DE10019242A1 - X-ray diagnostics unit with solid state body image converter for mammography - Google Patents
X-ray diagnostics unit with solid state body image converter for mammographyInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Hochspannungsgenerator, mit einer eine Röntgenstrahlung erzeugenden Röntgenröhre, mit einem digitalen Festkörperbild wandler mit Bereichen mit direkter und durch ein Untersu chungsobjekt geschwächter Strahlung, mit einem Bildverarbei tungssystem, mit einem Monitor sowie mit einer Steuervorrich tung für den Hochspannungsgenerator. Eine derartige Röntgen diagnostikeinrichtung lässt sich beispielsweise in der Mammo graphie verwenden.The invention relates to an X-ray diagnostic device a high voltage generator, with an x-ray generating x-ray tube, with a digital solid-state image transducers with areas with direct and through a subsu object of weakened radiation, with an image processing system, with a monitor and with a control device device for the high voltage generator. Such an x-ray diagnostic equipment can be installed in the mammo, for example use graphics.
Bekannte Mammographie-Röntgengeräte basieren auf Film-Folien- Systemen. Die verwendeten Filme machen es erforderlich, dass die Röntgendosis sehr genau eingestellt wird, damit der Film optimal belichtet wird. Die automatische Regelung der Aus steuerung (AEC = automatic exposure control) erfolgte bei den obengenannten Systemen mit einem Sensor, der im Strahlengang hinter dem Film angeordnet ist und der die vom Film-Folien- System nicht absorbierte Strahlung misst. Dabei muss die spektrale Zusammensetzung der Strahlung berücksichtigt wer den.Known mammography x-ray devices are based on film-foil Systems. The films used require that the x-ray dose is adjusted very precisely so that the film is optimally exposed. The automatic regulation of the off control (AEC = automatic exposure control) was carried out by the above systems with a sensor in the beam path is arranged behind the film and which is System measures non-absorbed radiation. The must spectral composition of the radiation is taken into account who the.
Zur Zeit sind neue Geräte mit digitalen Festkörperbildwand lern in Entwicklung. Da die Röntgenstrahlung fast vollständig vom Festkörperbildwandler absorbiert wird, lässt sich ein Sensor hinter dem Festkörperbildwandler nicht einsetzen. Eine Messung der transmittierten Strahlung würde zu ungenau. Eine Messung der Dosis jedoch vor dem Festkörperbildwandler würde einen für Röntgenstrahlung weitgehend transparenten Sensor erfordern. Ein solcher Sensor ist aber für die bei der Mammo graphie verwendete niederenergetische Strahlung schwer zu re alisieren. There are currently new devices with digital solid-state screens learn in development. Because the X-rays are almost complete is absorbed by the solid-state image converter, one can Do not insert the sensor behind the solid-state image converter. A Measurement of the transmitted radiation would be too imprecise. A However, measuring the dose in front of the solid-state imaging device would a sensor that is largely transparent to X-rays require. Such a sensor is for those with the Mammo graphie used low-energy radiation difficult to re alize.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine automatische Re gelung der Aussteuerung und damit der Röntgendosis bei einem Festkörperbildwandler zu ermöglichen.The invention is based on the task of an automatic re control and thus the x-ray dose in one To enable solid-state image converter.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuervorrichtung den Hochspannungsgenerator derart steuert, dass das Ausgangssignal des Festkörperbildwandlers in Berei chen mit direkter Röntgenstrahlung nahe, aber noch unterhalb der Vollaussteuerung des Festkörperbildwandlers liegt. Der Erfindung lag die Überlegung zugrunde, dass digitale Festkör perbildwandler einen ausgedehnten linearen Bereich aufweisen. Deshalb muss für die Aussteuerung nicht von einem optimalen Wert wie beim Film ausgegangen werden. Vielmehr sind die Ü bersteuerung des Festkörperbildwandlers und die Abbildung des Hautsaums wichtige Kriterien. Deshalb wird bei der erfin dungsgemäßen Lösung die Dosis in denjenigen Bereichen des Festkörperbildwandlers, die direkter Strahlung ausgesetzt sind, derart eingestellt, dass ein Ausgangssignal des Fest körperbildwandlers knapp unterhalb der Vollaussteuerung er zielt wird. Dadurch wird erfindungsgemäß nicht mehr die Dosis hinter dem Objekt als bestimmendes Kriterium konstant gehal ten, wie es der Film erfordert hatte, sondern vielmehr die Dosis vor dem Objekt bzw. die Dosis, die bei direktem Einfall auf den Festkörperbildwandler trifft, auf einen konstanten Wert geregelt.The object is achieved in that the Control device controls the high voltage generator in such a way that the output signal of the solid-state image converter is in range with direct X-rays, but still below the full control of the solid-state image converter is. The Invention was based on the idea that digital solid per image converter have an extensive linear range. Therefore, the control does not have to be optimal Value as in the film. Rather, the Ü Overdrive of the solid-state image converter and the image of the Important criteria. That is why the inventor solution according to the dose in those areas of Solid state imager exposed to direct radiation are set such that an output signal of the fixed body image converter just below full scale is aimed. As a result, according to the invention, the dose no longer becomes behind the object as a determining criterion as the film required, but rather the Dose in front of the object or the dose that occurs on direct incidence meets the solid-state image converter, a constant one Value regulated.
