DE102010034680A1

DE102010034680A1 - Mammographieverfahren und Mammographiegerät

Info

Publication number: DE102010034680A1
Application number: DE102010034680A
Authority: DE
Inventors: Daniel Fischer; Dr. Mertelmeier Thomas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2012-03-08

Abstract

Bei einem Mammographieverfahren und einem Mammographiegerät zur Aufnahme eines digitalen radiographischen Projektionsbildes von einer Brust, bei dem die Aufnahme ohne Streustrahlenraster erfolgt, wird eine Kompressionsdicke (T) der Brust gemessen, ein Vorbild (V) mit einer vorgegebenen Vordosis (Rv) aufgenommen und es wird ein mittlerer Grauwert (GWv) des Vorbildes (V) bestimmt, wobei aus der Vordosis (Rv) und dem mittleren Grauwert (GWv) eine Folgedosis (Rz) für ein Folgebild (F) in Abhängigkeit von der Kompressionsdicke (T) abgeleitet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mammographieverfahren zur Aufnahme eines digitalen radiographischen Projektionsbildes von einer Brust. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein mit diesem Verfahren betriebenes Mammographiegerät.
Bei der Aufnahme eines digitalen radiographischen Projektionsbildes von einer Brust muss sichergestellt sein, dass die Aufnahmeparameter, insbesondere die applizierte Dosis, korrekt eingestellt sind, um eine zur diagnostischen Auswertung geeignete Bildqualität zu gewährleisten. Um die Strahlenbelastung des durchstrahlten Bereiches des Untersuchungsobjektes auf das diagnostisch erforderliche Minimum zu beschränken, wird angestrebt, die Aufnahmeparameter bereits bei der ersten Aufnahme korrekt einzustellen. Hierzu wird im Stand der Technik eine sogenannte Belichtungsautomatik (AEC, Automatic Exposure Control) verwendet. In Röntgeneinrichtungen mit digitalen Röntgendetektoren erfolgt die Belichtungssteuerung dadurch, dass in einem ersten Schritt ein sogenanntes Vorbild (Preshot) mit einer niedrigen Dosis aufgenommen wird. Dieses Vorbild wird ausgewertet und zur Ermittlung der für ein diagnostisch verwertbares Folgebild erforderlichen Dosis herangezogen.
Zur Verbesserung der Bildqualität ist es bekannt, an der Empfangsfläche des Röntgendetektors ein sogenanntes Streustrahlenraster anzuordnen, das dazu dient, den Anteil der Streustrahlung am Detektorsignal zu verringern. Beim Einsatz eines Streustrahlenrasters wird die am Röntgendetektor ankommende Dosis jedoch um etwa die Hälfte abgeschwächt, da das Streustrahlenraster neben der Streustrahlung auch Primärstrahlung absorbiert.
Bei der Mammographie ist der Streustrahlungsanteil jedoch relativ gering, so dass bei der digitalen Mammographie, d. h. bei der Verwendung eines digitalen Röntgendetektors, grundsätzlich auf die Verwendung eines Streustrahlenrasters verzichtet werden kann, da in diesem Fall die Möglichkeit besteht, den Streustrahlungsanteil am Detektorsignal rechnerisch zu eliminieren. Ein solches Rechenverfahren ist beispielsweise aus der DE 10 2004 029 010 A1 bekannt.
Durch Weglassen des Streustrahlenrasters kann somit bei verringerter Patientendosis eine Detektordosis erzielt werden, mit der ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis erreicht werden kann, das dem bei Verwendung eines Streustrahlenrasters und erhöhter Patientendosis erzielten Signal-zu-Rausch-Verhältnis entspricht.
In der digitalen Mammographie erfolgt die Ermittlung der für das Folgebild erforderlichen Dosis dadurch, dass im Vorbild im Brustbereich ein mittlerer Grauwert bestimmt wird. Da das Verhältnis zwischen Dosis und Grauwert bei Verwendung eines digitalen Röntgenempfängers linear ist, kann aus der Dosis des Vorbilds und dem gemessenen mittleren Grauwert die Dosis berechnet werden, die erforderlich ist um einen vorgegebenen Zielgrauwert im Folgebild zu erzielen.
