DE102007026665A1

DE102007026665A1 - Drahtloses integriertes automatisches Bestrahlungsregelmodul

Info

Publication number: DE102007026665A1
Application number: DE102007026665A
Authority: DE
Inventors: Rowland F. Hartland Saunders
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2007-12-27
Also published as: US20070297569A1; US7313224B1; JP2008000595A

Abstract

Die Erfindung betrifft Systeme oder Vorrichtungen (400) und Verfahren (600) zum Bereitstellen einer unabhängigen Bestrahlungserfassung, eines Röntgenspektrums und einer Timingkompensation und zum Bereitstellen eines Bestrahlungsbeendigungssignals für das Röntgenstrahlensystem (400). Das System beinhaltet ein Interface (406) zum Empfangen von charakteristischen Bestrahlungsdaten, wie beispielsweise kVp, Spektralfilter und Brennfleck. Das System bestimmt mittels eines programmierten Kontrollers (410) einen oder mehrere Regel- oder Steuerparameter auf der Basis der empfangenen charakteristischen Bestrahlungsdaten und erzeugt ein Regel- oder Steuersignal zum Regulieren einer Röntgenstrahlenquelle (412, 15).

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Das Gebiet der Erfindung betrifft Röntgenbildgebungssysteme und insbesondere eine automatische Bestrahlungsregelung und Bestrahlungsoptimierung für Röntgensysteme mittels eines drahtlosen automatischen Bestrahlungsregelmoduls.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine automatische Bestrahlungsregelung (automatic exposure control: AEC) wird bei Röntgenbildgebungsgeräten verwendet, um die Bestrahlung oder Belichtung pro Bild zu regulieren. Ziel ist es, die Bildqualität aufrechtzuerhalten, während die Patientenstrahlenbelastung minimiert wird. Die AEC entwickelt ein Signal, das zu dem Röntgenfluss auf dem Bildempfänger proportional ist. Das Signal wird dazu verwendet, für jedes Bild entweder durch Beendigung der Bestrahlung oder durch Anpassen der Röntgenflussrate die Gesamtbestrahlung einzustellen. In dieser Verwendung wird die Röntgenstrahlentechnik (kVp, spektraler Filter, Brennpunkt, usw.) durch den Bediener vorgegeben. Oftmals sind diese Parameter auf Grund der Patientengröße und bildgebend darzustellenden Anatomie vorgegeben und ausgewählt. Folglich ist die Rolle der AEC die, die korrekte gesamte Bestrahlung zu regeln.
Im Allgemeinen muss eine einfallende Strahlendosis für jedes Objekt oder jedes Bildgebung angepasst werden. Herkömmlich ist ein AEC-Kontroll-Sensor unabhängig von dem Bildgebungs-Strahlungsdetektor angeordnet. Mehrere dünne AEC-Sensoren, die die Strahlung um etwas 5% abschwächen, sind getrennt vor dem Bildgebungs-Strahlungsdetektor angeordnet. Der Einfall der Strahlung wird auf der Basis des Ausgangs der AEC-Sensoren gestoppt, wodurch eine für die Bildgebung angemessene Strahlung oder Strahlendosis erhalten wird. Als ein AEC-Sensor wird ein Sensor verwendet, der Strahlung direkt als Ladungen durch die Verwendung einer Ionisationskammer ausliest, oder es wird ein Sensor verwendet, der die Strahlung mittels eines Leuchtstoffs in sichtbares Licht umwandelt, wobei das sichtbare Licht durch eine optische Faser ausgeleitet und das sichtbare Licht mittels eines Photomultipliers in Ladungen konvertiert wird. Diese analoge Ausgabe wird über ein langes Kabel zu der Röntgenstrahlenregeleinheit geführt, wo das Signal mit einer Vergleichsspannung verglichen wird, die die verlangte Bestrahlungsdosis repräsentiert. Die typische Schnittstelle zu der Ionisationskammer enthält als Eingänge eine Ionisationskammerauswahl, ein Bestrahlungsstartsignal und eine Spannungsund Stromversorgung und als Ausgang eine analoge integrierte Helligkeit.
Die spektrale Empfindlichkeit dieser Einrichtungen ist weder über den verlangten kVp-Bereich konstant noch kann diese genau an die Eigenschaft des aufnehmenden Mediums angepasst sein. Das aufnehmende Medium kann eine Filmfolien-Kassette, eine CR-Kassette oder ein Flachdetektor sein.
Die temporäre Reaktion der Ionisationskammer ist nicht auf Beschränkungen der Bestrahlungssteuereinrichtung einge richtet. Sehr lange Bestrahlungen für Filme werlangen eine Kompensation des AEC-Niveaus zur Steigerung der erwarteten Bestrahlungsdosis, um reziproke Verluste zu kompensieren, die auch als Schwarzschild-Effekt bezeichnet werden. Sehr kurze Bestrahlungen verlangen eine Vorwegnahmefunktion, um die erwartete Bestrahlung zu reduzieren, um sowohl die Verzögerungen der Ionisationskammer selbst als auch einen Anstieg und Abfall der zeitlichen Begrenzungen in dem Röntgengenerators zu kompensieren.
Die spektrale und zeitliche Antwortcharakteristik verlangt eine Kalibrierung auf einer Systemebene, um eine ak zeptable Leistung des Systems zu schaffen. In einigen Systemen ist die verlangte Kompensation teilweise in dem Aufbau der AEC auf Systemebene einbezogen. In einigen Fällen ist die AEC-Kalibrierung eine langwierige Aufgabe im Prozess der Systemkalibrierung.
Dennoch besteht ein anderer Nachteil der konventionellen automatischen Bestrahlungsregulierung darin, dass die Ionisationskammereigenschaften in der Systemebene des AEC-Aufbaus einbezogen sind, da dann die Änderung des Aufbaus oder des Herstellers der Ionisationskammer einen neuen Software-Release verlangt, um jegliche Unterschiede in der Performance einzubeziehen.
Aus den vorstehend genannten Gründen und aus den nach- folgend aufgeführten Gründen, die für den Fachmann beim Lesen und Verstehen der vorliegenden Spezifikation deutlich werden, gibt es im Stand der Technik einen Bedarf an einem integrierten automatischen Bestrahlungsregulier-Teilsystem (automatic exposure control: AEC). Es gibt ebenso einen Bedarf für ein verbessertes Signal/Rausch-Verhältnis, eine Genauigkeit und eine niedrige Signalempfindlichkeit in einer automatischen Bestrahlungsregulierung (AEC).
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehend erwähnten Unzulänglichkeiten, Nachteile und Probleme werden hierbei angesprochen und werden beim Lesen und Studieren der folgenden Spezifikation verständlich.
In einer Ausführungsform schafft eine Bestrahlungsdosisreguliereinrichtung eine unabhängige Bestrahlungsdosiserfassung, ein Röntgen-Spektrum und einen Zeitvergleich und schafft ein Bestrahlungsbeendigungssignal der Röntgenvorrichtung oder des Röntgensystems. Die Bestrahlungsregulierungseinrichtung beinhaltet ein Interface, das die Daten der Bestrahlungscharakteristik erhält, wie beispielsweise kVp, Spektralfilter, Brennpunkt; eine Reguliereinrichtung zur Ermittlung einer oder mehrerer Steuer- oder Regelparameter auf der Basis der erhaltenen Daten der Bestrahlungscharakteristik und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Steuer- oder Regelsignals, abhängig vom Auftreten einer oder mehrerer Parameter.
In einer weiteren Ausführungsform überführt die automatische Bestrahlungsdosisregulierung den Aufbau der Ionisationskammer von dem eines einfachen Sensors in einen solchen, der oftmals als ein Smart- oder intelligentes Sub-Subsystem bezeichnet wird. Die Kenntnis der verlangten spektralen, Zeit- und anderer relevanter Informationen, die akquiriert werden, wird aus dem Systemaufbau in das Subsystem verlagert. Der Beginn der Bestrahlung kann entweder durch einen expliziten Befehl oder durch die Analyse des integrierten Signals erfolgen. Die Grenzen der Leistung der Systemebenen können in das Subsystem einbezogen werden, um das Signal/Rausch-Verhältnis zu verbessern.
