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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur medizinischen Bildgebung, sowie
eine entsprechende medizinische Bildgebungsvorrichtung.
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Ein
derartiges Verfahren wird zur Bildgebung beispielsweise im Rahmen
einer radiologischen Untersuchung verwendet. Bei einer radiologischen
Untersuchung wird ein Objekt, insbesondere ein Patient mit Strahlen
bestrahlt. Für die Bestrahlung können elektromagnetische
Strahlen oder Teilchenstrahlen, wie beispielsweise Röntgenstrahlen
bzw. Elektronen, vorgesehen sein. Unter einer Bestrahlung wird hier insbesondere
eine Durchstrahlung des Patienten verstanden.
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Vorwiegend
aufgrund lokal unterschiedlicher Materialeigenschaften der sich
im Strahlengang befindlichen Gewebestrukturen wird die einfallende Strahlung
beim Durchtritt durch den Körper des Patienten in unterschiedlichem
Maß beeinflusst. Insbesondere besitzen unterschiedliche
Gewebestrukturen ein unterschiedliches Strahlenschwächungsvermögen.
Daraus resultiert, dass die durch den Körper des Patienten
hindurchtretenden Strahlen in unterschiedlichem Maße abgeschwächt
werden. Mittels eines entsprechenden Detektors ist ein der Intensität I
der abgeschwächten Strahlen entsprechendes Detektorsignal
erzeugbar. Eine derartige Schwächung wird häufig
als ein Logarithmus des Verhältnisses der Intensität
der geschwächten zu der Intensität der Primärstrahlung
definiert (~I/I0). Anhand einer Schwächungsverteilung
können die verschiedenen Gewebestrukturen als Projektion
verbildlicht werden.
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Bei
einer Tomographie, wie beispielsweise einer Röntgencomputertomographie,
kurz auch CT genannt, wird eine Ebene des Objekts und insbesondere
des Patienten systematisch aus ver schiedenen Richtungen durchstrahlt,
wobei die Wirkung auf die eingesetzten Strahlen, insbesondere deren
Schwächung, für jede Richtung erfasst wird. Insgesamt
erhält man somit eine Anzahl von Projektionen, mittels derer
man z. B. die Schwächungsverteilung in der beobachteten
Objektebene und somit letztlich eine räumliche Bildaufnahme
dieser erhält.
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Die
im Rahmen einer derartigen Durchstrahlung des Patienten mit elektromagnetischen
Strahlen applizierte Dosis ist immer wieder Gegenstand intensiver
und kritischer Diskussionen. Die Dosis liefert ein Maß für
die Aufnahme ionisierender Strahlen, wie z. B. Röntgenstrahlen,
durch das bestrahlte Objekt. In der Medizin hat man zur Berücksichtigung
des für verschiedene Strahlenarten und für verschiedene Gewebearten
unterschiedlichen Strahlenrisikos radiologisch bewertete Dosisgrößen
definiert, wie z. B. in Form einer Organdosis.
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Das
Bestreben geht dahin, die applizierte Dosis gemäß des
ALARA-Prinzips (ALARA = As Low As Reasonably Achievable) möglichst
gering zu halten.
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In
jüngster Zeit wird deshalb insbesondere bei der Bildgebung
mittels Computertomographen vermehrt auf eine strommodulierte Dosisautomatik zurückgegriffen.
Eine derartige Dosisautomatik ist beispielsweise
DE 102 38 894 A1 sowie
aus dem Artikel „Dosisreduktion durch strommodulierte Dosisautomatik
bei der MSCT: Vergleich von Messung und Rechnung” von U.
Lechel, CR Becker, G. Langenfeld-Jäger und G. Brix aus
Fortschritte auf dem Gebiet der Röntgenstrahlen und der
bildgebenden Verfahren, 2007 (179), entnehmbar. Bei einer derartigen Dosisautomatik
wird eine im Wesentlichen konstante Bildqualität innerhalb
einer Bildaufnahme, insbesondere im Sinne eines Rauschanteils im
Detektorsignal, angestrebt. Um die gleichbleibende Bildqualität zu
erreichen, wird häufig der Röhrenstrom des Computertomographen,
und damit die Strahlungsleistung seiner Röntgenstrahler,
den lokal unterschiedlichen Strahlenschwächungsverhältnissen
im Patienten angepasst. Der Rauschanteil in der Bildaufnahme ist
in der Regel umso höher, je weniger Strahlenquanten, insbesondere
Röntgenquanten, am Detektor registriert werden. Vereinfacht
kann man auch sagen, dass bei einem hohen Röhrenstrom der
Rauschanteil geringer und damit die Bildqualität höher
ist, als bei einem niedrigen Röhrenstrom. Bei einem gleichbleibenden
Röhrenstrom wiederum hängt der Rauschanteil insbesondere
von den gegebenen Strahlenschwächungsverhältnissen
im Patienten ab. Hierbei gilt in erster Näherung, dass
je größer das Strahlenschwächungsvermögen
ist, umso weniger Röntgenquanten am Detektor registrierbar
sind und umso höher folglich der Rauschanteil in der Bildaufnahme ist.
