-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Wertes einer Röhrenspannung einer Röntgenröhre einer Röntgeneinrichtung zur Erzeugung wenigstens eines Bildes von einem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe eines Patienten. Die Erfindung betrifft auch eine Röntgeneinrichtung, insbesondere ein Computertomographiegerät, welche zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein das Verfahren umsetzendes Rechenprogramm sowie einen das Rechenprogramm aufweisenden Datenträger.
-
In der Medizintechnik ist man bei der Bildgebung mit Röntgenstrahlung, z.B. in der Computertomographie, stets bestrebt, einem Patienten zur Erzeugung eines oder mehrerer Bilder von einem Gewebe des Patienten eine möglichst geringe Dosis an Röntgenstrahlung zu applizieren. Allerdings muss für die Lösbarkeit einer klinischen Fragestellung anhand des oder der erzeugten Bilder auch eine bestimmte Bildqualität erreicht werden, was ein Mindestmaß an Dosis erfordert. Relevante Maße für die Bildqualität sind beispielsweise das Bildrauschen oder der Bildkontrast. Insbesondere der Bildkontrast bestimmter Elemente und Materialien, wie das in der Computertomographie als Kontrastmittel verwendete Jod weist eine verhältnismäßig starke Abhängigkeit vom Spektrum der verwendeten Röntgenstrahlung auf. Bei Verwendung verhältnismäßig niedriger Röhrenspannungen ist das Spektrum der Röntgenstrahlung derart, dass der Bildkontrast von Jod ansteigt. Insofern hängt insbesondere bei der Verwendung von Jod auch die einem Patienten applizierte Dosis an Röntgenstrahlung zur Erzielung einer möglichst hohen Bildqualität vom Spektrum der Röntgenstrahlung ab.
-
Bei CT-Angiographien zur Darstellung von blutführenden Gefäßen, bei denen praktisch ausschließlich die Sichtbarkeit von Jod wichtig ist, wird daher durch die Verwendung verhältnismäßig niedriger Röhrenspannungen die einem Patienten applizierte Dosis an Röntgenstrahlung reduziert (vgl. auch M. J. Siegel et al., „Radiation Dose and Image Quality in Pediatric CT: Effect of Technical Factors and Phantom Size and Shape", Radiology 2004; 233: Seite 515 bis 522).
-
In „Automatic selection of tube potential for radiation dose reduction in CT: A general strategy“ stellen L. Yu et al. ein Verfahren zur Auswahl einer für eine bestimmte Untersuchung geeigneten Röhrenspannung im Hinblick auf eine Reduzierung der hierfür einem Patienten zu applizierenden Dosis an Röntgenstrahlung vor, bei dem ein Iod-Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis als Bildqualitätsindex in Verbindung mit einer Rauschbedingung α verwendet wird, um die unterschiedlichen Anforderungen an die Bildqualität für verschiedene Untersuchungen charakterisieren und berücksichtigen zu können. Für verschiedene Untersuchungen stehen verschiedene Rauschbedingungen α zur Anpassung zur Verfügung (Yu, L. [et al.]: Automatic selection of tube potential for radiation dose reduction in CT: A general strategy. In: Med Phys., 37, Jan. 2010, 1, 234 - 243. - ISSN 0094- 2405). Mit der Rauschbedingung soll erreicht werden, dass das absolute Bildrauschen einen gewissen Wert nicht übersteigt. Für eine CT-Agiographie, bei der praktisch ausschließlich das Iod-Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis relevant ist, wird die Rauschbedingung α zwischen 1,5 und 2,0 gewählt. Für Brust-, Rumpf- oder Beckenuntersuchungen mit Kontrastmittel wird die Rauschbedingung α zwischen 1,1 und 1,25 und für Brust-, Rumpf- oder Beckenuntersuchungen ohne Kontrastmittel wird α gleich eins gewählt. Basierend auf einem „relativ dose factor“ (RDF), in den das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis von Jod sowie die Rauschbedingung α eingehen, wird die Röhrenspannung ermittelt, mit der dem Patienten für eine bestimmte Untersuchung die geringste Dosis an Röntgenstrahlung appliziert wird.