Die Strahlungsparameter des Röntgensystems, wie Anodenmateri al, Filter, Röhrenspannung, Strom, Strahlungsdauer, werden bei bekannter Geometrie des Systems in Abhängigkeit von der Dicke der komprimierten Mamma derart gewählt, dass die Kon trast-Detail-Erkennbarkeit optimal ist. Dabei können komplet te die Aufnahme beeinflussende Parametersätze vorab während eines Kalibriervorganges in dem Bereich mit direkter Röntgen strahlung ermittelt, rechnerisch optimiert und in einem Ta bellenspeicher der Steuervorrichtung gespeichert sein. Die Einstellung des Hochspannungsgenerators erfolgt dann während der Aufnahme, ohne dass es einer Messung bedarf. Wichtig ist, dass nicht die Dosis in dem Bereich mit direkter Röntgen strahlung- gemessen und danach geregelt werden muss - das fin det nur bei der Kalibrierung statt -, sondern feste, optimale Werte verwendet werden können.The radiation parameters of the X-ray system, such as anode materials al, filter, tube voltage, current, radiation duration, are with known geometry of the system depending on the Thickness of the compressed breast chosen such that the Kon trast detail recognizability is optimal. This can complete parameter sets influencing the recording in advance during a calibration process in the area with direct X-ray radiation determined, mathematically optimized and in one day bark memory of the control device can be stored. The The high voltage generator is then set during the recording without the need for a measurement. Important is, that not the dose in the direct x-ray area radiation - measured and then regulated - the fin only takes place during calibration - but fixed, optimal Values can be used.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine die Dicke der Mamma ermittelnde Messvorrichtung mit der Steuervorrichtung verbunden ist, so dass diese die Parameter beeinflussende Größe exakt gemessen werden kann. Dabei kann die Messvorrich tung eine Kompressionsvorrichtung aufweisen, an der ein Füh ler zur Dickenmessung der komprimierten Mamma angeordnet ist.It has proven to be advantageous if the thickness of the Breast-determining measuring device with the control device is connected so that it influences the parameters Size can be measured exactly. The measuring device device have a compression device on which a guide ler is arranged to measure the thickness of the compressed breast.
Zur Beeinflussung der Strahlenqualität können in dem Strah lengang der Röntgenstrahlung auswechselbare Filter angeordnet sein.In order to influence the beam quality, the beam interchangeable filters arranged his.
Die in dem Tabellenspeicher abgespeicherten optimalen Werte für Anodenmaterial, Röhrenspannung und/oder Röhrenstrom der Röntgenröhre, Material und Dicke der Filter und/oder die Dau er des Röntgenstrahlungspulses sollen in Abhängigkeit von der Dicke der Mamma und/oder von der vom Alter und Klimakterium der Patientin abhängigen, wahrscheinlichen Gewebezusammenset zung derart berechnet sein, dass sich diagnostisch relevante Details mit maximalem Kontrast abbilden.The optimal values stored in the table memory for anode material, tube voltage and / or tube current X-ray tube, material and thickness of the filter and / or the duration of the X-ray pulse should depend on the Thickness of the mom and / or of the age and climacteric depending on the patient's likely tissue composition be calculated in such a way that diagnostically relevant Show details with maximum contrast.
