DE-102023207224-B4 - Verfahren zum Durchführen von Scans mittels eines Computertomographie-Systems

Abstract

Verfahren zum Durchführen von Scans mittels eines Computertomographie-Systems (1), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Versetzen eines Rotors (3) einer Gantry (2) des Computertomographie-Systems (1) in eine Rotation relativ zu einem Patienten (6), - Durchführen eines Topogramm-Scans (T) mittels des Computertomographie-Systems (1), wobei Projektionsdaten (D), die eine Übersicht über zumindest einen Teil des Patienten (6) ermöglichen, aufgenommen werden, wobei vor dem Durchführen des Topogramm-Scans (T) ein Untersuchungsbereich (U) festgelegt wird und wobei während des Topogramm-Scans (T) basierend auf den Projektionsdaten (D) des Topogramm-Scans (T) ermittelt wird, ob der Untersuchungsbereich (U) erreicht worden ist, - Ermitteln von Einstellungen zu Parametern (P) für einen Hauptscan (H) basierend auf den Projektionsdaten (D), wobei die Parameter (P) zumindest eine Bestrahlungsleistung und/oder einen Untersuchungsbereich (U) für den Hauptscan (H) festlegen, wobei vor einem Erreichen des Untersuchungsbereichs (U) mittels der Projektionsdaten (D) des Topogramm-Scans (T) unter Verwendung eines Modells des Patienten (6) die Einstellungen zu den Parametern (P) für den Hauptscan (H) ermittelt werden und bei dem Erreichen des Untersuchungsbereichs (U) der Hauptscan (H) basierend auf den Parametern (P) gestartet wird, sobald der Topogramm-Scan (T) beim Untersuchungsbereich (U) angekommen ist, - Durchführen des Hauptscans (H) des Patienten (6) mittels des Computertomographie-Systems (1) basierend auf den Parametern (P), wobei sowohl der Topogramm-Scan (T) als auch der Hauptscan (H) während der Rotation des Rotors (3) durchgeführt werden.

Inventors

• Fahri Simsekli
• Hannes Bruchner
• Claus Kögler

Assignees

• Siemens Healthineers Ag

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20230728

Claims (14)

