CN110916692B - 确定能力关系、用能力关系设置参数的方法和x射线设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种确定能力关系、用能力关系设置参数的方法和X射线设备。能力值描述用户能力，能力关系是选择用于X射线设备处的患者的检查过程的剂量相关的记录参数的基础，特别地是作为X射线图像数据组记录X射线图像的时间序列的基础。针对用户或者用户组中的至少一个用户：‑在显示设备上，向用户显示多个X射线图像数据组，多个X射线图像数据组对应于不同的记录参数和/或具有不同的图像内容，图像内容通过图像内容参数来描述，并且‑针对每个X射线图像数据组，基于用户与操作装置的交互，记录至少一个测量参量，测量参量描述能力值，操作装置与显示设备相关联，‑基于测量参量，确定描述与记录参数相关的能力值的能力关系。

Description

确定能力关系、用能力关系设置参数的方法和X射线设备
技术领域
本发明涉及一种用于确定至少一个能力关系的方法、用于选择用于X射线设备处的患者的检查过程的至少一个剂量相关的记录参数的方法、X射线设备、计算机程序以及电子可读数据载体，所述能力关系是选择用于X射线设备处的患者的检查过程的剂量相关的记录参数的基础，特别地是记录作为X射线图像数据组的X射线图像的时间序列的基础。
背景技术
针对患者的检查过程中的多个医学问题，使用X射线设备。由于进行成像使用的X射线辐射可能对患者造成伤害，因此尝试使用尽可能小的剂量。然而，另一方面，要通过X射线成像进行成像的临床上相关的对象、例如解剖结构和医疗器械在X射线图像中的能见度，与它们的对比度有关，这意味着，与穿过对象的X射线辐射的X射线强度和穿过周围组织的X射线辐射的X射线强度的差异有关。另一个影响因素是图像噪声。在此，图像质量可以客观地通过对比度噪声比(Contrast to Noise Ratio，下面经常称为CNR)来描述。对于给定的X射线图像，CNR也是空间频率的函数CNR(f)，这表明与较小的对象相比，通常较大的对象更容易被看到。
对于临床实践中的辐射防护，适宜地使用所谓的ALARA原则(“as low asreasonably achievable(合理地尽可能低地可实现)”)。也就是说，应当使用尽可能少的X射线辐射，然而仍然使得相应的检查过程顺利进行。由于利用对于患者来说较低的X射线剂量记录的X射线图像具有较低的CNR，因此ALARA原则意味着相关对象仅略高于能见度的阈值的X射线图像记录。
在此，问题在于，临床实践不允许明确地定义适宜于所有检查过程的CNR阈值。恰恰相反，在“舒适区域”与由于低的CNR而实际上相关对象不再可见的位置之间存在大的过渡区域。在此，舒适区域应当理解为，存在具有高的CNR和相应地清晰可见的对象的X射线图像。在这种过渡区域中，CNR的降低产生以下影响：
a)在用户侧解释/分析图像的时间增加，这例如在进行透视时导致透视时间延长，
b)错误的解释的风险(因此可能进行错误的治疗的风险也)增加，以及
c)由于需要更高水平的专注，因此精神压力增加。
在此，要重点注意的是，用户无意识地通过将更多的时间(或更多的注意力)投入到对X射线图像的分析中，通过“更仔细地进行观察”，来补偿对具有低CNR的X射线图像进行错误的解释的较高的风险。因此，在特定阈值以下，CNR进一步降低，导致记录X射线图像的时间序列时、特别是进行透视时的检查时间延长，从而也使患者的累积辐射增加。
关于选择最佳图像特性、即记录参数、特别是CNR的问题，在现有技术中最多知道解决方法。因此，提出了，固定地预先给定基于一般的用户反馈凭经验来确定CNR的所谓的器官程序(Organprogramme)。然而，这种反馈受多个因素影响，因此并不准确。还提出了大多数是在安装X射线设备之后的很长一段时间的费时的质量改善检查。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供选择X射线设备的记录参数的改善的基础，以减小针对患者的剂量。
上述技术问题通过根据本发明的方法、X射线设备、计算机程序和电子可读数据载体来解决。从下面的描述中得到有利的设计方案。
因此，根据本发明，提出了一种用于确定至少一个特定于用户或者用户组的能力值至少与至少一个记录参数之间的至少一个能力关系的方法，能力值描述用户能力并且关于对记录的X射线图像的分析，能力关系是选择用于X射线设备处的患者的检查过程的剂量相关的记录参数的基础，特别地是作为X射线图像数据组记录X射线图像的时间序列的基础，所述方法具有以下步骤：针对用户或者用户组中的至少一个用户：
-在显示设备上，向用户显示多个X射线图像数据组，多个X射线图像数据组对应于不同的记录参数和/或具有不同的图像内容，图像内容通过图像内容参数来描述，并且
-针对每个X射线图像数据组，基于用户与操作装置的交互，记录至少一个测量参量，测量参量描述能力值，操作装置与显示设备相关联，
-基于测量参量，确定描述与记录参数相关的能力值的能力关系。
最后，也就是说，根据本发明提出，尤其是在自动剂量监视的过程中，为了能够找到更好的要选择的记录参数，针对至少一些方面推导出定量的能力关系，这些方面涉及用户或用户组用于分析具有特定特性的X射线图像的能力。换言之，这些能力关系，尤其在记录X射线图像的时间序列、优选透视的过程中，使得能够找到X射线设备的设置，相对于迄今为止使用的“安全值”，这些设置可以再一次明显使用于患者的剂量减少，特别是，也就是说，针对特定于用户的能力以量身定制的方式准确地记录X射线图像，使得一方面，可以由用户进行可靠的诊断，但是另一方面，保持用于患者的剂量尽可能低，这对应于上面描述的ALARA原则的更好的实现。