In einer weiteren Ausführungsform schafft eine Bestrahlungsregulierungseinrichtung eine unabhängige Bestrahlungserfassung, eine Röntgenspektrums- und eine Zeitkompensation und schafft ein Bestrahlungsbeendigungssignal für die Röntgenvorrichtung oder das Röntgensystem. Die Bestrahlungsregulierungseinrichtung enthält ein Interface zur Aufnahme der charakteristischen Bestrahlungsdaten. Diese charakteristischen Bestrahlungsdaten könnten eine Flächenauswahl, kVp, Gitterinformationen und die zu verwendende „Geschwindigkeit" enthalten. Die Geschwindigkeit ist bezogen auf die erforderliche Bestrahlungsdosis in mR an einem Referenzpunkt. Eine Regulierungseinrichtung zur Bestimmung einer oder mehrerer Regulierungsparameter auf der Basis der erhaltenen charakteristischen Bestrahlungsdaten und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Steuer- oder Regelsignals beim Auftreten des einen oder mehrerer Steuer- oder Regelparameter. Das Interface kann komplett digital sein, entweder elektrisch oder optisch. Das SNR (Signal/Rausch-Verhältnis) des AEC wird verbessert, indem das analoge Signal so nah wie möglich an der Signalquelle in ein digitales Signal gewandelt wird. Dies unterstützt das Interesse an der Minimierung der Dosis für einige radiographische Untersuchungsarten, insbesondere für pädiatrische Patienten oder Kinder.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Kalibrierungsmodul verwendet, um eine Kalibrierung in der Subsystemebene durchzuführen. Auf der Systemebene ist lediglich eine Funktionsüberprüfung erforderlich. Die Kalibrierung wird in einer kontrollierteren Umgebung durch geführt. Ein alternativer Satz von Kalibrierungen kann auf das Subsystem heruntergeladen werden, um Änderungen im Systemaufbau anzuzeigen oder für experimentelle Untersuchungen. Die Kalibrierungen für zahlreiche Systemtypen könnte im Subsystem enthalten sein. Zusätzlich könnten Updates der Kalibrierung in derselben Art und Weise behandelt werden, die typischerweise für Driver-Updates bei Personalcomputern verwendet werden.
Systeme, Benutzer, Verfahren und computerlesbare Medien von verschiedenem Umfang werden hierin beschrieben.
Zusätzlich zu den Aspekten und Vorteilen, die in dieser Beschreibung beschrieben sind, werden weitere Aspekte und Vorteile in Bezug auf die Zeichnung und durch Lesen der detaillierteren nachfolgenden Beschreibung deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Grobskizze, die einen Überblick einer Systemebene einer Ausführungsform darstellt.
2 ist eine Darstellung, die die Position des Systems zwischen einer Röntgenstrahlungsquelle und einem Detektor gemäß einer Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Blockdarstellung der Ionisationskammer, in der verschiedene Ausführungsformen durchgeführt werden können.
4 ist eine Blockdarstellung der Ionisationskammer und des Smart-Interfaces, in dem verschiedene Ausführungsformen betrieben werden können.
5 ist eine Blockdarstellung der Ionisationskammer und der Bedienerumgebung in der verschiedene Ausführungsformen betrieben werden können.
6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens, in dem verschiedene Ausführungsformen betrieben werden können.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird Bezug auf die nachfolgende Zeichnung genommen, die Teil hiervon ist, und in der die Darstellung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, die genutzt werden können. Diese Ausführungsformen werden ausreichend genau beschrieben, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die Ausführungsformen zu betreiben und es soll deutlich gemacht werden, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und dass logische, mechanische, elektrische und andere Änderungen gemacht werden können, ohne den Schutzumfang der Ausführungsformen zu verlassen. Die nachfolgende detaillierte Beschreibung ist deshalb nicht beschränkend zu verstehen.
Die detaillierte Beschreibung ist in Abschnitte unterteilt, um bestimmte Aspekte der Erfindung zu beschreiben. In einem Abschnitt sind ein Systemebenenüberblick und/oder bestimmte Implementierungen beschrieben. In einem anderen Abschnitt sind Verfahren der Ausführungsformen beschrieben. In einem weiteren Abschnitt ist die Hardware und die Bedienerumgebung beschrieben, in Verbindung mit denen Ausführungsformen betrieben werden können. Der letzte Abschnitt ist eine Schlussfolgerung der detaillierten Beschreibung, die in den vorangegangenen Abschnitten beschrieben ist.
Systemebenen-Überblick
1 ist ein Blockbild, das einen Überblick über die Systemebenen gibt. Ausführungsformen sind beschrieben als ob diese in einer Bedienerumgebung mit Muli-Processing oder Simultandatenverarbeitung und Multi-Threaded-Ebenen oder Vielfachbefehlsebenen auf einem Computer betrieben werden, wie beispielsweise einem Computer 502 in 5.
1 zeigt, dass eine Röntgenvorrichtung 14 oder ein Röntgensystem 14 und eine Röntgenstrahlenröhre 15 oder eine Röntgenstrahlenquelle 15 beinhaltet, die wenn diese durch ein Netzteil 16 angeregt wird, einen Röntgenstrahl 17 emittiert. Wie dies dargestellt ist, wird der Röntgenstrahl in Richtung auf den Patienten 18 gerichtet, der auf einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Tisch liegt. Der Anteil des Strahls, der durch den Tisch und den Patienten gelangt, fällt auf eine Röntgendetektoranordnung 22. Die Röntgendetektoranordnung 22 weist einen Szintillator 24 auf, der die Röntgenstrahlen in niederenergetische Lichtquanten im sichtbaren Spektrum umwandelt. Dem Szintillator 24 benachbart ist ein Bild-Photodetektor-Array 26 angeordnet, das die Lichtquanten in ein elektrisches Signal wandelt. Ein Detektorkontroller 27 enthält Elektronik zum Betreiben des Detektorarrays 26, um ein Bild zu akquirieren und um das Signal jedes Photodetektorelements auszulesen.
Das Ausgangssignal des Bilddetektorarrays 26 ist mit einem Bildprozessor 28 gekoppelt, der eine Schaltung zum Erfassen, Verarbeiten und Verstärken des Signals des Röntgenbilds aufweist. Das verarbeitete Bild wird auf einem Videomonitor 32 dargestellt und kann in einer Bildspeichereinrichtung 30 gespeichert werden. Ein System- und Bildde tektorkontroller 36, der Befehle von dem Benutzer über ein Bedienerinterface 38 erhält, und einen Prep- oder Vorbereitungs-Schalter 39 und einen Bestrahlungsdosis-Schalter 41 enthält, betreibt die gesamte Bedienung des Röntgenstrahlensystems 14. Eine Lichtanzeige 43 leuchtet während verschiedener Betriebsarten auf, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
Das Bildphotodetektorarray 26 besteht aus amorphen Siliziumelementen auf einem Glassubstrat. Ein Bereich des Lichtes von dem Szintillator 24 durchdringt diese amorphen Siliziumelemente und die Räume zwischen diesen. Zusätzlich durchdringen einige der Röntgenstrahlen sowohl den Szintillator 24, als auch das Bildphotodetektorarray 26. Das Ausgangssignal des Arrays 26 ist ebenfalls mit einer (nicht gezeigten) Bestrahlungsregulierschaltung verbunden, die in den 2 bis 4 beschrieben wird.
Im Allgemeinen verwendet das Bildgebungssystem ein Preshot-Bild aus einem digitalen Detektor 26. Das Preshot-Bild wird mit einer kleinen Dosis von Röntgenstrahlen erhalten, die vor der Röntgenbestrahlung auftritt und die ein Bild des Patienten liefert. Die Anzahl, der Ort und die Größe des interessierenden Bereichs (region of interst: ROI) auf dem Preshot-Bild werden automatisch zur Bestrahlungsregulierung verwendet und sind auf der Basis einer vorgeschriebenen Anatomie/Ansicht definiert oder werden automatisch aus den Bilddaten berechnet, die von dem Detektor 26 erzeugt werden. Eine typische Ansicht der Anatomie ist eine Thoraxanatomie. Folglich kann der „Bildausschnitt" des AEC für verschiedene Bildgebungsabläufe durch selektive Kombination des Signals aus einer oder mehreren ROIs der gewünschten Gestalt und Größe angepasst werden.