Die in dem Tabellenspeicher abgespeicherten optimalen Werte für den Röhrenstrom der Röntgenröhre und die Dauer des Rönt genstrahlungspulses in Abhängigkeit von der bekannten Geomet rie des Abstandes Röhrenfokus-Festkörperbildwandler und den übrigen, eingestellten Parametern sollen derart berechnet sein, dass das Ausgangssignal des Festkörperbildwandlers in direkt bestrahlten Bereichen zwischen 80% und 100% des Aus steuerbereiches beträgt, wobei die Werte bei einer Kalibrie rung des Festkörperbildwandlers und/oder durch den Eingriff vermittels einer externen Bedieneroberfläche korrigiert wer den können. The optimal values stored in the table memory for the tube current of the x-ray tube and the duration of the x-ray gene radiation pulse depending on the known Geomet rie of the distance tube focus solid-state image converter and the other, set parameters should be calculated in this way be that the output signal of the solid-state image converter in directly irradiated areas between 80% and 100% of the off control range, with the values in a calibration tion of the solid-state image converter and / or by the intervention who is corrected by means of an external user interface that can.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.
In der Figur ist ein erfindungsgemäßes Mammographie-Röntgen gerät mit einer von einem Hochspannungsgenerator 1 mit Hoch- und Heizspannung versorgte Röntgenröhre 2 dargestellt, die eine kegelförmige Röntgenstrahlung 3 erzeugt, die die zu un tersuchende Mamma 4 eines Patienten durchdringt und auf einem für Röntgenstrahlung 3 empfindlichen digitalen Festkörper bildwandler 5 Strahlenbilder erzeugt. Der Festkörperbildwand ler 5 enthält beispielsweise Schaltelemente aus amorphem Si lizium (a-Si:H) und weist in einer Matrix angeordnete Bild punkte auf.In the figure, a mammography X-ray device according to the invention is shown with an X-ray tube 2 supplied by a high-voltage generator 1 with high and heating voltage, which generates a conical X-ray radiation 3 which penetrates the breast 4 of a patient to be examined and is sensitive to X-radiation 3 digital solid-state image converter generates 5 radiation images. The solid-state screen ler 5 contains, for example, switching elements made of amorphous silicon (a-Si: H) and has pixels arranged in a matrix.
In der Röntgenstrahlung 3 sind nahe der Röntgenröhre 2 aus wechselbare Filter 6 angeordnet. Das Ausgangssignal des Fest körperbildwandlers 5 wird einem Bildverarbeitungssystem 7 zu geführt, das Wandler, Bildspeicher und Verarbeitungsschaltun gen aufweisen kann. Es ist zur Wiedergabe der erfassten Rönt genbilder mit einem Monitor 8 verbunden. Die Bedieneroberflä che 9 ist über eine Systemsteuerung und -kommunikation 10 mit den übrigen Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung ver bunden.Exchangeable filters 6 are arranged in the x-ray radiation 3 near the x-ray tube 2 . The output signal of the solid-state image converter 5 is fed to an image processing system 7 which can have converters, image memories and processing circuits. It is connected to a monitor 8 for reproducing the acquired X-ray images. The operator surface 9 is connected via a system control and communication 10 to the other components of the x-ray diagnostic device.
Die zu untersuchende Mamma 4 wird durch eine Kompressions platte 11 gegen eine Deckplatte 12 an der Eintrittsseite des Festkörperbildwandlers 5 gedrückt. Ein Fühler 13 misst die Dicke der komprimierten Mamma 4. Die gemessene Dicke wird ei ner Steuervorrichtung 14 übermittelt, der auch Teil des Hoch spannungsgenerators 1 oder des Bildverarbeitungssystems 7 sein kann. Die Röntgenstrahlung 3 durchdringt zum einen Teil die Mamma 4 und fällt geschwächt auf einen Bereich 16 des Festkörperbildwandlers 5. Seitlich der Mamma 4 trifft ein Teil der Röntgenstrahlung 3 ungeschwächt, d. h. direkt auf ei nen Bereich 15 des Festkörperbildwandlers 5. The breast 4 to be examined is pressed by a compression plate 11 against a cover plate 12 on the entry side of the solid-state image converter 5 . A sensor 13 measures the thickness of the compressed breast 4 . The measured thickness is transmitted to a control device 14 , which can also be part of the high voltage generator 1 or the image processing system 7 . The X-ray radiation 3 partly penetrates the breast 4 and falls weakly on an area 16 of the solid-state image converter 5 . Part of the X-ray radiation 3 strikes the side of the breast 4 without attenuation, ie directly onto an area 15 of the solid-state image converter 5 .
