DE102008028929B4 - Medical imaging device with radiation exposure indicator - Google Patents

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Abstract

Medizinisches Bildgebungsgerät (100), das folgendes aufweist:- eine Strahlenquelle (110), welche ionisierende Strahlung aussendet;- eine Detektoreinrichtung (120), welche die ionisierende Strahlung empfängt;- eine Haltevorrichtung (130), welche Strahlenquelle (110) und Detektoreinrichtung (120) trägt und translatorische und rotatorische Bewegungen von Strahlenquelle (110) und Detektoreinrichtung (120) ermöglicht, so daß beliebige Projektionsebenen im Gewebe eines Patienten abbildbar sind; und- eine Anzeigevorrichtung (150), welche eine durch eine Gerätesteuerung zumindest anhand einer von einem Untersucher eingestellten Projektionsebene ermittelte, zu erwartende Strahlenbelastung für den Patienten und/oder den Untersucher darstellt.Medical imaging device (100), which has the following: - a radiation source (110) which emits ionizing radiation; - a detector device (120) which receives the ionizing radiation; - a holding device (130) which radiation source (110) and detector device ( 120) and enables translational and rotational movements of the radiation source (110) and detector device (120), so that any projection planes in the tissue of a patient can be imaged; and - a display device (150) which shows an expected radiation exposure for the patient and/or the examiner, determined by a device controller at least on the basis of a projection plane set by an examiner.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein medizinisches Bildgebungsgerät mit einer Strahlungsbelastungsanzeige, die es einem Untersucher ermöglicht, die bei einer Abbildung mittels ionisierender Strahlung auftretende Strahlenbelastung auf das im Einzelfall notwendige Maß zu reduzieren.The present invention relates to a medical imaging device with a radiation exposure display that enables an examiner to reduce the radiation exposure that occurs when imaging by means of ionizing radiation to the level necessary in the individual case.

Eine Reihe medizinischer Bildgebungsverfahren nutzt ionisierende Strahlung, welche grundsätzlich negative Auswirkungen auf die ihr ausgesetzten Personen (Patient und Behandler) hat. Aus diesem Grund werden große Anstrengungen unternommen, notwendige Untersuchungen mit geringstmöglicher Strahlendosis vorzunehmen. Dies stößt allerdings an Grenzen, wie im folgenden anhand des Beispiels Angiographie näher erläutert.A number of medical imaging methods use ionizing radiation, which generally has negative effects on the people exposed to it (patient and practitioner). For this reason, great efforts are made to carry out necessary examinations with the lowest possible radiation dose. However, this has its limits, as explained in more detail below using the example of angiography.

Die Angiographie ist ein radiologisches Verfahren zur Darstellung von Blutgefäßen und wird speziell in der Kardiologie häufig verwendet. In das zu untersuchende Blutgefäß wird ein Kontrastmittel eingebracht, welches den Bildkontrast verstärkt bzw. in der gewählten Untersuchungsmethode besonders gut sichtbar ist. Auf dem Bild der aufgenommenen Körperregion zeichnet sich dann der mit dem Kontrastmittel gefüllte Gefäßinnenraum ab. Das resultierende Bild wird Angiogramm genannt. Dabei wird durch optimale Angulation und Rotation des Bildgebungsgerätes versucht, eine möglichst überlagerungsfreie Darstellung des oder der zu untersuchenden Gewebe zu erreichen.Angiography is a radiological procedure for displaying blood vessels and is often used in cardiology in particular. A contrast agent is introduced into the blood vessel to be examined, which enhances the image contrast or is particularly visible in the examination method selected. The interior of the vessel filled with the contrast medium is then visible on the image of the recorded body region. The resulting image is called an angiogram. In this case, an attempt is made by optimal angulation and rotation of the imaging device to achieve a display of the tissue or tissues to be examined that is as free of superimposition as possible.