在此，在这一点上应当注意，在本发明的范围内，应当宽泛地理解术语“记录参数”。在检查过程之前，X射线设备的许多操作设备还提供相对抽象地描述检查过程的可能性，以便从中导出合适的、具体用于控制X射线设备的部件的记录参数。换言之，用户不再必须强制性地直接输入诸如管电压、所使用的滤波器等的值，而是例如可以输入检查目标、特别是目标对象、其参量(大小)、期望的对比度噪声比(CNR)等，X射线设备的控制设备由此可以导出具体用于进行控制的其它记录参数。在可以特别有利地使用本发明的作为检查过程的透视的情况下，对此的一个示例可以给出要观察的相关对象的预期的运动速度，由此又可以导出合适的帧速率作为记录参数。在此，已经提出了如下X射线设备，在这些X射线设备中，作为记录参数，以用户可以预先给定的方式和/或优选作为剂量调节自动控制的中间步骤，来使用CNR本身作为记录参数。
在这样的实施例中，如果定量地知道能力值与特别是至少CNR值的相关性，则如还要更详细说明的，因此能够找到该CNR的特别有利的值，因此也找到具体用于控制X射线设备的部件的其它记录参数的特别有利的值。这当然也适用于其它可以想到的记录参数，例如帧速率等。
为了能够确定这样的定量的能力关系，在本发明的范围内具体提出，通过用户对在显示设备、例如X射线设备的监视器上向用户显示的X射线图像数据组做出反应，并且作为测量参量来记录这些反应，针对用户或用户组执行自动训练过程。由此实现针对用户能力的基于图像的测量方法。由于在此选择X射线图像数据组，使得其覆盖至少一个记录参数的不同的值，因此对于至少一个记录参数的不同的值，存在测量参量，从而通过相应的分析，可以找到能力关系。
在此，在这一点上尤其是应当注意，也应当宽泛地理解术语“X射线图像数据组”。当然，要显示的X射线图像数据组至少部分可以是X射线设备实际记录的X射线图像数据组，但是也可以想到并且根据本发明甚至优选通过模拟(Simulation)来获得具有期望的特性、尤其是具有期望的记录参数和/或图像内容参数的X射线图像数据组，因此以合成的方式确定X射线图像数据组。在此，实际记录的X射线图像数据组当然又可以用作这种模拟的X射线图像数据组的基础。
在任意一种情况下重要的是，X射线图像数据组覆盖记录参数的不同的值，特别是，如果要为不同的应用/类别的检查过程确定至少一个能力关系，则还要提供关于图像内容、特别是关于目标对象的不同的状况。在此，通过操作装置来采集用户的反应，其中，特别优选一般显示设备至少部分可以构造为触摸屏，因此本身可以用作操作装置，由此给出了特别直观的采集测量参量的可能性，其特征在于，用户侧的很少的附加的思维上的中间步骤。在此，在这一点上还应当强调，测量参量至少部分可以对应于用户的输入，但是也可以考虑输入的情况，例如，要作为能力值查询评估X射线图像数据组的持续时间时的输入的时间点。
由于之后存在针对不同的记录参数以及特别是图像内容参数的测量参量，因此能够确定相应的期望的能力关系。在此，可以以不同的形式来确定能力关系，其中，优选确定定量的、函数能力关系。然而，也可以想到查找表(Look-up-Tabellen)等。
总的来说，换言之，通过本发明，使得能够基于面向图像的测量方法个性化地优化X射线参数，从而针对特定用户/特定用户组，实现最小患者剂量。
本发明的具体的优选设计方案可以设置为，作为记录参数，使用对比度噪声比(CNR)和/或X射线图像的时间序列中的帧速率和/或与空间分辨能力相关、特别是在通过目标对象的参量(大小)定义的空间频率方面相关的记录参数，和/或作为图像内容参数，使用描述在X射线图像数据组中示出的目标对象、特别是医疗器械的至少一个对象参数、特别是目标对象的至少一个范围和/或目标对象类型，和/或作为不同的X射线图像数据组的其它变化参数，使用解剖噪声。在此，例如可以作为围绕目标对象的解剖结构的密度来使用解剖噪声。因此，解剖噪声描述由患者的解剖结构产生的所有X射线信号，但是其与实际的成像任务、因此与检查过程不太相关。特别是当检查过程是透视时，优选可以使用医疗器械作为目标对象，因为这对应于主要的应用，例如在所谓的路线图过程(Roadmap-Prozeduren)中。
在此，在这一点上还应当注意，不是所有通过能力关系描述与能力值的相关性的记录参数，必须强制性地对应于最终针对具体的检查过程优选自动选择的至少一个记录参数。特别是，在一个具体的示例中，经常已经基于描述检查过程的预给定参数信息确定、因此预先给定了帧速率，尽管如此，当然仍然可能对能力值有并非微不足道的影响，例如，这涉及人眼的随着时间的整合(Integration)，人眼例如在透视中在噪声方面实现了时间上的平滑，这种平滑与帧速率直接相关。因此，即使关于特别是自动的剂量调节不能自由调整这些记录参数，也存在、因此也适宜地知道能力值与这些记录参数的相关性。
如已经说明的，本发明的一个适宜的扩展设置为，从预先给定的X射线图像数据组中选择和/或通过模拟产生如下X射线图像数据组，这些X射线图像数据组针对从允许的值组中随机选择的相应地定义的记录参数和/或图像内容参数。在此，根据本发明，优选产生X射线图像数据组，因为可以容易地模拟与能力的定量映射相关的特征(这特别是涉及作为检查过程的透视)，使得几乎看不到与实际的真实X射线图像的差异。如果例如作为目标对象，要在要显示的X射线图像数据组中呈现金属导丝，则可以通过样条曲线(Spline-Kurve)容易地模拟金属导丝，样条曲线随着时间、在必要时根据运动模型发生变化。例如可以基于利用X射线设备实际记录的X射线图像数据组，将这种特别是随着时间调制的目标对象，叠加在所选择的背景、例如均匀的背景(白噪声)、具有解剖噪声的背景和/或实际或模拟的成像的解剖结构的图像上。当然，除了这种简单的方案(其中，通过简单的模型函数将目标对象模型化，并且叠加在可选择的背景上)之外，还可以想到用于以合成的方式产生X射线图像数据组的其它方案，例如通过完整地模拟成像过程，例如基于实际记录的三维X射线图像数据组(根据该三维X射线图像数据组，可以通过前向投影来确定X射线图像)，例如由于为三维X射线图像数据组补充了目标对象、例如医疗器械。很明显，存在多种可能性来针对不同的记录参数和/或图像内容参数产生要显示的X射线图像数据组，而不需要在执行所述方法的计算设备内保存大量的X射线图像数据组。
