DE102006052874B4

DE102006052874B4 - Verfahren zur Erzeugung eines Röntgenbildes während einer Mammographie

Info

Publication number: DE102006052874B4
Application number: DE102006052874.3A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hanke; Dr. Mertelmeier Thomas
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2021-04-08
Anticipated expiration: 2026-11-10
Also published as: US20100061614A1; US8326009B2; WO2008055760A1; DE102006052874A1

Abstract

Verfahren zur Erzeugung eines Röntgenbildes (32,40) während einer Mammographie einer Brust (10), wobei die Brust (10) in einer Haltevorrichtung (8) fixiert ist, bei dem- die Brust (10) mit Röntgenstrahlung (30) zur Erzeugung eines eigenständigen ersten Röntgenbildes (32) durchleuchtet wird,- das eigenständige erste Röntgenbild (32) zur Bestimmung einer Bedingung (38a,b) für eine zweite Anwendung von Röntgenstrahlung (30) ausgewertet wird,- die Brust (10) gemäß der Bedingung (38a,b) mit Röntgenstrahlung (30) zur Erzeugung eines eigenständigen zweiten Röntgenbildes (40) mit einem gegenüber einem ersten eigenständigen Röntgenbild veränderten Bildfeld (42) durchleuchtet wird und- dass das eigenständige zweite Röntgenbild (40) in das eigenständige erste Röntgenbild (32) eingeblendet oder beide getrennt angezeigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Röntgenbildes während einer Mammographie einer Brust, wobei die Brust in einer Haltevorrichtung fixiert ist.
Die Mammographie, also Röntgendurchleuchtung der Brust einer in der Regel weiblichen Patientin hat sich als Untersuchungsmethode in der medizinischen Praxis durchgesetzt. Die Mammographie wird heute in der Regel digital durchgeführt, d.h. die entsprechenden Röntgenbilder werden von einem digitalen Röntgenempfänger, z.B. einem Flachbilddetektor, erzeugt.
In der Mammographie bzw. bei bekannten Mammographiesystemen ist es heute üblich, die Brust in einer Haltevorrichtung zu fixieren bzw. zu komprimieren und hierbei eine einzige Röntgenaufnahme mit statischen Aufnahmeparametern zu erzeugen. Die Brust wird sodann wieder aus der Kompressionsvorrichtung gelöst. Ist im Rahmen der Mammographie eine zweite Röntgenaufnahme erforderlich, z.B. für eine Biopsie oder eine Detailaufnahme zur Feindiagnose wird die Patientin bzw. die Brust erneut in der Kompressions- bzw. Haltevorrichtung fixiert.
Zwischen beiden Röntgenaufnahmen liegen in der Regel zumindest mehrere Stunden, Tage oder Wochen. Der medizinische Workflow im Rahmen der gesamten Mammographie ist somit langsam und umständlich. Die Untersuchungszeit für die Patienten ist lange, da diese zweimal die komplette Röntgenprozedur inkl. Fixierung der Brust durchlaufen muss. Durch die zwei getrennten Röntgenaufnahmen erhält die Patientin die doppelte Dosis einer Einzelaufnahme.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2005 036 514 A1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung eines digitalen Röntgenbildes von einem Untersuchungsobjekt beschrieben. Das zu erstellende digitale Röntgenbild besteht aus einem Vorbild und einem Folgebild. Vorbild und Folgebild weisen die gleiche Auflösung und Größe auf. Die für das Folgebild zu verwendende Restdosis wird aus dem Vorbild mittels Bildauswertung ermittelt. Vorbild und Folgebild werden zu einem Röntgenbild addiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung eines Röntgenbildes während einer Mammographie einer Brust anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung eines Röntgenbildes während einer Mammographie einer Brust. Die Brust ist während des gesamten Verfahrens in der Haltevorrichtung bzw. Kompressionsvorrichtung fixiert. Zunächst wird die Brust mit Röntgenstrahlung zur Erzeugung eines ersten Röntgenbildes bzw. einer ersten Teilaufnahme oder Aufnahmeabschnitts durchleuchtet. Erfindungsgemäß wird nun, während die Brust weiterhin in der Haltevorrichtung fixiert ist, dass erste Röntgenbild zur Bestimmung einer Bedingung für eine zweite Anwendung von Röntgenstrahlung ausgewertet und die Brust gemäß der Bedingung mit Röntgenstrahlung zur Erzeugung eines zweiten Röntgenbildes bzw. einer zweiten Teilaufnahme oder Aufnahmeabschnitts durchleuchtet. Die Bedingung bestimmt hierbei die Rahmenbedingungen, Aufnahmeparameter, Ausführung o.ä. der zweiten Röntgenaufnahme.
