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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Positionskalibrierung
von Blendenelementen eines Aufnahmesystems mit einer Röntgenquelle
und einem Röntgendetektor
bei einem Röntgengerät gemäß dem Patentanspruch
1 und ein Röntgengerät gemäß dem Patentanspruch
8.
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Bei
der Neuinstallation eines Röntgengerätes mit
einem Aufnahmesystem bestehend aus einer Röntgenquelle und einem Röntgendetektor
ist es im Allgemeinen notwendig, eine Justierung der den Röntgenstrahl
formenden Blende vorzunehmen. Eine derartige Justierung soll sicherstellen,
dass der mit Hilfe von Kollimatoren ausgerichtete Röntgenstrahl
vollständig
und ausschließlich
den Röntgendetektor
bzw. dessen Sensorfläche
erreicht. Strahlung, die am Röntgendetektor
vorbeigeht, belastet den Patienten, erzeugt aber keine Bildinformation.
Zusätzlich
soll jedoch die gesamte Sensorfläche
des Röntgendetektors
für die
Bildgebung verwendet werden können.
Deshalb ist es wichtig, dass die Blenden möglichst exakt auf den Rand
der Sensorfläche
des Röntgendetektors
ausgerichtet werden. Dies wird nach dem heutigen Stand der Technik
mit Hilfe von mechanischen Justierungen vom Service-Personal durchgeführt, d.
h. Röntgenstrahler,
Blendenelemente und Röntgendetektor
werden solange gegeneinander verschoben und gekippt, bis die Blendenelemente
sich genau am richtigen Punkt befinden.
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Aus
der
DE 103 20 862
B4 ist ein Verfahren zur automatischen Positionierung von
Blendenelementen eines Aufnahmesystems mit einer Röntgenquelle
und einem Röntgendetektor
bekannt.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen,
welches eine einfache und sichere Kalibrierung von Blendenelementen
ermöglicht.
Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein für die Durchführung des
Verfahrens geeignetes Röntgengerät bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zur automatischen Positionskalibrierung von Blendenelementen eines
Aufnahmesystems mit einer Röntgenquelle
und einem Röntgendetektor
bei einem Röntgengerät gemäß dem Patentanspruch
1 und von einer Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch
8; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand
der zugehörigen Unteransprüche.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
zur automatischen Positionskalibrierung von Blendenelementen eines
Aufnahmesystems mit einer Röntgenquelle
und einem Röntgendetektor
bei einem Röntgengerät wird eine
Positionskalibrierung von Blendenelemente bei einer Neuinstallation
eines Röntgengeräts für einen
Anwender deutlich erleichtert, da sie nun automatisch, schnell und
einfach erfolgt und keine aufwändigen
manuellen Einstellungen der Blende seitens des Anwenders mehr erfordert.
Durch wenige einfache Schritte, die insbesondere selbsttätig durch
das Röntgengerät erfolgen, kann
die Offset-Position
der Blendenelemente der Blende, also die Position, bei der die Ränder der Blendenelemente
im Wesentlichen auf den Rand der Sensorfläche des Röntgendetektors projiziert werden und
keine Röntgenstrahlung
außerhalb
der Sensorfläche
auftrifft, bestimmt werden. Zur Bestimmung der Offset-Position wird dabei
lediglich ein einfaches Röntgenbild
benötigt,
bei welchem die Ränder
der Blendenelemente von einem von der Röntgenquelle ausgesendeten Röntgenstrahl
auf die Sensorfläche des
Röntgendetektors
projiziert werden, so dass sie auf einem Röntgenbild sichtbar sind. Ein
solches Röntgenbild
wird dann automatisch hinsichtlich der Position der eingeblendeten
Blendenelemente ausgewertet und mittels dieser Auswertung wird die
Offset-Position bestimmt.