在一个替换的设计方案中，和/或附加地在一个混合设计方案中，当然也可以在存储设备中、例如在数据库中，存储与特定的记录参数和/或图像内容参数相关联的、真实记录的X射线图像数据组，并且在需要时进行调用，以进行显示。例如，专家可以选择有用的合适的、真实记录的X射线图像数据组，并且特别是在匿名化之后提供。
适宜地，可以针对记录参数的至少2至10个不同的值，和/或针对图像内容参数的至少2至5个不同的值，显示X射线图像数据组。这种设计方案背后的基本思想是，使确定能力关系的持续时间尽可能地保持在用户能够忍受的水平，使得特别是用于记录测量参量的总持续时间持续少于20分钟、特别是少于15分钟。为此，适宜的是，为记录参数和/或图像内容值选择单个的离散的值，从而当要针对所有组合显示X射线图像数据组时，这些组合的数量是清楚的。例如，如果假设大约200个X射线图像数据组，其处理平均持续大约3秒，则得到10分钟，用于记录测量参量。
具体地，特别有利的是，在使用对比度噪声比作为记录参数时，选择对比度噪声比的不同的值的数量大于其它记录参数的不同的值的数量，特别是，对于对比度噪声比为5至9个值，和/或对于其它记录参数和/或图像内容参数为2至4个值。在一个具体的设计方案中，例如，如果考虑信噪比、帧速率、目标对象大小(与空间频率相关的目标对象的范围、)和目标对象类型，则示例性地，可以为对比度噪声比选择7个值，为帧速率选择3个值，为目标对象大小选择3个值，并且选择3个目标对象类型，例如支架、标记物和导管端点。在考虑所有组合的情况下，这产生数量为7×3×3×3＝189个的X射线图像数据组，因此在对于每个X射线数据组的平均持续时间为3秒的情况下，产生9.5分钟的测试持续时间。
虽然优选基于值的所有可能的组合，来确定用于确定测量参量的X射线图像数据组，但是使得要使用的值随机地分布在测试持续时间内也是适宜的。
在本发明的一个特别优选的设计方案中，可以设置为，为了记录测量参量，向用户提出特别是与目标对象相关的分析任务，分析任务特别是对于所有X射线图像数据组是相同的，其中，借助操作装置接受用户侧的解决方案数据。在此，测量参量可以根据解决方案数据和/或操作活动本身产生，特别是根据操作活动的至少一个时间点产生。此外，也可以想到，根据不存在的操作活动推断出测量参量。例如，如果在比极限持续时间长的时间间隔内显示X射线图像数据组，而没有确定任何操作活动，则可以继续进行到下一个X射线图像数据组，并且可以记录至少一个测量参量，该测量参量描述所提出的任务尚未解决的事实。
在一个具体的有利设计方案中，可以设置为，作为分析任务，提出找到和/或识别目标对象。这种设计方案特别是在记录X射线图像的序列、尤其是透视的过程中是适宜的。然后，在那里，作为X射线图像数据组，最后显示以特定帧速率作为记录参数的一般的透视场景。透视的主要任务在于，在图像中找到目标对象，并且在必要时识别出目标对象。显示目标对象的图像部分经常也称为“信号”。然后，用户可以获得所提出的、尽可能快地找到并且定位目标对象的分析任务。在此，目标对象适宜地是与临床相关的、在必要时是抽象的信号，例如涉及标记物、特定尺寸的导丝和/或其它医疗器械。如所说明的，在使用CNR作为记录参数的情况下，然后可以以相应的CNR来显示目标对象，在另外使用目标对象参量作为图像内容参数的情况下，也可以以相应的、与该X射线图像数据组相关联的尺寸来显示目标对象。尤其是在透视作为检查过程以及在此讨论的任务设置的这种情境下，使用所提到的人工产生的、模拟的X射线图像数据组是适宜的，在这些X射线图像数据组中，最终将目标对象与所选择的、与记录参数和/或图像内容参数相关的背景叠加在一起。
在此，在这一点上应当注意，当然也可以实现更复杂的任务设置，例如，以定义的相对于抽象的血管的空间关系显示导丝和/或标记物和/或其它医疗器械，等。
在此，在这种情境下，还特别有利的是，作为能力值，使用直到在X射线图像数据组中找到目标对象的发现时间和/或错误率。因此，这意味着，记录包含在解决方案数据中的选择以及直到该操作活动的时间间隔。根据解决方案数据，可以导出错误率，因为正确的解决方案当然是已知的。根据用户进行求解所需要的时间间隔，可以直接导出发现时间。每当解决方案数据不正确时，或者每当未在预先给定的极限持续时间内解决任务时，则记录错误。
在一个具体的设计方案中，可以设置为，将所显示的X射线图像数据组的X射线图像划分为多个图像区域，并且分析任务涉及找到目标对象所在的图像区域。因此，例如可以通过叠加网格来定义图像区域，其中，特别是在作为因此具有集成的操作装置的触摸屏的显示设备的有利的设计方案中，通过简单的操作输入，用户可以作为解决方案数据，来标记用户相信在其中找到了目标对象的图像区域。例如，在X射线图像数据组的原则上为正方向的X射线图像中，可以选择4、9或16个图像区域。
一般而言，可以按照关于记录参数和图像内容参数不规则的、尤其是随机的顺序，输出X射线图像数据组。这使得能够尽可能地避免可能使结果失真的呈现顺序内的模式。附加地或替换地，特别优选针对至少一个记录参数和/或至少一个图像内容参数的至少一个组，输出至少两个X射线图像数据组，其中，在统计上综合这些输出的测量参量，和/或对这些输出的测量参量进行分析，以在所有X射线图像数据组的整个显示时间段期间，确定与时间相关的疲劳值。可以在分析、即确定能力关系时考虑这种疲劳值。因此，在这种情境下提出，针对记录参数和图像内容参数的至少一个组(这意味着，所有记录参数和所有图像内容参数具有相同的值)，输出两个X射线图像数据组，以用作一种抽样检查。换言之，也就是说，可以插入具有记录参数和图像内容参数的重复的、已经使用的值的X射线图像数据组，以便一方面，获得针对具有相同的参数的X射线图像数据组的测量参量的分布，但是另一方面，也能够确定注意力水平的下降，即疲劳。
在本发明的一个适宜的扩展方案中，可以设置为，确定多个特定于图像内容参数的能力关系，和/或确定至少一个如下的能力关系，该能力关系描述能力值至少与至少一个图像内容参数中的一个的附加的相关性。因此，关于图像内容参数，原则上，可以想到也可以组合使用的多种办法。一方面，可以针对图像内容参数的不同的值，例如针对不同大小等级的目标对象、特别是医疗器械和/或不同类别的解剖噪声，来确定多个能力关系。例如，也可以针对不同类型的目标对象，来确定不同的能力关系。然后，可以根据实际的检查过程以及其预给定参数信息，使用正确的能力关系或由此得出的关系。