Da die Brust während des gesamten Verfahrens in der Haltevorrichtung fixiert ist, verbleibt der medizinische Workflow in der Mammographie erheblich beschleunigt. Es entstehen zwei Röntgenaufnahmen, die aufeinander abgestimmt sind, da auf Basis der ersten Aufnahme, nämlich durch Auswertung dieser und Ermittlung einer entsprechenden Bedingung gemäß dieser Bedingung die zweite Aufnahme angefertigt wird. Die gesamte Untersuchungszeit der Patientin verkürzt sich deutlich, da beide Röntgenaufnahme zeitnah aufeinander, also im Sekunden- bzw Minutenbereich angefertigt werden. Dadurch, dass die Brust nicht aus der Haltevorrichtung gelöst wird, sind die Aufnahmebedingungen für beide Röntgenbilder exakt gleich. Die Bestimmung der Bedingung für das zweite Röntgenbild ist somit auf Basis des ersten Röntgenbildes vereinfacht.
Heute existieren zur Erzeugung eines digitalen Röntgenbildes Detektoren, welche die bei Auftreffen von Röntgenstrahlung entstehende Ladung bzw. Bildinformation beim Auslesen eines entsprechend durch die Ladung bzw. Bildinformation beschriebenen Röntgenbildes nicht löschen, sondern erhalten. Mit derartigen Detektoren ist es also möglich, nach einer ersten Einstrahlung von Röntgenstrahlung und Auslesen eines entsprechenden Röntgenbildes weitere Röntgenstrahlung im Detektor additiv aufzunehmen, mit anderen Worten also die Belichtung des ersten Röntgenbildes fortzusetzen, um ein weiteres bzw. modifiziertes oder ergänztes Röntgenbild zu erhalten. In diesem Fall sind die oben genannten ersten und zweiten Röntgenbilder also im Sinne von Teilaufnahmen bzw. Aufnahmeabschnitten zu verstehen. Im zweiten Röntgenbild ist dann zusätzlich zu der Information aus der zweiten Anwendung von Röntgenstrahlung die Bildinformation des ersten Röntgenbildes bzw. der ersten Teilaufnahme oder des ersten Aufnahmeabschnittes erhalten geblieben.
Zur Bestimmung der Bedingung für das zweite Röntgenbild existieren mehrere Alternativen.
So kann zur Bestimmung der Bedingung das erste Röntgenbild hinsichtlich Röntgenaufnahmeparametern und/oder Röntgendosis automatisch ausgewertete werden. Dies ist insbesondere deshalb möglich, da sich wie oben erwähnt viele Randbedingungen z.B. Aufnahmegeometrie, Kompressionszustand der Brust usw. innerhalb der kurzen Zeit während dieser die Brust in der Haltevorrichtung fixiert bleibt, zwischen erster und zweiter Röntgenaufnahme nicht ändern. Die Auswertung bzw. Bestimmung von Röntgenaufnahmeparametern für das zweite Röntgenbild führen so zu einem qualitativ gegebenenfalls gegenüber dem ersten Röntgenbild noch verbesserten zweiten Röntgenbild. Die Bestimmung der zweiten Röntgendosis für eine exakte Anpassung dieser an die gewünschte Art der Röntgenaufnahme, Bildqualität etc. ist so möglich. Insgesamt kann so eine Dosisreduktion für die Patienten in Bezug auf beide Röntgenbilder erreicht werden. Durch die automatische Auswertung kann diese im Gegensatz zur Betrachtung und Befundung durch einen Arzt besonders zeitnah und unabhängig von dessen augenblicklicher Verfügbarkeit etc. durchgeführt werden. Die Zeit zur Aufnahme beider Röntgenbilder, also die Zeit während die Patientin in der Haltevorrichtung fixiert bleiben muss, kann so auf wenige Minuten oder Sekunden reduziert werden.