Verschiedene Algorithmen auf der Basis von Bildern können verwendet werden, um die geeigneten ROIs herzuleiten. Der einfachste Ansatz ist der, ROIs zu erzeugen, die dieselbe Größe und Gestalt wie die Zelle der Ionisationskammer haben. In diesem Fall wird der Mittelwert der Röntgenstrahlensignale in der ausgewählten Ionisationskammer berechnet. Der Röntgendetektor ist so kalibriert, dass die Grauwerte des Bildes in Bestrahlungsniveaus mittels einer Konversionstransferfunktion konvertiert werden können.
Bestrahlung (mR) = F1 (Graustufe)
Es ist sicher anzunehmen, dass diese Funktion linear ist und die Steigung und der Abschnitt sind abhängig von dem Röntgenenergiespektrum. Um die mAs (Milliampersekunden) zu berechnen, die aus dem Schuss der Gesamtdosis notwendig sind, werden die mAs des Preshotes skaliert, indem der gemessene mittlere Grauwert in dem Bild des Preshots und dem gewünschten Bestrahlungsniveaus in Grauwerte konvertiert wird: Notwendige mAs = mAs des Preshots·F1 (gewünschte Bestrahlung)/Graustufe des ROI des Preshots.
Beispielsweise ist ein Preshot mit mAs (Milliampersekunden) von 0,1 mit einer vorgegebenen kvp, Fokusgröße, mA, usw. verwendet und die gewünschte Detektorbestrahlung beträgt 3,4 Mikroröntgen (μR). Das System wurde so kalibriert, dass der Konversionsfaktor als 300 Impulse/Mikroröntgen bekannt ist. Der mittlere Wert wurde in dem ROI, der den Ort der Ionisationskammern mit 50 Impulsen repräsentiert, berechnet. Folglich wird die benötigte Beziehung für mAs wie folgt verwendet:
benötigte mAs = 0,1·(300·3,4)/50 = 2,04
Die automatische Bestrahlungsregulierung gibt jetzt an das System Befehle heraus, damit dieses mit der benötigten mAs arbeitet.
Nachdem der Vorbereitungsschalter 39 gedrückt ist, definiert das System die Preshot-Parameter auf der Basis der folgenden Parameter, die durch einen Benutzer des Systems beschrieben werden: Anatomie/Ansicht, Benutzerdosisauswahl und Patientengröße. Die Patientengröße ist im Allgemeinen auf klein, mittel oder groß beschränkt. Der Benutzer gibt die Parameter mittels des Benutzerinterfaces 38 ein. Die Preshot oder Preshot-Parameter beinhalten die Röntgenbestrahlungstechnik, das Detektor-Timing und die Synchronisation zwischen diesen beiden. Die Röntgenbestrahlungstechnik beinhaltet kV, ma, Mas und viele andere Parameter, die dem Röntgentechniker bekannt sind. Das Detektor-Timing enthält das Offset-Timing und das Auslese-Timing. Durch das Interface 38 gibt der Benutzer alle der Preshot-Parameter ein.
Nachdem der Bestrahle-Schalter 41 gedrückt ist, führt das System die folgenden Aktionen aus: Erzeugen eines Offset-Bildes; Akquirieren eines Preshot-Bildes; Berechnen der optimalen Röntgenstrahlendosis, beispielsweise durch Anpassen der Bestrahlungszeit, und Erzeugen einer Bestrahlung oder eines endgültigen Bildes auf der Basis einer berechneten optimalen Röntgenstrahlendosis.
Das System berechnet die Bestrahlungszeit auf der Basis des notwendigen Signal/Rausch-Verhältnisses (SN-Verhältnis) durch Ausführen der folgenden Schritte: Speichern der erforderlichen SNR.sub.req-Werte für eine bestimmte A natomie/Ansicht; Messen des SNR.sub.meas auf dem Preshot-Bild in den vorbestimmten (oder berechneten) ROIs; Berechnen des Verhältnisses SNR.sub.req/SNR.sub.meas = K (SNR.sub.benötigt/SNR.sub.gemessen = K), mit SNR.about.T (SNR.ungefähr.T) und Berechnen von T.sub.exp = k.sup.2.times.T.sub.Preshot (T.sub.Bestrahlung = K.sub.2. multipliziert mit T.sub.Preshot).
Das SN-Verhältnis ist das Signal/Rausch-Verhältnis, K ist das vorherbestimmte Verhältnis der endgültigen Bestrahlung zu der Preshot-Bestrahlung und T ist die Bestrahlungszeit der Röntgenpulse.
Die Preshot-Bestrahlung (Bild) kann in einer reduzierten Matrixgröße (beispielsweise 128 mal 128 im Gegensatz zu 2000 mal 2000 Pixel) für denselben Bildausschnitt (FOV) erfasst werden, um die Extrazeit zu minimieren. Beispielsweise ist die Preshot-Röntgentechik definiert als vorbestimmte kVp in der Bestrahlungszeit, um innerhalb des Preshot-Bestrahlungsfensters (< 10 ms) zu passen und die mA, um die verlangter Bestrahlungsdosis (5–10% der normalen Dosis, die verwendet wurde, um ein diagnostisches Bildes eines Patienten zu erzeugen). In anderen Worten ist die Röntgenstrahlendosis während der normalen Bestrahlung 10 bis 50 mal größer als die Röntgendosis während dem vor der Bestrahlung liegenden Preshot-Schritt. Die vorbestimmte kVp kann typischerweise variieren, beispielsweise von 40 bis 150 kVp. Das Bestrahlungsfenster des Preshots variiert, je nachdem wie benötigt, bis zu 10 Millisekunden, abhängig von der ausgewählten Anatomie des Patienten und der ausgewählten Ansicht. Die Preshot-Funktion addiert ungefähr 20 ms zu der totalen Akquisitionszeit.
In einer einfachen Ausführungsform berechnet die Presliot-Analyse lediglich die Bildstatistiken auf einem rechwinkeligen interessierenden Bereich, der der vorliegenden Ionisationskammerposition nachempfunden ist (obwohl keine Ionisationskammer in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird). Die endgültige technischen Bildparameter können berechnet werden, um ein bestimmtes mittleres Target- oder Zielniveau (oder eine Targetdosis) oder ein bestimmtes Signal/Rausch-Verhältnis zu erlangen. Differenzierter und technisch anspruchsvollere Algorithmen können das Bild analysieren, um bestimmte anatomische Eigenschaften zu lokalisieren. Beispielsweise kann das Bild unter Verwendung des Schwellensetzens oder der Schwellenwertanalyse aufgeteilt werden, um die interessierenden Bereiche zu identifizieren, um eine statistische Analyse durchzuführen. Ein bevorzugtes Aufteilungsverfahren verwendet eine Mischung von räumlichen und statistischen Algorithmen. Der Kollimator und die unbearbeiteten Bestrahlungsflächen werden unter Verwendung von morphologischen Funktionen entfernt, wie beispielsweise Erweiterung- oder Streckungs- und Abtragsfunktionen mit vorausgewählter Kernel-Größe. Als nächstes werden die anatomischen Inhalte beschrieben unter Verwendung eines Gradientenfilters, der die Grenzen identifiziert. Mit einem Gradientenbild sind die Kanten oder Objektgrenzen einem hohen absoluten Wert zugeordnet und die flachen Flächen sind einem Wert Null zugeordnet. Eine Kantenstärkenschwelle wird auf der Basis der Patienteneingabedosis des Röntgensystems berechnet und die erwarteten Werte (heuristischen) auf der Basis der Patientenanatomie. Beispielsweise kann eine Bildschwelle auf der Basis eines vorbestimmten Rauschens in dem Bild (wie beispielsweise die Verwendung von Standartabweichung in einem flachen Bereich) geteilt durch die Patienteneingabedosis multipliziert mit einem Skalar berechnet werden, der von der Anatomie abhängt. Die Ausgabe ist ein Satz von nichtorthogonalen, interessierenden Bereichen, die wahrscheinlich von verschiedenen oder unterschiedlichen anatomischen Eigenschaften herrühren. Die Ausgaben des Aufteilungsalgorithmus sind mehrere interessierende Bereiche (ROIs) für verschiedene anatomische Gebiete. Bestimmte ROIs werden auf der Basis von einem Satz von vorbestimmten Regeln unter Verwendung der Statistiken der Größe, Gestalt und Grauheit berechnet, wie beispielsweise Minimum, Mittel, Maximum und Standartabweichung. In der Segmentierung ist das System auf die Fläche, die die interessierende Anatomie umgibt, fokussiert, und der Rest des Bildes kann ignoriert werden. Als ein Beispiel bilden der Hals, der Kehlkopf und die Wirbelsäule ein interessierendes Patientensegment für eine Nacken-Bildakquisition. Das System fokussiert auf das interessierende Segment des medizinischen Diagnosebildes, das den Hals, den Kehlkopf und die Wirbelsäule aufweist, indem ein Nackenbild analysiert wird. Als ein Beispiel, bildet die Lunge und das Diaphragma ein interessierendes Segment in einem Patientenbild für eine Thoraxbildakquisition. Das Segment des medizinischen Diagnosebildes, das die Lunge und das Diaphragma aufweist und das interessierende Segment für ein Thoraxbildakquisition wird identifiziert. Die interessierende Anatomie wird analysiert, um mindestens einen der Sätze der Anatomiebildeigenschaften zu identifizieren, wie beispielsweise die Dicke des Patienten oder Patientendicke.
