DE102005006658B4

DE102005006658B4 - Verfahren bzw. Röntgensystem zur Aufnahme von Röntgenabbildungen eines auf einem digitalen Röntgendetektor abgebildeten Untersuchungsobjektes

Info

Publication number: DE102005006658B4
Application number: DE102005006658A
Authority: DE
Inventors: Dr. Spahn Martin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2025-02-15
Also published as: US7391848B2; US20060188066A1; DE102005006658A1

Abstract

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 ausschließlich in dem Röntgendetektor (1) selektiert wird, und – nach der Selektierung ausschließlich die je Untersuchung erstellten Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche (4) für eine anschließende Auswertung und/oder Anzeige an eine mit dem Röntgendetektor (1) in Kommunikationsverbindung stehende Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung übertragen werden.

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 6.
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 Frequenz 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.
Aus der DE 103 49 785 A1 ist ein Verfahren bekannt, das zur Verbesserung des Bildkontrastes von Radiographie-Aufnahmen ein Testbild eines Patienten anfertigt und anschließend daraus eine mittlere äquivalente Dicke des Patienten ermittelt. Die mittlere Dicke dient zur Bestimmung optimaler Parameter für die Datengewinnung. Pixel, die keine wichtigen Teile des Objekts wiedergeben, werden von dem Testbild ausgeschlossen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, insbesondere bei dynamischen Röntgensystemen, Röntgenabbildungen eines auf einem digitalen Röntgendetektor abgebildeten Untersuchungsobjektes unter Begrenzung der an eine Auswertungs- und Anzeigevorrichtung zu übertragenden Datenmengen 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 6; 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.
Dadurch dass die selbsttätige Selektierung der Teil-Bildfläche ausschließlich in dem Röntgendetektor ausgeführt wird, erfolgt eine Übertragung von Abbildungsdaten an Abbildungs- und/oder Anzeigevorrichtungen erst nach der Selektierung. 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.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird zur automatischen Auswahl der Teil-Bildfläche zunächst die gesamte Bildfläche hinsichtlich ihrer Bedeckung durch das Untersuchungsobjekt derart ausgelesen, dass der von dem Untersuchungsobjekt überdeckte Bereich der ausgelesenen Bildfläche mittels einer detektorinternen 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 an den Röntgendetektor übermittelt 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 mittels einer detektorinternen Berechnungseinheit 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.
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 gemäß 1 eines Röntgendetektors mit erfindungsgemäß entsprechend der Größe und Positionierung des Untersuchungsobjekts bestimmter Teil-Bildfläche;
3 eine Draufsicht auf die gemäß 2 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 Bildfläche 2 eines digitalen Röntgendetektors 1. Als Bildfläche 2 wird die Sensorfläche des Röntgendetektors 1 bezeichnet, die für eine Umwandlung von Röntgenstrahlung in Abbildungsdaten maximal zur Verfügung steht. Auf dem Röntgendetektor 1 befindet sich ein zur Röntgenuntersuchung vorgesehenes Untersuchungsobjekt 3. Der Röntgendetektor 1 selektiert vor dem Beginn der eigentlichen Röntgenuntersuchung selbsttätig eine bezüglich Größe und Positionierung für die Röntgenuntersuchung des Untersuchungsobjektes 3 notwendige – in 2 und 3 dargestellte – Teil-Bildfläche 4. Die selbsttätige Selektierung erleichtert einem Anwender die Röntgenuntersuchung.
Zur selbsttätigen Selektierung der Teil-Bildfläche 4 sind nach Ausgestaltungen der Erfindung zwei im Folgenden näher erläuterte Methoden vorgesehen. Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird zur selbsttätigen Selektierung der Teil-Bildfläche 4 der von dem Untersuchungsobjekt 3 überdeckten Bereich auf der zuvor einfach ausgelesenen Bildfläche 2 mittels detektorinterner Bildverarbeitung bestimmt. Hierzu wird die gesamte Bildfläche zuerst ausgelesen ohne an eine Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung übertragen zu werden. Durch die detektorinterne Bildverarbeitung wird der vom Untersuchungsobjekt 3 überdeckte Bereich der ausgelesenen Bildfläche 2 ermittelt. Dies kann zum Beispiel durch eine Bestimmung der Außenkonturen des Untersuchungsobjektes 3 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 Bildfläche 2 als für die Untersuchung maßgebliche Teil-Bildfläche 4 ausgewählt. Dazu ist vorgesehen, die kleinste rechteckige Fläche aus Pixelelementen (P(1,1),..., P(n,n)), die das Untersuchungsobjekt 3 inklusive seiner Außenkontur vollständig enthält, als Teil-Bildfläche 4 zu definieren. Es kann aber auch vorgesehen sein, die kleinste Fläche aus Pixelelementen (P(1,1),..., P(n,n)) als Teil-Bildfläche 4 auszuwählen, die das Untersuchungsobjekt 3 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 Untersuchungsobjekt 3 gerichteten Röntgenstrahls 5 ausgegangen, wie in 4 gezeigt ist; aus der Fokus-Blenden-Röntgenstrahlgeometrie dieses Röntgenstrahls 5 wird die für die Röntgenuntersuchung maßgebliche Teil-Bildfläche 4 berechnet. Für die Berechnung werden zweckmäßigerweise die Positionen des Fokus 6 des Röntgenstrahls 5 und der Strahlblenden 7, der Öffnungswinkel α des Röntgenstrahls 5 sowie die entsprechenden Entfernungen zwischen Röntgendetektor 1, Fokus 6 und Strahlblenden 7 zugrundegelegt. Diese geometrischen Daten übermittelt zum Beispiel das Röntgensystem an den Röntgendetektor 1; dieser führt die Berechnung detektorintern 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-Bildfläche 4 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-Bildfläche 4 einer Auswertung und/oder Anzeige zugrunde gelegt. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden für die Untersuchung ausschließlich Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche 4 mittels aktiver Auslesematrizen des Röntgendetektors 1 elektronisch ausgelesen und an eine mit dem Röntgendetektor 1 in Kommunikationsverbindung stehende Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung übertragen. Es kann aber auch vorgesehen sein, für die Untersuchung Abbildungsdaten der gesamten Bildfläche 2 auszulesen und ausschließlich die Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche 4 an eine mit dem Röntgendetektor 1 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 Bildfläche 2 an die Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung übertragen. Dazu können zum Beispiel die Positionen der auf der Teil-Bildfläche 4 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 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 ausschließlich in dem Röntgendetektor 1 selektiert und werden anschließend nur die je Untersuchung erstellten Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche 4 für eine Auswertung und/oder Anzeige an eine mit dem Röntgendetektor 1 in Kommunikationsverbindung stehende Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung übertragen.

