DE102009031162B3

DE102009031162B3 - Interventionelles Roadmap-Verfahren mit Optimierung der Maskenphase

Info

Publication number: DE102009031162B3
Application number: DE102009031162A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. Leiblein; Martin Dr. Spahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-07-01
Also published as: US20100329516A1; US8620049B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein interventionelles Roadmap-Verfahren mit Optimierung der Maskenphase mit folgenden Schritten: a) Erfassung von wenigstens zwei Leerbildern (10, 21) in einer Masken-Phase A mit einem matrixförmigen Array von Pixeln, b) Erfassung von wenigstens zwei Füllungsbildern (11, 21) in der Masken-Phase A mit einem matrixförmigen Array von Pixeln, c) Speicherung der einzelnen Leer- (10, 21) und Füllungsbilder (11, 21), d) Verarbeitung der Leer- (10, 21) und Füllungsbilder (11) derart, dass die Grauwerte jeden Pixels der Röntgenbilder (10, 11) aus Masken-Phase A aufsteigend angeordnet werden, e) Berechnung eines Maskenbilds (13, 24) aus den verarbeiteten Leer- (10, 21) und Füllungsbildern (11, 21) derart, dass die kleinsten Grauwerte gemittelt werden, aus denen das Maskenbild (13, 24) gebildet wird, f) Erfassung wenigstens eines aktuellen Röntgenbilds (Durchleuchtungsbilds) (15, 25), g) Subtraktion (18, 26) des wenigstens einen aktuellen Röntgenbilds (15, 25) von dem Maskenbild (13, 24) zur Erzeugung von Roadmap-Bildern (19, 27) und h) Wiedergabe der Roadmap-Bilder (19, 27).

Description

Die Erfindung betrifft ein interventionelles Roadmap-Verfahren, bei dem in einer ersten Phase erst Röntgenbilder mit reiner Anatomie während der Systemdosisregelungsphase und dann Röntgenbilder während der Füllungsphase (Gefäß wird mit Kontrastmittel gefüllt) aufgenommen werden, aus denen das Maskenbild entsteht. In einer ”Arbeits-” oder ”Interventions-”Phase entstehen unter Fluoroskopie Röntgenbilder während ein Draht, ein Katheter, ein ”Coil” oder andere Objekte im Gefäß bewegt werden. Durch Subtraktion und gegebenenfalls weiterer Bildverarbeitung entstehen Roadmap-Bilder.
Zur diagnostischen Untersuchung und für interventionelle Eingriffe z. B. in der Kardiologie, der Radiologie sowie der Neurochirurgie werden zur Bildgebung interventionelle Röntgensysteme eingesetzt, deren typische wesentliche Merkmale beispielsweise ein robotergesteuerter C-Bogen, an dem eine Röntgenröhre und ein Röntgendetektor angebracht sind, ein Patientenlagerungstisch, ein Hochspannungsgenerator zur Erzeugung der Röhrenspannung, eine Systemkontrolleinheit und ein Bildgebungssystem inklusive mindestens eines Monitors sein können. Eine derartige beispielsweise in der 1 dargestellte C-Bogen-Röntgenanlage weist beispielsweise einen an einem Ständer in Form eines sechsachsigen Industrie- oder Knickarmroboters 1 drehbar gelagerten C-Bogen 2 auf, an dessen Enden eine Röntgenstrahlungsquelle, beispielsweise ein Röntgenstrahler 3 mit Röntgenröhre und Kollimator, und ein Röntgenbilddetektor 4 als Bildaufnahmeeinheit angebracht sind.
Mittels des beispielsweise aus der DE 10 2005 012 700 A1 bekannten Knickarmroboters 1, welcher bevorzugt sechs Drehachsen und damit sechs Freiheitsgrade aufweist, kann der C-Bogen 2 beliebig räumlich verstellt werden, zum Beispiel indem er um ein Drehzentrum zwischen dem Röntgenstrahler 3 und dem Röntgendetektor 4 gedreht wird. Das erfindungsgemäße Röntgensystem 1 bis 4 ist insbesondere um Drehzentren und Drehachsen in der C-Bogen-Ebene des Röntgenbilddetektors 4 drehbar, bevorzugt um den Mittelpunkt des Röntgenbilddetektors 4 und um den Mittelpunkt des Röntgenbilddetektors 4 schneidende Drehachsen.