-
Gemäß der Offenlegungsschrift
US 2009 / 0 141 854 A1 wird vor dem Scan mit Hilfe eines 3D Modells ein Kontrast-zu-Rausch Verhältnis berechnet und dann wird Röhrenstrom und Röhrenspannung auf Basis des Kontrast-zu-Rausch Verhältnis berechnet.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren, eine Röntgeneinrichtung, ein Rechenprogramm und einen Datenträger der eingangs genannten Art derart anzugeben, dass der Wert einer Röhrenspannung einer Röntgenröhre zur Erzeugung wenigstens eines Bildes von einem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe so auf alternative Art und Weise ermittelt wird, dass die dem Patienten hierfür applizierte Dosis an Röntgenstrahlung möglichst am geringsten ist.
-
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1.
-
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass für quasi jede Untersuchung eines Gewebes mit Röntgenstrahlung bei gleichbleibender Bildqualität eine Röhrenspannung gefunden werden kann, bei der die dem Patienten für die Untersuchung des Gewebes applizierte Dosis an Röntgenstrahlung reduziert bzw. optimiert werden kann. Die Optimierung hängt dabei von dem zu untersuchenden Gewebe ab, das in wenigstens einem Bild dargestellt werden soll.
-
Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Berücksichtigung der Abhängigkeit des Kontrastes des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes von dem Spektrum der Röntgenstrahlung der Röntgenröhre bzw. von dem Wert der Röhrenspannung, der für das erzeugte Spektrum der Röntgenstrahlung relevant ist. Des Weiteren wird eine für eine anhand des wenigstens einen erzeugten Bildes von dem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe beabsichtigte Diagnose bzw. Lösung einer diagnostischen oder klinischen Fragestellung erforderliche oder erwünschte Bildqualität durch wenigstens einen die erwünschte Bildqualität festlegenden oder beschreibenden Parameter vorgegeben. Unter Berücksichtigung dieses wenigstens einen die erwünschte Bildqualität festlegenden oder beschreibenden Parameters wird bei konstantem Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis als weiteres Bildqualitätsmerkmal diejenige Röhrenspannung ermittelt, bei deren Einstellung bei der Aufnahme einer oder mehrerer Röntgenprojektionen zur Erzeugung wenigstens eines Bildes von dem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe des Patienten die dem Patienten applizierte Dosis an Röntgenstrahlung am geringsten ist.
-
Nach einer Variante der Erfindung wird ein Referenzprotokoll zur Aufnahme der wenigstens einen Röntgenprojektion von dem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe vorgegeben. Das Referenzprotokoll kann durch den Benutzer der Röntgeneinrichtung vorgegeben worden sein und umfasst als Aufnahmeparameter für die Aufnahme der wenigstens einen Röntgenprojektion eine Referenzröhrenspannung und einen Referenzröhrenstrom. Durch die Referenzröhrenspannung und den Referenzröhrenstrom werden Referenzwerte für die erwünschte Bildqualität vorgegeben, die für das zu untersuchende Gewebe einen bestimmten Rauschpegel festlegen.
-
Alternativ kann nach einer anderen Variante der Erfindung der wenigstens eine vorzugebende, die erwünschte Bildqualität festlegende oder beschreibende Parameter ein Referenzrauschen des aus der wenigstens einen aufgenommenen Röntgenprojektion zu erzeugenden Bildes des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes des Patienten selbst sein. In diesem Fall wird ein Referenzrauschpegel für das Bildrauschen direkt vorgegeben. Sowohl die Vorgabe der Referenzröhrenspannung und des Referenzröhrenstroms als auch des Referenzrauschpegels kann seitens der Röntgeneinrichtung unterstützt werden, indem diese nach Vorgabe des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes durch den Benutzer aufgrund von Erfahrungswerten zur Auswahl vorgeschlagen werden. Auf diese Weise ist die erwünschte Bildqualität für eines oder mehrere von dem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe zu erzeugende Bilder festgelegt.
