DE102004043032A1

DE102004043032A1 - Röntgendiagnostikeinrichtung, insbesondere für die Mammographie

Info

Publication number: DE102004043032A1
Application number: DE102004043032A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Hoheisel; Thomas Dr. Mertelmeier; Marcus Dr. Pfister
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2006-03-30
Also published as: WO2006027320A1

Abstract

Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Steuerungsvorrichtung zur optimalen Einstellung der Strahlung des Röntgenstrahlers für den jeweiligen Patienten mit einer mit der Steuerungsvorrichtung gekoppelten Messanordnung zur Bestimmung der Gewebezusammensetzung des zu untersuchenden Körperteils.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Steuerungsvorrichtung zur optimalen Einstellung der Strahlung des Röntgenstrahlers für den jeweiligen Patienten, insbesondere für die Mammographie.

Die Schwierigkeit der Bestimmung der optimalen Exposition gerade bei der Mammographie liegt darin, dass die weibliche Brust ein sehr variables Organ ist. Abgesehen von der Größe, das heißt im komprimierten Fall der Dicke, schwankt auch die Zusammensetzung vom sehr fettreichen bis zu drüsigem Gewebe. Dies erfordert eine genaue Anpassung der Expositionsparameter.

Während in der konventionellen Mammographie Film-Folien-Systeme verwendet wurden, setzen sich in letzter Zeit zunehmend digitale Systeme mit Festkörperdetektoren durch.

Bei Film-basierten Systemen ist eine präzise Belichtung unabdingbar, da schon eine leichte Über- oder Unterbelichtung zu deutlichen Einbußen der Kontrast-Erkennbarkeit interessierender Details führt. Deshalb wird im Strahlengang hinter der Filmkassette eine Messzelle angeordnet, welche die von der Verstärkerfolie nicht absorbierte Strahlung misst und zur Steuerung der Belichtungszeit heranzieht. Allerdings beeinflusst die Strahlaufhärtung die Messwerte derart, dass je nach Dicke der Brust Fehlbelichtungen auftreten können. Dies kann wiederum mit Hilfe eines Doppeldetektors gelöst werden.

Digitale Festkörper-Detektoren sind über weite Dosisbereiche linear und damit viel toleranter gegenüber unterschiedlicher Exposition. Hier spielen bei hoher Dosis die Übersteuerung durch Begrenzung und bei niedriger Dosis das elektronische Rauschen eine störende Rolle. Ein neuartiges Konzept zur Steuerung von Mammographie mit einem derartigen Detektor wurde in der DE 100 19 242 beschrieben.

Beiden Mammographietechniken, sowohl dem Film-Folien-System als auch dem System mit Festkörperdetektor ist gemeinsam, dass für die Einstellung der Strahlenqualität, das heißt für die Wahl der Hochspannung der Röntgenröhre, allein die Dicke der komprimierten Brust ausschlaggebend ist. Die variable Zusammensetzung der Brust wird nicht berücksichtigt. Deshalb ist die eingestellte Spannung nicht immer optimal.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Röntgendiagnostikeinrichtung so auszubilden, dass speziell bei der Mammographie die unterschiedliche Konsistenz und Zusammensetzung des zu röntgenden Körperteils erkannt und zur optimalen Einstellung der Strahlung des Röntgenstrahlers herangezogen wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine derartige Röntgendiagnostikeinrichtung erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine mit der Steuerungsvorrichtung gekoppelte Messanordnung zur Bestimmung der Gewebezusammensetzung des zu untersuchenden Körperteils, vorzugsweise in Form einer Elektroden zur Anbringung am zu untersuchenden Körperteil umfassenden mit der Steuerungsvorrichtung gekoppelten Körperfettanalyseeinrichtung.

Durch die Berücksichtigung der Gewebezusammensetzung, insbesondere des Fettanteils der zu untersuchenden Brust, lässt sich, nachdem das System entsprechend vorgeeicht worden ist, eine optimierte Strahlenuntersuchung durchführen. Hierzu ist in Weiterbildung der Erfindung zum Beispiel vorgesehen, dass für jede Kombination von Brustdicke und Fettanteil optimale Werte für das Anoden- und Filtermaterial, die Filterdicke und die Röhrenspannung durch Simulation oder Phantommessung be stimmt und in, vorzugsweise in der Steuerungsvorrichtung gespeicherten, Tabellen abgelegt werden.