然而，也可以想到，能力关系不仅依据至少一个记录参数中的至少一个来给出能力值，而且附加地依据至少一个图像内容参数中的至少一个来给出能力值。然后，最后存在如下能力关系，这些能力关系也适合用于不同的图像内容参数(这些图像内容参数可以映射到针对检查过程的相应的预给定参数信息上)，并且可以无缝地继续使用这些能力关系。
应当注意，原则上也可以想到，仅将图像内容参数视为基本的变化，并且用于在记录参数相同的情况下，关于不同的场景，对能力求平均。
本发明还涉及一种用于为X射线设备处的患者的检查过程选择至少一个剂量相关的记录参数的方法，其中，使用按照前面所描述的所确定的能力关系，在考虑能力的情况下，来确定用于检查过程的记录参数的使剂量最小的值，能力关系将能力值至少与至少一个要选择的记录参数相关联。。
也就是说，直接或间接地使用能力关系，来针对剂量相关的记录参数选择合适的值，使得进一步实现针对用户或用户组中的用户的检查过程的检查目的，但是另一方面，在X射线设备处，给出考虑到用户或用户组中的用户的能力尽可能低的患者的剂量负荷。
在这种情况下，还应当进一步指出，能力一般是相对主观的，并且可能依据用户的经验、观察力、工作条件和工作环境的特点，而在不同的用户之间发生明显的变化。因此，所提出的方法的目标还在于，使X射线设备的记录参数与特定用户或用户组匹配。然而，同时也适宜的是，尤其是在同一个X射线设备上提供两种方法，这意味着，尤其是作为X射线设备的产品软件的一部分一起提供能力关系的确定，因为以这种方式，完全可以通过借助能力关系来量化主观的能力，在X射线设备处进行X射线设备的自动剂量调节的特定于用户的优化。
然而，这一般也意味着，优选在自动剂量调节的过程中，执行这里描述的、用于为X射线设备处的患者的检查过程选择至少一个剂量相关的记录参数的值的方法，因此可以在没有用户介入的情况下，选择并且设置至少一个要选择的记录参数的合适的值。为此，X射线设备特别是可以具有自动剂量调节系统，或者X射线设备的控制设备可以具有自动剂量调节单元。
在根据本发明的该第二种方法的范围中，在任意情况下适宜的是，在确定要选择的记录参数时，还考虑描述检查过程的至少一个预给定参数信息、特别是图像内容参数、优选对象参数，和/或关于要透视的患者的厚度，修正在进行剂量最小化时确定的记录参数。预给定参数信息可以基于用户的输入来确定，但是例如也可以至少部分地从信息系统、特别是放射信息系统中自动调用。特别是，可以将预给定参数信息映射到图像内容参数，从而特别是使得能够选择与图像内容参数的相应的值相关联的能力关系，或者以该能力关系或由此导出的关系，使用从预给定参数信息导出的图像内容参数。此外，适宜的是，如原则上已知的，在特别是自动的剂量调节中，关于要透视的患者的厚度，修正在剂量最小化中确定的记录参数。然而，在现有技术中，针对要透视的患者的不同的厚度要使用的剂量的相关性是已知的，因此在此不必详细说明。
在本发明的特别有利的设计方案中，可以设置为，为了进行剂量最小化，建立方程，方程将剂量与至少一个能力值相关联，因此通过至少一个能力关系，将剂量至少与至少一个要选择的记录参数相关联，并且确定方程的最小值。这意味着，通过能力值，特别有利地使得能够建立如下方程，该方程将要最小化的剂量，与记录参数、特别是至少一个要选择的记录参数相关联。这将借助透视(即在检查过程中记录X射线图像的时间序列)的示例来更详细地说明。
因此，对于检查过程中的X射线图像的时间序列的规划的记录，以及作为能力值的所描述的发现时间，可以将剂量设置为一个X射线图像的基本剂量乘以帧速率和发现时间。在此，在另一个设计方案中还适用，在患者的厚度恒定的情况下，也可以以记录参数的形式，例如以与CNR的平方成比例的方式，设置基本剂量。现在，如果在确定能力关系时本来就选择了帧速率和CNR作为记录参数，则形成如下方程，在该方程中，剂量仅与这些记录参数、即帧速率和CNR有关地存在。在此，很容易就能够找到至少一个要选择的记录参数(这里特别是CNR)的合适的最小值。
如果如所描述的，还附加地将错误率确定为能力值，则至少部分可以在进行剂量最小化时，作为另一个因子添加“一减去错误率”(必要时与附加的所需要的进行描述的因子一起)，其中，这也可以在考虑后续错误时进行迭代，从而可以形成多项式系列。在此，可以具体设置为，仅在针对产生的要选择的选择参数，基于相应的能力关系，显示超过阈值的错误率时，添加至少一个另外的因子。
因此，在记录X射线图像的时间序列、尤其是透视的这种情境下，优选可以选择对比度噪声比作为要选择的记录参数，其中，特别是基于预给定参数信息，将帧速率固定地选择为另一个记录参数。这意味着，虽然基于预给定参数信息，可以针对使用目的，固定地选择帧速率，但是对比度噪声比是自由参数，可以根据用户或用户组的能力来选择对比度噪声比，使得给出尽可能小的患者的剂量负荷，但是仍然可靠地实现检查过程的目的。在此，在这一点上应当再一次指出，每当没有针对特殊的帧速率给出特别的临床指示时，当然也可以基于能力关系为该帧速率找到最优值。
可以作为优化方法，特别是在产生的关系更复杂的情况下，使用借助能力关系进行的剂量最小化。然而，在较简单的情况下，在数值上或者解析地找到方程的最小值的情况下，完全也可以建立选择关系。换言之，可以设置为，事先确定如下选择关系，该选择关系将最佳的要选择的记录参数与至少一个另外的记录参数和/或图像内容参数和/或预给定参数信息相关联，并且使用该选择关系来选择要选择的记录参数的值。这特别是在能够解析地确定最小值，或者根据通过解析地确定的最小值，找到能够优异地进行拟合(anfitbare)的函数时，是有意义的。
