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Die
Erfindung betrifft ein digitales Röntgenbildaufnahmesystem nach
dem Oberbegriff nach Patentanspruch 1. Sie betrifft auch ein Verfahren
zum Erzeugen eines Bilddatensatzes durch ein digitales Röntgenbildaufnahmesystem.
Dieses Verfahren kann bei einem Verfahren zum Erzeugen von digitalen
Röntgenbildaufnahmen
unter reproduzierbaren Bedingungen eingesetzt werden, und Ergebnis
des Verfahrens ist ein Bilddatensatz, der auf einem Speichermedium
für digitale
Daten abgespeichert wird.
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Bei
digitalen Röntgenbildaufnahmesystemen ist
eine Vielzahl von Einstellungen möglich. Dies sind zum einen
mechanische Einstellungen, die typischerweise vor einer Bildaufnahme
vorgenommen werden. Bauteile, die mechanisch eingestellt werden, sind
insbesondere die Röntgenröhre, der
digitale Röntgendetektor
und in aller Regel auch der Patiententisch, auf dem der Patient
liegt, von dem ein Röntgenbild
aufgenommen werden soll. Zu den mechanischen Einstellungen kann
auch die Einstellung eines Filters gehören, falls dieser z. B. von
einer Bedienperson von Hand verstellt wird.
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Andere
Einstellungen betreffen zumindest eine Steuergröße für die konkrete Röntgenbildaufnahme.
Ein Beispiel für
eine solche Steuergröße ist die
Spannung am Spannungsgenerator, welche für die Röntgenröhre verwendet wird. Eine andere
Steuergröße, die
typischerweise mithilfe von elektrischen Signalen festgelegt wird,
ist die Belichtungszeit. Zu einer Steuergröße kann auch die Filtereinstellung
gehören,
z. B. wenn sie elektrisch angesteuert erfolgt und insbesondere gar
nicht mit mechanisch bewegbaren Bauteilen einhergeht. Steuergröße kann
auch ein Wert sein, mithilfe dessen die Aufnahmetechnik fest gelegt
wird, wobei z. B. zwischen Belichtungsautomatik und Zweipunkttechnik
unterschieden wird. Die Aufnahmetechnik legt indirekt Belichtungszeit und
gegebenenfalls Filter fest.
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Sind
die Einstellungen sowohl mechanisch an den jeweiligen Bauteilen
als auch die der Steuergrößen vorgenommen,
dienen in dem digitalen Röntgenbildaufnahmesystem
Mittel zum Erfassen von digitalen Bildinformationen dazu, das eigentliche
digitale Röntgenbild,
das zunächst
unverarbeitet ist, aufzunehmen. Das digitale Röntgenbild kann, gegebenenfalls
nach einer Bearbeitung, als Teil eines Bilddatensatzes in einem
Speicher des digitalen Röntgenbildaufnahmesystems
abgelegt werden.
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Häufig werden
einmal aufgenommene digitale Röntgenbilder
wiederholt verwendet, insbesondere wenn der behandelnde Arzt den
Verlauf einer Krankheit ersehen möchte. Typischerweise wird er
in verschiedenen Stadien der Krankheit jedes Mal wieder neuerlich
digitale Röntgenbilder
aufnehmen bzw. aufnehmen lassen. Um anhand der digitalen Röntgenbilder
den Verlauf der Krankheit besonders gut erkennen zu können, ist
es wichtig und vorteilhaft, wenn die späteren Aufnahmen mit den gleichen
Einstellungen gemacht werden wie die früheren Aufnahmen. Bisher versuchen
die die Bilder aufnehmenden Personen, anhand des vorliegenden Bildes
auf die Einstellungen bei der Aufnahme rückzuschließen und diese sodann zu reproduzieren.