1. Verfahren zum Durchführen von Scans mittels eines Computertomographie-Systems (1), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Versetzen eines Rotors (3) einer Gantry (2) des Computertomographie-Systems (1) in eine Rotation relativ zu einem Patienten (6), - Durchführen eines Topogramm-Scans (T) mittels des Computertomographie-Systems (1), wobei Projektionsdaten (D), die eine Übersicht über zumindest einen Teil des Patienten (6) ermöglichen, aufgenommen werden, wobei vor dem Durchführen des Topogramm-Scans (T) ein Untersuchungsbereich (U) festgelegt wird und wobei während des Topogramm-Scans (T) basierend auf den Projektionsdaten (D) des Topogramm-Scans (T) ermittelt wird, ob der Untersuchungsbereich (U) erreicht worden ist, - Ermitteln von Einstellungen zu Parametern (P) für einen Hauptscan (H) basierend auf den Projektionsdaten (D), wobei die Parameter (P) zumindest eine Bestrahlungsleistung und/oder einen Untersuchungsbereich (U) für den Hauptscan (H) festlegen, wobei vor einem Erreichen des Untersuchungsbereichs (U) mittels der Projektionsdaten (D) des Topogramm-Scans (T) unter Verwendung eines Modells des Patienten (6) die Einstellungen zu den Parametern (P) für den Hauptscan (H) ermittelt werden und bei dem Erreichen des Untersuchungsbereichs (U) der Hauptscan (H) basierend auf den Parametern (P) gestartet wird, sobald der Topogramm-Scan (T) beim Untersuchungsbereich (U) angekommen ist, - Durchführen des Hauptscans (H) des Patienten (6) mittels des Computertomographie-Systems (1) basierend auf den Parametern (P), wobei sowohl der Topogramm-Scan (T) als auch der Hauptscan (H) während der Rotation des Rotors (3) durchgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Topogramm-Scan (T) in einem jeweils vorher festgelegten Winkelbereich (W) um eine Anzahl von vorbestimmten Aufnahmewinkeln (A) des Rotors (3) herum durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , wobei der Winkelbereich (W) kleiner als 20° ist, bevorzugt kleiner als 10°, insbesondere kleiner als 5° oder gar kleiner als 2° ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 , wobei bei Drehwinkeln des Rotors (3) außerhalb der jeweiligen Winkelbereiche (W) um die Anzahl der Aufnahmewinkel (A) eine zur Aufnahme verwendete Röntgenquelle (5) des Computertomographie-Systems (1) abgeschaltet wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sowohl der Topogramm-Scan (T) als auch der Hauptscan (H) jeweils in Form eines Spiralscans durchgeführt wird, indem mittels einer Patientenliege (7) eine Translationsbewegung des Patienten (6) relativ zu der Gantry (2) des Computertomographie-Systems (1) während der Rotation des Rotors (3) der Gantry (2) ausgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei dem Erreichen des Untersuchungsbereichs (U) eine Röntgenstrahlleistung für den Topogramm-Scan (T) erhöht wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Modell des Patienten (6) oder eines Teilbereichs des Patienten (6) basierend auf den Projektionsdaten (D) des Topogramm-Scans (T) ausgewählt und/oder durch Modifikation eines Basismodells erstellt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mehrere Untersuchungen, umfassend jeweils einen Topogramm-Scan (T) und einen Hauptscan (H), nacheinander durchgeführt werden und die Gantry (2) von der ersten bis zur letzten Untersuchung mit konstanter Geschwindigkeit rotiert.
9. Steuereinrichtung (9) zur Steuerung eines Computertomographie-Systems (1) basierend auf einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei die Steuereinrichtung (9) eine Ermittlungseinheit (12) aufweist, wobei die Ermittlungseinheit (12) zum Ermitteln von Einstellungen zu den Parametern (P) für den Hauptscan (H) basierend auf den Projektionsdaten (D) eingerichtet ist, wobei die Parameter (P) zumindest die Bestrahlungsleistung und/oder den Untersuchungsbereich (U) für den Hauptscan (H) festlegen, - wobei die Steuereinrichtung (9) dazu eingerichtet ist, - das Versetzen des Rotors (3) der Gantry (2) des Computertomographie-Systems (1) in die Rotation relativ zu dem Patienten (6) zu steuern, - das Durchführen des Topogramm-Scans (T) mittels des Computertomographie-Systems (1) zu steuern, wobei die Projektionsdaten (D), die die Übersicht über den zumindest einen Teil des Patienten (6) ermöglichen, aufgenommen werden, wobei vor dem Durchführen des Topogramm-Scans (T) ein Untersuchungsbereich (U) festgelegt wird und wobei während des Topogramm-Scans (T) basierend auf den Projektionsdaten (D) des Topogramm-Scans (T) ermittelt wird, ob der Untersuchungsbereich (U) erreicht worden ist, wobei vor einem Erreichen des Untersuchungsbereichs (U) mittels der Projektionsdaten (D) des Topogramm-Scans (T) unter Verwendung eines Modells des Patienten (6) die Einstellungen zu den Parametern (P) für den Hauptscan (H) ermittelt werden und bei dem Erreichen des Untersuchungsbereichs (U) der Hauptscan (H) basierend auf den Parametern (P) gestartet wird, sobald der Topogramm-Scan (T) beim Untersuchungsbereich (U) angekommen ist, und - das Durchführen des Hauptscans (H) des Patienten (6) mittels des Computertomographie-Systems (1) basierend auf den Parametern (P) zu steuern, wobei sowohl der Topogramm-Scan (T) als auch der Hauptscan (H) während der Rotation des Rotors (3) durchgeführt werden.
10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9 , umfassend eine Modelleinheit (13), wobei die Modelleinheit (13) zum - Auswählen eines Modells des Patienten (6) oder eines Teilbereichs des Patienten (6) und/oder zum - Modifizieren eines Basismodells basierend auf den Projektionsdaten (D) eingerichtet ist.
11. Steuereinrichtung nach Anspruch 9 oder 10 , umfassend eine Leerlaufeinheit (14), wobei die Leerlaufeinheit dazu eingerichtet ist, die Rotation des Rotors (3) der Gantry (2) zwischen zwei Untersuchungen im Wesentlichen ohne Energiezufuhr und ohne Einleiten einer Bremsung aufrecht zu erhalten.