最后，在这一点上一般还应当注意，在所描述的根据本发明的方法的范围内，完全可以想到使用人工智能方法。人工智能方法特别适合用于发现相关性，特别是在能力关系方面，涉及这些相关性。因此，能力关系、在必要时还有选择关系，可以包括人工智能算法，其中，然后，可以在机器学习的过程中，例如通过深度学习或类似的技术，进行能力过程的最终确定，即人工智能算法的参数化。
在本发明的范围内，作为特别是要最小化的剂量，可以使用患者的输入剂量和/或皮肤剂量。申请人最近进行的剂量研究表明，用于降低患者剂量的一种合适的策略是显著地降低患者的皮肤剂量。皮肤剂量的这种降低可能导致图像质量低，然而，这在透视作为检查过程的情况下，又可能导致透视时间显著延长。然而，减少每一帧的患者输入剂量，可以对长的透视时间进行补偿，因此使得患者的累积辐射暴露减少。这种结果清楚地显示需要在执行本发明的过程中开发如下方法，该方法量化图像质量、每一帧的辐射负荷与透视时间之间的平衡，以实现ALARA原则。
也就是说，一般来说，在这种情况下，将作为器官剂量(皮肤作为器官)的皮肤剂量(skin dose)视为关键参量。其原因在于，与确定性的损伤相比，在相对大的时间延迟之后，才出现在其它器官上起更大的作用的随机的损伤。由于不能直接测量皮肤剂量，因此已经提出了多种方法，这些方法或多或少使用比例参考参量来作为参考点。
在此，在这一点上一般应当再一次指出，本发明不仅能够有利地应用于透视记录，而且也可以应用于射线成像应用。在透视中，上面提到的发现时间非常重要，而在射线成像(Radiographie)中，特别是在建立相应的方程时，错误率明显更重要。
然而，尤其是关于X射线图像的时间序列的记录、特别是透视，如已经说明的，在检查过程期间，特别是在动态的自动剂量调节的过程中，也动态地使用所描述的用于找到至少一个要选择的记录参数的最佳值的方法，是完全可能且合理的。因此，可以设置为，在检查过程中，在记录X射线图像的时间序列期间，进行用于动态匹配的选择。然后，例如也可以在检查过程期间，特别是例如通过路线图过程，来分析解剖噪声当前有多强，其中，当将解剖噪声作为图像内容参数输入到能力关系中时，记录参数的值的相应的优化可以跟踪解剖噪声。当然，这类似地适用于在检查过程期间改变的其它图像内容参数和/或记录参数，后者例如适用于在检查过程期间动态地匹配的帧速率。
总而言之，也就是说，本发明以改进的方式支持在开头说明的ALARA原则的实现，以减少患者所暴露的X射线辐射。这使得能够扩展并且改进在X射线设备中已经存在的自动剂量调节(REC-radiation exposure control，辐射暴露控制)。与现有技术相比，基于能力关系的自动剂量调节第一次能够以特定于用户的方式，产生关于客观的图像记录参数、特别是关于对比度噪声比进行了调整的X射线图像。如果作为相对于迄今为止的剂量调节的显著的优点来使用这种可能性，则所提出的方法使得能够基于测量的数据，具体地基于测量参量和准确的数学模型，进行自动剂量调节的客观的参数化，以产生如下X射线图像，这些X射线图像具有针对特定用户经过调整的、准确地定义的最佳的图像质量特性，尤其是具有最佳的CNR值。以这种方式，可以针对每一个特定用户获得最低的患者剂量。由于患者的辐射负荷对于用户是一个重要的因素，特别是在决定是否要购置新的X射线设备时，因此这里描述的方法也可以获得特别是商业上的优势。
除了所描述的方法之外，本发明还涉及一种X射线设备，X射线设备具有控制设备，控制设备被构造为用于执行根据本发明的方法。关于根据本发明的方法的所有描述都可以类似地转用于根据本发明的X射线设备，因此利用其可以获得同样已经提到的优点。特别是，因此，可以在X射线设备本身处，进行特定于用户或特定于用户组的能力关系的采集，这意味着，X射线设备具有相应的装备，用于自己确定能力关系，因此也用于在X射线设备处、特别是针对控制设备的自动剂量调节单元，提供能力关系。这意味着，X射线设备直接提供如下功能，该功能用于记录并且随后使用与用户或者用户组相关地进一步减小患者剂量所需要的数据。
在此，控制设备可以具有至少一个处理器和至少一个存储装置。此外，在控制设备内部，可以作为软件和/或硬件来实现用于根据本发明的方法的不同部分的功能单元。例如，控制设备可以具有交互单元，交互单元负责在显示设备上显示X射线图像数据组，并且通过操作装置提供交互可能性。记录单元可以根据操作活动或者在操作活动的过程中记录测量参量。分析单元可以基于测量参量来确定能力关系。如已经提到的，自动剂量调节单元可以使用能力关系或由此导出的关系、特别是选择关系，来确定并相应地设置至少一个要选择的剂量相关的记录参数、特别是CNR的相应的值。
根据本发明的计算机程序例如可以直接加载到计算设备的存储器中、特别是X射线设备的控制设备的存储器中，并且具有程序装置，用于当在计算设备中执行计算机程序时，执行根据本发明的方法的步骤。计算机程序可以存储在根据本发明的电子可读数据载体上，该数据载体因此包括存储在其上的电子可读的控制信息，电子可读的控制信息包括至少一个根据本发明的计算机程序，并且被设计为，当在计算设备中使用数据载体，特别是在X射线设备的控制设备中使用数据载体时，电子可读的控制信息执行根据本发明的方法。
数据载体尤其可以是非瞬态的数据载体，例如CD-ROM。
附图说明
从下面描述的实施例中以及借助附图，得到本发明的其它优点和细节。在此：
图1示出了用于确定能力关系的方法的流程图，
图2示出了用于根据图1的方法的可能的交互设计，
图3示出了用于选择剂量相关的记录参数的值的流程图，
图4示出了根据本发明的X射线设备，以及
图5示出了根据图4的X射线设备的控制设备的功能结构。
具体实施方式
图1示出了用于确定能力关系的方法的具体实施例的流程图，能力关系可以将能力值与记录参数和图像内容参数相关联，或者可以关于图像内容参数，以特定于图像内容参数的方式确定能力值。在此，此时，将透视视为最终要进行剂量减少的检查过程，因此有利地使用帧速率和对比度噪声比(CNR)作为记录参数。在此，在这一点上应当注意，CNR与具体用于控制X射线设备的部件的其它记录参数、例如管电压等之间的关系是已知的。
