DE102006037969A1 - Method for x-ray imaging under application of subtraction technology, involves recording x-ray image of examination area by detector dose, where multiple other x-ray images of examination area are recorded by another detector dose - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Röntgenbildgebung unter Einsatz einer Subtraktionstechnik, bei dem zunächst ein erstes Röntgenbild eines Untersuchungsbereiches mit einer ersten Detektordosis und in zeitlichem Abstand mehrere weitere Röntgenbilder des Untersuchungsbereiches mit jeweils einer zweiten Detektordosis aufgezeichnet werden, und bei dem Bilddaten des ersten Röntgenbildes und Bilddaten der weiteren Röntgenbilder voneinander subtrahiert werden, um mehrere Subtraktionsbilder zu erhalten.The The present invention relates to a method for X-ray imaging using a subtraction technique in which a first first x-ray picture an examination area with a first detector dose and at intervals, several more X-ray images of the examination area with each recorded a second detector dose, and at the image data of the first X-ray image and image data of the further X-ray images from each other are subtracted to obtain multiple subtraction images.
In der Röntgenbildgebung ist es in manchen Anwendungen erwünscht, insbesondere bei der Beobachtung zeitlich veränderlicher Vorgänge, den statischen Hintergrund aus den Bildern auszublenden. Dies lässt sich unter Einsatz einer Subtraktionstechnik erreichen. So werden bspw. in der röntgenbasierten, szenischen, medizinischen Bildgebung Subtraktionsverfahren eingesetzt, um den für die Diagnostik und Therapie unwichtigen und störenden anatomischen Hintergrund zu entfernen. Beispiele für diese Techniken sind die digitale Subtraktionsangiographie und die Pfadfindertechnik.In X-ray imaging it is desirable in some applications, especially in the Observation time-variable operations hide the static background from the pictures. This is possible achieve using a subtraction technique. Thus, for example. in the X-ray based, scenic, medical imaging subtraction method used around the for the diagnosis and therapy unimportant and disturbing anatomical background to remove. examples for these techniques are the digital subtraction angiography and the Pathfinder technology.
Grundsätzlich umfasst ein Subtraktionsverfahren zwei Phasen. In der ersten Phase, der so genannten Maskenphase, wird ein erstes Röntgenbild (Maskenbild) des zu untersuchenden Bereiches erzeugt, in dem das im Untersuchungsbereich zu detektierende Objekt bzw. die zu detektierende Veränderung noch enthalten oder noch nicht erkennbar sind. In der anschließenden zweiten Phase, der sog. Füllphase, werden nun weitere Röntgenbilder (Füllungsbilder) erzeugt, in denen das zu detektierende Objekt erkennbar ist. Durch digitale Subtraktion des Maskenbildes und der jeweiligen Füllungsbilder werden Subtraktionsbilder erhalten, auf denen nur das zu detektierende Objekt bzw. die zu detektierende Veränderung erkennbar sind.Basically includes a subtraction method two phases. In the first phase, the so-called mask phase, a first x-ray image (mask image) of the generated area to be examined, in which the area under investigation object to be detected or the change to be detected still included or not yet recognizable. In the subsequent second Phase, the so-called filling phase, Now there are more x-rays (Filling pictures) generated in which the object to be detected is recognizable. By digital subtraction of the mask image and the respective filling images Subtraction images are obtained on which only the one to be detected Object or the change to be detected are recognizable.
Durch die Subtraktion der Bilder werden alle Bildinhalte eliminiert, die sowohl im Maskenbild als auch im Füllungsbild vorhanden sind. Dies erlaubt eine verbesserte Sichtbarkeit der Unterschiede zwischen den Bildern, d. h. eine verbesserte Sichtbarkeit des zu detektierenden Objektes bzw. der zu detektierenden Veränderung.By the subtraction of the images eliminates all image content that are present both in the mask image and in the filling image. This allows for improved visibility of the differences between the pictures, d. H. improved visibility of the to be detected Object or the change to be detected.