Dieses ist insbesondere in solchen Fällen schwierig, bei denen die Bildgebung
nicht vollautomatisch erfolgt, sondern bei denen der Benutzer von
Anfang an Einfluss auf die mechanischen Einstellungen nehmen muss,
z. B. von Hand. Bestimmte Röntgenbilder
erfordern beispielsweise eine Schrägeinstrahlung von der Röhre auf
den Detektor. Positionierung, Drehung und Schwenkung der Röntgenröhre gehören dann
zu den Aufgaben des Benutzers. Auch die Blende muss durch den Benutzer
eingestellt werden. Selbst wenn der Benutzer später noch die Einstellungen
für den Spannungsgenerator
kennt, erhält
er keine Hilfe, was die Ausrichtung der Röntgenröhre und die Blendeneinstellung
angeht, wenn er die Bildaufnahmesituation eines früheren Bildes
wiederherstellen will.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Reproduzierbarkeit von Bildsituationen
zu erleichtern.
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Die
Aufgabe wird durch ein digitales Röntgenbildaufnahmesystem gemäß Patentanspruch
1, ein Verfahren gemäß Patentanspruch
7, ein Verfahren gemäß Patentanspruch
8 und ein Speichermedium für
digitale Daten gemäß Patentanspruch
12 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße digitale
Röntgenbildaufnahmesystem
umfasst Mittel, die Einstellinformationen über die mechanische Einstellung
des zumindest einen Bauteils und/oder über die Einstellung der zumindest
einen Steuergröße zusammen
mit den Bildinformationen, d. h. dem eigentlichen digitalen Röntgenbild,
in einen jeweiligen Bilddatensatz speichern. Ferner sollen Mittel
vorgesehen sein, die die Einstellinformationen bei Aufruf eines
Bilddatensatzes aus dem Speicher auslesen können.
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Die
Erfindung schafft in gewisser Weise eine ganz neue Art von Bilddatensatz.
Im Vergleich zu vorherigen Bilddatensatzformaten wird die Zahl der
darin enthaltenen Informationen durch die Einstellinformation nämlich erweitert.
Beispielsweise können
in dem so genannten DICOM-Header eines herkömmlichen Bilddatensatzes die
Einstellinformationen abgespeichert werden.
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Durch
das Abspeichern der Einstellinformationen zu den Bildinformationen
wird ein unverlierbarer Zusammenhang geschaffen, und der Benutzer
ist nicht auf Laborbücher
etc. angewiesen.
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Dies
kann dem Benutzer die Arbeit bereits dann erleichtern, wenn er die
mechanischen Einstellungen typischerweise von Hand vornehmen muss. Die
Informationen betreffen die mechanischen Einstellungen und können dann
durch einen Benutzer eingebbar sein. Es können auch Sensoren an den jeweiligen,
mechanisch einstellbaren Bauteilen vorgesehen sein, die die In formationen über die
mechanischen Einstellungen erfassen. Die so gespeicherten Einstellinformationen
müssen
dann nach dem Auslesen beim Aufruf des Bilddatensatzes einer Bedienperson
lediglich mitgeteilt werden, z. B. optisch, indem sie auf einem
Bildschirm angezeigt werden, wenn die Mitteilung nicht akustisch
oder gar haptisch erfolgen soll.
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Es
gibt auch Röntgenbildaufnahmesysteme, und
zwar in zunehmendem Maße,
bei denen die mechanischen Einstellungen durch Stellmotoren erfolgen.
Die Einstellinformationen über
die mechanischen Einstellungen können
dann einfach Steuerinformationen für die Stellmotoren enthalten.
Diese Informationen kann man dann so nutzen, dass Mittel bereitgestellt
werden, die nach dem Auslesen dieser Einstellinformationen den Stellmotoren
auf der Grundlage der Steuerinformationen Steuerbefehle zuführen. In
diesem Falle werden automatisch die mechanischen Einstellungen reproduziert,
und der Benutzer ist diesbezüglich
von seiner Tätigkeit
entlastet.
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Die
Einstellinformationen über
die Einstellung zumindest einer Steuergröße können ebenfalls automatisch
verwendet werden, indem geeignete Mittel zum Einstellen nach dem
Auslesen zum Einstellen der Steuergröße für eine nachfolgende Röntgenbildaufnahme
vorsehen.
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Eine
weitere, bisher noch nicht genannte Einstellbarkeit betrifft die
Bildbearbeitung. Typischerweise werden die digitalen Bildinformationen
durch Bearbeitungsmittel vor dem Speichern einer Bildbearbeitung
unterzogen. Eine typische Bildbearbeitung umfasst eine Kontrastanhebung
des gesamten Bildes oder eine Erhöhung des Kantenkontrastes.