Die applizierte Dosis wiederum hängt unter anderem linear
vom Röhrenstrom-Zeit-Produkt ab. Durch die über
die Bildqualität gesteuerte Röhrenstrommodulation
wird also im Wesentlichen soviel Dosis appliziert, wie für
einen entsprechend der vorgegebenen Bildqualität festgelegten
Rauschanteil im Detektorsignal notwendig ist.
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Ausgehend
vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein alternatives Verfahren zur medizinischen Bildgebung anzugeben, mit
welchem eine Dosisreduzierung realisierbar ist. Eine weitere Aufgabe
besteht darin, eine entsprechende Bildgebungsvorrichtung anzugeben.
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Die
erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
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Demgemäß wird
zu einer Bildaufnahme eine Anzahl von Eingabeparametern eingelesen,
die einem definierten Bildaufnahmebereich eine gewünschte
Bildqualität zuordnen. Entsprechend dem oder jedem Eingabeparameter
wird eine Anzahl von Steuerparametern ermittelt und durch Ausgabe
des oder jeden Steuerparameters an ein Bildaufnahmegerät
wird die Bildaufnahme eines Untersuchungsbereichs mit der gewünschten,
lokalen Bildqualität getätigt.
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Die
Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Zielsetzung
bei einer Dosisautomatik im Wesentlichen darin liegt, innerhalb
einer Bildaufnahme eine konstante Bildqualität zu erreichen.
Aus medizinischen Erwägungen heraus ist dies aber nicht immer
sinnvoll. Bei einer kombinierten Becken-/Rumpf-Bildaufnahme, im
Rahmen einer Untersuchung der Leber eines Patienten, ist es sinnvoll,
im Bereich der Leber eine hohe Bildqualität zu erreichen,
für die im Gegenzug auch eine relativ hohe Dosis in Kauf
genommen wird. Aus medizinischer Sicht ist es hier aber wünschenswert,
eine Strahlenbelastung der im Beckenbereich befindlichen Keimdrüsen zu
minimieren. Beim Einsatz einer Dosisautomatik wird aber genau dieser
Bereich besonders belastet, da beispielsweise im Bereich der Beckenknochen das
Strahlenschwächungsvermögen besonders hoch ist,
so dass durch die Dosisautomatik der Röhrenstrom und damit
die Dosis automatisch erhöht wird, um die Bildqualität
konstant zu halten. Die bei einer strommodulierten Dosisautomatik
gewählte Dosis dient also vor allem der Ansteuerung einer
konstanten Bildqualität innerhalb der Bildaufnahme.
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Die
Erfindung geht nun einen gänzlich anderen Weg. Statt eine
konstante Bildqualität innerhalb der gesamten Bildaufnahme
anzustreben, ist einem definierten Bildaufnahmebereich mittels des
Eingabeparameters lokal eine gewünschte höhere
oder niedrigere Bildqualität zuordenbar.
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Die
Erfindung ermöglicht es also, die Bildqualität
innerhalb einer Bildaufnahme gezielt zu variieren. D. h. insbesondere,
dass innerhalb einer Bildaufnahme gezielt Bereiche mit einer hohen
Bildqualität neben Bereichen mit einer niedrigen Bildqualität liegen
können.
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Somit
können speziell auch medizinische Erwägungen berücksichtigt
werden. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, die Bildaufnahme
derart zu tätigen, dass strahlenempfindliche Körperbereiche
im Rahmen der Bildgebung gezielt geschont werden, indem diese mit
einer lokal niedrigeren Bildqualität abgebildet werden.
Eine lokal niedrige Bildqualität heißt insbesondere,
dass diesen Körperbereichen im Rahmen der Bildgebung nur
eine geringe Dosis appliziert wird.
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Dies
eröffnet insgesamt auch die Möglichkeit, strahlenempfindliche
Körperbereich, wie z. B. die weibliche Brust, Keimdrüsen
oder knochenmarkhaltige Knochenbereiche von Kindern, als Risikobereiche
zu definieren, die generell mit einer geringen Bildqualität
und somit insbesondere unter Applizierung einer geringen Dosis abgebildet
werden sollen.
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Umgekehrt
ist es natürlich auch möglich, Körperbereiche
zu definieren, die mit einer sehr hohen Bildqualität abgebildet
werden können und/oder sollen, wie z. B. die Leber.