So sollen bspw. bei der digitalen Subtraktionsangiographie Blutgefäße des menschlichen Körpers erfasst und dargestellt werden. Das Maskenbild wird hierbei vor der Injizierung eines Kontrastmittels aufgenommen, so dass sich die Gefäßstruktur im ersten Röntgenbild vom Hintergrund kaum unterscheidet. In der zweiten Phase werden anschließend weitere Röntgenbilder des gleichen Bereiches aufgezeichnet, während ein röntgensensitives Kontrastmittel zur Hervorhebung der Gefäße injiziert wird. In den Subtraktionsbildern sind dann nur die Gefäße zu erkennen, während Überlagerungen von anderen Röntgenstrahlung absorbierenden Strukturen wie bspw. Knochen durch die Subtraktion verschwunden sind.So For example, in digital subtraction angiography blood vessels of the human body be captured and presented. The mask image is here before the injection of a contrast agent, so that the vascular structure in the first x-ray barely different from the background. In the second phase will be then more radiographs of the same area recorded while an X-ray sensitive contrast agent injected to highlight the vessels becomes. In the subtraction pictures, only the vessels are visible during overlays from other X-rays Absorbing structures such as bones by the subtraction Have disappeared.
Ein weiteres Beispiel ist die Pfadfindertechnik, die für die selektive Katheterisierung von Gefäßen bei der interventionellen Therapie angewendet wird. Bei solchen Gefäßinterventionen wird die aktuelle Position eines Röntgenstrahlung absorbierenden Katheters durch Röntgendurchleuchtung in einem zweidimensionalen Röntgenbild dargestellt. Um zusätzlich das Blutgefäß als sog. Roadmap erkennen zu können, wird zu Beginn der Intervention ein Maskenbild aufgezeichnet, bei dem eine geringe Menge an Kontrastmittel injiziert wurde. Die folgenden, ohne Injektion eines Kontrastmittels erhaltenen Fluoroskopiebilder stellen die Füllungsbilder dar, die jeweils vom Maskenbild subtrahiert werden. Auf den Subtraktionsbildern ist dann der Katheter hell über dem dunklen Blutgefäß erkennbar, wobei der Hintergrund durch die Subtraktion eliminiert wurde.One Another example is the scouting technique, which is selective for Catheterization of vessels at interventional therapy. In such vascular interventions becomes the current position of an X-ray absorbing catheter by fluoroscopy in a two-dimensional x-ray image shown. In addition the blood vessel as so-called. To recognize the roadmap At the beginning of the intervention, a mask image is recorded which was injected with a small amount of contrast agent. The following, Fluoroscopy images obtained without injection of a contrast agent put the filling pictures which are each subtracted from the mask image. On the subtraction pictures then the catheter is bright over recognizable by the dark blood vessel, the background being eliminated by the subtraction.
In der zweiten Phase eines Subtraktionsverfahrens werden häufig mehrere Bildern in zeitlichem Abstand aufgezeichnet, da in der Regel ein zeitlich veränderlicher Vorgang erfasst werden soll. So ist das Kontrastmittel bei Anwendungen der medizinischen Bildgebung ständig im Fluss und füllt nie den gesamten Gefäßbaum auf einmal aus, so dass für die Abbildung des Gefäßbaumes mehrere Röntgenbildaufnahmen erforderlich sind. Auch in der Pfadfindertechnik werden mehrere Röntgenbilder in zeitlichem Abstand als Füllungsbilder aufgezeichnet, da der Führungsdraht während einer Intervention zu einem bestimmten Punkt im Gefäßbaum navigiert wird.In The second phase of a subtraction procedure often becomes multiple Images recorded at intervals, as a rule, a temporally changeable Operation to be detected. This is the contrast agent in applications of medical imaging all the time in the river and fills never open the entire vascular tree once out, so for the illustration of the vascular tree several x-ray pictures required are. Also in scouting technique are several radiographs at intervals as filling pictures recorded as the guidewire while navigates an intervention to a specific point in the vascular tree becomes.
