Verarbei tungsschritten gemäß einem bekannten Algorithmus, der bei einem Versuch zum Erhalten von Abtastdaten während der Spitzen-Kontrastmittelaufnahme verwendet wird. Nachdem der Patient gespritzt wurde (Schritt 50) und nach einer Überwa chungsverzögerung 52 wird eine Kontrastmittelaufnahme ge messen (Schritt 54). Übersteigt die Kontrastmittelaufnahme einen Abtastschwellenwertpegel, wird eine Bildabtastung in itiiert (Schritt 56). Jedoch wird die Bildabtastung nur nach einer Abtastverzögerung 60 durchgeführt (Schritt 58). Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet die Abtastverzöge rung die für die Positionierung des Patienten erforderliche Zeit, damit das gesamte Volumen des in Frage kommenden Or gans abgebildet werden kann, die für die Erhöhung des Rönt genstrahlröhrenstrompegels auf eine geeignete Abtastinten sität erforderliche Zeit und die zum Warten erforderliche Zeit, daß der Patient die Luft anhält.

Das Messen der Kontrastmittelaufnahme (Schritt 54) beinhal tet die Durchführung einer Überwachungsabtastung und einer Rekonstruktion eines Bildes entsprechend den für die derar tige Abtastung (Schritt 62) erfaßten Daten. Die Daten wer den auch zur Berechnung einer Kontrastverbesserungsmenge (Schritt 64) verwendet, d. h. zur Bestimmung eines Kontrast mittelaufnahmemaßes. Die Kontrastverbesserungsmenge wird dann angezeigt (Schritt 66) und mit dem Abtastschwellen wertpegel zur Bestimmung verglichen, ob die Bildabtastung zu initiieren ist (Schritt 56). Überschreitet die Kontrast verbesserungsmenge den Abtastschwellenwertpegel nicht, wird nochmals eine Überwachungsabtastung nach einer Überwa chungsabtastverzögerung 68 durchgeführt (Schritt 62).

Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, tritt eine Abtastverzögerung 60 zwischen der Initiierung der Bildabtastung 56 und der Durchführung der Bildabtastung 58 auf. Die Abtastverzöge rung 60 verursacht, wie es vorstehend beschrieben ist, ty pischerweise suboptimale Bildabtastungen. Da die Kontrast mittelaufnahme innerhalb eines merklich kurzen Zeitab schnitts, d. h. 10 bis 30 Sekunden, ihren Spitzenwert er reicht und sich vermindert, kann die Bildabtastung tatsäch lich zu einem von der Spitzen-Kontrastmittelaufnahme ver schiedenen Zeitpunkt durchgeführt werden. Des weiteren kann zum Zeitpunkt, an dem die Bildabtastung beendet ist, ein signifikanter Abschnitt des Kontrastmittels bereits aus dem in Frage kommenden Organ ausgetrieben worden sein. Demnach sollte die Bildabtastung ungefähr zum gleichen Zeitpunkt durchgeführt werden, wenn das Kontrastmittelaufnahmemaß den Spitzenwert erreicht.

Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Folge von Verarbei tungsschritten gemäß einem Ausführungsbeispiel zur Prädik tion einer Kontrastmittelaufnahme in einem in Frage kommen den Organ. Nachdem dem Patienten 22 ein Kontrastmittel in jiziert wurde (Schritt 70), wird eine Vorbereitungsabta stung durchgeführt (Schritt 72) und es wird ein Basis- Kontrastmittelaufnahmemaß M_B1 bestimmt (Schritt 74). Die Injektion eines Kontrastmittels in den Patienten 22 ist be kannt. Gleichermaßen ist die Durchführung von Vorberei tungsabtastungen zum Erhalt von Kontrastmittelaufnahmemaßen bereits bekannt. Typischerweise werden die Vorbereitungsab tastungen mit geringem Röntgenstrahlröhrenstrom durchge führt, und die Kontrastmittelaufnahmemaße werden entspre chend den CT-Zahlen bestimmt, die aus während der Vorberei tungsabtastung erfaßten Daten erzeugt werden.