-
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird für verschiedene Untersuchungsarten von Patienten und/oder für verschiedene zu untersuchende Gewebe eines Patienten die Abhängigkeit des Kontrastes der Untersuchungsart und/oder des zu untersuchenden Gewebes von dem Spektrum der Röntgenstrahlung bzw. von dem Wert der Röhrenspannung der Röntgenröhre in einem Datenspeicher bereitgehalten. Eine Untersuchungsart ist dabei immer mit einem Gewebe verbunden, so dass die Untersuchungsart quasi synonym für ein zu untersuchendes Gewebe steht, unter dem auch eine Gewebezusammensetzung verstanden werden kann. Die Abhängigkeit des Kontrastes der verschiedenen Untersuchungsarten bzw. der verschiedenen zu untersuchenden Gewebe vom Spektrum der Röntgenstrahlung bzw. von dem Wert der Röhrenspannung einer Röntgenröhre ist vorab mittels Simulation oder mittels Kalibriermessungen, beispielsweise unter Verwendung entsprechend präparierter Phantome ermittelt worden und in dem erwähnten Datenspeicher bzw. einer Datenbank zum Abruf verfügbar gehalten. Diesem Datenspeicher wird demnach für den jeweils aktuellen Untersuchungsfall die Abhängigkeit des Kontrastes des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes von dem Spektrum der Röntgenstrahlung bzw. von dem Wert der Röhrenspannung der Röntgenröhre entnommen.
-
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Untersuchungsart und/oder das bestimmte, zu untersuchende Gewebe manuell durch den Benutzer an der Röntgeneinrichtung vorgegeben. Alternativ kann die Untersuchungsart und/oder das bestimmte, zu untersuchende Gewebe einem die Untersuchungsart und/oder das bestimmte, zu untersuchende Gewebe aufweisenden Scanprotokoll zur Untersuchung des Patienten oder einer die Untersuchungsart und/oder das bestimmte, zu untersuchende Gewebe aufweisenden elektronischen Krankenakte des Patienten eines Krankenhaus- oder Radiologieinformationssystems entnommen werden. Da die Untersuchungsart und/oder das bestimmte, zu untersuchende Gewebe somit bekannt sind, kann die Parametrierung des Gewebekontrastes bzw. die entsprechende Abhängigkeit des Kontrastes des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes von dem Spektrum der Röntgenstrahlung bzw. von dem Wert der Röhrenspannung der Röntgenröhre dem erwähnten Datenspeicher entnommen werden.
-
Gemäß der Erfindung beruht die Angabe der Abhängigkeit des Kontrastes des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes von dem Spektrum der Röntgenstrahlung bzw. von dem Wert der Röhrenspannung der Röntgenröhre darauf, dass sich die spektrale Abhängigkeit eines Gewebes im allgemeinen als Linearkombination der bekannten spektralen Abhängigkeiten von zwei bekannten anderen chemischen Elementen oder Materialien darstellen lässt, wobei mit Einstellmitteln die Auswahl der Untersuchungsart und/oder des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes zwischen den beiden bekannten anderen chemischen Elementen oder Materialien erfolgt. Vorzugsweise umfassen die Einstellmittel einen Schieberegler und eine Untersuchungsarten und/oder Gewebe aufweisende Skala. Die Parametrierung des Gewebekontrastes wird dabei auf ein eindimensionales Problem, in Form der Einstellung eines Schiebereglers abgebildet, was sich insbesondere vorteilhaft in einem beispielsweise graphischen Benutzerinterface umsetzen lässt.
-
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das das erste chemische Element Wasser und das zweite chemische Element Jod. Positionen zwischen den Endstellungen Wasser oder Jod repräsentieren Gemische aus Wasser und Jod mit verschiedenen Anteilen, denen gemäß der Skala an bestimmten Stellen jeweils der Kontrast eines bestimmten Gewebes zugeordnet werden kann.
-
Für die weitere Ermittlung der Röhrenspannung wird das für das bestimmte, zu untersuchende Gewebe ermittelte Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis, welches zu der Referenzspannung und dem Referenzstrom und/oder zu dem Referenzrauschpegel gehört, konstant gehalten.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird im Weiteren bei konstant gehaltenem Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis, also bei gleichbleibender Bildqualität für die verschiedenen einstellbaren bzw. alle in Frage kommenden Röhrenspannungen jeweils der dazugehörige Röhrenstrom ermittelt.