Bei der Verwendung eines digitalen Röntgendetektors ohne Streustrahlenraster führt jedoch eine derartige Vorgehensweise zu unbefriedigenden Ergebnissen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Mammographieverfahren zur Aufnahme eines digitalen radiographischen Projektionsbildes von einer Brust anzugeben, bei dem auch bei Aufnahmen ohne Streustrahlenraster die Belichtungssteuerung zufriedenstellend arbeitet. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde ein nach diesem Verfahren betriebenes Mammographiegerät anzugeben.
Hinsichtlich des Mammographieverfahrens wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäß diesen Merkmalen wird eine Kompressionsdicke T der Brust gemessen, ein Vorbild mit einer vorgegebenen Vordosis R_v aufgenommen und ein mittlerer Grauwert GW_v des Vorbildes bestimmt. Aus der Vordosis R_v und dem mittleren Grauwert GW_v des Vorbildes wird eine Folgedosis R_z für ein Folgebild in Abhängigkeit von der Kompressionsdicke T abgeleitet.
Die Erfindung beruht dabei auf der Überlegung, dass der Streustrahlungsanteil im Projektionsbild mit zunehmender (Kompressions-) Dicke T der Brust zunimmt, so dass die zum Erreichen des notwendigen Signal-Rausch-Verhältnisses notwendige Folgedosis mit einem von der Dicke T der Brust abhängigen Faktor korrigiert werden muss.
Insbesondere wird die Folgedosis R_z auf einfache Weise mit der Formel R_z = (GW_z/GW_v)·R_v·f(T) berechnet, wobei f(T) ein von der Kompressionsdicke T abhängiger Korrekturfaktor ist. Der Korrekturfaktor f(T) kann grundsätzlich empirisch ermittelt sein und sowohl als kontinuierliche Funktion oder in Form einer Tabelle für diskrete Werte der Kompressionsdicke T vorliegen. Dieser Korrekturfaktor kann außerdem noch von der Gewebezusammensetzung der Brust abhängig sein.
Wenn als Röntgenquelle eine Röntgenröhre verwendet wird, kann als Maß für die Vor- und Folgedosis R_V bzw. R_Z das Produkt aus Röhrenstrom I und Belichtungszeit t verwendet werden.
In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung wird die Vordosis R_v in Abhängigkeit von der Kompressionsdicke T und insbesondere zusätzlich von der Brustdicke gewählt, um sicherzustellen, dass das Vorbild auch bei großer Brustdicke ein hinreichendes Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufweist, um aus dessen mittleren Grauwert GW_v die erforderliche Folgedosis R_z korrekt bestimmen zu können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
Hinsichtlich des Mammographiegerätes wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit einem Mammographiegerät mit den Merkmalen des Patentanspruches 7, deren Vorteile sinngemäß den zu den Verfahrensansprüchen angegebenen Vorteilen entsprechen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele verwiesen. Es zeigen:
1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Prinzipdarstellung,
2 ein Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen der zur Durchführung des Verfahrens vorgenommenen Einzelschritte.
Gemäß 1 umfasst ein Mammographiegerät zur Aufnahme eines digitalen radiographischen Projektionsbildes eine Röntgenquelle 2, im Beispiel eine Röntgenröhre, zum Erzeugen von Röntgenstrahlen 3, die eine Brust 4 durchqueren. Die Brust 4 ist zwischen einer Kompressionsplatte 6 und einer Lagerplatte 8 eingebettet. Die die Brust 4, die Kompressionsplatte 6 und die Lagerplatte 8 durchquerenden Röntgenstrahlen 3 werden von einem großflächigen digitalen Röntgendetektor 10 empfangen, der aus einer Vielzahl von in einem matrixförmigen Array angeordneten Einzeldetektoren 12 aufgebaut ist.