Der bekannte Knickarmroboter 1 weist ein Grundgestell auf, welches beispielsweise auf einem Boden fest montiert ist. Daran ist drehbar um eine erste Drehachse ein Karussell befestigt. Am Karussell ist schwenkbar um eine zweite Drehachse eine Roboterschwinge angebracht, an der drehbar um eine dritte Drehachse ein Roboterarm befestigt ist. Am Ende des Roboterarms ist drehbar um eine vierte Drehachse eine Roboterhand angebracht. Die Roboterhand weist ein Befestigungselement für den C-Bogen 2 auf, welches um eine fünfte Drehachse schwenkbar und um eine senkrecht dazu verlaufende sechste Rotationsachse rotierbar ist.
Die Realisierung der Röntgendiagnostikeinrichtung ist nicht auf den Industrieroboter angewiesen. Es können auch übliche C-Bogen-Geräte Verwendung finden.
Der Röntgenbilddetektor 4 kann ein rechteckiger oder quadratischer, flacher Halbleiterdetektor sein, der vorzugsweise aus amorphem Silizium (a-Si) erstellt ist. Es können aber auch integrierende und eventuell zählende CMOS-Detektoren Anwendung finden.
Im Strahlengang des Röntgenstrahlers 3 befindet sich auf einem Patientenlagerungstisch 5 zur Aufnahme beispielsweise eines Herzens ein zu untersuchender Patient 6 als Untersuchungsobjekt. An der Röntgendiagnostikeinrichtung ist eine Systemsteuerungseinheit 7 mit einem Bildsystem 8 angeschlossen, das die Bildsignale des Röntgenbilddetektors 4 empfängt und verarbeitet (Bedienelemente sind beispielsweise nicht dargestellt). Die Röntgenbilder können dann auf einem Monitor 9 betrachtet werden.
Ein wesentliches Verfahren der interventionellen Radiologie ist das sogenannte Roadmap-Verfahren. Bei diesem Verfahren wird, wie anhand von 2 erläutert wird, in einer Masken-Phase A zunächst ein Maskenbild 13 erstellt, das den kontrastmittelgefüllten Gefäßbaum 14 enthält. Dabei werden ein oder mehrere Röntgenbilder aufgenommen, die Röntgenbilder ohne Füllung, sogenannte Leerbilder 10, ergeben. Anschließend werden weitere Röntgenbilder erfasst, nachdem Kontrastmittel gespritzt wurde, sogenannte Füllungsbilder 11.
Aus den Leer- 10 und Füllungsbildern 11 wird mittels einer Maskenberechnung 12 das Maskenbild 13 als Maske M(i, j) ermittelt. Gewöhnlich werden die verschiedenen Röntgenbilder (B_k(i, j), k = 1, K) unter fluoroskopischen, d. h. geringen Dosen, Bemittelt. Dazu kann die bekannte gleitende gewichtete Mittelwertbildung Verwendung finden, bei der das vorhergehende Bild zu einem Prozentsatz dem aktuellen Bild – eventuell gekoppelt mit einem Bewegungsdetektor – überlagert wird.
Gegebenenfalls wird zur verbesserten Darstellung des Gefäßbaums 14 ein ”Opacity”-Verfahren verwendet, d. h. es wird der jeweils dunkelste Wert eines Pixels aus allen Röntgenbildern in dem Maskenbild 13 verwendet. Die Bildfrequenz ist gewöhnlich dieselbe wie während der Roadmap-Phase B, bei der vom Fluoro- oder Durchleuchtungsbild 15 B_l(i, j), l = 1, L, in dem ein Objekt, beispielsweise ein Draht, ein Katheter 16 oder ein ”Coil”, in einem Gefäß des Gefäßbaums 14 bewegt wird, das Maskenbild 13 subtrahiert. Durch diese Subtraktion 17 werden alle anatomischen (unbewegten) Strukturen subtrahiert und es bleiben der gefüllte Gefäßbaum 14 – durch die Subtraktion nun ”weiß” dargestellt – und der Katheter 16 übrig. Dadurch wird der Bildkontrast stark reduziert und Gefäßbaum 14 und Katheter 16 sind in Roadmap-Bildern 19 RM_l(i, j), l = 1, L vernünftig sichtbar.