Insbesondere für die oben genannte Verfahrensvariante mit zwei Teilaufnahmen bzw. Aufnahmeabschnitten ergibt sich so eine optimale Anpassung der Parameter für das Summenbild aus erster und zweiter Teilaufnahme, da aus einem „Preshot“ (erste Teilaufnahme) die zur Erzeugung eines Gesamtbildes optimaler Bildqualität benötigten Parameter für die zweite Teilaufnahme gemäß des Verfahrens aus der ersten Teilaufnahme bestimmbar ist.
Alternativ kann zur Bestimmung der Bedingung das erste Röntgenbild auch mittels Bildverarbeitung automatisch ausgewertet werden. Durch entsprechende automatische Bildverarbeitung können z.B. bestimmte Bereiche im ersten Röntgenbild ermittelt werden, deren Qualität im zweiten Röntgenbild zu verbessern ist. Auch kann z.B. ein besonders interessierender Bereich des Röntgenbildes (ROI, Region of Interest), wie z.B. ein Tumor, eine verdächtige Bildstruktur oder ähnliches erkannt werden und so eine entsprechend diesen interessierenden Bildbereich optimierende zweite Röntgenaufnahme angefertigt werden.
Insbesondere kann daher als Bildverarbeitung eine automatische CAD-Analyse (Computer Aided Detection / Diagnosis) des ersten Röntgenbildes durchgeführt werden. CAD-Systeme bzw.-Algorithmen versuchen, die entsprechend medizinisch interessanten Aspekte des ersten Röntgenbildes automatisch zu ermitteln und so die Bedingung für ein entsprechendes zweites Röntgenbild festzulegen.
Alternativ kann zur Bestimmung der Bedingung auch das erste Röntgenbild einem Benutzer angezeigt werden, und der Benutzer die Bedingung festlegen. Dies ist z.B. für derartige Fälle sinnvoll, wenn ein entsprechender Benutzer zeitnah zur Verfügung steht automatische Algorithmen zu keinem sinnvollen Auswertungsergebnis gelangen oder eine händische Überprüfung des ersten Röntgenbildes ohnehin wünschenswert ist.
Auch für die zu bestimmenden Bedingungen für die Aufnahme des zweiten Röntgenbildes existieren verschiedenen Alternativen.
Als erfindungsgemäße Bedingung wird ein gegenüber dem ersten Röntgenbild verändertes Bildfeld für das zweite Röntgenbild bestimmt. Das veränderte Bildfeld kann z.B. gegenüber dem ersten Röntgenbild deutlich verkleinert sein, um lediglich ein Detail des ersten Röntgenbildes im zweiten Röntgenbild nochmals, insbesondere mit veränderten Aufnahmeparametern zur besseren Visualisierung, festgelegt werden. In diesem Fall dient z.B. das erste Röntgenbild als Grobübersichtsbild und das zweite Röntgenbild als Detailbild.
Alternativ kann als Bedingung auch eine Röntgendosis für das zweite Röntgenbild bestimmt werden, die z.B. dessen maximale Bildqualität sicherstellt. Durch Auswertung des ersten Röntgenbildes können z.B. Defizite bezüglich der Bildqualität aufgedeckt und die Röntgendosis dementsprechend im zweiten Röntgenbild optimiert werden. So ist sichergestellt, dass durch eine einzige Fixierung der Patientin in der Haltevorrichtung auf jeden Fall mit dem zweiten Röntgenbild ein hochqualitatives Röntgenbild erzeugt wird. Ein Durchleiden der Röntgenprozedur, insbesondere Kompression durch die Patientin, ohne am Ende eine nutzbares Röntgenbild zu erzeugen, wird so vermieden.
Alternativ kann als Bedingung auch ein die Strahlqualität der Röntgenstrahlung beeinflussender Parameter für die zweite Röntgenaufnahme bestimmt werden. Bezüglich der Strahlqualität kann so z.B. eine entsprechende Beschleunigungsspannung oder eine bestimmte Anoden/Filterkombination gewählt werden, welche für die beabsichtigte Darstellung bestimmter Strukturen optimal ist. Wird z.B. im ersten Röntgenbild ein Tumor oder eine Mikrokalzifikation diagnostiziert, können entsprechend die Röntgenparameter zur optimalen Darstellung eines Tumors oder einer Mikrokalzifikation gewählt werden. Somit ist sichergestellt, dass zumindest im zweiten Röntgenbild das interessierende Detail in bester Bildqualität dargestellt ist.