Die Steuerung der Röntgenröhre erfolgt durch Steuersignale S, die von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 14 generiert werden. Mit Hilfe von Eingabe- und Anzeigeelementen, im Beispiel sinnbildlich veranschaulicht durch eine Tastatur 16 und einen Monitor 18, können die zum Erzeugen der Projektionsbilder vorgesehenen Aufnahmeparameter vom Benutzer eingestellt, oder, falls diese von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 14 automatisch vorgegeben werden, überprüft und bei Bedarf geändert werden.
In der Figur ist außerdem gestrichelt veranschaulicht, dass es sich bei dem Mammographiegerät um ein tomosynthesefähiges Mammographiegerät handelt, mit dem es möglich ist, eine Mehrzahl von Projektionsbildern der Brust aus unterschiedlichen Richtungen α_i aufzunehmen.
Die Brust 4 ist auf eine Kompressionsdicke T komprimiert die dem Abstand von Kompressionsplatte 6 und Lagerplatte 8 entspricht. Dieser Abstand wird mit einer Messeinrichtung 20 erfasst und der Steuer- und Auswerteeinrichtung 14 zugeleitet. Durch zeitlich nacheinander erfolgendes Ansteuern der Röntgenquelle 2 werden ein Vorbild V und ein anschließendes Folgebild F erstellt, dessen Aufnahmeparameter auf der Grundlage des Vorbildes unter Berücksichtigung der Kompressionsdicke T in der Steuer- und Auswerteeinrichtung 14 ermittelt werden.
Gemäß 2 wird in einem ersten Schritt von der Steuer- und Auswerteeinrichtung eine Teildosis R_v bzw. ein der Teildosis entsprechender Wert, bei Verwendung einer Röntgenröhre mit fest vorgegebenen Röhrenparametern (Röhrenspannung, Anodenmaterial, Filteranordung) beispielsweise das Produkt aus Röhrenstrom I und Belichtungszeit t, vorgegeben, mit der das Vorbild V aufgenommen werden soll. Diese Teildosis R_v kann fest vorgegeben sein, wobei für eine in der Mammographie verwendete Röntgenröhre als typischer Wert etwa 5 mAs verwendet wird. Grundsätzlich kann jedoch die Teildosis R_v auch von der Kompressionsdicke T abhängig sein. Ebenso ist es auch möglich, dass der Benutzer die Teildosis R_v von Hand eingibt.
In der Steuer- und Auswerteeinrichtung werden dann die zu dieser Teildosis R_v gehörenden Steuersignale S_v für die Röntgenquelle generiert und es wird das Vorbild V erzeugt. Aus den im Vorbild V vorliegenden Grauwerten wird ein mittlerer Grauwert GW_v in einem Bildbereich ermittelt, der zumindest einen Teil der Brust wiedergibt. Der Bildbereich kann fest vorgegeben sein, manuell ausgewählt oder mit Hilfe von Bilderkennungsalgorithmen automatisch bestimmt sein, indem beispielsweise die gesamte Brust oder innerhalb der Brust vorliegende Strukturen segmentiert werden. Bei dem mittleren Grauwert GW_v handelt es sich entweder um den tatsächlich gemessenen mittleren unkorrigierten Grauwert GW_{v,unkorrigiert} oder um einen korrigierten Grauwert GW_v,korrigiert = GW_{v,unkorrigiert} – GW_offset, bei dem beispielsweise ein gegebenenfalls vorhandener Offset GW_offset abgezogen ist. In dem Vorbild V kann außerdem der Streustrahlungsanteil rechnerisch eliminiert worden sein, so dass der mittlere Grauwert GW_v nur noch den vom Röntgendetektor empfangenen Primärstrahlungsanteil repräsentiert. Entsprechend müssen auch beim Zielwert GW_z die bei der Ermittlung des mittleren Grauwerts GW_v vorgenommenen Korrekturen berücksichtigt sein.
Auf der Grundlage des mittleren Grauwertes GW_v wird nun eine Folgedosis R_z für das diagnostisch verwertbare Folgebild F unter Berücksichtigung eines in einem Datenspeicher abgelegten und von der gemessenen Kompressionsdicke T abhängigen Korrekturfaktors f(T) gemäß folgender Formel berechnet: R_z = (GW_z/GW_v)·R_v·f(T)
Der Korrekturfaktor f(T) ist beispielsweise in tabellarischer Form in einer Tabelle hinterlegt. In der Praxis konnten mit den folgenden Werten gute Resultate erzielt werden:
f(T = 2 cm) = 1,3
f(3 cm) = 1,38
f(4 cm) = 1,44
f(5 cm) = 1,52
f(6 cm) = 1,60
f(7 cm) = 1,68
Anschließend wird das Folgebild F mit der ermittelten Folgedosis R_z aufgenommen.
Bezugszeichenliste