Die Körperfettanalyseeinrichtung kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung sehr einfach als Elektroimpedanzmesseinrichtung ausgebildet sein, bei der über jeweils zwei Impedanzelektrodenpaare der Hautwiderstand und der Gewebewiderstand der Untersuchungsregion bestimmt wird.

Neben der Möglichkeit die Elektroden auf einander gegenüberliegenden Seiten der zusammengepressten Brust anzuordnen, um die Körperfettanalyse durchzuführen, kann gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Elektroden und ihre elektrischen Zuleitungen aus Röntgenstrahl durchlässigem Material ausgebildet und in die Kompressionsplatten integriert sind.

Beispielsweise können die Elektroden und die elektrischen Zuleitungen dabei aus Aluminium, einer Aluminium-Magnesium-Legierung oder einem organischen leitfähigen Polymer wie zum Beispiel Polyanilin oder PEDOT (Polyethylenthioxythiophen) bestehen. Gerade die Anordnung mit in die Kompressionsplatten integrierten Elektroden hat dabei den Vorteil, dass diese zusätzlich auch dazu genutzt werden können, um die Brust richtig zu positionieren (Fehlpositionierung ist einer der häufigsten Gründe für eine erforderliche Wiederholaufnahme).

Mit den beiden jeweils auf derselben Seite der Brust liegenden Elektroden wird dann der individuelle Hautwiderstand gemessen, mit den jeweils gegenüberliegenden Elektroden der Gewebewiderstand. Beide Messungen werden zur Bestimmung der Gewebezusammensetzung der Brust, insbesondere des Fettgehaltes, herangezogen. Dadurch kann eine Aussage über die Anteile von Drüsengewebe und Fettgewebe gemacht werden, die dann zusammen mit der Brustdicke und weiteren bekannten Einflussgrößen zur Bestimmung der für den jeweiligen Patienten optimalen Röntgenparameter herangezogen werden kann.