-
Um die zu den verschiedenen, potentiell geeigneten Röhrenspannungen gehörigen verschiedenen Röhrenströme ermitteln zu können ist neben der bereits für das bestimmte, zu untersuchende Gewebe zur Verfügung gestellten Abhängigkeit des Kontrastes von dem Wert der Röhrenspannung noch die Abhängigkeit des Rauschens von dem Wert der Röhrenspannung und des Röhrenstroms für das bestimmte, zu untersuchende Gewebe zur Verfügung zu stellen. Die Abhängigkeit des Rauschens von dem Wert der Röhrenspannung und des Röhrenstroms für das bestimmte, zu untersuchende Gewebe kann vorab wieder durch Computersimulationen oder durch Kalibriermessungen, beispielsweise unter Verwendung entsprechend präparierter Phantome ermittelt worden sein und in einem Datenspeicher bzw. einer Datenbank zum Abruf verfügbar gehalten werden. Bevorzugt wird hierbei für verschiedene Röhrenströme jeweils die Abhängigkeit des Rauschens von der Röhrenspannung ermittelt und in dem Datenspeicher abgelegt.
-
Basierend darauf lässt sich schließlich für die verschiedenen einstellbaren bzw. alle potentiell in Frage kommenden Röhrenspannungen jeweils der Röhrenstrom ermitteln, bei dem das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis für das bestimmte, zu untersuchende Gewebe konstant ist.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird für die verschiedenen potentiell einstellbaren Röhrenspannungen unter Berücksichtigung des jeweils ermittelten Röhrenstroms jeweils wenigstens ein Wert für die dem Patienten zu applizierende Dosis an Röntgenstrahlung ermittelt. Vorzugsweise werden für ein Computertomographiegerät als Röntgeneinrichtung als Wert für die dem Patienten zu applizierende Dosis an Röntgenstrahlung der CTDI-Wert (Computertomographie-Dosisindex) und/oder der DLP-Wert (Dosislängenprodukt) ermittelt.
-
Der CTDI-Wert gibt in der Computertomographie die Dosis in Milli-Gray (mGy) an, die einem Patienten in einer Aufnahmeschicht appliziert wird. Multipliziert man den CTDI-Wert mit der Länge des Untersuchungsvolumens erhält man den DLP-Wert, d.h. die Dosis an Röntgenstrahlung, die einem Patienten im Zuge einer Untersuchung appliziert wird.
-
Basierend auf dem zu jeder potentiell einstellbaren Röhrenspannung gehörigen Dosiswert kann bereits diejenige Röhrenspannung ermittelt werden, bei der die dem Patienten applizierte Dosis an Röntgenstrahlung bei gleichbleibender Bildqualität bzw. bei Einhaltung der gewünschten vorgegebenen Bildqualität minimal ist. Zu jeder Röhrenspannung gehören jedoch noch weitere Aufnahmeparameter, z.B. der Röhrenstrom, die auf Einstellbarkeit an der Röntgeneinrichtung bzw. technische Zulässigkeit überprüft werden müssen.
-
Nach einer weiteren Variante der Erfindung wird daher für jede potentiell einstellbare Röhrenspannung in Bezug auf die zu der jeweiligen Röhrenspannung gehörigen, einzustellenden weiteren Aufnahmeparameter der Röntgeneinrichtung ein Konfliktwert ermittelt, der angibt, ob die Untersuchung des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes des Patienten innerhalb der Systemgrenzen der Röntgeneinrichtung mit den weiteren Aufnahmeparameter durchgeführt werden kann. Damit liegt für jede Parameterkonstellation ein Konfliktwert vor, der im Prinzip frei definiert werden kann. Für den Konfliktwert könnte beispielsweise eine Skala von null bis zehn festgelegt werden, wobei der Wert null „kein Konflikt“, also problemlos durchführbar, und der Wert zehn „höchster Konflikt“ bzw. undurchführbar bedeuten könnte. Auf dies Weise ließen sich die Parameterkonstellationen klassifizieren.
-
In Fortführung der Variante der Erfindung wird schließlich aus den potentiell einstellbaren Röhrenspannungen diejenige Röhrenspannung ausgewählt, bei der dem Patienten zur Untersuchung des bestimmten Gewebes die geringste Dosis an Röntgenstrahlung appliziert wird und die einen Konfliktwert aufweist, wonach die Untersuchung des bestimmten Gewebes des Patienten innerhalb der bekannten Systemgrenzen der Röntgeneinrichtung mit den weiteren Aufnahmeparametern ohne Konflikt oder mit dem geringsten Konflikt durchgeführt werden kann.
