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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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Die
US 6,851,851 B2 beschreibt ein digitales Röntgenbildaufnahmesystem, bei dem ein Röntgendetektor in sechs Freiheitsgraden beweglich ist. Bei einer Ausführungsform erfolgt die Bewegung zumindest in einigen Freiheitsgraden mit Hilfe von Stellmotoren. Es kann hierbei eine Computersteuerung eingesetzt werden, indem digitale Informationen betreffend die Bewegung und Stellung einem programmierten Computer zur Verfügung gestellt werden. Die Steuerung kann z. B. zum Zwecke der Vermeidung von Zusammenstößen oder zum Einnehmen einer ausgewählten Stellung und Orientierung erfolgen.
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Manche Einstellungen bei digitalen Röntgenbildaufnahmesystemen 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 festgelegt 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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Aus der
DE 694 09 095 T2 ist es bekannt, bei der Aufnahme von Strahlungsbildern, die in einem fotostimulierbaren Leuchtschirm gespeichert werden, Parametereinstellungen zu erfassen. Eine Auswahl der Daten kann z. B. in einem Personalcomputer erfolgen, die Daten können anschließend auf eine Diskette gespeichert werden, die dann gemeinsam mit einer Kassette transportiert wird, in der sich der belichtete fotostimulierbare Leuchtschirm befindet.
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Zum Zuordnen von Identifizierungsdaten zu Durchstrahlungsbildern, die auf einem fotostimulierbaren Leuchtschirm gespeichert sind, wird gemäß der
DE 695 30 752 T2 auf einer Kassette mit diesem Leuchtschirm ein HF-Schild angeordnet, in das Identifizierungsdaten geschrieben werden. Ein Auslesegerät kann sowohl das Röntgenbild von dem Leuchtschirm lesen, als auch die Identifizierungsdaten aus dem HF-Schild auslesen.
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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 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 7 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 und die nach dem Auslesen dieser Einstellinformationen Stellmotoren auf der Grundlage der Steuerinformationen Steuerbefehle zuführen.
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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 Informationen 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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Die mechanischen Einstellungen erfolgen durch Stellmotoren. Die Einstellinformationen über die mechanischen Einstellungen können dann einfach Steuerinformationen für die Stellmotoren enthalten. Diese Informationen werden dann, wie bereits ausgeführt, so genutzt, 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 betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen eines später nutzbaren Bilddatensatzes durch ein digitales Röntgenbildaufnahmesystem und zum Erzeugen von digitalen Röntgenbildaufnahmen und reproduzierbarer Bedingungen, 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), bevorzugt auch 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 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 obige Verfahren durchgeführt wird. Ein solches Verfahren ist in Patentanspruch 7 beschrieben. Erforderlich ist, dass die in Schritt b) des obigen Verfahrens abgeleiteten Informationen in dem Bilddatensatz enthalten sind. Dann folgen die weiteren Schritte:
- i) Auslesen der in Schritt b) 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) einerseits und in Schritt n) 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 h) 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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Das Bereitstellen des jeweiligen Bilddatensatzes als solches erfolgt durch ein Speichermedium für digitale Daten, 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 Rad-TubeHorizontal. 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 Table-Longitudinal 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 Steuereinheit 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.