Dabei liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, dass in der Steuerungsvorrichtung zusätzliche Patientenspezifische Daten, wie die Dicke des zu bestimmenden Körperteils, also speziell die Dicke der durch Kompressionsplatten zusammengedrückten Mamma, die Kompressionskraft, der Hormon- und Therapiestatus sowie das Alter des Patienten und/oder das Vorhandensein von Implantaten als Parameter zur Optimierung der Strahlereinstellung verarbeitbar sind.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Röntgendiagnostikeinrichtung für die Mammographie und
2 und 3 Teildarstellungen der Kompressionsplatten sowie der Anordnung der zur Ermittlung der Gewebezusammensetzung dienenden Elektroden, wobei diese Elektroden einmal von dem Kompressionsplatten getrennt und einmal in diese integriert sind.
In der Figur ist ein erfindungsgemäßes Mammographie-Röntgengerät mit einer von einem Hochspannungsgenerator 1 mit Hoch- und Heizspannung versorgte Röntgenröhre 2 dargestellt, die eine kegelförmige Röntgenstrahlung 3 erzeugt, die die zu untersuchende Mamma 4 eines Patienten durchdringt und auf einem für Röntgenstrahlung 3 empfindlichen digitalen Festkörperbildwandler 5 Strahlenbilder erzeugt. Der Festkörperbildwandler 5 enthält beispielsweise Schaltelemente aus amorphem Silizium (a-Si:H) und weist in einer Matrix angeordnete Bildpunkte auf.
In der Röntgenstrahlung 3 sind nahe der Röntgenröhre 2 auswechselbare Filter 6 angeordnet. Das Ausgangssignal des Festkörperbildwandlers 5 wird einem Bildverarbeitungssystem 7 zugeführt, das Wandler, Bildspeicher und Verarbeitungsschaltungen aufweisen kann. Es ist zur Wiedergabe der erfassten Röntgenbilder mit einem Monitor 8 verbunden. Die Bedieneroberfläche 9 ist über eine Systemsteuerung und -kommunikation 10 mit den übrigen Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung verbunden.
Die zu untersuchende Mamma 4 wird durch eine Kompressionsplatte 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 einer Steuervorrichtung 14 übermittelt, der auch Teil des Hochspannungsgenerators 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 einen Bereich 15 des Festköperwandlers 5.
Zusätzlich enthält die in 1 schematisch gezeigte Röntgendiagnostikeinrichtung noch zwei Elektrodenpaare 17 und 18, die jeweils auf einander gegenüberliegenden Seiten der zwischen den Kompressionsplatten 11 und 12 zusammengedrückten Mamma anzuordnen sind. Über die jeweils auf der gleichen Brustseite angeordneten Elektroden 17, 17 bzw. 18, 18 erfolgt die Messung des Hautwiderstandes und über je eine der Elektroden 17 und 18 mit quer durch die Brust verlaufendem Strompfad die Messung des Fettgehaltes. Neben der in den 1 und 2 dargestellten Anordnung der Elektroden als getrennte Bauteile, die an den einander gegenüberliegenden freien Seiten der Brust angeordnet werden, kann auch bevorzugt die in 3 gezeigte Variante eingesetzt werden, bei der die Elektroden 17 und 18 in die Kompressionsplatten 11 und 12 integriert sind, was es natürlich notwendig macht, dass diese Elektroden und ihre Zuleitungen aus Röntgenstrahlen durchlässigem Material bestehen. Die Pfeile 19 und 20 zeigen die Art der Verschaltung der Elektroden zur Messung einmal des Hautwiderstandes (19) und im Fall der Verschaltung 20 des Fettgehaltes. In der Steuerungsvorrichtung 14 werden die zu der Dicke und der bekannten Geometrie – dem Abstand Röntgenfokus-Festkörperbildwandler- gehörigen optimalen Werte für Anodenmaterial, Filter 6, Röhrenspannung, Röhrenstrom und Dauer des Röntgenstrahlungspulses in einer aus einem Tabellenspeicher 20 enthaltenen Tabelle entnommen. Dabei ist für jede Kombination von Brustdicke und Fettanteil der optimale Wert für das Anoden- und Filtermaterial, die Filterdicke und die Röhrenspannung durch Simulation oder Phantommessung vorher bestimmt und in Tabellenform bestimmt worden und im Tabellenspeicher 21 abgelegt worden, sodass die selbstverständlich noch durch eine Elektronik verarbeiteten Messwerte der Elektroden 17 und 18 automatisch bei der Optimierung der Strahlereinstellung berücksichtigt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es selbstverständlich völlig gleichgültig, ob die Mamma zwischen senkrecht stehenden Kompressionsplatten oder zwischen horizontalen Kompressionsplatten zusammengedrückt und die erfindungsgemäße Berücksichtigung der Gewebezusammensetzung des untersuchten Körperteils zur Einstellung des Röntgenstrahlers kann selbstverständlich auch dann herangezogen werden, wenn anstelle eines Festkörperbildwandlers ein Film-Folien-System verwendet wird.

Claims

Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Steuerungsvorrichtung zur optimalen Einstellung der Strahlung des Röntgenstrahlers für den jeweiligen Patienten, gekennzeichnet durch eine mit der Steuerungsvorrichtung gekoppelte Messanordnung zur Bestimmung der Gewebezusammensetzung des zu untersuchenden Körperteils.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Elektroden (17, 18) zur Anbringung am zu untersuchenden Körperteil umfassende mit der Steuerungsvorrichtung gekoppelte Körperfettanalyseeinrichtung.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperfettanalyseeinrichtung eine Elektroimpedanzmesseinrichtung ist, bei der über jeweils zwei Impedanzelektrodenpaare (17, 18) der Hautwiderstand und der Gewebewiderstand der Untersuchungsregion bestimmt wird.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, für die Mammographie, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (17, 18) und ihre elektrischen Zuleitungen aus Röntgenstrahlen durchlässigem Material ausgebildet in die Kompressionsplatten integriert sind.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerungsvorrichtung zusätzliche patientenspezifische Daten wie die Dicke des Körperteils, speziell der zwischen den Kompressionsplatten zusammengedrückten Mamma, die Kompressionskraft, der Hormon- und Therapiestatus, das Alter des Patienten und/oder das Vorhandensein von Implantaten als Parameter zur Optimierung der Strahlereinstellung verarbeitbar sind.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kombination von Brustdicke und Fettanteil optimale Werte für das Anoden- und Filtermaterial, die Filterdicke und die Röhrenspannung durch Simulation oder Phantommessung bestimmt und in, vorzugsweise in der Steuerungsvorrichtung gespeicherten, Tabellen abgelegt werden.