Roadmapping wird auch für Embolisationen mit Hilfe von Klebern oder für Chemo-Embolisationen verwendet. In Masken- Phase A wird kein Kontrastmittel gegeben, sondern einfach die Anatomie aufgenommen. In der Roadmap-Phase B wird dann mittels eines Katheters 16 Kleber an die zu embolisierende Stelle eingebracht. Der Verlauf des Klebers wird in dieser Roadmap-Phase B verfolgt. Durch Subtraktion 17 des Maskenbilds 13, das nur die Anatomie enthält, von der Bildserie 15 mit Kleber und der Anatomie und gegebenenfalls anschließender Bildverarbeitung 18 verbleibt lediglich der Kleber, dessen Verlauf nun sehr kontrastreich in Roadmap-Bildern 19 RM_l(i, j), l = 1, L dargestellt werden kann.
Das bisherige Verfahren hat nun einige Nachteile:

• Die Erzeugung des Maskenbilds (Masken-Phase A) dauert bis zu zwei Sekunden. Dies hängt u. a. von der Bildrate und den Bildnachverarbeitungsschritten (wie das Mittelungsverfahren) ab. Der Anwender (i. Allg. Radiologe) möchte aber insbesondere für Embolisationen praktisch instantan sehen können, wie stark der Kleber verläuft, bzw. ob er bereits anfängt zu erhärten und nicht weiter verläuft.
• Das Mittelungsverfahren (gleitend gewichtetes Mittel) reduziert den maximal möglichen Kontrast des Kontrastmittels während der Masken-Phase A in den kleinsten Gefäßen (dort wo das Kontrastmittel erst während der letzten Aufnahmen innerhalb der Serie der Röntgenbild 10 und 11 ankommt).

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass die Roadmap-Verfahren entweder durch verbesserte Mittelungs- und Opacity-Verfahren einen besserer Kontrast und verbessertes Rauschverhalten erzielen oder aber ein verbessertes Zeitverhalten und damit eine schnellere Erstellung des Maskenbilds erlauben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei einem oben genannten Verfahren wird dies durch folgende Schritte erreicht:

a) Erfassung von wenigstens zwei Leerbildern in einer Masken-Phase A mit einem matrixförmigen Array von Pixeln,
b) Erfassung von wenigstens zwei Füllungsbildern in der Masken-Phase A mit einem matrixförmigen Array von Pixeln,
c) Speicherung der einzelnen Leer- und Füllungsbilder,
d) Verarbeitung der Leer- und Füllungsbilder derart, dass die Grauwerte jeden Pixels der Röntgenbilder aus Masken-Phase A aufsteigend geordnet werden,
e) Berechnung eines Maskenbilds aus den verarbeiteten Leer- und Füllungsbildern derart, dass die kleinsten Grauwerte gemittelt werden, aus denen das Maskenbild gebildet wird,
f) Erfassung wenigstens eines aktuellen Röntgenbilds (Durchleuchtungsbilds),
g) Subtraktion (18, 26) des wenigstens einen aktuellen Röntgenbilds (15, 25) von dem Maskenbild (13, 24) zur Erzeugung von Roadmap-Bildern (19, 27) und
h) Wiedergabe der Roadmap-Bilder (19, 27).

Bei dem derart verbesserten Roadmap-Verfahren werden in der Masken-Phase erst alle Röntgenbilder gespeichert. Daraus wird das Maskenbild berechnet. Während der Masken-Phase werden eventuell andere Parameter zur Ansteuerung von Generator und Röntgenbilddetektor gewählt (z. B. Dosis, Bildfrequenz) als in der späteren Roadmap-Phase. In der Roadmap-Phase wird jedes Röntgenbild mit dem Maskenbild zu einem Roadmap-Bild verarbeitet. Eventuell werden auch Informationen vom(n) vorherigen Bild(ern) verwendet.