Die Eigenschaften können verwendet werden, um die anatomisch interessierenden Segmente zu charakterisieren. Die anatomisch interessierenden Segmente können in Abhängigkeit von den Patientenparametern, wie die Abschwächung der Segmente, charakterisiert werden. Die Patientenparameter kön nen ebenso die hellsten oder dunkelsten Bereiche der interessierenden Anatomie enthalten. Die Analyse kann ebenso die Korrelation gegenwärtiger Daten mit einem normalisierten Patienten oder Normpatienten und/oder die Verwendung eines mathematischen Modells zur Charakterisierung der interessierenden Anatomie und der Parameter enthalten.
Die optimale Bestrahlung für das endgültige Bild kann bei demselben Preshot-Röntgenspektrum (kvp und spektraler Filter) liegen, aber bei einer berechneten mAs (mA und Bestrahlungszeitberechnung, die gewählt wurde um die Patientenbewegung zu minimieren und die Röhrenlebensdauer zu maximieren). Alternativ kann die Preshot-Analyse das Röntgenspektrum auf der Basis von vorbestimmten Technikdatenblättern ändern oder auf der Basis der ermittelten Patientendicke und Anatomieansicht berechnen. Diese Bildakquisitionsparameter oder Einstellungen werden verwendet, um die Visualisierung der Röntgenakquisitionstechniken anzupassen und/oder zur Klärung der interessierenden Anatomie oder Pathologie bei minimierter Dosis zu klären. Beispielsweise können die kVp (Röntgenenergie, Energie in Kilovolt der Röntgenstrahlen) und die spektralen Filter ausgewählt werden, um die Trennung von Knochen und Weichgewebe in einem interessierenden Segment zu optimieren. Die mAs (Milliampersekunden) und die Röntgendetektor-Verstärkung können gewählt werden, um die Targetdosis bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines ausreichenden Signals in der am dichtesten Fläche des interessierenden Segments zu minimieren.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Überblick der Systemebene einer Smart-Ionisationskammer 200 gemäß einer Ausführungsform zur Verfügung stellt. Die Smart-Ionisationskammer 200 enthält eine Smart-Ionisationskammer 202, eine Interface- oder Schnittstellen-Einrichtung 206, zum Erzeugen und Empfangen von Signalen von einer externen Quelle, und einen Detektor 22. Es sollte bemerkt werden, dass die Smart-Ionisationskammer 200 den Detektor 22 nicht benötigt, um ihre wichtigsten Funktionen auszuführen. Der Detektor 22 könnte entfernt werden und was übrig bleiben würde, ist eine Smart-Ionisationskammer 202, die verwendet werden kann, um ein oder mehrere Regel- oder Steuersignale zur automatischen Bestrahlungsregulierung zu erzeugen. Die Smart-Ionisationskammer löst den im Stand der Technik bekannten Bedarf nach einem integrierten automatischen Bestrahlungskontroll(AEC)-Subsystem mit verbessertem Signal/Rausch-Verhältnis.
Wie vorstehend in Bezug auf die Röntgenstrahlenquelle 15 bemerkt wurde, durchquert ein in der Röntgenröhre 15 erzeugter Röntgenstrahl auf seinem Weg zum Detektor 22 einen Patienten oder ein Objekt. Es sollte bemerkt werden, dass der Detektor 22 jede Art von Subsystem oder Einrichtung zum Erfassen eines Röntgenstrahls sein kann, wie ein Film oder digitaler Detektor. Beispielsweise beruht ein digitaler Detektor typischerweise auf einer Konversion in Licht, das dann in Ladungsträger umgewandelt wird. Optional verwenden digitale Röntgendetektoren, die auf der Basis von einer direkten oder indirekten Umwandlung arbeiten, Ladungsspeichermatrizen, um die Bildgebungsinformation zu bewahren, die dann elektronisch vor der nächsten Bestrahlung adressiert wird. In der Echtzeit-Bildgebung ist durch Verwendung von wiederholtem Auslesen der integrierten Strahlungswerte der Speichermatrix (Detektor) eine ausreichend hohe Anzahl von Frames pro Sekunde geschaffen. Für die medizinische Diagnostik ist es wünschenswert die minimale Röntgenbestrahlungsdosis, die ein Bild mit einem akzeptablen Kon tract und Helligkeit liefert, zu verwenden. Eine automatische Bestrahlungsregulierungseinrichtung wird dazu verwendet, um die Strahlung, die einen Patienten durchquert, zu erfassen und ein Signal zu schaffen, das die Röntgenbestrahlung beendet, falls ein vorherbestimmter Dosiswert erreicht ist, der ein gewünschtes Strahlungsdichteniveau liefert. Alternativ kann die aktuelle Röntgenbestrahlungsdosis für eine gewünschte Röntgenuntersuchung unter Verwendung der vorher bestimmten Bildgebungsbestrahlungsparameter und Patienteneigenschaften ausgewählt werden, die von regelmäßig erneuerten Nachschlagetabellen in eine Konsole der Röntgenvorrichtung geladen werden. Diese Tabellen können aus vorhergehenden Bestrahlungen aufgebaut sein, indem bekannte statistische Techniken und Verfahren verwendet werden.
Wenn die Röntgenstrahlen das Objekt durchqueren, wechselwirken diese mit der Smart-Ionisationskammer 200, die schwach absorbierende Röntgendetektoren verwendet, um die Röntgenstrahlen zu erfassen, die eine vernachlässigbare Interferenz auf dem Röntgenbild haben. Die Smart-Ionisationskammer 202 nutzt eine auf Röntgenstrahlen empfindliche Ionisationskammer, die mit einer integrierenden Elektronik und einem Rückkopplungssignal (AEC) zur Regelung der Röntgenquelle 15 verbunden ist. Die Smart-Ionisationskammer ist eine Zusammenlegung von der automatischen Bestrahlungsregulierung und einer Ionisationskammer, worin die AEC Signale erzeugen, die eine Anzeige für die von der AEC-Einrichtung erfassten Röntgenstrahlen sind. Sobald genügend Röntgenstrahlen den Patienten und die Kammer durchquert haben, um eine geeignete Filmschwärzung auf dem Film oder eine geeignete Antwort von einem digitalen Detektor zu erzeugen, stoppt die den Röntgenstrahl erzeugende Einrichtung 15 die Erzeugung der Röntgenstrahlen, sobald dies durch äußere Anregung angeordnet wurde.