Bei der Anwendung ionisierender Strahlung in der Medizin spielen zwei Parameter eine wichtige Rolle: die Strahlendosis, die auf den Patienten einwirkt (Patientendosis) und die (unerwünschte) Strahlendosis, die während der Untersuchung auf den Untersucher wirkt (Untersucherdosis). Die Höhe der notwendigen Strahlendosis hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Einer der wichtigsten Einflußfaktoren ist der Body-Mass-Index (BMI) des Patienten, der - jedenfalls kurzfristig - nicht beeinflußt werden kann. Andere Parameter der Angiographieanlage wie Detektor-Fokus-Abstand, Bildrate, Impulsrate, Blendeneinstellung, Vergrößerungsfaktor, Röhrenspannung, Röhrenstrom, Filter und Raster sowie die Raumachse, entlang derer die Aufnahme erfolgt, sind hingegen beeinflußbar und können genutzt werden, um die Strahlendosis auf den minimal erforderlichen Wert zu senken und damit die Strahlenbelastung für Patient und Untersucher zu minimieren.When using ionizing radiation in medicine, two parameters play an important role: the radiation dose that affects the patient (patient dose) and the (undesirable) radiation dose that affects the examiner during the examination (examiner dose). The amount of radiation required depends on a number of factors. One of the most important influencing factors is the patient's body mass index (BMI), which - at least in the short term - cannot be influenced. However, other parameters of the angiography system such as detector-focus distance, frame rate, pulse rate, aperture setting, magnification factor, tube voltage, tube current, filter and grid as well as the spatial axis along which the recording is made can be influenced and can be used to reduce the radiation dose to the minimum required value and thus minimize the radiation exposure for patient and examiner.

Gerade die Wahl der Raumachse, entlang derer die Aufnahme erfolgt, oder, anders ausgedrückt, die Wahl der Bildgebungsebene, erweist sich hierbei als bedeutsam. Prinzipiell gilt, daß die notwendige Strahlendosis mit der durchstrahlten Strecke steigt, d.h. die Patientendosis ist bei größerer durchstrahlter Strecke höher und auch die hauptsächlich durch Streustrahlung verursachte Untersucherdosis. Zudem sind zur Abbildung bestimmter Ebenen aufgrund dann ungünstiger Lage der Strahlenquelle besonders hohe Strahlendosen notwendig. Die Auswahl vorteilhafter Bildgebungsebenen zur Reduzierung der Strahlenbelastung ist beispielsweise im Beitrag „Identification of less-irradiating tube angulations in invasive cardiology“, Kuon et. al., JACC 2004, Vol. 44, No.7 angegeben.The choice of the spatial axis along which the recording is made, or, to put it another way, the choice of the imaging plane, proves to be significant here. In principle, the necessary radiation dose increases with the irradiated distance, i.e. the patient dose is higher the longer the irradiated distance is, as is the examiner dose, which is mainly caused by scattered radiation. In addition, particularly high radiation doses are required to image certain planes due to the unfavorable position of the radiation source. The selection of advantageous imaging planes to reduce radiation exposure is described, for example, in the article "Identification of less-irradiating tube angulations in invasive cardiology", Kuon et. al., JACC 2004, Vol. 44, No.7.

Aus der Druckschrift DE 10 2006 049 575 A1 ist eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Objekts mit einem Röntgensender und einem in einer Erfassungsebene angeordneten Detektor für die Röntgenstrahlen bekannt. Die Erfassungsvorrichtung weist einen mit dem Röntgensender und mit dem Detektor verbundenen C-Bogen auf, welcher in einer durch ein Stellsignal repräsentierten Erfassungsposition festgestellt werden kann. Die Erfassungsvorrichtung weist Positionsspeicher für Positionsdatensätze auf, welche jeweils eine Erfassungsposition repräsentieren, und kann in Abhängigkeit von einem Benutzerinteraktionssignal wenigstens einen Positionsdatensatz aus dem Positionsspeicher auslesen.From the pamphlet DE 10 2006 049 575 A1 a detection device for detecting an object with an X-ray transmitter and a detector for the X-rays arranged in a detection plane is known. The detection device has a C-arm connected to the X-ray transmitter and to the detector, which can be detected in a detection position represented by an actuating signal. The detection device has a position memory for position data records, each of which represents a detection position, and can read out at least one position data record from the position memory as a function of a user interaction signal.