-
Sollte die Untersuchung mit einem geringen Konfliktwert durchführbar sein, so würden der oder die den Konflikt verursachenden Aufnahmeparameter auf die innerhalb der Systemgrenzen gerade noch zulässigen Werte begrenzt werden.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch eine Röntgeneinrichtung, insbesondere ein Computertomographiegerät mit einer Recheneinheit, welche ein eines der vorstehend beschriebenen Verfahren umsetzendes Rechenprogramm umfasst. Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Rechenprogramm, welches eines der vorstehend beschriebenen Verfahren umsetzt sowie durch einen Datenträger, der ein solches Rechenprogramm aufweist.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
- 1 ein Computertomographiegerät und
- 2 bis 5 das erfindungsgemäße Verfahren betreffende Diagramme.
-
In 1 ist ein Computertomographiegerät 1 gezeigt, welches zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignet ist. Das Computertomographiegerät 1 weist eine Patientenliege 2 zur Lagerung eines zu untersuchenden Patienten P auf. Das Computertomographiegerät 1 umfasst ferner eine Gantry 4 mit einem um eine Systemachse 5 drehbar gelagerten Röhren-Detektor-System. Das Röhren-Detektor-System weist einander gegenüberliegend eine Röntgenröhre 6 und eine Röntgendetektoreinheit 7 auf. Im Betrieb geht von der Röntgenröhre 6 Röntgenstrahlung 8 in Richtung der Röntgendetektoreinheit 7 aus, und wird mittels dieser erfasst.
-
Die Patientenliege 2 weist einen Liegensockel 9 auf, an dem eine zur eigentlichen Lagerung des Patienten P vorgesehene Patientenlagerungsplatte 10 angeordnet ist. Die Patientenlagerungsplatte 10 ist derart relativ zu dem Liegensockel 9 verstellbar, dass die Patientenlagerungsplatte 10 mit dem Patienten P in die Öffnung 3 der Gantry 4 zur Aufnahme von Röntgenprojektionen von dem Patienten P, z. B. für ein Topogramm oder in einem Spiralscan, eingeführt werden kann. Die rechnerische Verarbeitung der Röntgenprojektionen, beispielsweise die Erzeugung eines Topogramms, eines Schichtbildes oder die Rekonstruktion eines Volumendatensatzes von einer Körperregion bzw. einem Gewebe des Patienten P basierend auf den Röntgenprojektionen erfolgt mit einem schematisch dargestellten Bildrechner 11 des Computertomographiegerätes 1.
-
Das Computertomographiegerät 1 weist außerdem eine Recheneinheit 12 auf, mit der Rechenprogramme zur Bedienung und Steuerung des Computertomographiegerätes 1 ausführbar sind und ausgeführt werden. Die Recheneinheit 12 muss dabei nicht als separate Recheneinheit 12 ausgebildet, sondern kann auch in das Computertomographiegerät 1 integriert sein.
-
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung soll mit dem Computertomographiegerät 1 ein Scan bzw. eine Untersuchung eines bestimmten Gewebes, z.B. des Lebergewebes des Patienten P und zwar ohne die Gabe von Kontrastmittel durchgeführt werden. Unter einer Untersuchung ist dabei die Erzeugung von Bildern, im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung von Schichtbildern der Leber des Patienten P zu verstehen, deren Auswertung die Grundlage für eine klinische Diagnose bzw. die Lösung einer klinischen Fragestellung bilden. Für die Erzeugung der Schichtbilder soll dem Patienten P unter Einhaltung einer für die klinische Diagnose bzw. die Lösung der klinischen Fragestellung erforderlichen bzw. gewünschten Bildqualität eine möglichst geringe Dosis an Röntgenstrahlung appliziert werden.
-
Die Recheneinheit 12 ist hierzu mit einem Rechenprogramm 13 versehen, mit dem der Wert derjenigen Röhrenspannung der Röntgenröhre 6 ermittelbar ist, bei dessen Einstellung und bei dessen Verwendung während der Aufnahme von Röntgenprojektionen von dem die Leber aufweisenden Körperbereich des Patienten P dem Patienten P eine möglichst geringe bzw. die geringste Dosis an Röntgenstrahlung appliziert wird. Das Rechenprogramm 13 setzt dabei das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Ermittlung der erwähnten Röhrenspannung um, das beispielsweise von einem tragbaren Speichermedium, z.B. von einer CD 14 oder einem Memory Stick, oder von einem Server 15 als Datenträger über ein Netzwerk 16 in die Recheneinheit 12 geladen worden sein kann.