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Die
gewünschte Bildqualität wird mittels einer Anzahl
von Eingabeparametern vorgegeben. Die entsprechenden Eingabeparameter
können beispielsweise manuell von einem Arzt vorgegeben
werden. Alternativ ist es natürlich möglich, die
Eingabeparameter, welche der Bildaufnahme bestimmter Körperbereiche
eine entsprechende Bildqualität zuordnen, automatisiert
zu ermitteln. Die Eingabeparameter bestimmen und/oder beschreiben
z. B. einen Rauschanteil in dem Bildaufnahmebereich, ein sogenanntes
Bildrauschen. Bei heutigen Bildaufnahmegeräten, wie z.
B. bei Computertomographiegeräten, ist der gerätebedingte
Einfluss auf das Bildrauschen vernachlässigbar klein. Das
Bildrauschen wird in der Regel durch das sogenannte Quantenrauschen
dominiert. Selbstverständlich kann die gewünschte Bildqualität
alternativ oder ergänzend auch mittels anderer Eingabeparameter
vorgegeben werden. Exemplarisch ist an dieser Stelle ein eine Ortsauflösung und/oder
ein eine Kontrastauflösung bestimmender und/oder beschreibender
Eingabeparameter zu nennen. Mit der Ortsauflösung wird
gemeinhin die Fähigkeit eines bildgebenden Systems beschrieben,
feine Details räumlich getrennt darzustellen. Unter der Kontrastauflösung
versteht man üblicherweise ein Erkennbarmachen von Details
mit niedrigem Kontrast, wobei eine derartige Niedrigkontrasterkennbarkeit überwiegend
durch das Rauschniveau in der Bildaufnahme bestimmt wird. Zusammenfassend kann
man aber sagen, dass das Bildrauschen als im Wesentlichen qualitätsbestimmend
für die Bildqualität des Bildaufnahmebereichs
erachtet werden kann.
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Bei
der Bildaufnahme handelt es sich beispielsweise um eine 2D-Bildaufnahme
oder insbesondere um eine 3D-Bildaufnahme, welche mittels einer
Bildgebungsvorrichtung, beispielsweise einem Computertomographiegerät
oder einem C-Bogen-Röntgensystem, getätigt wird.
Selbstverständlich können jeweils mehrerer Bildaufnahmen
vorgesehen sein.
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In
der Bildaufnahme wird der Untersuchungsbereich häufig sehr
detailliert abgebildet. Der Untersuchungsbereich umfasst beispielsweise
den Brustkorb, das Becken oder den Rumpf eines Patienten. Der Bildaufnahmebereich
gibt hierbei insbesondere einen Bereich innerhalb der Bildaufnahme
an, wie beispielsweise in einer Rumpf-Bildaufnahme den Bereich der
Leber oder in einer Becken-Bildaufnahme den Bereich der Keimdrüsen.
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Zur
Festlegung des Bildaufnahmebereichs kann beispielsweise auf vorhandene
Patientendaten zurückgegriffen werden. Auch ist eine „online” Festlegung
während der Durchstrahlung des Patienten denkbar. Dazu
kann beispielsweise auf einen entsprechenden automatisierbaren Algorithmus
zur Organerkennung zurückgegriffen werden. Hierin kann z.
B. der Bildaufnahmebereich der Leber, der Keimdrüsen oder
sonstiger Organstrukturen automatisiert ermittelt werden.
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Vorteilhafterweise
wird eine Planungsbildaufnahme des Untersuchungsbereichs getätigt
und dargestellt. Anhand der Planungsbildaufnahme wird ein Bildbereich
auswählbar vorgegeben und anhand des ausgewählten
Bildbereichs wird der Bildaufnahmebereich definiert. Bei der Planungsbildaufnahme handelt
es sich insbesondere um eine 2D-Aufnahme, welche den Untersuchungsbereich
ganz oder teilweise erfasst. Da in der Planungsbildaufnahme in der Regel
keine Details erkennbar sein müssen, wird die Planungsbildaufnahme
häufig mit einer sehr viel geringeren Bildqualität
aufgenommen als die eigentliche Bildaufnahme. Die Planungsbildaufnahme
wird zweckmäßigerweise im Vorfeld der eigentlichen
Bildaufnahme getätigt. Besonders sinnvoll ist es dabei, die
Planungsbildaufnahme und die Bild aufnahme mittels desselben Bildaufnahmegeräts
zu tätigen, so dass kein Umbetten des Patienten zwischen
den einzelnen Aufnahmen notwendig wird. Die Planungsbildaufnahme
ist besonders geeignet, die genaue Position des definierten Bildaufnahmebereichs
bildbasiert festzulegen. Dazu wird die Planungsbildaufnahme dargestellt,
beispielsweise auf einer entsprechenden Darstellungsvorrichtung,
z. B. einem Bildschirm. Anhand der dargestellten Planungsbildaufnahme
kann der Bildbereich ausgewählt werden, z. B. indem ein
Arzt den gewünschten Bildbereich an der Darstellungsvorrichtung
mittels einer grafischen Benutzeroberfläche auswählt
und markiert. Selbstverständlich ist es in dem Zusammenhang
ebenso möglich, den Bildaufnahmebereich automatisiert zu ermitteln
und zu markieren, beispielsweise mittels eines entsprechenden Algorithmus
zur Organerkennung. Durch den in der Planungsbildaufnahme ausgewählten
Bildbereich wird der Bildaufnahmebereich definiert dem die lokale
Bildqualität zugeordnet wird.