In der Steuervorrichtung 14 werden die zu der Dicke und der bekannten. Geometrie - dem Abstand Röhrenfokus-Festkörperbild wandler - gehörigen optimalen Werte für Anodenmaterial, Fil ter 6, Röhrenspannung, Röhrenstrom und Dauer des Röntgen strahlungspulses einer in einem Tabellenspeicher 17 oder Look-up-Table (LUT) enthaltenen Tabelle entnommen. Diese Wer te sind erfindungsgemäß beispielsweise während eines Kalib riervorganges in einem Bereich 15 mit direkter Röntgenstrah lung ermittelt und derart berechnet worden, dass in diesen Bereichen 15 stets die Vollaussteuerung des Festkörperbild wandlers 5 gewährleistet ist. Die Steuervorrichtung 14 ist über die Systemkommunikation 10 mit dem Hochspannungsgenera tor 1 verbunden und stellt ihn während der Aufnahme derart ein, dass ohne eine Messung der Festkörperbildwandler 5 immer maximal ausgesteuert ist.In the control device 14 , the thickness and the known. Geometry - the distance between tube focus and solid-state image converter - optimal values for anode material, filter 6 , tube voltage, tube current and duration of the X-ray radiation pulse are taken from a table contained in a table memory 17 or look-up table (LUT). According to the invention, these values are determined, for example, during a calibration process in an area 15 with direct X-ray radiation and calculated in such a way that full control of the solid-state image converter 5 is always ensured in these areas 15 . The control device 14 is connected via the system communication 10 to the high-voltage generator 1 and adjusts it during the recording in such a way that the solid-state image converter 5 is always maximally controlled without a measurement.
Um Schwankungen des Systems - dem Hochspannungsgenerator 1, der Röntgenröhre 2 und dem Festkörperbildwandler 5 - aus zugleichen, können die Werte in dem Tabellenspeicher 17 wäh rend eines Kalibrierverfahrens des Festkörperbildwandlers 5 korrigiert werden.In order to compensate for fluctuations in the system - the high-voltage generator 1 , the X-ray tube 2 and the solid-state image converter 5 -, the values in the table memory 17 can be corrected during a calibration process of the solid-state image converter 5 .
Als zusätzliche Möglichkeit kann der in dem Tabellenspeicher 17 enthaltene Parametersatz vom Alter der Patientin und von der Information, ob die Patientin sich vor oder nach dem Kli makterium befindet, abhängig gemacht werden, da bekannt ist, dass die Gewebezusammensetzung vom Alter und Klimakterium ab hängig ist.As an additional option, that can be stored in the table 17 contained parameter set from the age of the patient and from the information whether the patient is before or after the Kli Makterium is made dependent, since it is known that the tissue composition depends on age and climacteric is pending.
Der Anwender kann im Bedarfsfall von seiner Bedieneroberflä che 9 aus die eingesetzte Dosis reduzieren. Dadurch könnte eine Reduktion der mAs-Werte z. B. von 100% auf 50%, 25% usw. der oben berechneten Werte erfolgen.If necessary, the user can reduce the dose used from his user interface 9 . This could reduce the mAs values e.g. B. from 100% to 50%, 25% etc. of the values calculated above.
Eine mögliche Parametertabelle könnte beispielsweise folgen
dermaßen aussehen:
A possible parameter table could look like this, for example:
Alternative Anwendungsmöglichkeiten dieses Konzeptes können auch andere Röntgen-Aufnahmen sein, bei denen ebenfalls der Hautsaum sichtbar sein soll, wie beispielsweise Hand- oder Fuß-Aufnahmen.Alternative uses of this concept can also be other x-rays, which also include Skin hem should be visible, such as hand or Foot shots.
Die wichtigsten Vorteile der erfindungsgemäßen Röntgendia
gnostikeinrichtung sind:
The most important advantages of the X-ray diagnostic device according to the invention are:
- - Eine AEC-Messeinrichtung ist nicht erforderlich.- An AEC measuring device is not required.
- - Die Dosis, die auf die Mamma auftrifft, wird konstant gehalten. Dadurch wird vor allem bei dickeren Mammae Dosis eingespart.- The dose that hits the breast becomes constant held. This will dose especially at thicker mammae saved.
- - Es werden immer optimierte Röntgen-Parameter verwendet, wodurch möglichst niedrige Dosis und hohe Bildqualität ge währleistet sind.- Optimized x-ray parameters are always used, whereby the lowest possible dose and high image quality are guaranteed.
- - Die Mamma ist immer so ausgesteuert, dass der Hautsaum sichtbar ist.- The Mamma is always adjusted so that the hem of the skin is visible.
- - Der dynamische Bereich des Festkörperbildwandlers wird op timal ausgenutzt.- The dynamic range of the solid-state image converter is op timally exploited.
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