-
Über ein nicht gezeigtes graphisches Benutzerinterface der Recheneinheit 12 kann ein Benutzer die Untersuchungsart, also eine Leberuntersuchung bzw. die Leber als das bestimmte, zu untersuchende Gewebe eingeben. Alternativ kann der Benutzer direkt ein Scanprotokoll für die Untersuchung der Leber auswählen. Die Auswahl eines Scanprotokolls zur Untersuchung der Leber kann auch basierend auf der elektronischen Patientenakte des Patienten P erfolgen, die beispielsweise über das Netzwerk 16 von einem HIS 17 (Hospital Information System bzw. Krankenhausinformationssystem) oder RIS 17 (Radiology Information System bzw. Radiologieinformationssystem) abgerufen werden kann und der die durchzuführende Untersuchung der Leber zu entnehmen ist.
-
Da auf einer dieser Weisen die Untersuchung der Leber bzw. die Untersuchung von Lebergewebe bekannt ist, können einem Datenspeicher 18 der Recheneinheit 12, die Daten über die Abhängigkeit des Bildkontrastes von Lebergewebe von dem Spektrum der Röntgenstrahlung bzw. von der Röhrenspannung entnommen werden. Da die Röhrenspannung ursächlich für das Spektrum von Röntgenstrahlung ist, wird im Folgenden nur noch von der Röhrenspannung gesprochen. In dem Diagramm der 2 ist schematisch die Abhängigkeit des Bildkontrastes von Lebergewebe von der Röhrenspannung U schematisch veranschaulicht, wie sie dem Datenspeicher 18 entnommen werden kann. Die Daten müssen aber nicht notwendigerweise als Diagramm, sondern können auch als Tabelle oder in anderer geeigneter Form in dem Datenspeicher 18 zum Abruf bereit gehalten werden.
-
Des Weiteren wird in dem Datenspeicher 18 die Abhängigkeit des Bildrauschens von der Röhrenspannung U und von dem Röhrenstrom für Lebergewebe zum Abruf bereitgehalten. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung ist für verschiedene Röhrenströme jeweils die Abhängigkeit des Rauschens von der Röhrenspannung in Form eines Kurvenverlaufes für Lebergewebe ermittelt worden, d.h. aus den Kurvenverläufen kann ein zu einem bestimmten Rauschpegel und einer bestimmten Röhrenspannung gehörender Röhrenstrom ermittelt werden. Auch diese Daten können in Tabellenform oder in anderer geeigneter Weise in dem Datenspeicher 18 zum Abruf bereit gehalten werden.
-
Die in dem Datenspeicher 18 enthaltenen Zusammenhänge zwischen Bildkontrast und Röhrenspannung sowie zwischen Bildrauschen, Röhrenspannung und Röhrenstrom sind für verschiedene Gewebe vorab mittels Computersimulationen oder Kalibriermessungen, beispielsweise unter Verwendung von für das jeweilige Gewebe entsprechend präparierten Phantomen ermittelt worden.
-
Alternativ kann die Parametrierung des Bildkontrastes von Lebergewebe auch mit einem Schieberegler des graphischen Benutzerinterface vorgenommen werden, dem eine Untersuchungsarten und/oder Gewebe aufweisende Skala zugeordnet ist. Dabei macht man sich zunutze, dass sich die spektrale Abhängigkeit eines Gewebes oder Materials im allgemeinen als Linearkombination der bekannten spektralen Abhängigkeiten von zwei bekannten anderen chemischen Elementen oder Materialien darstellen lässt. Dies ist möglich, weil die Absorption von Röntgenstrahlung im Wesentlichen immer durch den Photo- und den Comptoneffekt bestimmt wird. Als charakteristische Materialien bzw. chemische Elemente bieten sich Wasser, welches das erste Ende der Skala bildet, und Jod an, welches das zweite Ende der Skala bildet. Positionen zwischen den Endstellungen Wasser oder Jod repräsentieren Gemische aus Wasser und Jod mit verschiedenen Anteilen, denen gemäß der Skala an bestimmten Stellen jeweils der Kontrast eines bestimmten Gewebes zugeordnet werden kann.