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Vorzugsweise
werden mehrere Planungsbildaufnahmen getätigt, die verschiedene
Ebenen des Untersuchungsbereichs darstellen, anhand derer ein 3D-Bildbereich
auswählbar vorgegeben wird. Stehen beispielsweise mehrere
entsprechende Planungsbildaufnahmen des Brustkorbs zu Verfügung, besteht
in dieser Ausführungsform die Möglichkeit in jeder
dargestellten Ebene einen das Herz umfassenden 2D-Bildbereich auszuwählen,
so dass sich daraus insgesamt ein 3D-Bildbereich ergibt. Dabei kann jedem
einer Bildbereichs-Ebene entsprechendem Bildaufnahmebereich dieselbe
Bildqualität zugeordnet werden. Selbstverständlich
ist hierbei auch die Zuordnung verschiedener Bildqualitäten
möglich. Insgesamt wird dadurch die Variabilität
im Rahmen einer Dosisreduzierung weiter erhöht.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der ausgewählte
Bildbereich in der oder jeder Planungsbildaufnahme symbolhaft eingeblendet.
Im Rahmen dieser Ausgestaltungsvariante wird der ausgewählte Bildbereich
beispielsweise durch eine halbtransparente farbige Fläche
markiert. Wurden mehrere Bildbereiche ausgewählt, kann
es z. B. vorgesehen sein, die Bildbe reiche, welche Bildaufnahmebereiche
mit unterschiedlichen Bildqualitäten definieren, durch
unterschiedliche Farben zu kennzeichnen. So kann beispielsweise
eine sehr niedrige gewünschte Bildqualität mit
einem kräftigen Rot gekennzeichnet werden, um so auf besonders
strahlenempfindliche Körperbereiche aufmerksam zu machen.
In dem Fall kann zur Kennzeichnung einer höheren Bildqualität
z. B. ein sukzessiv helleres Rot gewählt werden. Somit
wird es insbesondere einem Arzt ermöglicht, auf einen Blick
zu erfassen, welche Bildqualitäten welchen abzubildenden
Körper-Bereichen zugeordnet sind.
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Vorzugsweise
ist der oder jeder Eingabeparameter direkt eingebbar. Dies eröffnet
insbesondere einem Arzt die Möglichkeit, die entsprechenden,
die gewünschte Bildqualität definierenden Eingabeparameter,
manuell einzugeben. Dies erhöht den Bedienkomfort erheblich.
Die Eingabe erfolgt vorteilhafterweise über eine entsprechende
Einlesevorrichtung, wie beispielsweise eine Tastatur eines Computers, oder
mittels eines Mauszeigers über eine grafische Benutzeroberfläche.
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Wie
schon erwähnt, wird das Bildrauschen häufig als
qualitätsbestimmend für die Bildqualität
erachtet. Allgemein kann man hierbei sagen, dass das Bildrauschen
ansteigt, je weniger Strahlenquanten, insbesondere Röntgenquanten,
am Detektor registriert sind. Der Rauschanteil in der Bildaufnahme steigt
insbesondere auch bei einem niedrigen Strom-Zeit-Produkt, wobei
sich das Rauschniveau über die Quadratwurzel mit diesem
Parameter ändert. Bei einem Computertomographiegerät
wird statt der Bezeichnung „Strom” eher die Bezeichnung „Röhrenstrom” verwendet.
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Aufgrund
der gegebenen Abhängigkeit der Bildqualität von
dem Strom-Zeit-Produkt wird in einer bevorzugten Ausführungsform
als Eingabeparameter ein Strom-Zeit-Produkt-Wert eingelesen. Mittels
des Strom-Zeit-Produkt-Werts ist es z. B. auch möglich, die
applizierte Dosis schnell abzuschätzen. Die Dosis hängt
nämlich im Wesentlichen linear vom Strom-Zeit-Produkt ab.
Das Strom-Zeit-Produkt wird in der Regel in der Einheit [mAs] angegeben.
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In
einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform wird ein
normierter Eingabeparameter eingelesen. Durch einen derartigen normierten
Eingabeparameter wird insbesondere eine normierte Bildqualität
vorgegeben, welche beispielsweise anhand von Messungen an einem
Mess-Phantom evaluiert wird und sich häufig auf einen „Durchschnittspatienten” bezieht.