Um zu bestimmen, ob genügend Röntgenstrahlen die Smart-Ionisationskammer 200 durchquert haben, wie beispielsweise auf einem Videokassettenrecorder (Kassette), muss der Ausgang des AEC durch die Bestimmung einer Ausgangs des Target-AEC für jeden der Sätze der vorherbestimmten Zustände des Bildgebungssystems 100 kalibriert werden. Es gibt mehrere Variablen, die den Satz der vorherbestimmten Zustände für das Bildgebungssystem 100 beeinflussen, einschließlich die Begrenzungen der Leistung oder Performance der Systemebene, der Patientendicke oder Anatomie, die die Abschwächung und das Spektrum der Röntgenstrahlen beeinflussen würden, der Röntgenerzeugungsspannung in kV, die verwendet wird, um die Röntgenstrahlen zu erzeugen, den Röntgenstrahlenfilter, den Kollimator und die Ionisationskammer. Das Bildgebungssystem 100 könnte mehrere Sätze dieser Zustände aufweisen, die verschiedene Werte für jede dieser Variablen repräsentieren. Demzufolge muss das Bildgebungssystem 100 für jeden der vorherbestimmten Zustände kalibriert werden, um die korrekte Ausgabe des Target-AEC zu bestimmen, der zu einer vernünftigen Belichtung des Films, der Elemente des Detektors 22 oder einer anderen ein Bild erfassenden Einrichtung führt, die gegenwärtig existiert oder in der Zukunft zur Erfassung eines Bildes entwickelt wird. Die Smart-Ionisationskammer 200 enthält ein Kalibrierungsmodul, um einen sicheren und ordnungsgemäßen Betrieb bezogen auf die vorstehend erwähnten Begrenzungen der Performance sicher zu stellen. Während der Kalibrierungsprozedur wird die Smart-Ionisationskammer ihre verschiedenen Variablen auf einen ersten vorherbestimmten Zustand setzen und die die Röntgenstrahlen erzeugende Einrichtung 15 wird für eine vorherbestimmte Periode Rönegenstrahlen erzeugen. Die Kalibrierung wird auf der Ebene des Subsystems durchgeführt. Auf der Ebene des Bildgebungssystems ist nur eine Funktionsüberprüfung notwendig. Die Kalibrierung wird in einer kontrollierteren Umgebung durchgeführt. Ein alternativer Satz von Kalibrierungen kann auf das Subsystem heruntergeladen werden, um Änderungen in dem Systemaufbau oder der experimentellen Untersuchungen anzusteuern. Die Kalibrierungen für zahlreiche Systemtypen könnten in dem Subsystem enthalten sein. Zusätzliche Kalibrierungsupdates könnten in derselben Art und Weise behandelt werden, die typischerweise für die Updates eines Computertreibers verwendet werden.
Die Smart-Ionisationskammer verwendet ein Interface 206 sowohl für den Empfang und das Senden von Signalen. Das Interface 206 zur Smart-Ionisationskammer kann komplett digital oder ein Digital/Analog-Hybrid sein. Ein digitales Interface erlaubt die Verwendung eines drahtlosen HF-, IR-, optischen oder anderen Verfahrens, die verwendet werden, um Daten zu Empfangen oder Senden. In einem festen System schafft die Verwendung von rein digitalen Komponenten die Möglichkeit zur Verbesserung des S/N-Verhältnisses mit einem kostengünstig installierten Interface. Das S/N-Verhältnis (Signal/Rausch-Verhältnis) der Smart-Ionisationskammer wird verbessert durch die Konvertierung der analogen Signale 204, um so nahe wie möglich an der Signalquelle zu digitalisieren. Dies unterstützt das Interesse an der Minimierung der Dosis für einige radiographische Untersuchungsarten, insbesondere in der Kinderheilkunde oder bei orthopädischen Untersuchungen. Daten oder Informationen, wie beispielsweise die Daten der Bestrahlungscharakteristik, werden in das Subsystem vor dem Bestrahlungsbeginn transfe riert 208. Diese Information Konnte die Flächenauswahl, kVp, Gitterinformation und die verwendete „Geschwindigkeit" enthalten. Die Geschwindigkeit ist auf die verlangte Dosis in mR an einem Referenzpunkt bezogen. Der Bestrahlungsbeginn kann entweder durch einen expliziten Befehl erfolgen oder während der Analyse des interessierenden Signals bestimmt werden. Der Offset und der Drift des Aufbaus kann minimiert werden, durch die Verwendung kontinuierlicher Entladungskompensation während den Standby-Zeiten. Dieses Verfahren berechnet den analogen Offset, der verlangt ist, um die Integratordrift zu Nullen. Das schafft eine grundlegende Verbesserung in der gesamten Leistung oder Performance, speziell für lange Bestrahlungen mit niedriger Intensität. Wenn dies verlangt wird, kann das System mit einer Batterie betrieben werden, wenn sie in einem Standby-Zustand mit niedrigem Stromverbrauch bei Nichtverwendung ist. Das System würde einen Wakeup-Befehl vor dem Bestrahlungsstart senden. Die Einheit kehrt in den Standby-Betrieb nach einer Periode, in der diese nicht aktiv ist, zurück.
Der Überblick der Systemebene der Bedienung einer Ausführungsform wurde in dem Abschnitt der detaillierten Beschreibung beschrieben. Während das System 100 oder 200 nicht auf einen bestimmten Detektor oder eine bestimmte Hardware beschränkt ist, wurde das vereinfachte System aus Zwecken der Klarheit beschrieben.
Verfahren der Ausführungsform
Im vorhergehenden Abschnitt wurde ein Überblick über die Systemebene bei der Bedienung einer Ausführungsform beschrieben. In diesem Abschnitt sind die spezifischen Verfahren, die von der Smart-Ionisationskammer einer derarti gen Ausführungsform durchgeführt werden unter Bezug auf eine Reihe von Ablaufdiagrammen beschrieben. Die Beschreibung der Verfahren unter Bezug auf ein Ablaufdiagramm ermöglicht es dem Fachmann derartige Programme, Firmware oder Hardware zu entwickeln, die solche Anweisungen enthalten, um die Verfahren auf einer geeigneten Bearbeitungseinrichtung, wie beispielsweise einem Prozessor des Benutzers, der die Befehle von einem computerlesbaren Medium ausführt, auszuführen. Gleichermaßen bestehen die Verfahren, die von Programmen des Servercomputers, der Firmware oder Hardware durchgeführt werden, aus computerausführbaren Befehlen. Das Verfahren 600 wird von einem auf einer Firmware oder Hard ware ausgeführten Benutzerprogramm durchgeführt, das ein Teil einer Computereinrichtung ist und das die Handlungen einschließt, die von einem intelligent programmierten Computer notwendigerweise vorgenommen werden.
6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens, das von einem Benutzer gemäß einer Ausführungsform durchgeführt wird. Der Ausdruck Benutzer, wie er hier verwendet wird, schließt alle Einrichtungen ein, die in der Lage sind eine Eingabe von einer externen Einrichtung oder Vorrichtung, einem Prozess oder einer Handlung gemäß der erwarteten Eingabe zu empfangen, und für eine externe Einrichtung oder Vorrichtung eine Antwort gemäß der empfangenen Eingabe schafft. Wie in diesem Kontext verwendet, ist der Benutzer ein Subsystem, das eine automatische Bestrahlungskontrollfunktion auf der Basis der Bestrahlungscharakteristiken durchführt, die von dem Bildgebungssystem empfangen werden. Das Subsystem führt diese Funktionen relativ unabhängig von dem Bildgebungssystem aus. Das Verfahren 600 löst den Bedarf des Standes der Technik für ein integriertes Subsystem der automatischen Bestrahlungsregulierung (AEC), das ein verbessertes Signal/Rausch-Verhältnis, eine verbesserte Genauigkeit und eine kleinere Signalempfindlichkeit aufweist.
Das Verfahren 600 beginnt mit dem Schritt 602, bei dem Bestrahlungsdaten, wie ein Aufbau der Ionisationskammer und Begrenzungsdaten der Effizient oder Leistung empfangen werden. Die Bestrahlungsdaten könnten von einem Bildgebungssystem 100, von einem permanenten Speicher innerhalb er Smart-Ionisationskammer, von einem selbstlöschenden Speicher, wie beispielsweise einem RAM, von einer externen Quelle oder von anderen externen Quellen unter Verwendung eines Netzwerkes, wie beispielsweise das Internet, empfangen werden. Der Hauptzweck der Bestrahlungsdaten ist die Information zu der Smart-Ionisationskammer so weiterzuleiten, dass Kenntnisse und Fakten der verlangten spektralen, Timing- und anderer relevanter Akquisitionen gesammelt wird, und um eine Kalibrierung und eine Kontrolle des Bildgebungssystems durchzuführen. Die Bestrahlungsdaten könnten in einem einzelnen Download oder als eine Reihe von Downloads transferiert werden, was sicherstellt, dass diese vor dem Beginn des Bestrahlungszyklus transferiert sind. Beispiele der Information, die vor dem Beginn des Bestrahlungszyklus zu der Smart-Ionisationskammer transferiert werden könnten, könnte eine Flächenauswahl, kVp, eine Gitterinformation, ein Bestrahlungsbeginn, eine Kalibrierungsprogrammierung und die während des Bestrahlungszyklus verwendete „Geschwindigkeit" sein. Die Geschwindigkeit ist auf die verlangte Bestrahlung in mR an dem Referenzpunkt bezogen. Auf Grund der Kalibrierungsprogrammierung kann die Smart-Ionisationskammer 202 eine Kalibrierungsprozedur für das Subsystem so gestalten, dass für das Bildgebungssystem 100 nur eine Funktionsüberprüfung notwendig ist. In Verbindung mit der Kalibrierung kann die Smart-Ionisationskammer eine Kompensation des Offsete und Dritte auf Grund der kontinuierlichen Leckagen während der Standby-Perioden schaffen. Das Verfahren berechnet den analogen Offset, der notwendig ist, um die Integratordrift auf Null zu setzten.