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Die
erfindungsgemäße automatische
Positionskalibrierung bringt eine deutliche zeitliche Einsparung
und kann auch von technisch nicht ausgebildetem Personal überwacht
werden. Zudem ist das Resultat eine perfekt kalibrierte Blende,
und zwar unabhängig
von dem Können
des Anwenders. Zusätzliche Vorrichtungen
zur Unterstützung
einer mechanischen Kalibration können
außerdem
entfallen.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung wird die ermittelte Offset-Position
insbesondere dauerhaft gespeichert. Dies kann z. B. in einer Speichereinheit, welche
entweder der Systemsteuerung des Röntgengeräts zugeordnet ist oder separat
angeordnet ist, durchgeführt
werden.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Röntgengerät derart
eingestellt, dass für
nachfolgende Röntgenaufnahmen
die Offset-Position die äußere Grenze
für die
Blendenelemente bildet, also dass die von dem Röntgenstrahl bestrahlbare Fläche nicht über die
Offset-Position hinaus vergrößert werden
kann. Darunter ist zu verstehen, dass die Blendenelemente bei allen
Röntgenaufnahmen, die
nach der Kalibrierung angefertigt werden, nicht mehr so bewegt werden
können,
dass Röntgenstrahlung
außerhalb
der Sensorfläche
des Röntgendetektors
auftreffen kann. Die Blendenelemente können jedoch weiterhin zu einer
stärkeren
Begrenzung des Röntgenstrahles
bewegt werden.
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Vorteilhafterweise
für eine
schnelle und einfache Auswertung wird das Röntgenbild mittels einer Auswerteeinheit
mit einer Kantendetektionssoftware ausgewertet. Eine solche Kantendetektionssoftware ist
mit Hilfe eines Kantendetektionsalgorithmus in der Lage, in einem
Röntgenbild
die Intensitätskanten,
die durch Einblendungen der Ränder
von Blendenelementen entstehen, zu lokalisieren. Die derart lokalisierten
Kanten können
dann weiter ausgewertet werden.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur Auswertung zumindest
ein Abstand eines Randes eines eingeblendeten Blendenelementes zu
dem Rand des Röntgenbildes
oder zu einem weiteren Rand eines weiteren eingeblendeten Blendenelementes
bestimmt. So kann zum Beispiel aus der Größe der Sensorfläche, dem
Abstand der Ränder
der eingeblendeten Blendenelemente zueinander und dem Abstand der
Blendenelemente zueinander die Offset-Position der Blendenelemente
berechnet werden.
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Um
eine an Veränderungen
des Aufnahmesystems anpassbare Kalibrierungen zu gewährleisten,
werden für
unterschiedliche Angulationen des Aufnahmesystems unterschiedliche
Offset-Positionen
der Blendenelemente bestimmt und gespeichert. Das Röntgengerät kann dann
derart angesteuert werden, dass es bei einer Veränderung der Angulation nachprüft, ob die
eingestellte Offset-Position für die
neue Angulation noch passt. Ist für die neu eingestellte Angulation
eine andere Offset-Position
passend, so wird diese aus dem Speicherelement abgerufen und als äußere Grenze
der Blendenelemente eingestellt.
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Zweckmäßigerweise
erfolgt eine neue Kalibration, wenn Röntgenquelle oder Röntgendetektor oder
Blende zueinander bewegt werden.
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Geeignet
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist ein Röntgengerät mit einem Aufnahmesystem
bestehend aus einer Röntgenquelle
und einem Röntgendetektor
zur Aufnahme eines Röntgenbildes,
einer Blende mit zumindest einem Blendenelement zur Formung eines
von der Röntgenquelle
ausgesendeten Röntgenstrahles,
einer Steuereinheit zur Ansteuerung der Blendenelemente, einer Auswerteeinheit
zur Auswertung des Röntgenbildes,
und einer Speichereinheit.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Röntgenquelle,
der Röntgendetektor
und die Blende von einer gemeinsamen Halterung, insbesondere einem
C-Bogen, gehaltert.