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Für die Bildbearbeitung
kann es unterschiedliche Einstellungen geben. Das digitale Röntgenbildaufnahmesystem
kann nun auch so ausgelegt sein, dass die Mittel zum Speichern der
Einstellinformationen auch als die zusammen mit den Bildinformationen
in dem jeweiligen Bilddatensatz gespeicherten Einstellinformationen
die Informationen über
die für die Bildverarbeitung
verwendeten Einstellungen vorsehen, die später ebenfalls auslesbar sind.
Beim späteren
Auslesen kann vorgesehen sein, dass Mittel zum Einstellen nach dem
Auslesen die Einstellinformationen für die Bildbearbeitung zum Einstellen
der Einstellung für
die Bildbearbeitung nachfolgend aufgenommener Röntgenbildaufnahmen verwenden.
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Die
Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Erzeugen eines später nutzbaren
Bilddatensatzes durch ein digitales Röntgenbildaufnahmesystem, mit
den Schritten:
- a) Vornehmen mechanischer Einstellungen
an dem Röntgenbildaufnahmesystem,
- b) Ableiten digitaler Daten mit Informationen über die
mechanischen Einstellungen,
- c) Festlegen von über
elektrische Signale an Teile des Röntgenbildaufnahmesystems (z.
B. den Röntgengenerator) übermittelten
Steuergrößen,
- d) Ableiten digitaler Daten mit Informationen über die
Steuergrößen,
- e) Aufnehmen eines digitalen Röntgenbildes,
- f) Bearbeiten des digitalen Röntgenbildes mit einem Bildverarbeitungssystem
gemäß wählbaren Einstellungen,
- g) Ableiten digitaler Daten mit Informationen über die
in Schritt f) verwendeten Einstellungen,
- h) Abspeichern des bearbeiteten digitalen Röntgenbildes in einem Bilddatensatz
zusammen mit den in Schritt b) und/oder den in Schritt d) und/oder
in Schritt f) abgeleiteten digitalen Daten.
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Entsprechend
der eingangs dargestellten Problematik kann ein durch das Verfahren
gemäß Patentanspruch
7 erzeugter Bilddatensatz beim reproduzierbaren Erzeugen von digitalen
Röntgenbildaufnahmen
verwendet werden.
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Zur
Erfindung gehört
somit auch ein Verfahren zum reproduzierbaren Erzeugen von digitalen Röntgenbildaufnahmen,
bei dem zunächst
das Verfahren nach Anspruch 7 durchgeführt wird. Ein solches Verfahren
ist in Patentanspruch 8 beschrieben.
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Erforderlich
ist, dass die in Schritt b) des Verfahrens nach Anspruch 7 abgeleiteten
Informationen in dem Bilddatensatz enthalten sind. Dann folgen die weiteren
Schritte:
- i) Auslesen der in Schritt b) des
Verfahrens nach Anspruch 7 abgeleiteten Informationen aus dem Bilddatensatz,
- k) Vornehmen der mechanischen Einstellungen an dem Röntgenbildaufnahmesystem
anhand der in Schritt i) ausgelesenen Informationen,
- n) Aufnehmen eines weiteren digitalen Röntgenbildes.
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Bei
dem so aufgenommenen weiteren digitalen Röntgenbild sind die mechanischen
Einstellungen den mechanischen Einstellungen gleich, die bei dem
zuvor aufgenommenen Röntgenbild
vorgenommen worden waren. Dadurch gibt es bereits durch dieselbe
Bildperspektive eine Ähnlichkeit
der in Schritt e) des Verfahrens nach Patentanspruch 7 einerseits
und in Schritt n) des Verfahrens nach Patentanspruch 8 andererseits
aufgenommenen digitalen Röntgenbilder.
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Bevorzugt
erfolgt auch hier Schritt k) automatisch, und zwar werden aufgrund
der in Schritt i) ausgelesenen Informationen Steuerbefehle für Motoren
abgeleitet oder an diese gesandt, und durch diese Motoren werden
dann die mechanischen Einstellungen vorgenommen.