Aus der Druckschrift US 2003 / 0 016 778 A1 ist es bekannt, vor einer Tomographie ein Index zu berechnen und anzuzeigen, der eine Strahlungsdosis bei der Ausführung des Scans gemäß den eingestellten Bildgebungsbedingungen darstellt. Dadurch wird es ermöglicht, die Strahlendosis zu reduzieren und ein tomographisches Bild mit hoher Qualität zu erhalten.It is known from publication US 2003/0 016 778 A1 to calculate and display an index before a tomography, which index represents a radiation dose when performing the scan according to the set imaging conditions. This makes it possible to reduce the radiation dose and obtain a high-quality tomographic image.

Somit ist Untersuchern zwar die Problematik der Strahlenbelastung bekannt, und auch das Wissen über die Auswahl strahlungsarmer sowie die Vermeidung besonders strahlungsintensiver Abbildungseinstellungen ist grundsätzlich vorhanden. Dennoch zeigt die Praxis, daß Untersucher die Einstellung der bildgebenden Einheit allein an einer bestmöglichen Bildqualität orientieren und Optimierungen hinsichtlich einer verringerten Strahlungsintensität unterbleiben.Thus, examiners are aware of the problem of radiation exposure, and the knowledge about the selection of low-radiation imaging settings and the avoidance of particularly radiation-intensive imaging settings is generally available. Nevertheless, practice shows that examiners orient the setting of the imaging unit solely to the best possible image quality and optimizations with regard to a reduced radiation intensity are not made.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein medizinisches Bildgebungsgerät anzugeben, welches einen Untersucher beim Auffinden einer hinsichtlich der Strahlungsintensität optimalen Geräteeinstellung unterstützt.It is therefore an object of the invention to specify a medical imaging device that supports an examiner in finding a device setting that is optimal with regard to the radiation intensity.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein medizinisches Bildgebungsgerät, das folgendes aufweist:

  • - eine Strahlenquelle, welche ionisierende Strahlung aussendet;
  • - eine Detektoreinrichtung, welche die ionisierende Strahlung empfängt;
  • - eine Haltevorrichtung, welche Strahlenquelle und Detektoreinrichtung trägt und translatorische und rotatorische Bewegungen von Strahlenquelle und Detektoreinrichtung ermöglicht, so daß beliebige Projektionsebenen im Gewebe eines Patienten abbildbar sind; und
  • - eine Anzeigevorrichtung, welche eine durch eine Gerätesteuerung zumindest anhand einer von einem Untersucher eingestellten Projektionsebene ermittelte, zu erwartende Strahlenbelastung für den Patienten und/oder den Untersucher darstellt.
This object is achieved by a medical imaging device that has the following:
  • - a radiation source which emits ionizing radiation;
  • - a detector device which receives the ionizing radiation;
  • - A holding device which carries radiation source and detector device and allows translational and rotational movements of radiation source and detector device, so that any projection planes in the tissue of a patient can be imaged; and
  • a display device, which shows an expected radiation exposure for the patient and/or the examiner, determined by a device controller at least on the basis of a projection plane set by an examiner.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß die Anzeige des Bildgebungsgeräts es dem Untersucher ermöglicht, zu erkennen, ob die gewählte Projektionsebene und/oder die sonstigen Geräteparameter mit einer eher hohen oder einer eher niedrigen Strahlenbelastung verbunden sind. Ausgehend von dieser Information kann der Untersucher dann entscheiden, ob die Aufnahme mit den gewählten Einstellungen tatsächlich notwendig ist oder ob ggf. eine Aufnahme mit anderen Einstellungen, die eine geringere Strahlenbelastung mit sich bringen, für das zu erreichende Untersuchungsergebnis ausreichend ist.An advantage of the present invention can be seen in the fact that the display of the imaging device enables the examiner to recognize whether the selected projection plane and/or the other device parameters are associated with a relatively high or relatively low radiation exposure. Based on this information, the examiner can then decide whether the exposure with the selected settings is actually necessary or whether an exposure with other settings that entail less radiation exposure is sufficient for the examination result to be achieved.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die Gerätesteuerung dem Untersucher ausgehend von der gewählten Projektionsebene und/oder den vom Untersucher gewählten Geräteparametern eine verbesserte Projektionsebene und/oder verbesserte Geräteparameter vorschlägt, womit eine geringere Strahlenbelastung bei annähernd gleichem diagnostischen Ergebnis erreichbar ist.An advantageous development of the present invention provides that the device control suggests an improved projection plane and/or improved device parameters to the examiner based on the selected projection plane and/or the device parameters selected by the examiner, whereby a lower radiation exposure can be achieved with approximately the same diagnostic result.