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Die
Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen
der Unteransprüche werden
im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele
in der Zeichnung näher erläutert, ohne
dass dadurch eine Beschränkung
der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele
erfolgt; es zeigen:
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1 eine
Ansicht eines Aufnahmesystems bei einer Offset-Position der Blendenelemente, bei der
der Röntgenstrahl
auf den Rand der Sensorfläche
des Röntgendetektors
projiziert wird;
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2 eine
erfindungsgemäßes Verfahren zum
automatischen Auffinden der in 1 abgebildeten
Grundposition der Blendenelemente;
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3 eine
Ansicht des Aufnahmesystems mit auf die Sensorfläche des Röntgendetektors projizierten
Blendenelementen;
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4 eine
Ansicht eines Röntgenbildes, welches
bei einer Position der Blendenelemente gemäß 3 gewonnen
wurde;
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5 ein
erfindungsgemäßes Röntgengerät zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In
der 1 ist ein Aufnahmesystem mit einer Röntgenquelle 11,
einem Röntgendetektor 10, Blendenelementen 12 und
einem Untersuchungsobjekt 13 gezeigt. Die Röntgenquelle 11 sendet
einen Röntgenstrahl 15 aus,
welcher durch die Blendenelemente 12 und insbesondere die
Ränder 28 der
Blendenelemente 12 derart geformt wird, dass der Röntgenstrahl 15 exakt
bis zum Rand 29 der Sensorfläche 14 Röntgendetektors 10 heranreicht.
Eine derartige Position der Blendenelemente 12 soll als
Offset-Position bei einer Neukalibrierung des Röntgengerätes ermittelt und eingestellt
werden. Unter der Sensorfläche 14 ist
dabei der Bereich des Röntgendetektors 10 zu
verstehen, welcher gegenüber
der Röntgensstrahlung
sensitiv und damit zur Aufzeichnung eines Röntgenbildes ausgebildet ist.
Die Sensorfläche
des Röntgendetektors 10 weist
dabei eine Breite a auf, der Rand 28 eines Blendenelementes 12 ist
von dem Rand 28 eines gegenüberliegenden Blendenelementes 12 bei
der Offset-Position
um den Abstand x entfernt.
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Um
eine derartige Offset-Position der Blendenelemente 12 für das Röntgengerät zu bestimmen, ist
das erfindungsgemäße Verfahren
wie in 2 gezeigt vorgesehen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden die Blendenelemente 12 derart positio niert, da das
die Ränder 28 der
Blendenelemente 12 auf die Sensorfläche 14 projiziert
werden (Schritt 16), und zwar insbesondere so, dass diese
in einem Röntgenbild
gut sichtbar sind. 3 zeigt eine solche Position
der Blendenelemente 12, bei der die Ränder 28 der Blendenelemente
sichtbar eingeblendet sind. Dieser Positionierschritt 16 kann
entweder von einem Anwender durchgeführt werden oder automatisch von
einer Steuereinheit der Blende ausgeführt werden. Anschließend wird
bei eingeblendeten Rändern 28 der
Blendenelemente ein Röntgenbild
aufgenommen (Schritt 17), wobei hierzu kein Untersuchungsobjekt 13 zwischen
der Röntgenquelle 11 und
dem Röntgendetektor 10 befindlich
ist. Dieser Schritt kann ebenfalls automatisch erfolgen. Das Ergebnis
einer solchen Aufnahme ist ein Röntgenbild 20 wie
in 4 gezeigt, bei welchem die eingeblendeten Blendenelemente
Helligkeitsunterschiede erzeugen und als Kanten im Röntgenbild
sichtbar sind.
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Anschließend wird
das aufgenommene Röntgenbild
hinsichtlich der Position der eingeblendeten Blendenelemente 12 ausgewertet
(Schritt 18). Hierzu wird zum Beispiel mittels einer Auswerteeinheit
mit einer Kantendetektionssoftware aufweisend einen Kantendetektionsalgorithmus
der auf den Rand der Blendenelemente zurückzuführende Helligkeitsunterschied
lokalisiert. Eine weitere Auswertung kann zum Beispiel beinhalten,
dass die Breite des eingeblendeten Bereichs b aus dieser Lokalisierung der
eingeblendeten Ränder
der Blendenelemente auf dem Röntgenbild
ermittelt wird. Anschließend
wird aus der Auswertung die Offset-Position der Blendenelemente
bestimmt (Schritt 19). Dies kann z. B. dadurch erfolgen,
dass der Abstand c der Blendenelemente bei eingeblendeter Position,
die Breite a der abgebildeten Sensorfläche und die Breite b des abgebildeten
eingeblendeten Bereichs folgendermaßen miteinander verwendet werden
und dadurch der Abstand x der Blendenelemente bei der Offset-Position erhalten
wird: x = c·ab
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Für den Fall,
dass ein zusätzlicher,
im allgemeinen kleiner, Sicherheitsabstand s vom Rand der abgebildeten
Sensorfläche
einbezogen werden soll, lautet die Formel:
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Die
berechnete Offsetposition der Blendenelemente kann anschließend gespeichert
werden, und zwar entweder in einer in einer Systemsteuerung des Röntgengerätes oder
separat angeordneten Speichereinheit. Die Offsetposition wird für alle nachfolgenden
Röntgenbilder
als äußere Grenze
der Blendenelemente verwendet. Dies bedeutet dass eine Positionierung
der Blendenelemente derart, dass der Rand 28 der Blendenelemente 12 außerhalb
der Sensorfläche 14 projiziert
wird, verhindert wird. Eine Überwachung
hiervon erfolgt durch eine Steuereinheit 27 der Blende,
welche zum Beispiel ein Teil der Systemsteuerung 23 des
Röntgengerätes sein
kann oder zumindest von diesem Befehle empfängt.