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Naturgemäß können auch
die in Schritt d) abgeleiteten digitalen Daten und die in Schritt
g) abgeleiteten digitalen Daten verwendet werden, wenn sie in Schritt
a) in dem Bilddatensatz abgespeichert wurden.
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Im
ersteren Fall kann dann das Verfahren zum reproduzierbaren Erzeugen
noch folgende Schritte umfassen:
- l) Auslesen
der in Schritt d) des Verfahrens nach Anspruch 7 abgeleiteten digitalen
Daten aus dem Bilddatensatz,
- m) Festlegen der Steuergröße anhand
der in Schritt l) ausgelesenen digitalen Daten.
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Im
zweiten Fall kann das Verfahren folgende Schritte umfassen:
- o) Auslesen der in Schritt g) des Verfahrens
nach Anspruch 7 abgeleiteten digitalen Daten aus dem Bilddatensatz,
- p) Bearbeiten des in Schritt n) aufgenommenen digitalen Röntgenbildes
mit dem Bildverarbeitungssystem anhand von auf den Schritt o) ausgelesenen
digitalen Daten basierenden Einstellungen.
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Im
einen Fall sind somit die Steuergrößen bei der Aufnahme beider
Röntgenbilder
gleich. Im anderen Falle werden beide Röntgenbilder in gleicher Weise
bearbeitet.
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Zur
Erfindung gehört
auch das Bereitstellen des jeweiligen Bilddatensatzes als solches.
Sie betrifft somit auch ein Speichermedium für digitale Daten gemäß Patentanspruch
12, auf dem zumindest ein Bilddatensatz abgespeichert ist. Somit
umfasst der abgespeicherte Bilddatensatz einen ersten Datenteil
mit Grauwerten eines digitalen Röntgenbildes und
einen zweiten Datenteil mit Informationen betreffend Einstellungen
eines Röntgenbildaufnahmesystems,
die bei der Aufnahme und/oder Bearbeitung des digitalen Röntgenbildes
verwendet wurden.
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Der
Vorteil der Bereitstellung derartiger Röntgenbilder wurde bereits oben
erläutert:
Es können
weitere digitale Röntgenbildaufnahmen
erzeugt werden, und zwar unter Bedingungen, die gegenüber den
ursprünglichen
Bedingungen reproduziert sind.
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Nachfolgend
wird eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei die
Figur ein digitales Röntgenbildaufnahmesystem
veranschaulicht, das in optimaler Weise im Zusammenhang mit der
vorliegenden Erfindung einsetzbar ist.
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Das
in der Figur gezeigte digitale Röntgenbildaufnahmesystem
ist vorliegend in einem angedeuteten Raum gezeigt, von dessen Decke
zwei Stative herab hängen,
nämlich
ein erstes Stativ RS für die
Röntgenröhre R und
ein zweites Stativ DS für
den einen digitalen Röntgendetektor
D. Im Raum befindet sich ferner ein Patiententisch T.
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Die
Stative DS und RS sind als Ganzes an der Decke verfahrbar, und zwar
entsprechend dem gezeigten Koordinatensystem in der y-Richtung.
Die zugehörigen
Parameter heißen
in der Zeichnung RadDetektorTransvers und RadTubeTransvers. Die Stative
sind zudem in x-Richtung verfahrbar, siehe Parameter RadDetektorLongitudinal
und RadTubeLongitudinal. Röntgenröhre R und
Dektektor D können
zudem jeweils in z-Richtung verfahren werden, siehe Parameter RadDetektorLift
und RadTubeLift. Röntgenröhre R und
Detektor D sind vertikal verdrehbar, siehe Parameter RadDetektorRotVertikal
und RadTubeRotVertikal, und sie sind auch in einer Achse senkrecht
hierzu horizontal verdrehbar, siehe Parameter RadDetektorRotHorizontal
und RadTubeHorizontal. Der Detektor D ist zudem verschwenkbar, siehe
Parameter RadDetektorTilt. An der Röntgenröhre R ist der Kollimator K
verdrehbar, siehe Parameter CollimatorRotA.
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Der
Tisch T ist in sämtlichen
drei Koordinatenrichtungen beweglich, siehe Parameter TableLongituninal,
TableTransvers und TableLift.
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Vorgesehen
ist, dass fast alle Bewegungsmöglichkeiten
mithilfe von Motoren erfolgen, die in der Figur nicht gezeigt sind.