Unter einem annähernd gleichen diagnostischen Ergebnis ist dabei zu verstehen, daß die mit den verbesserten Einstellungen (Projektionsebene und/oder Geräteparameter) angefertigte Abbildung das untersuchte Gewebe so darstellt, daß daran ohne große Einschränkungen dieselben Untersuchungen vorgenommen werden können wie an einer mit den vom Untersucher ursprünglich gewählten Einstellungen angefertigten Abbildung.An approximately identical diagnostic result is to be understood here as meaning that the image produced with the improved settings (projection level and/or device parameters) represents the examined tissue in such a way that the same examinations can be carried out on it without major restrictions as on one originally made by the examiner selected settings.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.In the following, exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail with reference to a drawing.

Die einzige Figur zeigt ein medizinisches Bildgebungssystem 100 in schematischer Darstellung. Eine Strahlenquelle 110 ist an einem Ende einer C-förmigen Haltevorrichtung 130 angeordnet, an deren anderen Ende sich eine Detektorvorrichtung 120 zum Detektieren der von Strahlenquelle 120 ausgesandten Strahlung befindet. Ein zu untersuchender Patient befindet sich während der Untersuchung auf einem Patientenlagertisch 140. Strahlenquelle und Detektor sind beweglich mit dem Träger verbunden, und der Träger ist seinerseits beweglich mit einem Stativ verbunden, wobei die ausführbaren Bewegungen eine jeweils optimale Abbildung eines beliebigen Organs des auf dem Tisch 140 gelagerten Patienten entlang einer beliebigen Raumachse erlauben.The only figure shows a medical imaging system 100 in a schematic representation. A radiation source 110 is arranged at one end of a C-shaped holding device 130, at the other end of which a detector device 120 for detecting the radiation emitted by the radiation source 120 is located. A patient to be examined is located on a patient support table 140 during the examination. The radiation source and detector are movably connected to the carrier, and the carrier is in turn movably connected to a tripod, with the movements that can be carried out providing an optimal image of any organ on the table Allow 140 patients to be positioned along any spatial axis.

Eine nicht dargestellte Steuer- und/oder Auswerteeinheit des Geräts 100 ermittelt zu einer vom Untersucher gewählten Geräteeinstellung die zu erwartende Strahlenbelastung für den Patienten und/oder den Untersucher und gibt diese über eine Anzeige 150 aus. Anzeige 150 ist so plaziert, daß zumindest der Untersucher die Anzeige bequem während der Untersuchung ablesen kann.A control and/or evaluation unit (not shown) of the device 100 determines the radiation exposure to be expected for the patient and/or the examiner for a device setting selected by the examiner and outputs this via a display 150 . Display 150 is placed so that at least the examiner can conveniently read the display during the examination.