在此，针对用户(或者具有相似的能力的用户组中的用户)，在X射线设备本身处执行所描述的方法，其中，使用触摸屏，作为具有集成操作装置的显示设备。在此，此时，在触摸屏处，在针对用户的持续大约10分钟的“测试”中，进行用于确定能力关系的测量参量的记录，触摸屏还用于在对患者的检查过程期间显示透视的当前的X射线图像。替换地，作为附加或替换方案，也可以使用其它视觉监视器；当然也可以想到显示设备外部的其它操作装置。
如果在X射线设备处开始针对用户的“测试”，则选择要显示模拟的、因此是计算的X射线图像数据组的记录参数和图像内容参数的值。在此，现在，X射线图像数据组应当理解为在透视中常见的、显示相关的、例如要跟踪的至少一个目标对象的X射线图像的序列。例如可以通过将目标对象、特别是医疗器械的数学模型叠加在噪声背景上，来以合成的方式产生这种透视X射线图像。例如，可以使用均匀的背景(白噪声)和/或预先给定的强的解剖噪声作为背景。作为导丝的数学模型的示例，提到随着时间根据运动模型变化的样条函数(Sline-Funktion)。当然，实际记录的X射线数据也可以输入这种要产生的X射线图像数据组中，或者也可以用作基础。
如已经描述的，在使用CNR和帧速率，作为记录参数的同时，此时，使用与所需要的空间分辨率、即空间频率相关联的对象参量(对象大小)以及目标对象类型、例如导管、标记物、导丝…，作为描述目标对象的图像内容参数、即对象参数。可选地，使用给出解剖噪声的强度的变化参数，作为另外的图像内容参数。
现在，基本思想是，针对记录参数和图像内容参数的值的特定的值元组，显示X射线图像数据组，并且关于此，向用户提出关于目标对象的分析任务，在这种情况下，是在多个图像区域、例如象限中的一个中定位目标对象。因此，为此，在步骤S1中，作为一般的透视场景，以相应地分配的帧速率和相应的SNR，在显示设备上显示X射线图像数据组。
如图2示例性地示出的，可以将显示的整个X射线图像1划分为四个图像区域2，其中，在这些图像区域2中的一个中，包含具有当前要测试的SNR的目标对象3的“信号”。
再次参见图1，在步骤S2中，现在，等待通过操作装置输入针对所提出的分析任务的解决方案数据，直到达到预先给定的极限持续时间为止。根据在图像区域2中的一个中发现并定位目标对象3的分析任务，解决方案数据仅需要进行用户输入，即给出相应的图像区域2。如果进行了操作动作，则根据相应的解决方案数据以及操作动作的时间点，推导出测量参量，在此是在显示X射线图像数据组期间输入解决方案数据的时间点和解决方案数据的正确性。如果解决方案不正确，则记录错误。所有这些在步骤S3中进行。
然而，如果在没有操作动作的情况下达到了极限持续时间，则中止X射线图像数据组的显示，并且在步骤S4中，作为测量参量，将进行操作动作之前的时间设置为大的值，例如极限持续时间，并且同样记录错误。
在此，在透视的示例中，可以假设，平均应当在3秒内，在X射线图像1、即一般的透视场景中，发现目标对象3。因此，例如可以将极限持续时间设置为5秒。
然后，在步骤S5中，检查是否显示其它X射线图像数据组。如果是，则再一次以步骤S1和下一个X射线图像数据组以及相同的分析任务继续，如果否，则以步骤S6继续。
如已经提到的，对每个X射线图像数据组分配值元组，值元组分别具有每个记录参数的值以及分别具有每个图像内容参数的值，也就是说，在本示例中，具有CNR、帧速率、目标对象参量(目标对象大小)和目标对象类型的值。总的来说，可以设置为，对于这些参数中的每一个，使用特定数量的预先给定的或者随机选择的值的所有的排列，其中，优选对于中心参量，即CNR，比其余参数覆盖更多的单值。在该具体的实施例中，对于CNR，使用七个不同的值，对于帧速率，使用三个不同的值，对于目标对象大小，使用三个不同的值，并且对于目标对象类型，例如支架、标记物和导管尖端，使用三个不同的值。可选地，如已经提到的，也可以附加地使用解剖结构的密度、即解剖噪声的值，例如同样是三个值。
X射线图像数据组基于在这里描述的测试持续期间随机分布的、所确定的这些值的所有可能的组合。在此，适宜地，可以插入具有重复的值组合的检查X射线图像数据组，以获得该值组合或该值元组的测量参量的分布，因此使得能够进行统计分析；然而，也可以同时借助这种重复的值组合来监视疲劳值，例如在测试期间注意力水平的下降，然后，同样可以在根据图1的步骤S6中的分析中考虑这一点。
此时，在不考虑解剖噪声的情况下得到的值组合、即值元组的数量，是7×3×3×3、即189，由此在对于每个X射线图像数据组平均持续3秒的情况下，得到9.5分钟的总测试持续时间；如果使用一些重复的值组合，则例如测试的持续时间可能限制在10分钟或者稍长。
然后，在步骤S6中，对测量参量进行统计分析，以获得能力关系。此时，考虑两个能力值，即，一方面是发现时间，即用于做出决定的时间。第二个能力值是错误概率。在此，分别针对不同的目标对象类型分开确定相应的能力关系，从而最终，用R表示帧速率，并且由于与空间频率的紧密关系，将对象参量称为f，作为能力关系，形成针对发现时间的T(CNR，R，f)和针对错误概率的E(CNR，R，f)。
现在，可以使用这些能力关系，来针对检查过程，发现在考虑用户能力的情况下最佳地要使用的、剂量最小化的CNR，因为此时假设了如下情况，在该情况下，基于临床要求，已经要将帧速率确定为一个值。因此，以该预先给定的帧速率工作。
图3示出了剂量相关的记录参数、这里为CNR的值的这种选择的示例性流程图。
在此，在步骤S7中，建立如下方程，该方程在患者剂量与能力值之间建立关系，由此经由能力关系与记录参数建立关系，其中，下面还假设，检查过程的目标对象参量属于预先给定的参数。
在步骤S8中，可以找到该方程的最小值，该最小值描述剂量减少并且仍然使得能够实现检查目标的最佳的CNR。然后，在步骤S9中，选择并且相应地应用该最小值，即在检查过程中设置该最小值，其中，也可以在检查过程、这里也是透视期间，进行动态的调整。在此，应当注意，完全可以想到，已经事先针对所有的帧速率和目标对象参量以及每个目标对象类型执行了步骤S7和S8，以获得一般的类型的选择关系，然后，在步骤S9中，可以根据这些选择关系，为具体的检查过程确定合适的CNR。