Durch den normierten Eingabeparameter ist es beispielsweise für
einen Arzt nicht notwendig, Größe und Gewicht
eines zu untersuchenden Patienten explizit bei der Wahl des Eingabeparameters
zu berücksichtigen. In dieser Ausführungsform
ist es vielmehr möglich, dass der Arzt einfach den normierten
Eingabeparameter, beispielsweise in Form eines normierten Strom-Zeit-Produkts,
wählt. Eine dem entsprechenden Patienten angepasste Modifizierung des
Strom-Zeit-Produkts erfolgt in der Regel automatisch. Insgesamt
wird durch den normierten Eingabeparameter eine Bezugnahme auf ein
definiertes Referenzsystem ermöglicht, was eine Vergleichbarkeit verschiedener
Messungen erlaubt.
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Vorzugsweise
wird als ein Eingabeparameter ein prozentualer Wert des normierten
Eingabeparameters eingelesen. Der prozentuale Wert gibt die gewünschte
Bildqualität insbesondere relativ zu der normierten Bildqualität
an. Dies vereinfacht die Bedienbarkeit und Übersichtlichkeit
für einen entsprechenden Anwender.
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In
einer weiter vorteilhaften Ausgestaltungsvariante wird der Wert
des oder jeden Eingabeparameters gespeichert. Insbesondere wird
hier der gewählte Strom-Zeit-Produkt-Wert gespeichert.
In dieser Ausgestaltungsvariante kann z. B. eine automatisierte
Erstellung eines Aufnahmeprotokolls vorgesehen sein, aus dem die
Bildqualität und die applizierte Dosis für die
einzelnen, dargestellten Körperbereiche hervorgehen. Dies
kann sowohl zu Dokumentationszwecken als auch für eine
unabhängige Kontrolle genutzt werden.
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Vorteilhafterweise
wird mittels des oder jeden Steuerparameters ein Gerätestrom
des Bildaufnahmegeräts entsprechend der gewünschten
Bildqualität moduliert. Wie vorher schon beschrieben wurde,
kann die Bildqualität direkt mit dem Strom-Zeit-Produkt
korreliert werden. Aus diesem Grunde bietet es sich an, die gewünschte
Bildqualität mittels einer Modulation des Gerätestroms
des Bildaufnahmegeräts, beispielsweise des Röhrenstroms des
Computertomographiegeräts, einzustellen.
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Zweckmäßigerweise
wird für eine höhere Bildqualität ein
einem erhöhten Gerätestrom entsprechender Steuerparameter
ermittelt. Die Zweckmäßigkeit dieser Ausgestaltungsform
geht aus der Abhängigkeit des Rauschanteils in der Bildaufnahme von
dem Strom-Zeit-Produkt hervor. Das Rauschniveau ist insbesondere
umso niedriger je größer das Strom-Zeit-Produkt
ist. Dies kann effektiv dadurch erreicht werden, dass der Strom,
also der Gerätestrom erhöht wird.
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Vorzugsweise
wird ein Maximalwert für den Eingabeparameter eingelesen.
Mittels des Maximalwerts ist es beispielsweise möglich,
die System-Leistungsgrenze des Bildaufnahmegeräts künstlich
zu limitieren. Liegt beispielsweise das maximal erreichbaren Röhrenstrom-Zeit-Produkt
bei 500 mAs, so kann die nutzbare System-Leistungsgrenze des Bildaufnahmegeräts
künstlich limitiert werden, indem ein Maximalwert für
den Eingabeparameter, welcher beispielsweise in Form eines normierten Strom-Zeit-Produkts
vorliegt, von unter 500 mAs, beispielsweise von 300 mAs, gewählt
wird. Dies kann insbesondere aus medizinischen Erwägungen
heraus sinnvoll sein, um beispielsweise eine Strahlenbelastung eines
Kindes zu limitieren. Somit können in dieser Ausgestaltungsvariante
vorteilhaft patientenspezifische medizinische Erwägungen
berücksichtigt werden.
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Vorteilhafterweise
wird als Bildaufnahme eine Computertomographie-Bildaufnahme getätigt. Hierin
wird also ein Computertomographiegerät als Bildaufnahmegerät
verwendet. Computerto mographiegeräte finden im Rahmen einer
medizinischen Bildgebung vielfachen Gebrauch, so dass hier auf eine
ausgereifte Technik zurückgegriffen werden kann.
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Die
zweite Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst
durch den auf eine Bildgebungsvorrichtung gerichteten Patentanspruch.
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Demnach
umfasst eine medizinische Bildgebungsvorrichtung ein Bildaufnahmegerät,
eine Einlesevorrichtung und eine Steuervorrichtung. Dabei ist die
Einlesevorrichtung dafür eingerichtet, eine Anzahl von
Eingabeparametern, die einem definierten Bildaufnahmebereich eine
gewünschte Bildqualität zuordnen, einzulesen.