Dabei kann die ermittelte Strahlenbelastung beispielsweise numerisch auf einem Bildschirm 152 dargestellt werden, oder vorteilhaft semiquantitativ mittels einer Balkenanzeige 154. Dabei kann die Balkenanzeige 154 in die graphische Anzeige auf einem Bildschirm 152 integriert sein. Balkenanzeige 154 kann beispielsweise drei Bereiche aufweisen, welche den Strahlenbelastungen „niedrig“, „mittel“ und „hoch“ entsprechen. Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß der Balken sich mit zunehmender Strahlenbelastung farbig von grün über gelb nach rot verändert. Anstelle einer Balkenanzeige 154 könnte beispielsweise auch eine Zeigeranzeige genutzt werden (nicht dargestellt), deren Zeiger sich über eine (vorzugsweise farbige) Skala bewegt, die ebenfalls die Strahlenbelastungen „niedrig“, „mittel“ und „hoch“ repräsentiert.The determined radiation exposure can be displayed numerically on a screen 152, for example, or advantageously semi-quantitatively by means of a bar display 154. The bar display 154 can be integrated into the graphic display on a screen 152. For example, bar graph 154 may have three ranges corresponding to "low," "medium," and "high" exposure levels. In addition, it can be provided that the color of the bar changes from green to yellow to red as the radiation exposure increases. Instead of a bar display 154, a pointer display could also be used (not shown), the pointer of which moves over a (preferably colored) scale that also represents the radiation exposures “low”, “medium” and “high”.

Zu den Geräteeinstellungen, aus denen die Gerätesteuerung die zu erwartende Strahlenbelastung ermittelt, gehört in erster Linie die Bildgebungs- bzw. Projektionsebene, die sich aus der Lage der sich zwischen Strahlenquelle 110 und Detektor 120 erstreckenden Raumachse sowie der Fokussierung der Strahlenquelle 110 ergibt. Weitere Geräteeinstellungen, die zur Ermittlung der zu erwartenden Strahlenbelastung genutzt werden können, sind Detektor-Fokus-Abstand, Bildrate, Impulsrate, Blendeneinstellung, und Vergrößerungsfaktor. Dabei kann vorgesehen werden, daß bei der Berechnung der zu erwartenden Strahlenbelastung einige dieser Parameter stärker berücksichtigt werden als andere.The device settings, from which the device control determines the radiation exposure to be expected, primarily include the imaging or projection plane, which results from the position of the spatial axis extending between radiation source 110 and detector 120 and the focusing of radiation source 110. Other device settings that can be used to determine expected radiation exposure are detector-to-focus distance, frame rate, pulse rate, aperture setting, and magnification factor. Provision can be made for some of these parameters to be given greater consideration than others when calculating the radiation exposure to be expected.

Eine günstige Einstellung mit entsprechend niedriger erwarteter Strahlenbelastung ergibt sich beispielsweise, wenn eine posterior-anterior (PA) Position von Strahlenquelle und Detektor ohne Angulation gewählt wird und dabei eine niedrige Impulsrate, eine geringe Vergrößerung, ein niedriger Detektor-Fokus-Abstand sowie eine gute Einblendung gewählt werden. Umgekehrt würde eine um 90° rotierte (d.h. den Patienten seitlich durchdringende) Raumachse und/oder eine stark cranial oder caudal angulierte Bildgebungsebene mit hoher Vergrößerung, hoher Impulsrate und fehlender Einblendung eine ungünstige Einstellung mit hoher erwarteter Strahlenbelastung bedeuten.A favorable setting with a correspondingly low expected radiation exposure is obtained, for example, if a posterior-anterior (PA) position of the radiation source and detector is selected without angulation and a low pulse rate, low magnification, a low detector-focus distance and good overlay to get voted. Conversely, a spatial axis rotated by 90° (ie penetrating the patient laterally) and/or a strongly cranial or caudally angled imaging plane with high magnification, high pulse rate and no overlay mean an unfavorable setting with a high expected radiation exposure.

Diese erwartete Strahlenbelastung wird dem Untersucher graphisch dargestellt, nachdem er alle von ihm als sinnvoll erachteten Einstellungen vorgenommen hat, jedoch bevor die Abbildung mittels ionisierender Strahlung auslöst. Somit hat der Untersucher die Gelegenheit, die Strahlenbelastung mehrerer Einstellungen zu prüfen und wird durch die vorliegende Erfindung unterstützt, diejenigen Geräteeinstellungen zu wählen, die ein bestimmtes Untersuchungsergebnis mit kleinstmöglicher Strahlenbelastung erreichen.This expected radiation exposure is graphically displayed to the examiner after he has made all the settings he considers useful, but before the imaging by means of ionizing radiation is triggered. The examiner thus has the opportunity to check the radiation exposure of a number of settings and is supported by the present invention in selecting those device settings which achieve a specific examination result with the lowest possible radiation exposure.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Steuerung dem Untersucher alternative Einstellungen, die eine niedrigere erwartete Strahlenbelastung aufweisen, automatisch vorschlagen.In an advantageous embodiment, the controller can automatically suggest alternative settings that have a lower expected radiation exposure to the examiner.