In vorteilhafter Weise kann die Verarbeitung der einzelnen Leer- und Füllungsbilder gemäß Schritt d) beinhalten, dass die Grauwerte eines jeden Pixels der Röntgenbilder aus Masken-Phase aufsteigend geordnet werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Berechnung eines Maskenbilds aus den verarbeiteten Leer- und Füllungsbildern gemäß Schritt e) beinhaltet, dass die kleinsten (dun kelsten) Grauwerte gemittelt werden, aus denen das Maskenbild M(i, j) = 1/NΣG'_ij(n) gebildet wird.
Erfindungsgemäß kann der Wert für jedes Pixel unabhängig gewählt oder für jedes Pixel durch den typischen Grauwert bestimmt werden.
Der Schritt f) kann erfindungsgemäß die Erfassung eines Objektes beinhalten.
In vorteilhafter Weise kann zwischen Schritt f) und g) ein weiterer Schritt vorgesehen sein, in dem das Maskenbild weiteren Bildverarbeitungsschritten unterzogen wird.
Erfindungsgemäß kann in dem weiteren Schritt eine Verbesserung des Kontrasts, der Bildschärfung und/oder der Rauschverminderung vorgenommen werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Verarbeitung der einzelnen Leer- und Füllungsbilder gemäß Schritt d) weiterhin beinhaltet,
dass die Standardabweichung eines jeden Grauwertearrays für jedes Pixel gebildet wird,
dass das zu erwartende Rauschen an jeder Stelle des Bilds ermittelt wird,
dass durch Vergleich der Standardabweichung und des zu erwartenden Rauschens gemäß einer Metrik (Plausibilität) ermittelt wird, ob in dem entsprechenden Pixel Kontrastmittel appliziert wurde,
dass eine lokale Kontrastverstärkung des Maskenbilds wie folgt durchgeführt wird: M'(i, j) = c1·M(i, j), falls S(i, j) > c2·R(i, j) M'(i, j) = M(i, j), falls S(i, j) <= c2·R(i, j)wobei
bei einem Grauwert kleiner c₁ = 1,0 alle Pixel, an denen Kontrastmittel ermittelt wurde, noch dunkler werden, alle anderen Pixel werden nicht verändert, oder
bei c₂ größer 1,0 eine Abgrenzung zum Rauschen vorgenommen wird.
In vorteilhafter Weise kann die Ermittlung des zu erwartenden Rauschens durch Messung aus mehreren Röntgenbildern erfolgen, in denen noch kein Kontrastmittel gegeben wurde, und/oder aus den Grauwerten eines einzelnen Nativbilds bestimmt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein bekanntes Röntgen-C-Bogen-System für die Radiologie, Kardiologie oder Neurochirurgie mit einem Industrieroboter als Tragvorrichtung,
2 ein Prinzip des bisher üblichen Roadmap-Verfahrens mit Masken-Phase A (Maskenbildung) und Roadmap-Phase B (Arbeitsphase) (state-of-the-art) und
3 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Roadmap-Verfahrens.
Die 3 zeigt den typischen Ablauf des erfindungsgemäß optimierten Röntgenverfahrens. Während Masken-Phase A, in der i. Allg. Kontrastmittel in den Gefäßbaum verabreicht wird, werden Röntgenbilder B_k aufgenommen und zunächst gespeichert. Aus den gespeicherten Röntgenbildern B_k wird das Maskenbild M berechnet. Während Masken-Phase A werden bestimmte Generatorparameter und Detektorparameter, wie beispielsweise Bildfrequenz, Dosis, Röhren-Fokus, verwendet. In Roadmap-Phase B werden – mit eventuell geänderten Systemparametern Generator, Röntgenbilddetektor – weitere Röntgenbilder B_l aufgenommen und mit dem Maskenbild M zu Roadmap-Bildern R_l verarbeitet.