Die Steuervorrichtung ist dafür eingerichtet, entsprechend
dem oder jedem Eingabeparameter eine Anzahl von Steuerparametern
zu ermitteln und mittels des oder jeden Steuerparameters das Bildaufnahmegerät
zur Tätigung einer Bildaufnahme eines Untersuchungsbereichs
anzusteuern. Das Bildaufnahmegerät ist dazu eingerichtet,
eine Bildaufnahme des Untersuchungsbereichs mit der gewünschten,
lokalen Bildqualität zu tätigen.
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Die
für das Verfahren genannten Vorteile können dabei
sinngemäß auf die Bildgebungsvorrichtung übertragen
werden.
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Bei
dem Bildaufnahmegerät kann es sich beispielsweise um ein
C-Bogen-Röntgensystem oder um ein Magnetresonanzsystem
handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bildaufnahmegerät aber
um ein Computertomographiegerät.
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Bei
der Einlesevorrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Vorrichtung
zum Einlesen externer Daten, wie beispielsweise ein CD-Rom Laufwerk.
Alternativ oder ergänzend umfasst die Einlesevorrichtung
z. B. eine Tastatur oder eine grafische Benutzeroberfläche
eines Computers, über welche z. B. ein Arzt die Eingabeparameter
manuell eingeben kann.
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Die
Steuervorrichtung ist beispielsweise als ein Steuermodul oder als
ein Computer gegeben oder ist auf diesem per Software realisiert.
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Vorteilhafterweise
ist eine Darstellungsvorrichtung vorgesehen, die insbesondere zur
Darstellung der Planungsbildaufnahme und gegebenenfalls auch zur
Darstellung der eigentlichen Bildaufnahme geeignet ist. Bei der
Darstellungsvorrichtung handelt es sich beispielsweise um einen
Bildschirm des Computers.
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Vorzugsweise
ist ein Speicherelement vorgesehen, welches zur Speicherung des
gewählten Strom-Zeit-Produkt-Werts geeignet ist. Das entsprechende
Speicherelement ist z. B. auf einer Festplatte eines Computers realisiert.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung
näher erläutert. Dabei zeigt in schematischer
Darstellung:
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1:
eine medizinische Bildgebungsvorrichtung.
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Anhand
der Darstellung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 2 in 1 soll
insbesondere ein Verfahrensablauf einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert
werden.
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Die
dargestellte Bildgebungsvorrichtung 2 umfasst ein Bildaufnahmegerät 4,
eine Einlesevorrichtung 6, eine Darstellungsvorrichtung 8,
sowie eine Steuervorrichtung 10 und ein Speicherelement 12.
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Das
Bildaufnahmegerät 4 ist hier als ein Computertomographiegerät 14, 14',
im Folgenden kurz CT genannt, ausgeführt. Aus der Abbildung nicht
ersichtlich ist, dass das CT 14, 14' eine Röntgenstrahlenquelle
und einen Detektor, insbesondere in Form eines Detektorrings, umfasst.
Die Röntgenstrahlenquelle und der Detektor sind einander
insbesondere diametral gegenü berliegend angeordnet. Das
CT 14, 14' ist dazu vorgesehen, eine Bildaufnahme 16 eines
Untersuchungsbereichs 18 eines Patienten 20, sowie
eine Anzahl von Planungsbildaufnahmen 22, 22' zu
tätigen. Sowohl die Bildaufnahme 16, als auch
die Planungsbilder 22, 22' sind hier auf der als
Computermonitor 23 ausgeführten Darstellungsvorrichtung 8 visualisiert.
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Bei
der Bildaufnahme 16 handelt es sich um einen dreidimensionalen
CT-Scan des Untersuchungsbereichs 18 des Patienten 20.
Zur Erstellung der 3D-Bildaufnahme 16 dreht sich die Röntgenstrahlenquelle
und der Detektor des CTs 14 um den Patienten 20.
Dabei wird eine Vielzahl von „Schichten” des Patienten 20 systematisch
aus unterschiedlichen Richtungen von den Röntgenstrahlen
durchstrahlt. Die durch den Patienten 20 hindurchgetretenen
und durch den Durchtritt geschwächten Röntgenstrahlen
treffen auf den Detektor auf, welcher daraufhin Detektorsignale
erzeugt, die der Intensität der abgeschwächten
Strahlen entsprechen. Aufgrund lokal unterschiedlicher Materialeigenschaften
der sich im Strahlengang befindlichen Gewebestrukturen, wie beispielsweise
Organe, Knochen, usw., wird die einfallende Strahlung beim Durchtritt
durch den Körper des Patienten 20 in unterschiedlichem
Maß abgeschwächt, derart dass anhand der Detektorsignale die
3D-Bildaufnahme 16 des Patienten 20 ermittel- und
darstellbar ist.
