DE102005006658A1 - Verfahren bzw. Röntgensystem zur Aufnahme von Röntgenabbildungen eines auf einem digitalen Röntgendetektor abgebildeten Untersuchungsobjektes - Google Patents
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Abstract
Zur schnellen Aufnahme und Auswertung von Röntgenabbildungen eines auf einem digitalen Röntgendetektor (1) abgebildeten Untersuchungsobjektes (3) wird aus der gesamten Bildfläche (2) des Röntgendetektors (1) zunächst eine für eine Röntgenuntersuchung des jeweiligen Untersuchungsobjektes notwendige Teil-Bildfläche (4) bezüglich Größe und Positionierung selbsttätig selektiert und werden anschließend nur die je Untersuchung erstellten Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche (4) einer Auswertung und/oder Anzeige zugrunde gelegt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme von Röntgenabbildungen eines durch einen Röntgenstrahl bestrahlten und auf eine aus Pixelelementen aufgebaute, aktive Bildfläche eines Röntgendetektors abgebildeten Untersuchungsobjektes gemäß Patentanspruch 1 bzw. ein Röntgensystem gemäß Patentanspruch 7.
- In der Röntgenbildgebung sind als Flachbilddetektoren ausgebildete Röntgendetektoren zur Aufnahme von digitalen Röntgenabbildungen eines Untersuchungsobjektes bekannt, bei denen eine Röntgenstrahlung durch einen Szintillator oder eine Direktkonverterschicht in elektrische Ladung umgewandelt und anschließend mittels aktiver Auslesematrizen elektronisch ausgelesen wird. Anschließend werden die die Untersuchungsergebnisse repräsentierenden Abbildungsdaten an eine Auswertungs- und Anzeigevorrichtung übertragen und für die Abbildungserstellung weiterverarbeitet. Die Auslesematrizen bestehen aus einer großen Anzahl an Pixelelementen (Aufsatz „Flachbilddetektoren in der Röntgendiagnostik" von M. Spahn, V. Heer, R. Freytag, veröffentlicht in der Zeitschrift Radiologe 43, 2004, Seite 340 bis 350). Da diese vor allem bei dynamischen Röntgensystemen, d.h. Röntgensystemen die eine Serie von Aufnahmen erstellen, im Allgemeinen mit hoher Fre- quenz wie zum Beispiel 30 Bilder pro Sekunde und hoher Grauwertauflösung ausgelesen werden müssen, entstehen große Datenmengen, die an die Auswertungs- und Anzeigevorrichtung zu übertragen und zu verarbeiten sind.
- Durch die großen Datenmengen kann es zu Datenengpässen kommen, die wiederum die Auslese- und Übertragungsgeschwindigkeit der Daten herabsetzen. Verwendet man leistungsfähigere Elektronikkomponenten, so ist dies aufwändig, volumenintensiv und bringt Nachteile wie zum Beispiel hohe Kosten oder erhöhte Wärmeerzeugung. Zur Begrenzung der Datenmengen und Steigerung der Datenübertragungsraten sind weiterhin Röntgendetektoren mit vordefinierten, bezüglich der Bildfläche zentrierten Zoom-Stufen bekannt, bei denen ausschließlich Abbildungsdaten der eingezoomten Teil-Bildfläche an eine Auswertungs- und Anzeigevorrichtung übertragen werden.
- Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, insbesondere bei dynamischen Röntgensystemen, Röntgenabbildungen eines auf einem digitalen Röntgendetektor abgebildeten Untersuchungsobjektes auf schnelle und einfache Weise und möglichst flexibel aufnehmen und auswerten zu können.
- Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch ein Röntgensystem gemäß Patentanspruch 7; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorab und mit geringem Aufwand durch eine Ermittlung der Bedeckung der Bildfläche durch das Untersuchungsobjekt oder unter Rückgriff auf den das Untersuchungsobjekt beleuchtenden Röntgenstrahl die für eine Abbildungsdatenerstellung zu berücksichtigende Röntgendetektor-Bildfläche auf die eigentliche vom Untersuchungsobjekt beleuchtete Teil-Bildfläche beschränkt und somit die zur Untersuchung zu verarbeitende Datenmenge wesentlich reduziert werden; außerdem ist eine hohe Flexibilität hinsichtlich Position, Art und Größe der Teil-Bildfläche zur Anpassung an das Untersuchungsobjekts dadurch gewährleistet, dass jeder bezüglich Größe und Positionierung mögliche Bereich der Bildfläche als Teil-Bildfläche wählbar ist.
- Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird zur automatischen Auswahl der Teil-Bildfläche zunächst die gesamte Bildfläche hinsichtlich ihrer Bedeckung durch das Untersu chungsobjekt derart ausgelesen, dass der von dem Untersuchungsobjekt überdeckte Bereich der ausgelesenen Bildfläche mittels einer Bildverarbeitung ermittelt und dann dieser Bereich als für die Untersuchung maßgebliche Teil-Bildfläche ausgewählt wird. Auf diese Art und Weise, die sich zum Beispiel für die Aufnahme von Händen gut eignet, kann die notwendige Teil-Bildfläche besonders präzise an das Untersuchungsobjekt angepasst, hinsichtlich ihrer Abbildungsdaten ausgewertet und anstelle der gesamten Bildfläche einer anschließenden Untersuchungsauswertung zugrunde gelegt werden.
- Nach einer zweiten, alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird zur automatischen Auswahl der Teil-Bildfläche zunächst die den Röntgenstrahl definierende Fokus-Blenden-Röntgenstrahlgeometrie zur Bestrahlung des Untersuchungsobjektes festgelegt und anschließend aus der Fokus-Blenden-Röntgenstrahlgeometrie, insbesondere aus dem Öffnungswinkel des Röntgenstrahls und dem Abstand des Fokus zu der Bildfläche, die für die Untersuchung maßgebliche Teil-Bildfläche berechnet. Durch diese Ausgestaltung kann eine gut an die vorhandene Ausleuchtung des Untersuchungsobjekts durch den Röntgenstrahl angepasste Teil-Bildfläche ohne ein vorheriges Auslesen der gesamten Bildfläche des Röntgendetektors erzielt werden.
- In vorteilhafter Weise wird die selbsttätige Selektierung der Teil-Bildfläche ausschließlich in dem Röntgendetektor ausgeführt; dadurch erfolgt eine Übertragung von Abbildungsdaten an Abbildungs- und/oder Anzeigevorrichtungen erst nach der Selektierung.
- Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt; es zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf eine Bildfläche eines Flachdetektors mit aufgelegtem Untersuchungsobjekt; -
2 eine Draufsicht auf die Bildfläche gemäß1 eines Röntgendetektors mit erfindungsgemäß entsprechend der Größe und Positionierung des Untersuchungsobjekts bestimmter Teil-Bildfläche; -
3 eine Draufsicht auf die gemäß2 für eine Untersuchung selektierte Teil-Bildfläche; -
4 eine Seitenansicht eines Röntgensystems mit aufgrund der Fokus-Blenden-Röntgenstrahlgeometrie bestimmter Teil-Bildfläche auf dem Röntgendetektor. -
1 zeigt eine Draufsicht auf eine aus einer Matrix von n·n Pixelelementen (P(1,1), ..., P(1,n), ..., P(2,1), ..., P(n,n)) aufgebaute Bildfläche2 eines digitalen Röntgendetektors1 . Als Bildfläche2 wird die Sensorfläche des Röntgendetektors1 bezeichnet, die für eine Umwandlung von Röntgenstrahlung in Abbildungsdaten maximal zur Verfügung steht. Auf dem Röntgendetektor1 befindet sich ein zur Röntgenuntersuchung vorgesehenes Untersuchungsobjekt3 . Der Röntgendetektor1 selektiert vor dem Beginn der eigentlichen Röntgenuntersuchung selbsttätig eine bezüglich Größe und Positionierung für die Röntgenuntersuchung des Untersuchungsobjektes3 notwendige – in2 und3 dargestellte – Teil-Bildfläche4 . Die selbsttätige Selektierung erleichtert einem Anwender die Röntgenuntersuchung. - Zur selbsttätigen Selektierung der Teil-Bildfläche
4 sind nach Ausge4staltungen der Erfindung zwei im folgenden näher erläuterte Methoden vorgesehen. Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird zur selbsttätigen Selektierung der Teil-Bildfläche4 der von dem Untersuchungsobjekt3 überdeckten Bereich auf der zuvor einfach ausgelesenen Bildfläche2 mittels, insbesondere detektorinterner, Bildverarbeitung be stimmt. Hierzu wird die gesamte Bildfläche zuerst ausgelesen ohne an eine Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung übertragen zu werden. Durch insbesondere detektorinterne Bildverarbeitung wird der vom Untersuchungsobjekt3 überdeckte Bereich der ausgelesenen Bildfläche2 ermittelt. Dies kann zum Beispiel durch eine Bestimmung der Außenkonturen des Untersuchungsobjektes3 auf der Basis von Helligkeitsabgleichen zwischen maximalen und minimalen Helligkeiten der Graustufen der Röntgenabbildung mittels bekannter Bildverarbeitungsverfahren erfolgen. - Anschließend wird der vom Untersuchungsobjekt