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In
der 5 ist ein Röntgengerät 22 gezeigt, welches
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet ist. Das Röntgengerät 22 weist einen
C-Bogen 30 auf, an welchem die Röntgenquelle 11 mit
vorgelagerter Blende 21 und der Röntgendetektor 10 angeordnet
sind. Der C-Bogen 30 kann z. B. an einem Knickarmroboter
flexibel gehaltert sein. Das Röntgengerät 22 wird
von einer Systemsteuerung 23 angesteuert. Zudem weist das
Röntgengerät 22 ein
Bildsystem 24, eine Auswerteeinheit 25, zumindest
eine Speichereinheit 26 sowie eine Steuereinheit für die Blende 27 auf.
Die Steuereinheit für
die Blende 27 kann separat oder in die Systemsteuerung 23 integriert
sein. Außerdem
kann auch die Auswerteeinheit 25 in das Bildsystem integriert
sein oder von diesem gebildet werden.
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Bei
einem solchen C-Bogen-Röntgengerät kann vorgesehen
sein, dass für
unterschiedliche Angulationen des C-Bogens unterschiedliche Offset-Positionen
der Blendenelemente bestimmt und gespeichert werden. Dies ist aus
dem Grund sinnvoll, da ein C-Bogen häufig eine gewisse mechanische Elastizität be sitzt,
die zu leichten Verschiebungen bei verschiedenen Angulationen führt. Die
gespeicherten angulationsabhängigen
Offset-Positionen werden dann während
des Betriebs des Röntgengeräts bei Bedarf,
also bei Änderung
der Angulation, von der Systemsteuerung automatisch abgerufen und
eingestellt.
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Die
erfindungsgemäße Positionskalibrierung kann
auch zum Beispiel bei der Aufnahme von längeren Szenen, also Röntgenbildfolgen,
angewendet werden. Zu Beginn der Szenenaufnahme wird das Verfahren
zur Einstellung der Offset-Position durchgeführt, die Offset-Position wird
eingestellt und gespeichert und anschließend während der gesamten Szene beibehalten.
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Die
Erfindung lässt
sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Zur Vereinfachung und
Verbesserung der Genauigkeit von Positionskalibrierungen von Blendenelementen
ist ein Verfahren zur automatischen Positionskalibrierung von Blendenelementen
(12) eines Aufnahmesystems mit einer Röntgenquelle (11) und
einem Röntgendetektor
(10) bei einem Röntgengerät (22)
mit folgenden Schritten vorgesehen:
- – Positionierung
der Blendenelemente (12) derart, dass die Ränder (28)
der Blendenelemente von einem von der Röntgenquelle (11) ausgesendeten Röntgenstrahl
(15) auf die Sensorfläche
(14) des Röntgendetektors
(10) projiziert werden,
- – Aufnahme
eines Röntgenbildes
(20) mit den eingeblendeten Blendenelementen durch den
Röntgendetektor
(10),
- – Auswertung
des Röntgenbildes
(20) hinsichtlich der Position der eingeblendeten Blendenelemente,
- – Bestimmung
der Offset-Position der Blendenelemente (12), bei der die
Ränder
(28) der Blendenelemente (12) im Wesentlichen
auf den Rand (29) der Sensorfläche (14) des Röntgendetektors (10)
projiziert werden, unter Verwendung der Auswertung.