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Die
Planungsbildaufnahmen 22, 22' und die Bildaufnahme 16 sind
jeweils mit demselben CT 14, 14' aufgenommen,
so dass zwischen der Tätigung der einzelnen Aufnahmen kein
Umbetten des Patienten 20 notwendig wird. Die gestrichelte
Darstellung des einen CTs 14' deutet an, dass die Planungsbildaufnahmen 22, 22' in
der Vergangenheit gewonnen wurden.
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Bei
den Planungsbildaufnahmen 22, 22' handelt es sich
insbesondere um 2D-Bildaufnahmen. Die entsprechenden 2D-Bildaufnahmen
werden, ähnlich wie bei einer konventionellen Röntgenaufnahme,
bei stehender Röntgenstrahlenquelle getätigt.
Die Planungsbildaufnahmen 22, 22' zeigen jeweils übersichtsmäßig
einen unterschiedlichen Ausschnitt des Untersuchungsbereichs 18 des
Patienten 20. Die eine Planungsbildaufnahme 22 zeigt
hier einen Rumpfbereich des Patienten 20, während
die andere Bildaufnahme 22 einen Beckenbereich des Patienten 20 zeigt.
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Anhand
der Planungsbildaufnahmen 22, 22' wird mittels
der Einlesevorrichtung 6 jeweils ein Bildbereich 24, 24' durch
einen Arzt manuell ausgewählt. Die Einlesevorrichtung 6 umfasst
hierzu eine grafische Benutzeroberfläche, so dass der entsprechende
Bildbereich 24, 24' jeweils mittels einer Computermaus 26 auf
dem Computermonitor 23 gesetzt werden kann.
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Der
ausgewählte Bildbereich 24 in der einen Planungsbildaufnahme 22,
welche den Beckenbereich des Patienten 20 darstellt, umgrenzt
die Eierstöcke 32 des weiblichen Patienten 20;
der andere Bildbereich 24' in der Planungsbildaufnahme 22', welche
den Rumpfbereich des Patienten darstellt, umgrenzt das Herz 34 des
Patienten 20. Die gewählten Bildbereiche 24, 24' werden
jeweils als eine halbtransparente farbige Überlagerung
in die entsprechende Planungsbildaufnahme 22, 22' eingeblendet. Somit
sind die ausgewählten Bildbereiche 24, 24' für einen
Arzt schnell visuell erfass- und überprüfbar.
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Anhand
der ausgewählten Bildbereiche 24, 24' definiert
die Steuervorrichtung 10 einen Bildaufnahmebereich 30 in
der Bildaufnahme 16. Im Rahmen einer Tätigung
der Bildaufnahme 16 steuert die Steuervorrichtung 10 das
CT 14 dann derart an, dass es die Bildaufnahme 16 in
dem Bildaufnahmebereich 30 mit einer gewünschten
lokalen Bildqualität tätigt. Dazu moduliert die
Steuervorrichtung 10 einen Gerätestrom, also hier
insbesondere einen Röhrenstrom des CTs 14, entsprechend
der gewünschten Bildqualität, derart dass für
eine höhere Bildqualität der Röhrenstrom
des CTs 14 erhöht wird.
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„Lokale
Bildqualität” heißt in dem Zusammenhang,
dass die Bildaufnahme 16 nicht mit einer konstanten Bildqualität
aufgenommen wird: Dem Bildbereich 30, welcher die Eierstöcke 32 des
weiblichen Patienten 20 umfasst, wird eine sehr viel niedrigere
Bildqualität als der übrigen Bildaufnahme 16 zu geordnet.
Dem Bildaufnahmebereich 30, welcher das Herz 34 des
Patienten umfasst, wird eine hohe Bildqualität zugeordnet.
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Die
entsprechenden gewünschten Bildqualitäten des
Bildaufnahmebereichs 30 werden mittels einer Anzahl von
Eingabeparametern definiert, welche im Vorfeld der Tätigung
der Bildaufnahme 16 eingelesen werden.
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Ein
entsprechendes Einlesen der Eingabeparameter erfolgt über
die grafische Benutzeroberfläche der Einlesevorrichtung 6.
Dazu umfasst die grafische Benutzeroberfläche eine Anzahl
von Eingabefeldern 36, in welche z. B. ein Arzt unter Zuhilfenahme
einer Computertastatur 38 der Einlesevorrichtung 6 die
Eingabeparameter direkt eingibt. Eines der Eingabefelder 36 ist
dabei auch für eine Eingabe eines Maximalwerts des Eingabeparameters
vorgesehen.