In der röntgenbasierten medizinischen Bildgebung wie auch bei anderen Anwendungen der Röntgenbildgebung stellt das Rauschen einen für die Bildqualität wesentlichen Faktor dar. Da die Bestrahlungsdosis in der medizinischen Bildgebung so gering wie möglich sein sollte, enthalten Röntgenbilder einen mehr oder weniger großen Anteil an Rauschen, der hauptsächlich Folge der Quantennatur der Röntgenstrahlung ist. Das Quantenrauschen unterliegt der folgenden Gesetzmäßigkeit: Bei Änderung der Detektordosis, d.h. der während der Bildaufnahme im Röntgendetektor absorbierten Röntgenenergie, um den Faktor x, skaliert die Varianz V (Quadrat der Standardabweichung) des Rauschens um den Faktor 1/x, sofern die mittlere Bildhelligkeit konstant gehalten wird. Die Gesamt-Detektordosis wird bei der Subtraktionstechnik bisher gleichmäßig auf alle Röntgenbilder verteilt. Bei der Subtraktion von zwei verrauschten Bildern gilt das Fehlerfortpflanzungsgesetz, so dass die jeweils erstellten Subtraktionsbilder ein höheres Rauschen als die zugrunde liegenden Röntgenbilder aufweisen.In X-ray based medical imaging, as well as in other applications of X-ray imaging, noise is a significant factor in image quality. Since the radiation dose should be as low as possible in medical imaging, X-ray images contain a greater or lesser amount of noise, mainly Sequence of the quantum nature of the X-ray radiation is. The quantum noise is subject to the following law: When changing the detector dose, ie the X-ray energy absorbed during the image acquisition in the X-ray detector by the factor x, the variance V (square of the standard deviation) of the noise scales by a factor of 1 / x, provided that the average image brightness is constant is held. The total detector dose is so far distributed evenly on all X-ray images in the subtraction technique. When subtracting two noisy images, the error propagation law applies, so that the respective subtraction images created are of higher noise than the underlying ones Have X-ray images.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Röntgenbildgebung unter Einsatz einer Subtraktionstechnik anzugeben, mit dem das Rauschen in den Subtraktionsbildern gegenüber den bisher bekannten Verfahren bei gleicher Gesamt-Detektordosis verringert werden kann.The The object of the present invention is a method for X-ray imaging using a subtraction technique with which the noise in the subtraction pictures opposite the previously known methods for the same total detector dose can be reduced.
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Ge genstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie dem Ausführungsbeispiel entnehmen.The Task is solved by the method according to claim 1. advantageous Embodiments of the method are subject matter of the subclaims or can be the following description and the embodiment remove.