Mit einer bildsynchronen Helligkeitsregelung, beispielsweise durch Ausgleich von Generatorschwankungen, kann bereits ab dem ersten Röntgenbild die Maskenphase beginnen.
Anhand der 3 wird nun das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Von dem Röntgensystem 20 mit Systemsteuerung 7, Hochspannungsgenerator, Röntgenstrahler 3 und Röntgenbilddetektor 4 werden Röntgenbilder 21 der Masken-Phase A erzeugt, die aus Leer- 10 und Füllungsbildern 11 bestehen. Diese Röntgenbilder 21 werden alle einzeln in einem Datenspeicher 22 abgespeichert. Im weiteren Verlauf der Masken-Phase A werden die einzelnen Röntgenbilder 21 aus dem Datenspeicher 22 aufgerufen und mittels einer Bildverarbeitung 23 ein Maskenbild 24 erzeugt, in dem der vollständige Gefäßbaum 14 mit der Anatomie, beispielsweise den Knochen, zu sehen ist.
In einer Roadmap-Phase B werden Röntgenbilder 25 von dem Röntgensystem 20 erzeugt und nacheinander einer Bildverarbeitung 26 zugeführt, die unter anderem mittels negativer Überlagerung Roadmap-Bilder 27 auf dem Monitor 9 wiedergibt, in denen der Gefäßbaum 14 als Roadmap und der eingeführte Katheter 16 zu sehen sind.
Die Nachteile der bekannten, anhand 2 beschriebenen Roadmap-Verfahren können mit Hilfe einiger, teilweise erfindungsgemäß kombinierbarer Verfahren, die beispielsweise in Zusammenhang mit der 3 zu sehen sind, verbessert oder umgangen werden, die entweder durch verbessertes Mittelungs- und Opacity-Verfahren einen besserer Kontrast und verbessertes Rauschverhalten erzielen oder aber ein verbessertes Zeitverhalten und damit eine schnellere Erstellung des Maskenbilds erlauben:
• Verbesserte Mittelungs- und Opacity-Verfahren
Die folgenden Schritte sind durchzuführen:

– Anstatt eines gleitenden Mittelungsverfahrens, bei dem nur das aktuelle Röntgenbild mit dem letzten Röntgenbild verrechnet wird, werden erst alle Röntgenbilder 21 Bk(i, j) k = l, K während der Masken-Phase A gespeichert.
– Anschließend werden die Grauwerte Gij(k) eines jeden Pixels i, j der Röntgenbilder 21 Bk(i, j) k = 1, K aus Masken-Phase A aufsteigend geordnet. Für jedes Pixel ent steht ein geordnetes Array von Grauwerten G'ij(k), k = 1, K. Durch dieses Verfahren wird der zeitliche Verlauf des Kontrastmittels im Gefäßbaum de-korreliert und die Pixel zu einem gegebenen Zeitpunkt, zu denen das Kontrastmittel am stärksten präsent war, werden am unter Ende des geordneten Arrays liegen.