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Die
entsprechenden Eingabeparameter werden jeweils als ein normierter
Eingabeparameter, insbesondere als ein normiertes Strom-Zeit-Produkt, eingegeben.
Das normierte Strom-Zeit-Produkt bezieht sich auf einen „Durchschnittspatienten”.
Eine entsprechende Anpassung bezüglich der Größe
und des Gewicht des konkret zu untersuchenden Patienten erfolgt
automatisch durch die Steuervorrichtung 10. Alternativ
oder zusätzlich können die Eingabeparameter ebenso
als ein prozentualer Wert des normierten Eingabeparameters eingegeben
werden. Der prozentuale Wert gibt die gewünschte Bildqualität
insbesondere relativ zu der normierten Bildqualität an.
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Der
Maximalwert wird ebenfalls als ein normiertes Strom-Zeit-Produkt
eingegeben. Als Maximalwert wird hier ein Wert von 300 mAs eingegeben.
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Entsprechend
der Wahl der die Bildqualitäten definierenden Eingabeparameter
wird den in die Planungsbildaufnahmen 22, 22' eingeblendeten,
die ausgewählten Bildbereiche 24, 24' kennzeichnenden halbtransparenten Überlagerungen,
eine entsprechende Farbe zugeordnet: der die Eierstöcke 32 umfassende Bildbereich 24,
wird entsprechend der sehr niedrigen gewünschten Bildqualität
ein dunkles Rot zugeordnet, und der das Herz 34 umfassende
Bildbereich 24, wird aufgrund der hohen gewünschten
Bildqualität ein Blau zugeordnet. Damit ist einem Arzt
auf den ersten Blick qualitativ ersichtlich, welchem Bildaufnahmebereich 30,
welche Bildqualität zugeordnet wurde.
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Die
Wahl der lokalen Bildqualitäten impliziert insbesondere
eine Wahl einer Dosis, welche dem Patienten 30 während
des CT-Scans appliziert wird. Dies geschieht unter Ausnutzung eines
gegebenen Zusammenhangs zwischen der Bildqualität und der applizierten
Dosis: Die Bildqualität ist stark abhängig von
einem Rauschanteil in der Bildaufnahme 16. Verallgemeinernd
kann man sagen, dass der Rauschanteil in der Bildaufnahme 16 mit
einem sinkenden Strom-Zeit-Produkt ansteigt. Bei dem CT 14, 14' bezeichnet
der Begriff „Strom” den CT-„Röhrenstrom”. Da
die Dosis, welche dem Patienten 30 während des CT-Scans
appliziert wird, im Wesentlichen linear vom Strom-Zeit-Produkt abhängt,
besteht ein vergleichsweise einfacher Zusammenhang zwischen der
Bildqualität und der applizierten Dosis: Je höher
die Bildqualität ist, desto höher ist in der Regel
auch die applizierte Dosis und umgekehrt.
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Die
Dosis liefert hierbei ein Maß für die Aufnahme
von Röntgenstrahlen durch das durchstrahlte Gewebe des
Patienten 30. In der Medizin verwendet man häufig
radiologisch bewertete Dosisgrößen, z. B. in Form
einer Organdosis, welche insbesondere unterschiedliche Strahlenrisikos
für verschiedene Gewebearten berücksichtigen.
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Durch
die Wahl einer niedrigen Bildqualität für den
Bildaufnahmebereich 30, welcher die Eierstöcke 32 des
Patienten 20 umfasst, kann somit erreicht werden, dass
den Eierstöcken 32 eine niedrige Dosis appliziert
wird. Dies ist aus medizinischer Sicht sinnvoll, da die Eierstöcke 32 besonders
strahlungsempfindlich sind, und unter dem Gesichtspunkt einer Erbgutschädigung
besonders zu schonen sind.
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Im
Bereich des Herzens 34 kann es im Rahmen einer Bildgebung
sinnvoll sein, eine hohe Bildqualität zu erreichen. Um
jedoch z. B. den strahlensensitiven Bereich der weiblichen Brust
zu schonen, wird der entsprechende „hochqualitative” Bildbereich 30 eng
umgrenzt, so dass daraus keine unnötige Strahlenbelastung
umliegender Gewebestrukturen erwächst.
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Neben
der gewünschten Bildqualität kann der Arzt in
die Eingabefelder 36 eine Anzahl von CT-Gerätegrößen
eingeben, welche im Rahmen des CT-Scans relevant sind. Als derartige
Gerätegrößen sind hier insbesondere typische
Scan-Parameter, wie z. B. eine Scan-Zeit, eine CT-Röhrenspannung,
eine Anzahl der Schichten und eine Schichtdicke zu nennen.
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Beispielsweise
zu Dokumentationszwecken ist eine Speicherung aller relevanten Größen,
also der Gerätegrößen, der Eingabeparameter
und des Maximalwerts mittels des Speicherelements 12 vorgesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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