Nach der Bestimmung eines Basis-Kontrastmittelaufnahmemaßes M_B1 wird ein nach folgendes Kontrastmittelaufnahmemaß M_Supp1 prädiziert bzw. vorhergesagt (Schritt 76). Das heißt, ein Prädiktionsalgorithmus wird bei dem Basis-Kontrastmittel aufnahmemaß M_B1 zur Prädiktion eines nachfolgenden Kon trastmittelaufnahmemaßes M_Supp1 zu einer Zeit t in der Zu kunft angewendet (Schritt 78). Prädiktionsalgorithmen, die zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Prädiktion verwendet werden können, sind bereits bekannt, und ein der artiger Prädiktionsalgorithmus ist beispielsweise in John J. Westerkamp, "Adaptive Signal Processing" (IEEE Produkt Nr. HV0092-7 (1989)) beschrieben. Wie ebenfalls bekannt ist, können Prädiktionsalgorithmen ein a-priori-Wissen des Patienten 22 und das Kontrastmittel zur Erleichterung der Genauigkeit von Kontrastmittelaufnahme Prädiktionen enthal ten. Das heißt, ein Prädiktionsalgorithmus kann Parameter enthalten, die physiologische Eigenschaften, wie das Alter des Patienten, das Geschlecht, die Größe und das Gewicht, das abgetastete präzise Organ und die Art des dem Patienten 22 injizierten Kontrastmittels, verwenden. Die Zeit t wird typischerweise derart ausgewählt, daß sie sich aus der ge genwärtigen Zeit plus der zur Initiierung einer Abtastung erforderlichen Zeit ergibt.

Das vorhergesagte Kontrastmittelaufnahmemaß M_Supp1 wird dann mit einem Abtastparameter S_p verglichen (Schritt 80). Ge nügt das vorhergesagte nachfolgende Kontrastmittelaufnahme maß M_Supp1 dem Abtastparameter S_p, wird eine Bildabtastung initiiert (Schritt 82). Genügt andererseits das vorherge sagte nachfolgende Kontrastmittelaufnahmemaß M_Supp1 dem Ab tastparameter S_p nicht, dann wird eine weitere Vorberei tungsabtastung durchgeführt (Schritt 72).

Der Abtastparameter S_p ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Abtastschwellenwert Th. Der Abtastschwellenwert Th wird typischerweise derart ausgewählt, daß er die Spitzen- Kontrastmittelaufnahme mit einem ausgewählten Toleranzbe reich darstellt. Stimmt das vorhergesagte nachfolgende Kon trastmittelaufnahmemaß M_Supp1 mit dem Schwellenwert Th über ein oder überschreitet ihn, wird eine Bildabtastung initi iert (Schritt 82). Das heißt, nach einer Abtastverzögerung 84 zur Positionierung des Patienten und für den Patienten zum Beginnen des Luftanhaltens wird eine Wendelabtastung durchgeführt (Schritt 86). Da die Abtastverzögerung 84 un gefähr gleich dem Zeitabschnitt t ist, wird die Bildabta stung ungefähr zur gleichen Zeit durchgeführt (Schritt 86), zu der die tatsächliche Kontrastmittelaufnahme den Schwel lenwert Th erreicht.

Stimmt allerdings das nachfolgende Kontrastmittelaufnahme maß M_Supp1 mit dem Schwellenwert Th nicht überein oder über schreitet ihn nicht, wird eine weitere Vorbereitungsabta stung durchgeführt (Schritt 72). Infolgedessen wird ein zweites Basis-Kontrastmittelaufnahmemaß M_B2 bestimmt (Schritt 74). Der Prädiktionsalgorithmus wird dann bei zu mindest einem der Basis-Kontrastmittelaufnahmemaße M_B1 und M_B2 zur Vorhersage (Schritt 76) eines neuen nachfolgenden Kontrastmittelaufnahmemaßes M_Supp2 angewendet (Schritt 78) Das heißt, bei einem Ausführungsbeispiel wird das zweite Aufnahmemaß M_B2 mit dem ersten vorhergesagten nachfolgenden Aufnahmemaß M_Supp1 verglichen, und die Basis- Kontrastmittelaufnahmemaße M_B1 und M_B2 werden beide zur Mo difikation der Parameter des Prädiktionsalgorithmus zur Vorhersage des zweiten Aufnahmemaßes M_Supp2 verwendet. Der Prädiktionsalgorithmus wird daher dynamisch im Ansprechen auf das neue Basismaß M_B2 eingestellt. Der vorstehend ange führte Prädiktionsalgorithmus ist für eine derartige dyna mische Einstellung bzw. Anpassung vorgesehen.