Eine Ausnahme kann lediglich für
die Bewegung des Tisches T in der x-y-Ebene vorgesehen sein, d.
h. die Parameter TableLongitudinal und TableTransvers müssen dann durch
eine Bedienperson von Hand eingestellt werden.
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Zu
dem digitalen Röntgenbildaufnahmesystem
gehört
eine Steuereinheit S mit zentralem Computer C, an den ein Bildschirm
B angeschlossen ist, und dem Eingabeeinheiten E1 (Tastatur) und
E2 (Computermaus) zugeordnet sind. Über die Eingabeeinheiten können die
Motoren angesteuert werden, um die oben genannten Parameter einzustellen.
Es kann bei der zentralen Steuerein heit S auch vorgesehen sein,
dass für
einzelne Parameter Steuerknüppel bereitgestellt
sind (nicht gezeigt).
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Die
die Röntgenbilder
aufnehmende Bedienperson wird nun bei einer Erstaufnahme sämtliche Parameter
sehr sorgfältig
einstellen, z. B. über
die Eingabeeinheiten E1 und E2. Die Stellbefehle an die jeweiligen
Motoren oder zumindest der jeweiligen Endstellung entsprechende
Informationen werden gespeichert. Der Tisch wird gegebenenfalls
von Hand verfahren, und über
die Eingabeeinheit E1 werden die Parameter TableLongitudinal und
TableTransvers eingegeben und ebenfalls gespeichert. Die Bedienperson
nimmt nun zumindest ein digitales Röntgenbild auf. Zu diesem digitalen
Röntgenbild werden
in dessen DICOM-Header sämtliche
Informationen gespeichert, die benötigt werden, um später dieselben
mechanischen Einstellungen wieder vornehmen zu können. Grundsätzlich muss
zu jedem der genannten Parameter eine Information gespeichert werden.
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Der
Benutzer kann zu einem späteren
Zeitpunkt, nachdem einige Zeit verstrichen ist und das Röntgenbildaufnahmesystem
gegebenenfalls anderweitig eingesetzt wurde, das digitale Röntgenbild hochladen.
Damit werden die auch zu dem digitalen Röntgenbild gespeicherten Zusatzinformationen (Einstellinformationen)
ausgelesen. Bevorzugt werden nun die Motoren automatisch so angesteuert, dass
der Zustand wieder hergestellt wird, der bei der Aufnahme des hochgeladenen
Röntgenbildes
bestand. Betreffen die Parameter TableLongitudinal und TableTransvers
müssen
die jeweiligen Informationen der Bedienperson z. B. auf dem Bildschirm
B angezeigt werden, damit diese Einstellungen von Hand wieder hergestellt
werden können.
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Zusätzlich zur
Information über
die mechanischen Einstellungen können
auch weitere Informationen über
sonstige Einstellungen gespeichert werden. Ein Beispiel für sonstige
Einstellungen, die dem Röntgenbild
direkt zuzuordnen sind, sind die von dem in der Figur nicht gezeigten
Spannungsgenerator für
die Röntgenröhre R erzeugte
Spannung, die Belichtungszeit und gegebenenfalls die Art der Filterung.
Als zusätzliche
Information können
auch Einstellungen gespeichert werden, die bei einer möglichen
Bildbearbeitung des digitalen Röntgenbildes vor
seinem Abspeichern verwendet werden, z. B. Einstellungen, durch
die die Kontrastanhebung, z. B. des gesamten Bildes oder einzelner
Kanten, im Röntgenbild
definiert wird.
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Sind
entsprechende Daten in dem DICOM-Header der Röntgenbilder enthalten, können sie
beim Aufrufen der Röntgenbilder
ebenfalls wieder ausgelesen werden, und dieselben Einstellungen können automatisch
wieder eingestellt werden, d. h. das Steuersystem S kann elektrische
Signale abgeben, durch die die Einstellungen bestimmter Größen wieder
hergestellt werden, und in dem Bildbearbeitungssystem können ebenfalls
die Einstellungen automatisch wieder bereitgestellt werden, die
bei dem ursprünglichen,
nunmehr hochgeladenen Röntgenbild
verwendet wurden.