Dies schafft eine wesentliche und grundlegende Verbesserung der gesamten Leistung, speziell für lange Prozesse mit niedriger Intensität. Sobald die Bestrahlung bei dem Schritt 602 angelangt ist, wird die Kontrolle zum weiteren Prozessablauf zu Schritt 604 weitergegeben.
In Schritt 604 werden die interessierenden Daten durch die Smart-Ionisationskammer 202 bestimmt. Die interessierenden Daten können die Bestrahlungsdetektion, das Röntgenspektrum und die Timingkompensation, das Signal zur Bestrahlungsbeendigung, die Offset-Korrektur oder jede andere Daten sein, die aus den erhaltenen Bestrahlungsdaten und Röntgenquellendetektionsdaten erhalten sind. Sobald die interessierenden Daten bestimmt sind, wird die Kontrolle an den Schritt 606 zum weiteren Prozessablauf weitergegeben.
Im Schritt 606 wird die Beendigung oder Fertigstellung ermittelt. Die Funktion des Schrittes 606 besteht darin, sicherzustellen, dass alle Komponenten der interessierenden Daten durch die Smart-Ionisationskammer ermittelt worden sind, bevor diese zu dem Bildgebungssystem übertragen werden oder von anderen Modulen verwendet werden. In Fällen, in denen Rohdaten oder eine ausgewählte Gruppe von Daten gewünscht werden, könnte der Entscheidungsblock 606 entfernt oder unterdrückt werden. Der Entscheidungsblock 606 leitet entweder zum Schritt 604 oder zum Schritt 608 auf der Basis der gewünschten Logik weiter.
Im Schritt 608 werden die akquirierten interessierenden Daten aus Schritt 604 digitalisiert. Die elektrischen Signale werden durch ein vorbestimmtes Ausleseverfahren ausgelesen und einer analog-zu-digital-Konversion zum Schaffen eines digitalen Signals mit verbessertem Signal/Rausch-Verhältnis unterzogen. Bezüglich des Hintergrunds zu der analog-zu-digital-Konversion siehe: „The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing, Steven W. Smith, 1998, und „Handbook of Medical Imaging Display & Pacs", Jacob Beutel, SPIE Press (ISBN 0819436232), 2000. Sobald das Signal digitalisiert worden ist, wird die Kontrolle an Schritt 610 zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet.
Im Schritt 610 wird ein Bestrahlungsreguliersignal erzeugt. Das Bestrahlungsreguliersignal kann ein oder mehrere Signale zum Beginn der Bestrahlung sein, ein Signal des Standby-Betriebs mit niedrigem Stromverbrauch bei Nichtverwendung, Wakeup-Signale des Beginns der Bestrahlung, Spektrumkompensation, Zeitkompensation oder Beendigung der Bestrahlung. Sobald das Bestrahlungssignal im Schritt 610 erzeugt worden ist, wird die Kontrolle an eine geeignete Einrichtung oder ein angemessenes Prozessmodul für einen Schritt weitergegeben, der mit der Funktionalität der Einrichtung oder des Prozessmoduls konsistent ist.
In einigen Ausführungsformen wird das Verfahren 600 als ein Computerdatensignal implementiert, das eine Trägerwelle oder ein Trägersignal beinhaltet, das eine Sequenz von Befehlen repräsentiert, die wenn diese durch einen Prozessor, wie den Prozessor 504 in 5, ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen das jeweilige Verfahren auszuführen. In einer anderen Ausführungsform ist das Verfah ren 600 als ein von einem Comuter ansprechbares Medium mit ausführbaren Befehlen, die in der Lage sind einen Prozessor, wie den Prozessor 504 in 5, zu befehligen, um das jeweilige Verfahren durchzuführen. In verschiedenen Ausfüh- rungsformen ist das Medium ein magnetisches Medium, ein elektronisches Medium oder ein optisches Medium.
Hardware und Bedienungsumgebung
5 ist ein Blockdiagramm der Hardware und der Bedienungsumgebung 500, in der verschiedene Ausführungsformen benutzt werden können. Die Beschreibung von 5 gibt einen Überblick der Computerhardware und eine geeignete Computerumgebung in Verbindung mit der einige Ausführungsformen angewendet werden können. Ausführungsformen werden beschrieben in Bezug auf einen Computer, der Computerausführbare Befehle ausführt. Einige Ausführungsformen können jedoch vollständig angewendet werden in einer Computerhardware, in der die computerausführbaren Befehle in einem Readout-Speicher abgelegt sind. Einige Ausführungsformen können ebenso in Benutzer/Server-Computerumgebungen angewendet werden, worin Remote-Einrichtungen, die Befehle durchführen, durch ein Kommunikationsnetzwerk verbunden sind. Programmmodule können sowohl in lokalen wie auch in Remote-Speichereinrichtungen in einer verteilten Computerumgebung lokalisiert sein.
Der Computer 502 enthält einen Prozessor 504, der kommerziell von Intel, Motorola, Cyrix und Anderen erhältlich ist. Der Computer 502 enthält ebenfalls einen Schreib-Lesespeicher oder Direktzugriffsspeicher (random access memory: RAM) 506, einen Lesespeicher (read-only memory: ROM) und eine oder mehrere Massenspeichereinrichtungen 510 und einen Systembus 512, der mit verschiedenen systemkomponenten der Prozesseinheit 504 betriebsmäßig verbunden ist. Die Speicher 506, 508 und die Massenspeicher 510 sind Medien mit Computerzugriff. Die Massenspeichereinrichtungen 520 sind insbesondere Typen von permanenten Medien für Compu- terzugriff und können ein oder mehrere Festplattenlaufwerke, Floppylaufwerke, optische Laufwerke und Kassettenmagnetbandlaufwerke sein. Der Prozessor 504 führt Computerprogramme, die auf den computerlesbaren Medien gespeichert sind, aus.
Der Computer 502 kann mit dem Internet 514 in Kommuni kationsverbindung stehen mittels einer Kommunikationseinrichtung 516. Die Internetverbindung 514 ist im Stand der Technik bekannt. In einer Ausführungsform ist eine Kommunikationseinrichtung 516 ein Modem, dass auf einen Kommunikationsdriver antwortet, um das Internet mittels einer im Stand der Technik als „Wählverbindung" bekannter Verbindung zu verbinden. In einer anderen Ausführungsform ist eine Kommunikationseinrichtung 516 mittels eines Ethernet^® oder ähnlicher Hardware-Netzwerkkarten mit einem lokalen Netzwerk (local area network: LAN) verbunden, dass wiederum mit dem Internet mittel im Stand der Technik bekannter „direkter Verbindungen" oder „Standleitungen" (beispielsweise T1-Verbindung, usw.) verbunden ist.
Ein Benutzer gibt Befehle und Informationen in den Computer 502 durch Eingabeeinrichtungen ein, wie beispielsweise ein Keyboard 518 oder eine Zeigereinrichtung 520. Das Keyboard 518 erlaubt die Eingabe von Textinformation in den Computer 502, wie im Stand der Technik bekannt ist, und Ausführungsformen sind nicht auf eine bestimmte Art des Keyboards beschränkt. Die Pointer-Einrichtung 520 erlaubt die Kontrolle des Cursors oder Bildschirmzeigers, der durch ein graphisches Benutzer-Interface (graphical user interface: GUI) von Benutzersystemen, wie beispielsweise Microsoft Windows^®, bereitgestellt wird. Ausführungsformen sind nicht auf eine bestimmte Pointer-Einrichtung 520 beschränkt. Derartige Pointer-Einrichtungen schließen eine Maus, einen Touchpad, einen Trackball, eine Fernbedienung und Pointsticks mit ein. Andere Eingabeienrichtungen (nicht gezeigt) können ein Mikrophon, ein Joystick, ein Spielpad, eine Satellitenschüssel, Scanner oder Ähnliches einschließen.