– Als nächster Schritt wird das Maskenbild 24 erstellt. Es werden die kleinsten (dunkelsten) N (wobei N <= K) Grauwerte G'ij(n), n = 1, N gemittelt und es entsteht ein Maskenbild 24 M M(i, j) = 1/NΣG'ij(n)Dieses Verfahren stellt sicher, dass die maximalen Kontraste des zu unterschiedlichen Zeiten gefüllten Gefäßes (niedrigste Grauwerte) in dem Maskenbild 24 M(i, j) festgehalten werden. Außerdem führt dieses Verfahren zu einer Rauschminimierung, da die Maskenwerte mit einem ”Bias” – in diesem Fall immer die geringsten Werte – eingetragen werden. Der Wert N kann zwischen 1 und maximal K (Voraussetzung K >= 1) gewählt werden. In der Praxis mag dies von der gewählten Dosis der Röntgenbilder 21 in der Masken-Phase A abhängen. Zusätzlich könnte sogar der Wert N für jedes Pixel unabhängig gewählt werden (Nij), z. B. durch den typischen Grauwert G'ij(n = 1) bestimmt werden, da je nach Position im Bild durch die Anatomie mehr oder weniger Strahlung auf den Röntgenbilddetektor 4 fällt und damit auch das lokale Rauschen unterschiedlich ist. Das Maskenbild 24 M(i, j) kann weiteren Bildverarbeitungsschritten zur Verbesserung des Kontrasts, Bildschärfung oder Rauschverminderung unterzogen werden. Für den Spezialfall N = 1, wenn also nur der kleinste (dunkelste) Grauwert eines jeden Pixels aus den K Röntgenbildern in Masken-Phase A in das Maskenbild sortiert und keine Mittelung angewandt werden soll, müssen die K Röntgenbilder nicht erst alle gespeichert werden, sondern kann die Analyse ”on the fly” realisiert werden. Dabei wird einfach dem ersten Bild aus Masken-Phase A, eventuell nach Einschwingen der Dosisregelung, als Maskenbild 24 gespeichert. Bei jedem weiteren Röntgenbild 21 in der Masken-Phase A wird dann der Grauwert eines Pixels i, j in dem Maskenbild 24 ersetzt, wenn er dunkler als der bereits dort enthaltene Grauwert ist.
– Dieses Verfahren kann noch durch eine ”lokale Kontrastanhebung”, genau dort wo Kontrastmittel ”gemessen” wird, verbessert werden. Dazu wird die Standardabweichung S(i, j) = σ(Gij) eines jeden Grauwertearrays Gij(k) k = 1, K für jedes Pixel i, j gebildet. Außerdem wird das zu erwartende Rauschen R(i, j) an jeder Stelle des Bilds ermittelt. Dies kann durch lokale Dosisvariation – bedingt durch mehr oder weniger lokale Absorption – von Ort zu Ort schwanken. Die Ermittlung des Rauschens R(i, j) kann durch Messung geschehen, beispielsweise aus mehreren Röntgenbildern 21, in denen noch kein Kontrastmittel gegeben wurde. Alternativ könnte das Rauschen R(i, j) aus den Grauwerten eines einzelnen Nativbilds bestimmt werden, da in erster Näherung und für ausreichend hohe Dosen das Rauschen proportional zur Quadratwurzel des Signals ist. Nun wird durch Vergleich von S(i, j,) und R(i, j) gemäß einer Metrik (Plausibilität) ermittelt, ob in dem entsprechenden Pixel i, j Kontrastmittel appliziert wurde. I. Allg. ist etwa die Standardabweichung S(i, j) größer als das Rauschen R(i, j). Die lokale Kontrastverstärkung des Maskenbilds M(i, j) wird dann beispielsweise wie folgt sichergestellt: • M'(i, j) = c1·M(i, j), falls S(i, j) > c2·R(i, j) • M'(i, j) = M(i, j), falls S(i, j) <= c2·R(i, j).Dabei kann z. B. c₁ = 0,8 und c₂ = 2,0 sein. Mit einem Wert kleiner c₁ = 1,0 werden alle Pixel, an denen Kontrastmittel ermittelt wurden, noch dunkler, alle ande ren Pixel werden nicht angefasst. Mit c₂ größer 1,0 wird die Abgrenzung zum Rauschen vorgenommen.
– Während der Arbeitsphase oder interventionellen Roadmap-Phase B wird dann von weiteren Röntgenbildern Bl(i, j) l = 1, L das Maskenbild 24 M(i, j) (bzw. M'(i, j)) abgezogen und wird gegebenenfalls weiteren Bildverarbeitungsschritten unterzogen. Es entstehen die Roadmap-Bilder RMl(i, j) l = 1, L. Siehe auch 3 für den Ablauf.

Verwendet man statt gewöhnlichem Kontrastmittel, das einen höheren Röntgenkontrast, also dunklere Grauwerte, als Blut erzeugt, wie beispielsweise CO₂, das Blut verdrängt und daher einen hellen Kontrast erzeugt, muss die Maskenberechnung entsprechend angepasst werden.