Das zweite vorhergesagte nachfolgende Aufnahmemaß M_Supp2 wird dann mit dem Abtastschwellenwert Th verglichen (Schritt 80). Stimmt das zweite nachfolgende Kontrastmitte laufnahmemaß M_Supp2 mit dem Schwellenwert Th überein oder überschreitet ihn, wird die Bildabtastung initiiert (Schritt 82). Wenn allerdings das zweite nachfolgende Kon trastmittelaufnahmemaß M_Supp2 nicht mit dem Schwellenwert Th übereinstimmt oder ihn nicht überschreitet, wird noch eine weitere Vorbereitungsabtastung (Schritt 72) zur Bestimmung (Schritt 74) eines dritten Basis-Kontrastmittelaufnahme maßes M_B3 durchgeführt. Zumindest eines der gemessenen Ba sis-Kontrastmittelaufnahmemaße M_B1, M_B2 und M_B3 wird dann zur Vorhersage (Schritt 76) eines weiteren nachfolgenden Kon trastmittelaufnahmemaßes M_Supp3 verwendet, das mit dem Ab tastschwellenwert Th verglichen wird (Schritt 80).

Stimmt das nachfolgende Kontrastmittelaufnahmemaß M_Supp3 nicht mit dem Schwellenwert Th überein oder überschreitet ihn nicht, wird eine Vorbereitungsabtastung durchgeführt (Schritt 72), um Basis-Kontrastmittelaufnahmemaße MB₄ bis M_BN zu bestimmen (Schritt 74), die zur Vorhersage nachfol gender Kontrastmittelaufnahmemaße M_Supp4 bis M_SuppN verwendet werden, bis ein nachfolgendes Kontrastmittelaufnahmemaß M_SuppN den Schwellenwert Th trifft oder ihn überschreitet. Obwohl der vorstehend beschriebene Prädiktionsalgorithmus zumindest eines der Aufnahmemaße M_B1 bis M_BN zu Vorhersage nachfolgender Kontrastmittelaufnahmemaße M_Supp1 bis M_SuppN verwendet, kann der Prädiktionsalgorithmus modifiziert wer den. Beispielsweise kann der Algorithmus derart modifiziert werden, daß jedes Aufnahmemaß M_B1 bis M_BN zur Vorhersage nachfolgender Kontrastmittelaufnahmemaße M_Supp1 bis M_SuppN verwendet wird. Gleichermaßen kann der Algorithmus derart modifiziert werden, daß nur ein Aufnahmemaß M_B1 bis M_BN zur Vorhersage nachfolgender Kontrastmittelaufnahmemaße M_Supp1 bis M_SuppN verwendet wird. Des weiteren kann der Algorith mus, wie es vorstehend beschrieben ist, derart modifiziert werden, daß physiologische Eigenschaften des Patienten 22 und das Kontrastmittel als Parameter enthalten sind.

Werte für die Zeit t und den Schwellenwert Th werden bei spielsweise vor der Verabreichung des Kontrastmittels an den Patienten 22 ausgewählt und beispielsweise in der Mas senspeichereinrichtung 38 gespeichert. Der Computer 36 kann die Bedienungsperson zur Eingabe oder Auswahl derartiger Werte mittels des Bedienpults 40 auffordern.