Die vorliegende Erfindung ist besonders für Angiographieanlagen insbesondere beim Einsatz in der Kardiologie geeignet, jedoch nicht auf diese Anwendungen beschränkt. Vielmehr sind alle medizinischen Bildgebungsgeräte, die mit ionisierender Strahlung betrieben werden, erfindungsgemäß erweiterbar, um die auftretende Strahlenbelastung auf das im Einzelfall notwendige Maß zu reduzieren.The present invention is particularly suitable for angiography systems, particularly when used in cardiology, but is not limited to these applications. Rather, all medical imaging devices that are operated with ionizing radiation can be expanded according to the invention in order to reduce the radiation exposure that occurs to the level necessary in the individual case.

Claims (4)

Medizinisches Bildgebungsgerät (100), das folgendes aufweist: - eine Strahlenquelle (110), welche ionisierende Strahlung aussendet; - eine Detektoreinrichtung (120), welche die ionisierende Strahlung empfängt; - eine Haltevorrichtung (130), welche Strahlenquelle (110) und Detektoreinrichtung (120) trägt und translatorische und rotatorische Bewegungen von Strahlenquelle (110) und Detektoreinrichtung (120) ermöglicht, so daß beliebige Projektionsebenen im Gewebe eines Patienten abbildbar sind; und - eine Anzeigevorrichtung (150), welche eine durch eine Gerätesteuerung zumindest anhand einer von einem Untersucher eingestellten Projektionsebene ermittelte, zu erwartende Strahlenbelastung für den Patienten und/oder den Untersucher darstellt.A medical imaging device (100) comprising: - A radiation source (110) which emits ionizing radiation; - a detector device (120) which receives the ionizing radiation; - A holding device (130) which carries the radiation source (110) and detector device (120) and allows translational and rotational movements of the radiation source (110) and detector device (120), so that any projection planes in the tissue of a patient can be imaged; and - a display device (150) which shows an expected radiation exposure for the patient and/or the examiner, determined by a device control at least on the basis of a projection plane set by an examiner. Medizinisches Bildgebungsgerät nach Anspruch 1, dessen Gerätesteuerung zur Ermittlung der Strahlenbelastung für den Patienten und/oder den Untersucher zusätzlich einen oder mehrere der folgenden Geräteparameter berücksichtigt: Detektor-Fokus-Abstand, Bildrate, Impulsrate, Blendeneinstellung, Vergrößerungsfaktor, Röhrenspannung, Röhrenstrom, Filter, Raster.Medical imaging device claim 1 , whose device control also takes into account one or more of the following device parameters to determine the radiation exposure for the patient and/or the examiner: detector-focus distance, frame rate, pulse rate, aperture setting, magnification factor, tube voltage, tube current, filter, raster. Medizinisches Bildgebungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Anzeigevorrichtung (150) die Strahlenbelastung für den Patienten und/oder den Untersucher graphisch semiquantitativ darstellt.Medical imaging device according to one of the preceding claims, whose display device (150) shows the radiation exposure for the patient and/or the examiner graphically and semi-quantitatively. Medizinisches Bildgebungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Gerätesteuerung dem Untersucher ausgehend von der gewählten Projektionsebene und/oder den vom Untersucher gewählten Geräteparametern eine verbesserte Projektionsebene und/oder verbesserte Geräteparameter vorschlägt, womit eine geringere Strahlenbelastung bei annähernd gleichem diagnostischen Ergebnis erreichbar ist.Medical imaging device according to one of the preceding claims, whose device control suggests an improved projection plane and/or improved device parameters to the examiner based on the selected projection plane and/or the device parameters selected by the examiner, whereby a lower radiation exposure can be achieved with approximately the same diagnostic result.
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