Dieses neue Maskenverfahren kann näherungsweise durchführen, ohne vorher die Abspeicherung aller Röntgenbilder Bk(i, j) k = 1, K zu fordern. Man könnte sich die jeweils N kleinsten Pixelwerte merken, um das Maskenbild M und auch die Standardabweichung S in einer Annäherung ”on the fly” zu bestimmen. Das Rauschen R könnte über Rückrechnung aus den Signalwerten irgendeines der Röntgenbilder B (und Verwendung von Kalibrierdaten zur Ermittlung des Proportionalitätsfaktors zwischen Rauschen und Signal, abhängig u. a. von Röhrenspannung und Detetektormode) ermitteln.
• Verbessertes Zeitverhalten (schnellst mögliche Maskenerstellung):
Höhere Bildfrequenz während der Masken-Phase A als in der ”Arbeitsphase” oder Roadmap-Phase B.
Liegt beispielsweise die Bildfrequenz in der Roadmap-Phase B bei 4 oder 7,5 fps (frames per second), kann sie in Masken-Phase A auf 15 oder 30 fps erhöht werden. Dadurch kann insbesondere der Regelprozess des Röntgensystems noch vor Injektion des Kontrastmittels in den Gefäßbaum während der ersten Röntgenbilder 10, 21 optimiert werden. Dies hilft aber auch einer Verbesserung des Rauschverhaltens, da die Mittelung über mehr verfügbare Röntgenbilder 10, 11, 21 das Rauschen reduziert.
• Erhöhung der Dosis in der Masken-Phase A ohne Anhebung des kV-Plateaus (eine kV-Erhöhung aufgrund der Hautdosisregelung würde sich i. Allg. negativ auf den Kontrast des Maskenbilds auswirken).
Dies könnte durch Maximierung des Röhrenstroms und der Pulslänge bei Einhaltung der gewünschten Röhrenspannung kV erzielt werden. Das kann jedoch unter Umständen die Aufhebung der 10 oder 20 R/min Hausdosisregel bedingen. Jedoch ließe sich dies durch eine bessere Bildqualität und damit schnellerem Abschluss der Intervention rechtfertigen, ohne dass in Summe eine erhöhte Dosis appliziert werden müsste. Eventuell müsste ein Limiter eingebaut werden, der verhindert, dass durch zu hohe Dosis der dynamische Bereich des Röntgenbilddetektors 4 überfahren wird.
Die Dosiserhöhung kann eventuell auch mit Anwahl eines anderen, beispielsweise größeren Röhren-Fokus einhergehen.
Werden zwischen Masken-Phase A und Roadmap-Phase B Detektor-interne Modi umgeschaltet, kann es vorteilhaft sein, nach Masken-Phase A, d. h. nach Detektormode-Umschaltung und noch vor Roadmap-Phase B, eventuell ein oder mehr Röntgenbilder 10, 21 im neuen Detektormode zu akquirieren. Dies geschieht ohne Strahlung, um eventuelle Modeumschaltartefakte, die zu Bildstörungen führen könnten, zu unterdrücken. Erst dann wird die Roadmap-Phase B gestartet.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Roadmap-Verfahrens, bei dem in Masken-Phase A erst alle Röntgenbilder gespeichert werden und daraus das Maskenbild berechnet sowie in der Roadmap-Phase B jedes Röntgenbild B mit dem Maskenbild zu einem Roadmap-Bild R verarbeitet wird, lässt sich entweder durch verbesserte Mittelungs- und Opacity-Verfahren ein besserer Kontrast und verbessertes Rauschverhalten und/oder aber ein verbessertes Zeitverhalten und damit eine schnellere Erstellung des Maskenbilds erzielen.