Mit dem vorstehend beschriebenen System können die mit der Durchführung einer Abtastung während einer Spitzen- Kontrastmittelaufnahme verbundenen Schwierigkeiten aufgrund von CT-Systemabtastverzögerungen gelöst und die Durchfüh rung von Bildabtastungen während der Spitzen- Kontrastmittelaufnahme erleichtert werden. Außerdem ist es nicht kostspielig, das System bei bekannten CT-Systemen zu implementieren.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann anstatt der Initiierung einer Abtastung lediglich dann, wenn der Abtastschwellenwert Th erreicht wird, eine Abta stung auch dann initiiert werden, wenn Kontrastmittelauf nahmemaße sich entweder stabilisieren oder abfallen. Das heißt, ist das vorhergesagte Kontrastmittelaufnahmemaß M_Supp1 größer als der Abtastparameter S_p, erhöhen sich die Kontrastmittelaufnahmepegel, und ist das Maß M_Supp1 kleiner als der Schwellenwert Th, wird eine weitere Vorbereitungs abtastung zur Bestimmung eines zweiten Basis- Kontrastmittelaufnahmemaßes M_B2 durchgeführt. Der Abtastpa rameter S_p wird modifiziert, um den gleichen Wert wie das bestimmte Aufnahmemaß M_B2 zu erhalten, und dann wird ein nachfolgendes Kontrastmittelaufnahmemaß M_Supp2 vorhergesagt und mit dem Abtastparameter S_p verglichen. Vorbereitungsab tastungen werden durchgeführt und der Abtastparameter wird modifiziert, bis ein vorhergesagtes nachfolgendes Kontrast mittelaufnahmemaß M_Supp2 bis M_SuppN kleiner oder gleich dem Abtastparameter S_p ist, oder bis ein Aufnahmemaß M_Supp2 bis M_SuppN größer oder gleich dem Schwellenwert Th ist.

Ist ein vorhergesagtes nachfolgendes Kontrastmittelaufnah memaß M_Supp1 bis M_SuppN kleiner oder gleich dem Abtastparame ter S_p, d. h., wenn das Aufnahmemaß M_Supp1 bis M_SuppN kleiner oder gleich dem jeweiligen Basisaufnahmemaß M_B1 bis M_BN ist, nivellieren sich die Kontrastmittelaufnahmepegel oder ver ringern sich. Ist demnach ein vorhergesagtes Aufnahmemaß M_Supp1 bis M_SuppN kleiner oder gleich dem Abtastparameter S_p, wird selbst dann, wenn ein derartiges vorhergesagtes Auf nahmemaß M_Supp1 bis M_SuppN kleiner als der Schwellenwert Th ist, eine Bildabtastung initiiert, so daß die Bildabtastung während der Spitzen-Kontrastmittelaufnahme durchgeführt wird.

Der Abtastparameter S_p kann beispielsweise in der Massen speichereinrichtung 38 gespeichert werden. Der Abtastpara meter S_p kann beispielsweise durch eine (nicht gezeigte) Verarbeitungseinrichtung in dem Computer 36 aktualisiert werden. Alternativ dazu kann der Computer 36 die Bedie nungsperson zur Eingabe oder Auswahl derartiger Parameter werte über das Bedienpult 40 auffordern.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird anstatt der Be stimmung lediglich eines Basismaßes eine Vielzahl von Ba sismaßen bestimmt. Bekanntermaßen können sich Kontrastmit telaufnahmepegel zwischen verschiedenen Gebieten des glei chen Organs des Patienten 22 unterscheiden. Demnach wird nach der Injektion des Patienten 22 mit einem Kontrastmit tel eine Vorbereitungsabtastung zur Bestimmung von Basis- Kontrastmaßen M_B1 und M_B2 für zwei in Frage kommende Gebiete ROI₁ und ROI₂ des Patienten 22 durchgeführt. Die in Frage kommenden Gebiete ROI₁ und ROI₂ des Patienten 22 können vor der Vorbereitungsabtastung ausgewählt werden. Nachfolgende Kontrastmittelaufnahmemaße M_Supp1 und M_Supp2 werden dann unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Prädiktionsalgo rithmus vorhergesagt. Die vorhergesagten nachfolgenden Kon trastmittelaufnahmemaße M_Supp1 und M_Supp2 werden dann mit ei nem Abtastparameter S_p, wie einem Abtastschwellenwert oder den bestimmten Basismaßen, zur Bestimmung verglichen, ob eine Abtastung zu initiieren ist, wie es vorstehend be schrieben ist. Genügt jedes Maß M_Supp1 und M_Supp2 dem Ab tastparameter S_p, d. h., stimmt mit einem Abtastschwellen wert überein oder überschreitet ihn, wird eine Abtastung initiiert. Genügt dagegen kein Maß M_Supp1 und M_Supp2 dem Ab tastparameter S_p, werden neue Basismaße M_B3 und M_B4 wie vor stehend beschrieben bestimmt. Neue nachfolgende Maße M_Supp3 und M_Supp4 werden dann wie vorstehend beschrieben vorherge sagt und mit dem Abtastparameter S_p verglichen. Natürlich kann auch eine Abtastung initiiert werden, wenn die Kon trastmittelaufnahmepegel abfallen, wie es vorstehend be schrieben ist.