In einigen Ausführungsformen ist der Computer 502 zur Bedienung mit einer Displayeinrichtung 522 verbunden. Die Displayeinrichtung 522 ist mit einem Systembus 512 verbunden. Die Displayeinrichtung 522 erlaubt es, dass Information dargestellt wird, einschließlich Computerinformationen, Videos und anderer Informationen, um von einem Benutzer des Computers betrachtet zu werden. Ausführungsformen sind nicht beschränkt auf eine bestimmte Diaplayeinrichtung 522. Derartige Displayeinrichtungen beinhalten ein Kathodenstrahlröhren- (cathode ray tube: CRT)-Display (Monitore), sowie Flachbildschirmdisplays, wie beispielsweise einen Flüssigkristalldisplay (liquid crystal display: LCD). Zusätzlich zu einem Monitor beinhalten Computer typischerweise andere periphere Einrichtungen zur Eingabe und Ausgabe, wie beispielsweise Drucker (nicht gezeigt). Die Lautsprecher 524 und 526 schaffen eine Audioausgabe der Signale. Die Lautsprecher 524 und 526 sind ebenfalls mit dem Systembus 512 verbunden.
Der Computer 502 enthält ebenso ein Betriebssystem (nicht gezeigt), dass auf einem computerlesbaren Medium RAM 506, ROM 508 und einer Massenspeicher-Einrichtung 510 gespeichert ist und durch den Prozessor 504 ausgeführt wird. Beispiele von Betriebssystemen schließen Microsoft Windows^®, Apple MAC-OST, Linux^®, UNIX^® ein. Die Beispiele sind jedoch nicht auf ein spezifisches Betriebsystem beschränkt, und die Konstruktion und Verwendung derartiger Betriebssysteme sind in Stand der Technik gut bekannt.
Ausführungsformen des Computers 502 sind nicht beschränkt auf einen bestimmten Typus von Computern 502. In verschiedenen Ausführungsformen weist der Computer 502 einen PC-kompatiblen Computer, ein Mac-OS^®-kompatiblen Compu ter, einen Linux^®-kompatiblen Computer oder einen UNIX^®kompatiblen Computer auf. Der Aufbau und die Bedienung eines derartigen Computers sind im Stand der Technik gut bekannt.
Der Computer 502 kann unter Verwendung von mindestens einem Betriebssystem bedient werden, um ein graphisches Benutzerinterface (GUI) einschließlich eines benutzerkontrollierten Pointers zu schaffen. Der Computer 502 kann mindestens ein Web-Browser-Anwendungsprogramm aufweisen, der innerhalb mindestens eines Betriebssystems läuft, um Benutzern des Computers 502 zu erlauben auf Intranet oder Internet-Weltweite-Web-Seiten, wie diese durch die universale Quellen-Ortungs- (Universal Resource Locator: URL)-Adressen angesprochen werden. Beispiele von Browseranwendungensprogrammen enthalten den Netscape Navigator^® und den Microsoft Explorer^®.
Der Computer 502 kann in einer Netzwerkumgebung unter Verwendung von logistischen Verbindungen zu einem oder mehreren Remote-Computern betrieben werden, wie beispielsweise dem Remote-Computer 528. Diese logischen Verbindungen werden durch eine mit dem Computer 502 oder Teilen von diesem verbundenen Kommunikationseinrichtung erreicht. Der Remote-Computer 528 kann ein anderer Computer, ein Server, ein Router, ein Netzwerk-PC, ein dienstanforderndes Gerät, ein gleichrangiges Gerät oder anderer gemeinsamer Netzwerkknoten sein. Die logische Verbindung, die in 5 dargestellt ist, enthält ein lokales Netzwerk (local area network: LAN) 530 und ein Fernnetzwerk (wide-area network: WAN) 532. Derartige Netzwerkumgebungen sind in Büros, firmenweiten Computernetzwerken, Intranets und Internets alltäglich.
Wenn der Computer 502 und der Remote-Computer 528 in einer LAN-Netzwerkverbindungsumgebung verwendet werden, sind diese mit einem lokalen Netzwerk 530 durch Netzwerkinterface oder Adapter 534 verbunden, die eine Möglichkeit der Kommunikationsschnittstellen 516 sind. Der Remote-Computer 528 enthält eine Netzwerkeinrichtung 536. Wenn dieser in einer konventionellen WAN-Netzwerkumgebung verwendet wird, kommunizieren der Computer 502 und der Remote-Computer 528 mit einem WAN 532 durch ein Modem (nicht gezeigt). Das Modem, das ein internes oder externes Modem sein kann, ist mit dem Systembus 512 verbunden. In einer vernetzten Umgebung können Programmmodule, die den Computer 502 oder Teile von diesem betreffen in dem Remote-Computer 528 gespeichert werden.
Der Computer 502 enthält ebenfalls eine Stromversorgung 538. Jede Stromversorgung kann eine Batterie sein.
Schlussfolgerung
Es ist eine Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestrahlungsoptimierung beschrieben worden. Obwohl spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, ist dem Fachmann klar geworden, dass jede Anordnung, die ausgelegt ist, denselben Zweck zu erreichen, als Ersatz für eine spezifische Ausführungsform dienen kann. Es ist beabsichtigt, dass diese Anwendung jede Anpassung oder Veränderung beinhaltet. Beispielsweise ist dem Fachmann bekannt, dass, obwohl diese Implementierung in Objekt bezogenen Begriffen beschrieben ist, die Umsetzungen in einer Umgebung des Verfahrensaufbaus oder jedes anderen Aufbaus, der die benötigten Beziehungen enthält, gemacht werden kann.
Insbesondere ist dem Fachmann leicht klar geworden, dass es nicht beabsichtigt ist mit den Namen der Verfahren und Vorrichtungen, Ausführungsformen zu beschränken. Darüber hinaus können zusätzliche Verfahren und Vorrichtungen zu den Komponenten hinzugefügt werden, Funktionen können unter den Komponenten umgeordnet werden und neue Komponenten können hinzugefügt werden, die bezogen sind auf zukünftige Erweiterungen oder Verbesserungen und zukünftigen physikalischen Einrichtungen, die in den Ausführungsformen verwendet werden, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen. Der Fachmann wird leicht erkennen, dass die Ausführungsformen auf zukünftige Kommunikationseinrichtungen, verschiedene Datei oder File-Systeme und neue Datentypen anwendbar sind.
Die Systemkomponenten können als Hardwareschaltungen eines Computers oder als ein computerlesbares Programm oder eine Kombination von beiden ausgeführt sein. In einer anderen Ausführungsform können die Systemkomponenten in einem Anwendungsservice-Provider (application service provider: ASP)-System angewendet werden.
Insbesondere können die Programme in computerlesbaren Programmausführungen bezogen auf eine Objektorientierung unter Verwendung einer objektorientierten Sprache strukturiert sein, wie beispielsweise Java, Smalltalk oder C++ und die Programme können bezogen auf eine Verfahrensorientierung unter Verwendung einer verfahrensorientierten Prozesssprache strukturiert sein, wie beispielsweise COBOL oder C. Die Softwarekomponenten kommunizieren in jeder Anzahl von Einrichtungen, die dem Fachmann bekannt sind, wie beispielsweise ein Anwendungsprogramm-Interface (application program interface (API) oder Kommunikationstechniken zwischen den Prozessen, wie beispielsweise Remote-Prozess-Anruf (remote process call: RPC), gemeinsame Objektanfragevermittlungsarchitektur (common object request broker archektur: COBRA), Komponentenobjekt-Modell (COM), verteiltes Komponenten-Objektmodul (Distributed Component Object Modul: DCOM), verteiltes Systemobjekt-Modell (Distributed System Object Model: DSOM) und Anruf im Remoteverfahren (Remote Method Invocation: RMI). Die Komponenten arbeiten beziehungsweise führen Programme aus auf wenigstens einem Computer, wie beispielsweise dem Computer 502 in 5, oder auf mindestens so vielen Computern, wie Komponenten vorhanden sind.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung oder ein System 400 und ein Verfahren 600 zum Bereitstellen einer unabhängigen Bestrahlungserfassung, eines Röntgenspektrums und einer Timingkompensation und zum Bereitstellen eines Bestrahlungsbeendigungssignals für die Röntgenvorrichtung. Das System beinhaltet ein Interface 406 zum Empfangen von charakteristischen Bestrahlungsdaten, wie beispielsweise kVp, Spektralfilter und Brennfleck. Das System bestimmt mittels eines programmierten Kontrollers 410 einen oder mehrere Regel- oder Steuerparameter auf der Basis der empfangenen charakteristischen Bestrahlungsdaten und erzeugt ein Regel- oder Steuersignal zum Regeln einer Röntgenquelle 412, 15.