12. Computertomographie-System (1), umfassend die Steuereinrichtung (9) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 und/oder eingerichtet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 .
13. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wobei das Versetzen des Rotors (3) der Gantry (2) in die Rotation, das Durchführen des Topogramm-Scans (T) und das Durchführen des Hauptscans (H) erfolgen, indem von dem Computer entsprechende Steuerbefehle an entsprechende Komponenten des Computertomographie-Systems (1) übersendet werden.
14. Computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wobei das Versetzen des Rotors (3) der Gantry (2) in die Rotation, das Durchführen des Topogramm-Scans (T) und das Durchführen des Hauptscans (H) erfolgen, indem von dem Computer entsprechende Steuerbefehle an entsprechende Komponenten des Computertomographie-Systems (1) übersendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen von Scans mittels eines Computertomographie-Systems. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines Computertomographie-Systems sowie ein Computertomographie-System. Als Stand der Technik sind hierbei die DE 10 2007 033 883 A1 und DE 103 01 891 B3 zu nennen. Bei einer CT-Untersuchung (CT: „Computertomographie“) wird häufig vor dem Hauptscan ein Topogramm erstellt, um Parameter für den Hauptscan festlegen zu können. Diese Parameter sind z.B. die Lage des Patienten, dessen Größe und dessen Körpervolumen und werden z.B. als „SSDE Information“ bezeichnet. Dies dient dem Schutz des Patienten, da die Dosis, die einen Patienten während dem Hauptscan erwartet, zumindest grob geschätzt werden muss bzw. eine Planung für den Hauptscan existieren muss, damit der Patient nicht fehlerhaft gescannt wird, z.B. mit einer zu geringen Dosis oder in einer falschen Position. Im Grunde müssen diejenigen Parameter bestimmt werden, die im Hauptscan angewendet werden müssen, um diesen erfolgreich und optimal für den Patienten durchzuführen und um zu brauchbaren Ergebnissen zu gelangen. Dies erfolgt im Rahmen eines separaten Topogramm-Scans (kurz: Topo-Scan) und wird herkömmlicherweise mit einem stillstehenden Rotor der Gantry des CT-Systems durchgeführt. Für den Topogramm-Scan werden die Röntgenquelle und die Blende auf 0°, 90°, 180° oder 270° eingestellt, eingeschaltet und dann die Patientenliege bei stillstehendem Rotor verschoben, um einen Bereich des Patienten oder gar den gesamten Patienten aufzunehmen. Der Topo-Scan wird dabei mit einer konstanten Spannung und einem konstanten Strom für die Röntgenquelle durchgeführt, z.B. bei einer Leistung der Röntgenquelle von ca. 5,5 kW mit einer Spannung von 100 kV und einem Strom von 55 mA oder von 7 kW (50 mA bei 140 kV). Es kann ein einziger Topo-Scan, z.B. bei dem Winkel 0° durchgeführt werden, zwei Topo-Scans bei jeweils unterschiedlichen Winkeln oder mehr Topo-Scans, wobei dazu beachtet werden muss, dass jeder Topo-Scan eine gewisse Zeit benötigt und eine gewissen Strahlenbelastung für den Patienten bedeutet. Für ein 500 mm langes Topogramm würden bei einer Tischvorschubgeschwindigkeit von 20 cm mit Einstellen der Winkel und anfertigen der Aufnahmen ca. 3 s - 5 s pro Topo-Scan notwendig sein. Es würden dabei pro Sekunde ca. 2000 bis 3000 Aufnahmen angefertigt, die jeweils einen Unterbereich (entsprechend der Breite des Detektors) von z.B. 10 mm bis 60 mm des abgetasteten Bereichs darstellen und sich in großem Maße überlappen. Fehlerhafte Aufnahmen können dann durch Mittelwertbildung eliminiert werden. Wurde das Topogramm erstellt und sind die Parameter für den Hauptscan bekannt, muss der Rotor der Gantry für den Hauptscan auf eine bestimmte Rotationsgeschwindigkeit beschleunigt werden. Hat der Rotor ihre Rotation-Zielgeschwindigkeit erreicht (z.B. 2 bis 4 Umdrehungen pro Sekunde), kann der Hauptscan, z.B. ein Spiral-Scan, durchgeführt werden. Der Beschleunigungsvorgang zwischen Topogramm-Scan und Hauptscan kann durchaus 30 s bis 40 s dauern. Das heißt, dass zwischen Topo-Scan und Hauptscan eine Pause von 30 s bis 40 s entsteht. Der Patient muss in dieser Zeit auf dem Tisch stillliegen und darf sich nicht bewegen. Nach dem Hauptscan (oder einer Mehrzahl von Hauptscans dieses Patienten) muss der Rotor der Gantry für den nächsten Topo-Scan wieder gebremst und auf Stillstand gebracht werden. Ein Abbremsvorgang dauert typischerweise ebenfalls zwischen 30 s und 40 s. Nach der Bremsung muss die CT-Anlage für den nächsten Topogramm-Scan an die Zielposition gebracht werden. Dies bedeutet, dass der Rotor der Gantry nach jedem Hauptscan gebremst und danach für den nächsten Hauptscan wieder beschleunigt werden muss. Dadurch entstehen nicht nur Wartezeiten, die gerade bei einer hohen Auslastung eines CT-Systems nachteilhaft sind, sondern auch ein mechanischer Verschleiß der Gantry durch die Beschleunigungskräfte (insbesondere die Bremsungen) sowie eine erhöhte Stromaufnahme für die Beschleunigungsvorgänge. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative zum herkömmlichen Durchführen von CT-Scans bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, eine Steuereinrichtung gemäß Patentanspruch 9 und ein CT-System gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht eines bestimmten Begriffes sind Personen mit männlicher, weiblicher oder anderer Geschlechteridentität mit umfasst. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen von Scans mittels eines Computertomographie-Systems, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:- Versetzen eines Rotors einer Gantry des Computertomographie-Systems in eine Rotation relativ zu einem Patienten,- Durchführen eines Topogramm-Scans mittels des Computertomographie-Systems, wobei Projektionsdaten, die eine Übersicht über zumindest einen Teil des Patienten ermöglichen, aufgenommen werden,- Ermitteln von Einst