Die Röntgenbilder können von einem Röntgendetektor mit variabler Auflösung erzeugt werden. Als Bedingung wird dann die Auflösung für die zweite Röntgenaufnahme bestimmt. So ist es z.B. bei der zweiten Röntgenaufnahme den Detektor, z.B. für ein kleines Bildfeld auf maximale Auflösung zu schalten, während dieser zur Durchführung der ersten Röntgenaufnahme lediglich mit Standardauflösung zur Erzeugung eines Übersichtsbildes betrieben wurde.
Zur Erzeugung der Röntgenbilder kann ein schneller Festkörperdetektor mit hoher Bildrate verwendet werden. Ein derartiger digitaler Röntgenstrahlungsdetektor erlaubt es z.B., das Verfahren im Zeitrahmen von unter einer Minute durchzuführen, was für die Patientin vorteilhaft ist, da diese während der ganzen Zeit schmerzhaft bzw. unangenehm in der Haltevorrichtung eingeklemmt ist.
Im Rahmen des Verfahrens können erstes und zweites Röntgenbild getrennt voneinander abgespeichert und angezeigt werden. Dies erlaubt z.B. für den Betrachter eine in herkömmlicher Weise bekannte Trennung von Übersichts- und Detailaufnahme, um z.B. beide nebeneinander, jedoch gleichzeitig betrachten und befunden zu können.
Alternativ kann jedoch auch erstes und zweites Röntgenbild zu einem Kombinationsbild fusioniert werden, und das Summenbild abgespeichert und angezeigt werden. Durch die Fusionierung in einem Summenbild kann z.B. in einem einzigen Röntgenbild sowohl ein Grobüberblick als auch ein bestimmtes Detail besonders kontrastreich oder mit hoher Auflösung dargestellt sein. Das besonders hervorgearbeitete Detail erscheint somit im einzigen Summenbild in seinem direkten Kontext bzw. der direkten Umgebung, dargestellt durch den Rest des ersten Röntgenbildes.
Im Gegensatz zur oben genannten Alternative von zwei im Röntgendetektor die Röntgendosis aufsummierenden Teilaufnahmen werden hier also zwei tatsächlich getrennte Röntgenbilder erzeugt, der Bildinhalt des Röntgendetektors zwischen den beiden Röntgenbildern also gelöscht, und erstes und zweites Röntgenbild tatsächlich erst später rechnerisch fusioniert.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigt in einer schematischen Prinzipskizze:

1 ein Mammographiesystem zur Durchführung einer Mammographie an einer Patientin.

1 zeigt eine Mammographieanlage 2 umfassend ein Röntgensystem 4 und eine Akquisitions-Workstation 6. Das Röntgensystem 4 umfasst eine Halterung 8 bzw. Kompressionsvorrichtung zum Fixieren einer Brust 10 einer Patientin 12 (in 1 symbolisch dargestellt). Die Halterung 8 umfasst einen Röntgenflachdetektor 14 und eine in 1 nicht dargestellte, mit dem Flachdetektor zusammenwirkende Kompressionsplatte.
Der Flachdetektor 14 ist zusammen mit einer Röntgenquelle 16 an einer Tragvorrichtung 18 befestigt. Das Röntgensystem 4 ist über eine Datenleitung 20 mit der Workstation 6 verbunden, welche im Wesentlichen einen Monitor 22, eine Tastatur 24 und eine Recheinheit 26 umfasst.
Ein Arzt 28 möchte nun an der Patientin 12 eine Mammographie durchführen. Hierzu verbringt er deren Brust 10 in die Halterung 8 und startet über die Workstation 6 die Röntgenquelle 16, welche Röntgenstrahlung 30 durch die Brust 10 zum Flachdetektor 14 hin aussendet. Dieser liefert ein erstes Röntgenbild 32 zur Workstation 6 zurück, welches den gesamten Abbildungsbereich, also die in 1 dargestellte Fläche des Flachdetektors 14 bildhaft wiedergibt. Im Röntgenbild 32 ist ein Abbild der Brust 10 mit einer verdächtigen Region 34 zu erkennen. Das Röntgenbild 32 wird am Monitor 22 dem Arzt 28 angezeigt.
In einer ersten Alternative wertet nun der Arzt 28 das Röntgenbild 32 aus und identifiziert eine abgebildete Region 34 als für ihn von besonderem Interesse. Er legt daher händisch eine ROI 36 (region of interest) im Röntgenbild 32 fest, welche im Wesentlichen die Region 34 beinhaltet.