14: Röntgensystem
15: Röntgenstrahlenquelle
16: Strom- und Spannungsversorgung
17: Röntgenstrahl
18: Patient
20: Tisch
22: Detektor
24: Szintillator
26: Detektorarray
27: Detektorkontroller
28: Bildprozessor
30: Bildspeicher
32: Monitor
36: Systemkontroller
38: Bedienerinterface oder Bedienerschnittstele
200: Smart-Ionisationskammer oder intelligente Ionisationskammer
202: Smart-Ionisationskammer oder intelligente Ionisationskammer
204: Kommunikationsverbindung
206: intelligentes Interface oder Smart-Interface
208: Informationstransfer
300: Bildgebungssystem
302: Smart-Ionisationskammer oder intelligente Ionisationskammer
306: Systemkontroller
308: Röntgenkontroller
400: Bildgebungssystem oder Bildgebungsvorrichtung
402: SMART-Ionisationskammer oder intelligente Ionisationskammer
406: intelligentes Interface oder Smart-Interface
408: Datenverbindung
420: Systemkontrolle
412: Röntgenstrahlengenerator mit Bestrahlungsregulierung
500: Hardware und Betriebsumgebung
502: Computer
504: Prozessor
506: Schreib- und Lesespeicher (random access memory: RAM)
508: Lesespeicher (read only memory: ROM)
510: ein oder mehrere Speichereinrichtungen
512: Systembus
514: Internet
516: Kommunikationseinrichtung
518: Tastatur oder Keyboard
520: Pointereinrichtung
522: Displayeinrichtung
524: Lautsprecher
526: Lautsprecher
528: Remotecomputer
530: lokales Netzwerk (local area network: LAN)
532: Fernnetzwerk (wide area network: WAN)
534: Netzwerkinterface oder Netzwerkschnittstelle
536: Netzwerkinterface oder Netzwerkschnittstelle
538: Strom- und Spannungsversorgung
600: Verfahren
602: Bestrahlungsdaten
604: interessierende Daten
606: vervollständigter Entscheidungsblock
608: Digitalisiere
610: Erzeuge eine Bestrahlungsregulierung

Claims

Bildgebungssystem (400) mit einer Bildgebungsquelle (15) und einem Bildgebungsdetektor (22) zum Erzeugen eines Bildes beim Registrieren eines Signals von der Bildgebungsquelle (15), wobei das Bildgebungssystem aufweist: ein Interface (406), das in der Lage ist, charakteristische Bestrahlungsdaten zu empfangen; einen Kontroller (410) zum Ermitteln einer oder mehrerer Regel- oder Steuerparameter auf der Basis der empfangenen charakteristischen Bestrahlungsdaten; und eine Einrichtung (402), die zwischen der Bildgebungsquelle (15) und dem Bildgebungsdetektor (22) angeordnet ist, um ein Regel- oder Steuersignal zu erzeugen, wenn ein oder mehrere Regel- oder Steuerparameter eintreffen.
Bildgebungssystem (400) nach Anspruch 1, worin das Interface (406) ferner ein Interface aufweist, das betreibbar ist, um eine Kommunikation auf Basis von einem oder mehreren des folgenden zu unterstützen: Infrarot, HF mit niedriger Leistung, Ultraschall, seriellen Kommunikation, optischen Kommunikations oder ein Stand-Leitung.
Bildgebungssystem (400) nach Anspruch 2, worin die charakteristischen Bestrahlungsdaten (602) ferner aufweisen: einen oder mehrere interessierende Bereiche für mindestens ein nachfolgendes diagnostisches Bild, ein oder mehrere Leistungsbegrenzungen der Systemebenen, Bestrah lungsinformation, Bestrahlungsbeginn oder Kalibrierungsinformation.
Bildgebungssystem (400) nach Anspruch 3, worin der eine oder mehrere Regel- oder Steuerparameter (402, 406, 410) ferner aufweisen: eine Spektrumskompensation, eine Timing-Kompensation, einen Bestrahlungsbeginn, eine Bestrahlungsbeendigung und Informationen bezogen auf die Bildgebung.
Bildgebungssystem (400) nach Anspruch 4, das ferner aufweist: ein Kalibrierungsmodul (402, 410) zum unabhängigen Kalibrieren der Einrichtung, die zwischen einer Bildgebungsquelle (15) und einem Bildgebungsdetektor (22) angeordnet ist.
Verfahren zur Regulierung einer Dosis der Röntgenstrahlung, die empfangen wurde, um ein Röntgenbild zu erzeugen, wobei das Verfahren in einem Röntgenbildgebungssystem (400) ausgeführt wird, und wobei das Röntgenbildgebungssystem eine Bildgebungsquelle (15) und einen Bildgebungsdetektor (22) und eine Einrichtung (302) aufweist, die zwischen der Bildgebungsquelle (15) und dem Bildgebungsdetektor (22) zum Erzeugen eines Röntgenbildes angeordnet ist, wobei das Verfahren ferner aufweist: Empfangen von charakteristischen Bestrahlungsdaten (602) von dem Röntgenbildgebungssystem (400); Extrahieren von interessierenden Daten (604) aus den erzeugten detektierten Daten; Konvertieren (608) der extrahierten interessierenden Daten, um ein Signal zu erzeugen, das ein Signal/Rausch-Verhältnis hat, das mit einem Röntgenstrahlendosisniveau korreliert; und Erzeugen (610) von Bestrahlungsregulierungsdaten in dem Röntgenbildgebungssystem zur Steuerung oder Regelung der Dosis der Röntgenstrahlen, die am Detektor ankommen.
Verfahren nach Anspruch 6, worin das Verfahren ferner aufweist: Erzeugen (608) eines vorgeschriebenen Signal/Rausch-Verhältnis von einer vorherbestimmten ausgewählten Anatomieansicht; wobei die vorherbestimmte ausgewählte Anatomieansicht in einem Bestrahlungsmodul gespeichert ist; und Erzeugen (608) der Signal/Rausch-Verhältnisse aus dem vorgeschriebenen Signal/Rausch-Verhältnis und dem gemessenen Signal/Rausch-Verhältnis.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner aufweist: Regeln (412) der Röntgenstrahlendosis durch Anpassen einer Bestrahlungszeit oder durch Anpassen eines Stroms der Quelle der Röntgenstrahlen und einer Bestrahlungszeit.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner aufweist: Bestimmen (412) eines Spannungsniveaus für eine ausgewählte Anatomieansicht der Quelle der Röntgenstrahlung, insbesondere der Röntgenstrahlungsquelle (15); und Anwenden (412) des Spannungsniveaus auf die Quelle der Röntgenstrahlung, insbesondere der Röntgenstrahlungsquelle (15).
Verfahren nach Anspruch 9, worin das Erzeugen der Bestrahlungsregel- oder Steuerdaten ferner beinhaltet: Senden (402, 406, 410) der erzeugten Bestrahlungsregulierungsdaten über eines oder mehreres aus der Gruppe von: Infrarot, HF mit niedriger Leistung, serielle Ultraschall-Kommunikation, optische Kommunikation oder Stand-Leitung, und das Empfangen ferner beinhaltet: Empfangen (410, 496, 402) der charakteristischen Bestrahlungsdaten über eines oder mehreres aus der Gruppe von: Infrarot, HF mit niedriger Leistung, serielle Ultraschall-Kommunikation, optische Kommunikation oder Stand-Leitung.