Claims

Interventionelles Roadmap-Verfahren mit Optimierung der Maskenphase mit folgenden Schritten: a) Erfassung von wenigstens zwei Leerbildern (10, 21) in einer Masken-Phase A mit einem matrixförmigen Array von Pixeln, b) Erfassung von wenigstens zwei Füllungsbildern (11, 21) in der Masken-Phase A mit einem matrixförmigen Array von Pixeln, c) Speicherung der einzelnen Leer- (10, 21) und Füllungsbilder (11, 21), d) Verarbeitung der Leer- (10, 21) und Füllungsbilder (11) derart, dass die Grauwerte jeden Pixels der Röntgenbilder (10, 11) aus Masken-Phase A aufsteigend geordnet werden, e) Berechnung eines Maskenbilds (13, 24) aus den verarbeiteten Leer- (10, 21) und Füllungsbildern (11, 21) derart, dass die kleinsten Grauwerte gemittelt werden, aus denen das Maskenbild (13, 24) gebildet wird, f) Erfassung wenigstens eines aktuellen Röntgenbilds (Durchleuchtungsbilds) (15, 25), g) Subtraktion (18, 26) des wenigstens einen aktuellen Röntgenbilds (15, 25) von dem Maskenbild (13, 24) zur Erzeugung von Roadmap-Bildern (19, 27) und h) Wiedergabe der Roadmap-Bilder (19, 27).
Interventionelles Roadmap-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung der einzelnen Leer- (10, 21) und Füllungsbilder (11, 21) gemäß Schritt d) beinhaltet, dass die Grauwerte Gij(k) eines jeden Pixels i, j der Röntgenbilder (10, 11, 21) Bk(i, j) k = 1, K aus Masken-Phase A aufsteigend geordnet werden.
Interventionelles Roadmap-Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung eines Maskenbilds (13) aus den verarbeiteten Leer- (10, 21) und Füllungsbildern (11, 21) gemäß Schritt e) beinhaltet, dass die kleinsten (dunkelsten) N (wobei N ≤ K) Grauwerte G'ij(n), n = 1, N gemittelt werden, aus denen das Maskenbild (13) M(i, j) = 1/NΣG'ij(n)gebildet wird.
Interventionelles Roadmap-Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert N für jedes Pixel unabhängig gewählt wird (Nij).
Interventionelles Roadmap-Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert N für jedes Pixel durch den typischen Grauwert G'ij(n = 1) bestimmt wird.
Interventionelles Roadmap-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt f) die Erfassung eines Objektes (16) beinhaltet.
Interventionelles Roadmap-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schritt f) und g) ein weiterer Schritt vorgesehen ist, in dem das Maskenbild M(i, j) weiteren Bildverarbeitungsschritten unterzogen wird.
Interventionelles Roadmap-Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem weiteren Schritt eine Verbesserung des Kontrasts, der Bildschärfung und/oder der Rauschverminderung vorgenommen wird.
Interventionelles Roadmap-Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung der einzelnen Leer- (10, 21) und Füllungsbilder (11, 21) gemäß Schritt d) weiterhin beinhaltet, dass die Standardabweichung S(i, j) = σ(Gij) eines jeden Grauwertearrays Gij(k) k = 1, K für jedes Pixel i, j gebildet wird, dass das zu erwartende Rauschen R(i, j) an jeder Stelle des Bilds ermittelt wird, dass durch Vergleich der Standardabweichung S(i, j,) und des zu erwartenden Rauschens R(i, j) gemäß einer Metrik (Plausibilität) ermittelt wird, ob in dem entsprechenden Pixel i, j Kontrastmittel appliziert wurde, dass eine lokale Kontrastverstärkung des Maskenbilds M(i, j) wie folgt durchgeführt wird: M'(i, j) = c1·M(i, j), falls S(i, j) > c2·R(i, j) M'(i, j) = M(i, j), falls S(i, j) <= c2·R(i, j)wobei bei einem Grauwert kleiner c₁ = 1,0 alle Pixel, an denen Kontrastmittel ermittelt wurde, noch dunkler werden, alle anderen Pixel werden nicht verändert, oder bei c₂ größer 1,0 eine Abgrenzung zum Rauschen vorgenommen wird.
Interventionelles Roadmap-Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des zu erwartenden Rauschens R(i, j) durch Messung aus mehreren Röntgenbildern erfolgt, in denen noch kein Kontrastmittel gegeben wurde.
Interventionelles Roadmap-Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauschen R(i, j) aus den Grauwerten eines einzelnen Nativbilds bestimmt wird.