Claims

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 ausschließlich in dem Röntgendetektor (1) selektiert wird, und – nach der Selektierung ausschließlich die je Untersuchung erstellten Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche (4) für eine anschließende Auswertung und/oder Anzeige an eine mit dem Röntgendetektor (1) in Kommunikationsverbindung stehende Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung übertragen 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 detektorinternen 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, wobei zur selbsttätigen Selektierung der Teil-Bildfläche (4) – zunächst die den Röntgenstrahl (5) definierende Fokus-Blenden-Röntgenstrahlgeometrie zur Bestrahlung des Untersuchungsobjektes (5) an den Röntgendetektor übermittelt 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, detektorintern durch eine in den Röntgendetektor integrierte Berechnungseinheit die für die Untersuchung maßgebliche Teil-Bildfläche (4) berechnet wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei nach der selbsttätigen Selektierung der Teil-Bildfläche (4) ausschließlich die Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche (4) ausgelesen und an eine Auswertungs- und/oder Anzeigevorrichtung übertragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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) Mittel zur selbsttätigen Selektierung einer bezüglich Größe und Positionierung für eine Röntgenuntersuchung des jeweiligen Untersuchungsobjektes (3) notwendigen Teil-Bildfläche (4) im Röntgendetektor (1) und Mittel zur Übertragung von den je Untersuchung erstellten Abbildungsdaten der Teil-Bildfläche (5) für eine anschließende Auswertung und/oder Anzeige vorgesehen sind, wobei die Mittel zur selbsttätigen Selektierung von einer detektorinternen Bildverarbeitung oder einer detektorinternen Berechnungseinheit gebildet werden.
Röntgensystem nach Anspruch 6 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 5.