下面，详细说明示例性地在透视的情况下，在预先给定帧速率并且预先给定目标对象参量的情况下，如何能够进行操作。应当注意，在这里描述的剂量调节的过程中，当然也进行与患者厚度的匹配，然而，其可以叠加，并且原则上是已知的。
这里使用记录帧、即单个X射线图像所需要的患者输入剂量，作为患者剂量。患者输入剂量与患者的厚度(thickness)和CNR有关，并且可以写为D(thickness，CNR)。因此，可以将做出正确的临床决定所需要的患者输入剂量写为：
Ddecision＝D(thickness,CNR)·R·T(CNR,R,f) (1)
对于给定的要透视的患者的厚度，每一帧的输入剂量D(thickness，CNR)与CNR的平方成比例，从而可以写为：
Ddecision≈CNR2·R·T(CNR,R,f) (2)
为了找到如下的CNR的值，该值对应于患者的最小辐射负荷，同时利用该值能够做出正确的临床决定，必须找到函数(2)的最小值。因此，如果可能，必须解析地或者优选在数值上，对以下方程进行求解：
方程(4)的解与帧速率R和空间频率f有关，即CNR_optimum(R，f)。该CNR示出了如下工作条件，在这些工作条件下，一方面，可以对患者施用尽可能低的辐射剂量，但是另一方面，可以做出合理的临床决定。这意味着，与ALARA原则对应地工作。
如果方程(4)的解处于具有大的误差概率E(CNR，R，f)的CNR范围内，则可以修改方程(1)或(2)的辐射剂量模型，以考虑所测量的错误率。然而，应当指出，也可以从一开始就使用考虑T和E之后的辐射剂量模型。
患者输入剂量的这种模型的示例由以下方程给出，该模型还考虑了需要至少重复一次检查过程的错误：
Ddecision＝D(thickness，CNR)·R·T(CNR，R，f)·(1+E(CNR，R，f)) (5)
识别并且校正错误所需要的可能更长的持续时间，可以通过因子k＞1计算在内，这导致
Ddecision＝D(thickness，CNR)·R·T(CNR，R，f)·(1+k·E(CNR，R，f)) (6)
重复检查过程或分析可能导致二次错误，其又需要进行附加的校正。二次、三次和进一步的错误以及需要的相应的时间可以通过总和来考虑：
Ddecision＝D(thickness，CNR)·R·T(CNR，R，f)·(1+kE+(kE)2+(kE)3+...) (7)
以这种方式，在通过用于找到最小值的新的过程，作为一次近似使用这种患者输入剂量的模型的情况下，通过找到以下函数的最小值，可以找到CNR设置，该CNR设置在实现检查目标的同时，使得患者的辐射负荷最小：
该最佳CNR与帧速率R和空间频率f有关，即CNR_optimum(R，f)。
无论是针对每种情况单独执行所描述的过程，还是可以根据方程(4)或(9)的解析解或者优选数值解推导出一般的选择关系，优选在X射线设备的控制设备的自动剂量调节单元中自动进行该剂量调节，从而最终，像往常一样，首先输入关于检查过程的预给定参数信息，由此推导出目标对象类型、帧速率和目标对象参量，然后可以使用这些参数来自动确定最佳的CNR。当其它记录参数中的一个或者图像内容参数中的一个在检查过程期间发生改变时，例如当进行医疗器械的更换，解剖噪声进行调整时等，这也可以动态地进行。
图4示出了根据本发明的X射线设备4的示意图，在此，X射线设备4被构造为具有C形臂5的血管造影设备，X射线检测器6和X射线辐射器7彼此相对地布置在C形臂5上。在此，C形臂5由机器人臂8支承，从而可以针对检查过程，选择相对于患者卧榻10上的患者9的最佳角度。
X射线设备4还具有交互设备11，交互设备11除了显示设备12、特别是用于记录的X射线图像的视觉监视器之外，还包括操作装置13。在其它设计方案中，该或者一个显示设备12也可以构造为触摸屏，然后，其尤其是可以以集成的方式包含操作装置13。
借助控制设备14来控制X射线设备4的运行，控制设备14也被构造为用于执行根据本发明的方法。
在此，图5示例性地示出了控制设备14的可能的功能结构。为了执行步骤S1至S6，在此，控制设备14例如可以具有交互单元15，其控制用于输出X射线图像数据组的显示设备12，并且特别是监视操作装置13的操作活动。可以根据存在或不存在的操作活动，在记录单元16中记录测量参量，其中，能力单元17结合相关的X射线图像数据组的参数来对测量参量进行分析，以推导出能力关系。还应当注意，如所描述的，用于产生模拟的X射线图像数据组的产生单元19可以对交互单元15进行馈送。
此外，控制单元14具有自动剂量调节单元18，其针对当前患者和检查过程执行一般的剂量调节，在此，考虑能力关系，以更好地满足ALARA原则。自动剂量调节单元18当然也可以包括其它功能子单元，尤其是包括用于使所确定的记录参数匹配于实际给定的、要透视的患者厚度的叠加的子单元。
这里描述的方法也可以以计算机程序的形式存在，当在控制设备14上执行计算机程序时，计算机程序在控制设备14上实现所述方法。同样可以存在存储有电子可读的控制信息的电子可读数据载体，电子可读的控制信息包括至少一个所描述的计算机程序，并且被构造为，当在X射线设备4的控制设备14中使用数据载体时，电子可读的控制信息执行所描述的方法。
因此，总的来说，这里描述的内容提供如下可能性：为了针对患者9进行最佳的剂量最小化，在X射线设备4本身处，在短时间的测试中，推导出能力关系，然后使用这些能力关系在X射线设备4本身内部进行自动剂量调节，自动剂量调节使得能够进一步减小患者剂量，因此适合用于更好地满足ALARA原则。
虽然通过优选实施例详细说明和描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例限制，本领域技术人员可以从中导出其它变形方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种用于确定能力值与记录参数之间的能力关系的方法，所述能力值特定于用户或用户组并且在分析所记录的X射线图像(1)方面描述用户的能力，其特征在于，针对用户或者用户组中的至少一个用户：