Aus der vorhergehenden Beschreibung der verschiedenen Aus führungsbeispiele ist ersichtlich, daß die Aufgaben der Er findung gelöst werden. Obwohl die Erfindung ausführlich be schrieben und dargestellt ist, ist es natürlich selbstver ständlich, daß dies nur der Veranschaulichung dient und nicht als Einschränkung verstanden werden kann. Obwohl bei spielsweise das hier beschriebene CT-System ein System der dritten Generation ist, können viele andere System, wie Sy steme der vierten Generation, verwendet werden. Außerdem ist der beschriebene Algorithmus in Verbindung mit einer Wendelabtastung implementiert, kann jedoch auch in Verbin dung mit einer axialen Abtastung implementiert werden.

Erfindungsgemaß ist ein System offenbart, das die Kontrast mittelaufnahme in einem in Frage kommenden Organ vorher sagt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird nach der Verab reichung des Kontrastmittels an einen Patienten eine Vorbe reitungsabtastung zur Bestimmung eines Basis- Kontrastmittelaufnahmemaßes durchgeführt. Dann wird ein Prädiktionsalgorithmus bei dem Basismaß zur Vorhersage ei nes nachfolgenden Kontrastmittelaufnahmemaßes angewendet. Das vorhergesagte nachfolgende Maß wird dann mit einem Ab tastparameter verglichen. Genügt das vorhergesagte nachfol gende Maß dem Abtastparameter, wird eine Bildabtastung ini tiiert. Genügt das vorhergesagte nachfolgende Maß dem Ab tastparameter jedoch nicht, wird eine zusätzliche Vorberei tungsabtastung zur Bestimmung eines neuen Basis- Kontrastmittelaufnahmemaßes durchgeführt. Der Prädikti onsalgorithmus wird dann bei dem neuen Basismaß zur Vorher sage eines nachfolgenden Kontrastmittelaufnahmemaßes ange wendet. Die Vorbereitungsabtastungen und Prädiktionen wer den wiederholt, bis das vorhergesagte nachfolgende Kon trastmittelaufnahmemaß dem Abtastparameter genügt.

Claims

1. Verfahren zur Durchführung einer Tomographie- Abtastung eines in Frage kommenden Gegenstands (22), in den ein Kontrastmittel injiziert ist, mit den Schritten

(a) Durchführen einer Vorbereitungsabtastung (72) des Gegenstands zur Bestimmung (74) zumindest eines Basis- Kontrastmittelaufnahmemaßes (M_B) und
(b) Vorhersagen (76) zumindest eines nachfolgenden Kontrastmittelaufnahmemaßes (M_Supp) unter Verwendung eines Prädiktionsalgorithmus (78) und des bestimmten Basis- Kontrastmittelaufnahmemaßes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt Durchführen einer Bildabtastung (86), wenn zumindest eines der vorhergesagten nachfolgenden Kontrastmittelauf nahmemaße einem Abtastparameter (S_p) genügt (80).

3. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt Wiederholen der Schritte (a) und (b), wenn das vorher gesagte nachfolgende Kontrastmittelaufnahmemaß einem Ab tastparameter nicht genügt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren, wenn zumindest eines der vorhergesagten nachfolgenden Kon trastmittelaufnahmemaße einem Abtastparameter nicht genügt, die Schritte

(c) Durchführen einer zusätzlichen Vorbereitungsabta stung des Gegenstands zur Bestimmung zumindest eines zu sätzlichen Basis-Kontrastmittelaufnahmemaßes und
(d) Vorhersagen zumindest eines nachfolgenden Kon trastmittelaufnahmemaßes unter Verwendung des Prädikti onsalgorithmus und zumindest eines der bestimmten Basis- Kontrastmittelaufnahmemaße aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Vorhersagen zumindest eines nachfolgenden Kontrastmittelaufnahmemaßes unter Verwendung des Prädiktionsalgorithmus und zumindest eines der bestimmten Basis-Kontrastmittelaufnahmemaße den Schritt Anwenden des Prädiktionsalgorithmus bei jedem der be stimmten Basis-Kontrastmittelaufnahmemaße aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, mit dem Schritt Durchführen einer Bildabtastung, wenn zumindest eines der vorhergesagten nachfolgenden Kontrastmittelaufnahmemaße einem Abtastparameter genügt.