Bei dem vorliegenden Verfahren zur Röntgenbildgebung unter Einsatz einer Subtraktionstechnik wird in bekannter Weise zunächst ein erstes Röntgenbild eines Untersuchungsbereiches als Maskenbild mit einer ersten Detektordosis aufgezeichnet. In zeitlichem Abstand werden anschließend mehrere weitere Röntgenbilder des Untersuchungsbereiches als Füllungsbilder mit jeweils einer zweiten Detektordosis aufgezeichnet, in denen ein zu detektierendes Objekt oder zu detektierende Veränderungen gegenüber dem ersten Röntgenbild erkennbar sind. Bilddaten des ersten Röntgenbildes und Bilddaten der weiteren Röntgenbilder werden dann voneinander subtrahiert, um mehrere Subtraktionsbilder zu erhalten. Das vorliegende Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Detektordosis höher als die zweite Detektordosis gewählt wird.at the present method for X-ray imaging using a subtraction technique is in a known manner first a first x-ray image an examination area as a mask image with a first detector dose recorded. At a later time then several more radiographs of the examination area as filling pictures recorded in each case with a second detector dose in which an object to be detected or changes to be detected across from the first x-ray image are recognizable. Image data of the first X-ray image and image data of further x-rays are then subtracted from each other to form multiple subtraction images to obtain. The present method is characterized that the first detector dose higher chosen as the second detector dose becomes.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird somit die Detektordosis nicht gleichmäßig auf alle Röntgenbilder verteilt. Vielmehr werden das Maskenbild mit einer höheren Detektordosis und die anschließenden Füllungsbilder mit einer entsprechend niedrigeren Detektordosis aufgenommen. Durch diese Vorgehensweise lässt sich das Rauschen in den Subtraktionsbildern gegenüber der bisherigen Technik verringern, bei der alle Röntgenbilder, d. h. sowohl Maskenbild als auch Füllungsbilder, mit der gleichen Detektordosis aufgenommen wurden.at In the present method, therefore, the detector dose is not uniform all x-rays distributed. Rather, the mask image with a higher detector dose and the subsequent ones filling images recorded with a correspondingly lower detector dose. By this procedure leaves the noise in the subtraction images is opposite to the reduce previous technique in which all X-ray images, d. H. both mask image as well as filling pictures, were recorded with the same detector dose.
Hierbei
wurde erkannt, dass bei Berücksichtigung
der Gesetzmäßigkeiten
der Fehlerfortpflanzung durch geeignete Verteilung der Detektordosen das
Rauschen in den Subtraktionsbildern erniedrigt bzw. optimiert werden
kann. Sei D die Summe aller Detektordosen von Phase 1 und Phase
2, sei a·D
= D1 die Detektordosis für
das Maskenbild und sei b die Anzahl der Röntgenbilder für die Phase
2 (Füllungsbilder),
so ist die Varianz V der Subtraktionsbilder proportional zu 1/(a·D) + b/(1 – a)/D.
Diese Varianz wird minimal, wenn (
Mit dem vorliegenden Verfahren kann die Bildqualität bei gleicher Gesamt-Detektordosis erhöht werden, die in der medizinischen Röntgenbildgebung ein gutes relatives Maß für die Patientendosis ist, sofern sich am Röntgenspektrum zwischen Masken- und Füllphase nichts ändert. In gleicher Weise kann auch bei konstanter Bildqualität die Detektordosis und somit die Patientendosis abgesenkt werden. Mit dem vorliegenden Verfahren lässt sich somit das Rauschen der Subtraktionsbilder bei gleicher Gesamt-Detektordosis gegenüber den bekannten Verfahren verringern.With In the present method, the image quality can be at the same total detector dose elevated Being a good relative in medical X-ray imaging Measure of patient dose is, provided on the X-ray spectrum between mask and filling phase nothing changes. In the same way, even with constant image quality, the detector dose and thus the patient dose are lowered. With the present Procedure leaves thus the noise of the subtraction images at the same total detector dose across from reduce the known method.
Die unterschiedlichen Detektordosen für das erste und die weiteren Röntgenbilder werden durch Variation der Bestrahlungsintensität des Untersuchungsbereiches eingestellt. Dies kann bspw. durch eine Änderung des Röhrenstroms oder der Belichtungszeit erreicht werden.The different detector doses for the first and the other radiographs be by varying the irradiation intensity of the examination area set. This can, for example, by a change in the tube current or the exposure time can be achieved.