-在显示设备(12)上，向用户显示多个X射线图像数据组，所述多个X射线图像数据组对应于不同的记录参数和/或具有不同的图像内容，所述图像内容通过图像内容参数来描述，并且
-向用户提出分析任务，作为分析任务提出发现和/或识别目标对象(3)，所述分析任务对于所有X射线图像数据组是相同的，
-操作装置与所述显示设备相关联，所述用户对所述操作装置进行操作，所述操作装置接受用户侧的解决方案数据，其中，根据所述解决方案数据产生测量参量，并且所述解决方案数据包括用户的选择以及直到进行操作的时间间隔，并且根据所述解决方案数据能够导出错误率，
-将直到在X射线图像数据组中找到目标对象的发现时间和/或错误率用作能力值，
-基于所述测量参量，确定描述与记录参数相关的能力值的能力关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为记录参数，使用对比度噪声比和/或X射线图像(1)的时间序列中的帧速率和/或与空间分辨能力相关的记录参数，和/或作为图像内容参数，使用描述在X射线图像数据组中示出的目标对象(3)的至少一个对象参数，并且所述对象参数是目标对象(3)的至少一个范围和/或目标对象类型，所述目标对象包括解剖结构和医疗器械。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从预先给定的X射线图像数据组中选择和/或通过模拟产生如下X射线图像数据组，这些X射线图像数据组针对从允许的值组中随机选择的相应地定义的记录参数和/或图像内容参数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，针对记录参数的至少2至10个不同的值，和/或针对图像内容参数的至少2至5个不同的值，显示X射线图像数据组。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所显示的X射线图像数据组的X射线图像(1)划分为多个图像区域(2)，并且分析任务涉及发现目标对象(3)所在的图像区域(2)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，按照关于记录参数和图像内容参数不规则的、随机的顺序，输出X射线图像数据组，和/或针对至少一个记录参数和/或至少一个图像内容参数的至少一个组，输出至少两个X射线图像数据组，其中，在统计上综合这些输出的测量参量，和/或对这些输出的测量参量进行分析，以在所有X射线图像数据组的整个显示时间段期间，确定与时间相关的疲劳值。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，确定多个特定于图像内容参数的能力关系，和/或确定至少一个如下的能力关系，该能力关系描述能力值与至少一个图像内容参数中的至少一个的附加的相关性。
8.一种用于为X射线设备(4)处的患者(9)的检查过程选择至少一个剂量相关的记录参数的方法，其中，使用按照根据上述权利要求中任一项所述的方法确定的能力关系，在考虑能力的情况下，来确定用于检查过程的记录参数的使剂量最小的值，所述能力关系将能力值至少与至少一个要选择的记录参数相关联。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在确定要选择的记录参数时，还考虑描述检查过程的至少一个预给定参数信息和/或关于要透视的患者(9)的厚度，修正在进行剂量最小化时确定的记录参数，其中所述预给定参数信息是图像内容参数，作为图像内容参数，使用描述在X射线图像数据组中示出的目标对象(3)的至少一个对象参数，并且所述对象参数是目标对象(3)的至少一个范围和/或目标对象类型，所述目标对象包括解剖结构和医疗器械。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，为了进行剂量最小化，通过函数将剂量与至少一个能力值相关联，因此通过至少一个能力关系，将剂量至少与至少一个要选择的记录参数相关联，并且确定所述函数的最小值。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，对于检查过程中的X射线图像(1)的时间序列的规划的记录，以及作为能力值的根据权利要求6所述的发现时间，将剂量设置为基本剂量乘以帧速率和发现时间。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，对于根据权利要求7所述的错误率的附加的使用，至少部分地作为另一个因子，添加一减去错误率。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，事先确定选择关系，所述选择关系将要选择的最佳的记录参数与至少一个另外的记录参数和/或图像内容参数和/或预给定参数信息相关联，并且使用所述选择关系来选择要选择的记录参数。
14.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，作为剂量，使用患者(9)的输入剂量和/或皮肤剂量。
15.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，在检查过程中，在记录X射线图像(1)的时间序列期间，进行用于动态匹配的选择。
16.一种X射线设备(4)，其具有控制设备(14)，所述控制设备被构造为用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。
17.一种电子可读数据载体，其上存储有计算机程序，当在计算设备上执行所述计算机程序时，所述计算机程序执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法的步骤。
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