3 überdeckte Bereich der Bildfläche2 als für die Untersuchung maßgebliche Teil-Bildfläche4 ausgewählt. Dazu ist vorgesehen, die kleinste rechteckige Fläche aus Pixelelementen (P(1,1), ..., P(n,n)), die das Untersuchungsobjekt3 inklusive seiner Außenkontur vollständig enthält, als Teil-Bildfläche4 zu definieren. Es kann aber auch vorgesehen sein, die kleinste Fläche aus Pixelelementen (P(1,1), ..., P(n,n)) als Teil-Bildfläche4 auszuwählen, die das Untersuchungsobjekt3 inklusive seiner Außenkontur vollständig enthält. - Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur selbsttätigen Selektierung der Teil-Bildfläche
4 von der Strahlgeometrie des auf das Untersuchungsobjekt3 gerichteten Röntgenstrahls5 ausgegangen, wie in4 gezeigt ist; aus der Fokus-Blenden-Röntgenstrahlgeometrie dieses Röntgenstrahls5 wird die für die Röntgenuntersuchung maßgebliche Teil-Bildfläche4 berechnet. Für die Berechnung werden zweckmäßigerweise die Positionen des Fokus6 des Röntgenstrahls5 und der Strahlblenden7 , der Öffnungswinkel α des Röntgenstrahls5 sowie die entsprechenden Entfernungen zwischen Röntgendetektor1 , Fokus6 und Strahlblenden7 zugrundegelegt. Diese geometrischen Daten übermittelt zum Beispiel das Röntgensystem an den Röntgendetektor1 ; dieser führt die Berechnung detektorintern zum Beispiel durch eine integrierte Berechnungseinheit durch. - Anschließend wird der berechnete Bereich als Teil-Bildfläche
4 ausgewählt. Dazu kann analog zu der vorher erläuterten Selektionsmethode die kleinste oder die kleinste rechteckige Fläche aus Pixelelementen (P(1,1), ..., P(n,n)) als Teil-Bildfläche4 ausgewählt werden, die den berechneten Bereich vollständig enthält. - Anschließend an die Selektierung werden ausgehend von der Teil-Bildfläche
4 die eigentlichen Röntgenuntersuchungen durchgeführt und die je Röntgenuntersuchung erstellten Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche4 einer Auswertung und/oder Anzeige zugrunde gelegt. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden für die Untersuchung ausschließlich Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche4 mittels aktiver Auslesematrizen des Röntgendetektors1 elektronisch ausgelesen und an eine mit dem Röntgendetektor1 in Kommunikationsverbindung stehende Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung übertragen. Es kann aber auch vorgesehen sein, für die Untersuchung Abbildungsdaten der gesamten Bildfläche2 auszulesen und ausschließlich die Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche4 an eine mit dem Röntgendetektor1 in Kommunikationsverbindung stehende Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung zu übertragen. - Die aufgrund der Erfindung mögliche Reduzierung der für die Röntgenuntersuchung zu verarbeitenden Datenmenge führt insbesondere bei dynamischen Röntgensystemen, bei denen Serien von Röntgenaufnahmen übertragen und von einer Anzeigevorrichtung bildlich dargestellt werden müssen, zu einer wesentlichen Reduzierung des Datenstromes. Zweckmäßigerweise wird auch die Position der Teil-Bildfläche
4 innerhalb der gesamten Bildfläche2 an die Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung übertragen. Dazu können zum Beispiel die Positionen der auf der Teil-Bildfläche4 enthaltenen Pixelelemente (P(1,1), ..., P(1,n), ..., P(2, 1), ..., P(n,n)) übertragen werden. - Die Erfindung lässt sich wie folgt kurz zusammenfassen: Zur schnellen Aufnahme und Auswertung von Röntgenabbildungen eines auf einem digitalen Röntgendetektor
1 abgebildeten Untersuchungsobjektes3 wird aus der gesamten Bildfläche2 des Röntgendetektors1 zunächst eine für eine Röntgenuntersuchung des jeweiligen Untersuchungsobjektes notwendige Teil-Bildfläche4 bezüglich Größe und Positionierung selbsttätig selektiert und werden anschließend nur die je Untersuchung erstellten Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche4 einer Auswertung und/oder Anzeige zugrunde gelegt.