Alternativ analysiert ein in der Recheneinheit 26 ablaufendes Computerprogramm das Röntgenbild 32 und identifiziert automatisch die abgebildete Region 34 als interessierendes Objekt, welches genauer abzubilden ist. Die Recheneinheit 26 definiert daher im Röntgenbild 32 die ROI 36.
Über die Datenleitung 20 übermittelt die Recheneinheit 26 zwei Parameter 38a,b (in der Realität können dies deutlich mehr sein) an das Röntgensystem 4, welche die Aufnahmebedingungen für eine weitere Aussendung von Röntgenstrahlen 30 darstellen. Der Parameter 38a bestimmt nämlich die Geometrie der ROI 36 dahingehend, dass ein Bildfeld 42 durch nicht dargestellte Aperturblenden vor der Röntgenquelle 16 so eingestellt wird, dass nur die ROI 36 am Flachdetektor 14 mit Röntgenstrahlung 30 bestrahlt wird. Der Parameter 38b hingegen schaltet die interne Pixelauflösung des Flachdetektors 14 deutlich feiner gegenüber der Röntgenaufnahme 32, so dass im Röntgenbild 40 die ROI 36 mit der Region 34 detailreich dargestellt ist.
Nun kann die Brust 10 aus der Halterung 8 gelöst werden.
Das Röntgenbild 40 wird ebenfalls vom Röntgensystem 4 zur Workstation 6 übertragen und dort über die Recheinheit 26 mit dem ersten Röntgenbild 32 derart fusioniert, dass die ROI 36 gemäß der Bildinformation aus dem Röntgenbild 40 mit deutlich erhöhter Detailauflösung in das restliche Röntgenbild 32 eingeblendet wird. Durch eine entsprechende Bedienung der Workstation 6 kann so der Arzt 28 den interessierenden Bereich, nämlich die ROI 36 auf die volle Größe des Bildschirms 22 zoomen, um die Region 34 detailgetreu zu betrachten.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Röntgenbildes (32,40) während einer Mammographie einer Brust (10), wobei die Brust (10) in einer Haltevorrichtung (8) fixiert ist, bei dem - die Brust (10) mit Röntgenstrahlung (30) zur Erzeugung eines eigenständigen ersten Röntgenbildes (32) durchleuchtet wird, - das eigenständige erste Röntgenbild (32) zur Bestimmung einer Bedingung (38a,b) für eine zweite Anwendung von Röntgenstrahlung (30) ausgewertet wird, - die Brust (10) gemäß der Bedingung (38a,b) mit Röntgenstrahlung (30) zur Erzeugung eines eigenständigen zweiten Röntgenbildes (40) mit einem gegenüber einem ersten eigenständigen Röntgenbild veränderten Bildfeld (42) durchleuchtet wird und - dass das eigenständige zweite Röntgenbild (40) in das eigenständige erste Röntgenbild (32) eingeblendet oder beide getrennt angezeigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Bestimmung der Bedingung (38a,b) das erste Röntgenbild (32) hinsichtlich Röntgenaufnahmeparametern und/oder Röntgendosis automatisch ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Bestimmung der Bedingung (38a,b) das erste Röntgenbild (32) mittels Bildverarbeitung automatisch ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem als Bildverarbeitung eine automatische CAD-Analyse des ersten Röntgenbildes (32) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Bestimmung der Bedingung (38a,b): - das erste Röntgenbild (32) einem Benutzer (28) angezeigt wird, - der Benutzer (28) die Bedingung (38a,b) festlegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Bedingung (38a,b) ein gegenüber dem ersten Röntgenbild (32) verändertes Bildfeld (42) für das zweite Röntgenbild (40) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Bedingung (38a,b) eine Röntgendosis für das zweite Röntgenbild (40) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Bedingung (38a,b) ein die Strahlqualität der Röntgenstrahlung (30) beeinflussender Parameter für das zweite Röntgenbild (40) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Röntgenbilder (32,40) von einem Röntgendetektor (14) mit variabler Auflösung erzeugt werden, bei dem als Bedingung (38a,b) die Auflösung für das zweite Röntgenbild (40) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein schneller Festkörperdetektor mit hoher Bildrate zur Erzeugung der Röntgenbilder (32,40) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem erstes (32) und zweites (40) Röntgenbild getrennt abgespeichert und angezeigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem erstes (32) und zweites (40) Röntgenbild zu einem Kombinationsbild fusioniert werden, und das Summenbild abgespeichert und angezeigt wird.