7. Verfahren nach Anspruch 4, mit dem Schritt Wiederholen der Schritte (c) und (d), wenn das vorher gesagte nachfolgende Kontrastmittelaufnahmemaß einem Ab tastparameter nicht genügt.

8. Vorrichtung zur Durchführung einer Tomographie- Abtastung eines in Frage kommenden Gegenstands (22), in den ein Kontrastmittel injiziert ist, wobei die Vorrichtung ei ne Einrichtung

(a) zur Durchführung einer Vorbereitungsabtastung des Gegenstands zur Bestimmung zumindest eines Basis- Kontrastmittelaufnahmemaßes (M_B) und
(b) zur Vorhersage zumindest eines nachfolgenden Kon trastmittelaufnahmemaßes (M_Supp) unter Verwendung eines Prä diktionsalgorithmus und des bestimmten Basis- Kontrastmittelaufnahmemaßes aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, mit einer Einrichtung zur Durchführung einer Bildabtastung, wenn zumindest eines der vorhergesagten nachfolgenden Kontrastmittelaufnahmemaße einem Abtastparameter (S_p) genügt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, mit einer Einrichtung zur Wiederholung von (a) und (b), wenn zumindest eines der vorhergesagten nachfolgenden Kontrastmittelaufnahmemaße ei nem Abtastparameter nicht genügt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Vorrich tung, wenn zumindest eines der vorhergesagten nachfolgenden Kontrastmittelaufnahmemaße einem Abtastparameter nicht ge nügt, eine Einrichtung

(c) zur Durchführung einer zusätzlichen Vorbereitungs abtastung des Gegenstands zur Bestimmung zumindest eines zusätzlichen Basis-Kontrastmittelaufnahmemaßes und
(d) zur Vorhersage zumindest eines nachfolgenden Kon trastmittelaufnahmemaßes unter Verwendung eines Prädikti onsalgorithmus und zumindest eines der bestimmten Basis- Kontrastmittelaufnahmemaße aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Vorrich tung zur Vorhersage zumindest eines nachfolgenden Kontrast mittelaufnahmemaßes unter Verwendung des Prädiktionsalgo rithmus und zumindest eines der bestimmten Basis- Kontrastmittelaufnahmemaße eine Einrichtung zur Anwendung des Prädiktionsalgorithmus bei jedem der bestimmten Basis- Kontrastmittelaufnahmemaße aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, mit einer Einrich tung zur Durchführung einer Bildabtastung, wenn das vorher gesagte nachfolgende Kontrastmittelaufnahmemaß einem Ab tastparameter genügt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, mit einer Einrich tung zur Wiederholung von (c) und (d), wenn das vorherge sagte nachfolgende Kontrastmittelaufnahmemaß einem Ab tastparameter nicht genügt.

15. System zur Erzeugung eines Tomographiebildes eines Gegenstands (22) aus Abtastdaten des Gegenstands, wobei das System (10) eine Röntgenstrahlquelle (14) und eine Erfas sungseinrichtung (18) aufweist, der Gegenstand mit einem Kontrastmittel injiziert ist, und das System

(a) eine Vorbereitungsabtastung des Gegenstands zur Bestimmung zumindest eines Basis- Kontrastmittelaufnahmemaßes (M_B) durchführt und
(b) zumindest ein nachfolgendes Kontrastmittelaufnah memaß (M_Supp) unter Verwendung eines Prädiktionsalgorithmus und des bestimmten Basis-Kontrastmittelaufnahmemaßes vor hersagt.

16. System nach Anspruch 15, zur Durchführung einer Bildabtastung, wenn das vorhergesagte nachfolgenden Kon trastmittelaufnahmemaß einem Abtastschwellenwert (Th) ge nügt.