Das Verfahren kann auch in eine Steuereinrichtung einer Anlage zur Röntgenbildgebung implementiert werden. In diesem Falle ist eine Schnittstelle, bspw. über ein graphisches Benutzerinterface, vorgesehen, über die ein Bediener der Anlage die Gesamtanzahl der aufzuzeichnenden Röntgenbilder eingibt. Alternativ kann auch eine Auswahl aus unterschiedlichen Aufzeichnungsprogrammen mit unterschiedlicher Anzahl der Röntgenaufnahmen vorgegeben werden, aus denen der Benutzer dann eines auswählt. Die Vorgabe der Gesamt-Detektordosis kann in gleicher Weise erfolgen, wie dies bereits bei den bisherigen Röntgenanlagen der medizinischen Bildgebung durchgeführt wird. Auf Basis der Gesamt-Detektordosis und der Anzahl der zu erstellenden Röntgenbilder berechnet ein Programmmodul in der Steuereinrichtung dann die Detektordosis für das Masken bild und die Detektordosen für die Füllungsbilder und steuert die Röntgenanlage bei der Aufzeichnung der Masken- und Füllungsbilder entsprechend an.The Method can also be used in a control device of a system for X-ray imaging be implemented. In this case, an interface, for example, via a graphical user interface, provided by an operator of the plant inputs the total number of X-ray images to be recorded. alternative can also choose from a variety of recording programs be specified with different numbers of X-ray images, from which the user then selects one. The default of the total detector dose can done in the same way as already in the previous X-ray equipment medical imaging is performed. Based on the total detector dose and the number of X-ray images to be created calculates a program module in the control device then the detector dose for the mask image and the detector doses for the filling pictures and controls the x-ray system when recording the mask and fill images accordingly.
Das vorliegende Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:The The present method will now be described with reference to an exemplary embodiment briefly explained in connection with the drawings. in this connection demonstrate:
Im
Folgenden wird das vorliegende Verfahren beispielhaft anhand einer
Röntgen-Angiographieanlage
beschrieben. Die Röntgen-Angiographieanlage
ist schematisch in
Bei
der Durchführung
des vorliegenden Verfahrens, dessen Verfahrensablauf schematisch
in
Die Steuereinheit steuert das C-Bogen-Gerät zur Aufzeichnung des Maskenbildes mit der berechneten Detektordosis D1 an. Nach der Injektion eines geeigneten Kontrastmittels werden im zeitlichen Abstand die neun Füllungsbilder aufgezeichnet, wobei die Detektordosen für diese Füllungsbilder wiederum durch die Steuereinheit eingestellt werden. Nach der Aufzeichnung der Füllungsbilder erfolgt eine digitale Subtraktion der Bilddaten des Maskenbildes von dem jeweiligen Füllungsbild, um das zugehörige Subtraktionsbild zu erhalten. Die Subtraktion erfolgt im Bildrechner der Angiographieanlage. Die Subtraktionsbilder werden dem Anwender an der Bildanzeigeeinrichtung dargestellt.The Control unit controls the C-arm device to record the mask image with the calculated detector dose D1. After the injection of a suitable contrast agents are spaced nine times filling images in turn, with the detector doses for these filling images in turn the control unit can be adjusted. After recording the filling images a digital subtraction of the image data of the mask image takes place from the respective filling picture, around the associated To obtain subtraction image. The subtraction takes place in the image computer the angiography system. The subtraction pictures become the user displayed on the image display device.
Das vorliegende Verfahren lässt sich selbstverständlich nicht nur mit dem rein beispielhaft angeführten C-Bogen-Gerät durchführen. Für die Durchführung des Verfahrens sind vielmehr alle röntgenbasierten, medizinischen und nicht medizinischen Bildgebungsgeräte einsetzbar, die sich für die Subtraktionstechnik eignen.The present method leaves of course not just with the C-arm device, which is given by way of example. For the implementation of the Method are rather all X-ray based, can be used in medical and non-medical imaging devices, for themselves the subtraction technique are suitable.
Claims (4)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200610037969 DE102006037969A1 (en) | 2006-08-14 | 2006-08-14 | Method for x-ray imaging under application of subtraction technology, involves recording x-ray image of examination area by detector dose, where multiple other x-ray images of examination area are recorded by another detector dose |
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8131 | Rejection |