2: Röntgenquelle
3: Röntgenstrahlen
4: Brust
6: Kompressionsplatte
8: Lagerplatte
10: Röntgendetektor
12: Einzeldetektor
14: Steuer- und Auswerteeinrichtung
16: Tastatur
18: Monitor
20: Messeinrichtung
α_i: Richtung
F: Folgebild
GW_v: Grauwert
GW_z: Zielwert
R_z: Folgedosis
R_v: Vordosis
S_v: Steuersignal
T: Kompressionsdicke
f(T): Korrekturfaktor
V: Vorbild

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004029010 A1 [0004]

Claims

Mammographieverfahren zur Aufnahme eines digitalen radiographischen Projektionsbildes von einer Brust, bei dem die Aufnahme ohne Streustrahlenraster erfolgt, und bei dem eine Kompressionsdicke (T) der Brust (4) gemessen, ein Vorbild (V) mit einer vorgegebenen Vordosis (R_v) aufgenommen und ein mittlerer Grauwert (GW_v) des Vorbildes (V) bestimmt werden, wobei aus der Vordosis (R_v) und dem mittleren Grauwert (GW_v) eine Folgedosis (R_z) für ein Folgebild (F) in Abhängigkeit von der Kompressionsdicke (T) abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei der als Röntgenquelle (2) eine Röntgenröhre verwendet wird und als Maß für die Vordosis das Produkt R_v aus Röhrenstrom und Belichtungszeit verwendet wird und die Folgedosis R_z mit folgender Formel berechnet wird: R_z = (GW_z/GW_v)·R_v·f(T) wobei f(T) ein von der Kompressionsdicke T abhängiger Korrekturfaktor ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Vordosis (R_v) in Abhängigkeit von der Kompressionsdicke (T) gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Vordosis (R_v) in Abhängigkeit von der Brustdicke gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mittlere Grauwert (GW_v) des Vorbildes (V) in einem Teilbereich der Brust (4) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor der Bestimmung des mittleren Grauwertes (GW_v) des Vorbildes (V) eine rechnerische Streustrahlungskorrektur durchgeführt wird.
Mammographieverfahren zum Erzeugen eines tomosynthetischen Röntgenbildes, bei dem eine Mehrzahl von Projektionsbildern aus unterschiedlichen Richtungen (α_i) aufgenommen werden, wobei ein Vorbild (V) aus einer Richtung (α_i) erzeugt wird und eine für diese Richtung (α_i) geltende Folgedosis (R_z) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ermittelt wird, und wobei die Folgedosis (R_z) für die Aufnahmen der Projektionsbilder aus den anderen Richtungen (α_i) von der Richtung (α_i) abhängig ist.
Mammographiegerät zum Aufnehmen eines digitalen radiographischen Projektionsbildes von einer Brust (4), mit einer Kompressionsplatte (6) und einer Lagerplatte (8) zum Komprimieren der Brust (4), mit einer Messeinrichtung (20) zum Messen des Abstandes zwischen der Kompressionsplatte (6) und der Lagerplatte (8), mit einer Röntgenquelle (2), deren abgegebene Dosis steuerbar ist, mit einem streustrahlungsrasterfreien digitalen Röntgendetektor (10) zum Empfangen der von der Röntgenquelle (2) emittierten Röntgenstrahlung (3), und mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (14) mit einem darin implementierten Algorithmus zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.