Claims (9)
- Verfahren zur Aufnahme von Röntgenabbildungen eines durch einen Röntgenstrahl (
5 ) bestrahlten und auf eine aus Pixelelementen (P(1,1), ..., P(1,n), ..., P(2,1), ..., P(n,n)) zusammengesetzte, aktive Bildfläche (2 ) eines digitalen Röntgendetektors (1 ) abgebildeten Untersuchungsobjektes (3 ), wobei – eine für eine Röntgenuntersuchung des jeweiligen Untersuchungsobjektes (3 ) notwendige Teil-Bildfläche (4 ) bezüglich Größe und Positionierung selbsttätig selektiert wird, und – nur die je Untersuchung erstellten Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche (4 ) einer anschließenden Auswertung und/oder Anzeige zugrunde gelegt werden. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur selbsttätigen Selektierung der Teil-Bildfläche (
4 ) – zunächst die gesamte Bildfläche (2 ) ausgelesen wird, – anschließend der von dem Untersuchungsobjekt (3 ) überdeckte Bereich der ausgelesenen Bildfläche mittels einer Bildverarbeitung bestimmt wird, und – der von dem Untersuchungsobjekt (3 ) überdeckte Bereich der Bildfläche (2 ) als für die Untersuchung maßgebliche Teil-Bildfläche (4 ) ausgewählt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei zur selbsttätigen Selektierung der Teil-Bildfläche (
4 ) – zunächst die den Röntgenstrahl (5 ) definierende Fokus-Blenden-Röntgenstrahlgeometrie zur Bestrahlung des Untersuchungsobjektes (5 ) festgelegt wird, und – anschließend aus der Fokus-Blenden-Röntgenstrahlgeometrie, insbesondere aus dem Öffnungswinkel (α) des Röntgenstrahls (5 ) und dem Abstand des Fokus (6 ) zu der Bildfläche, die für die Untersuchung maßgebliche Teil-Bildfläche (4 ) berechnet wird. - Verfahren nach Anspruch 2 und/oder 3, wobei die selbsttätige Selektierung der Teil-Bildfläche (
4 ) ausschließlich in dem Röntgendetektor (1 ) ausgeführt wird. - Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei nach der selbsttätigen Selektierung der Teil-Bildfläche (
4 ) ausschließlich die Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche (4 ) ausgelesen werden. - Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei nach der selbsttätigen Selektierung der Teil-Bildfläche (
4 ) ausschließlich die Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche (4 ) an eine Auswertungs- und/oder Anzeigevorrichtung übertragen werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Position der Teil-Bildfläche (
4 ) auf der Bildfläche (2 ) an die Auswertungs- und/oder Anzeigevorrichtung übertragen wird. - Röntgensystem enthaltend einen digitalen Röntgendetektor (
1 ) mit einer aus Pixelelementen (P(1,1), ..., P(1,n), ..., P(2,1), ..., P(n,n)) aufgebauten, aktiven Bildfläche (2 ), bei dem zur Röntgenabbildung eines durch einen Röntgenstrahl (5 ) bestrahlten Untersuchungsobjektes (3 ) eine selbsttätige Selektierung einer bezüglich Größe und Positionierung für eine Röntgenuntersuchung des jeweiligen Untersuchungsobjektes (3 ) notwendigen Teil-Bildfläche (4 ) und eine Zugrundelegung von den je Untersuchung erstellten Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche (5 ) für eine anschließende Auswertung und/oder Anzeige vorgesehen ist. - Röntgensystem nach Anspruch 8 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 7.
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