-
In weiterer Vorbereitung des Scans der Leber des Patienten P wird im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung in an sich bekannter Weise mit dem Computertomographiegerät 1 ein Topogramm von dem die Leber aufweisenden Körperbereich des Patienten P aufgenommen.
-
Das Scanprotokoll für die Untersuchung der Leber enthält in der Regel bereits einen Vorschlag für die für den Scan des Lebergewebes einzustellende Röhrenspannung und den Röhrenstrom. Unter Verwendung des Topogramms kann der Benutzer diese ggf. belassen oder im Hinblick auf die erwünschte Bildqualität für die zu erzeugenden Schichtbilder von dem Lebergewebe anpassen. Auf diese Weise wird von dem Benutzer ein Referenzprotokoll mit einer Referenzröhrenspannung und einem Referenzröhrenstrom vorgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann als Bildqualitätsparameter auch ein Referenzwert für den Pegel des zulässigen Bildrauschens für die zu erzeugenden Schichtbilder durch den Benutzer vorgegeben werden.
-
Zur weiteren Ermittlung der Röhrenspannung wird unter Berücksichtigung der Referenzröhrenspannung und des Referenzröhrenstroms und/oder des Referenzwertes des Bildrauschens das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis für das Lebergewebe konstant gehalten. Die Referenzröhrenspannung und der Referenzröhrenstrom und/oder der Referenzwert des Bildrauschens legen also das konstant zu haltende Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis als Bildqualitätsmerkmal für gleichbleibende Bildqualität bei variierender Röhrenspannung fest. In 3 sind die Referenzröhrenspannung RF und der Referenzrauschpegel RR exemplarisch eingetragen. In 4 ist das auf die Referenzröhrenspannung RF und den Referenzrauschpegel RR beruhende konstant gehaltene Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis CNR für das Lebergewebe veranschaulicht. 3 zeigt für das konstant gehaltene Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis CNR die Abhängigkeit des Rauschens von der Röhrenspannung, die für das konstant gehaltene Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis CNR aus der zuvor erwähnten, für verschiedene Röhrenströme ermittelten Abhängigkeit des Rauschens von der Röhrenspannung und der Abhängigkeit des Kontrastes von der Röhrenspannung für Lebergewebe ermittelt wurde.
-
Für jede der potentiell für die Untersuchung des Lebergewebes in Frage kommenden Röhrenspannungen der Röntgenröhre 6 wird schließlich bei konstant gehaltenem Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis für das Lebergewebe jeweils der dazugehörige Röhrenstrom ermittelt. In Abhängigkeit davon wie sich der Bildkontrast und das Bildrauschen für das Lebergewebe bei verschiedenen Röhrenspannungen ändern, ergibt sich ein anderer Röhrenstrom, damit das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis wie vorgegeben konstant ist.
-
Sind die die zu den verschiedenen potentiell in Frage kommenden Röhrenspannungen gehörigen Röhrenströme ermittelt, wird für jede potentiell einstellbaren Röhrenspanungen unter Berücksichtigung des jeweils ermittelten Röhrenstroms jeweils wenigstens ein Wert für die dem Patienten zu applizierende Dosis an Röntgenstrahlung ermittelt. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung wird für jede potentiell in Frage kommenden Röhrenspannungen als Dosiswert der CTDI-Wert bzw. der Computertomographie-Dosisindex und der DLP-Wert bzw. das Dosislängenprodukt ermittelt, wobei sich letzterer durch Multiplikation mit der Länge des Untersuchungsvolumens aus dem CTDI-Wert ergibt. In 5 sind die zu den potentiell in Frage kommenden Röhrenspannungen U gehörigen DLP-Werte über der Röhrenspannung aufgetragen.
-
Prinzipiell kann durch Ermittlung des Minimums M der Kurve des Diagramms der 5 bereits diejenige Röhrenspannung identifiziert werden, bei deren Verwendung für den Scan des die Leber aufweisenden Körperbereichs des Patienten P dem Patienten P die geringste Dosis an Röntgenstrahlung bei Einhaltung der gewünschten Bildqualität appliziert wird.
-
Da zu jeder Röhrenspannung aber weitere Aufnahmeparameter, wie der Röhrenstrom etc. gehören, muss zusätzlich überprüft werden, mit welcher potentiell geeigneten Röhrenspannung nebst zugehöriger weiterer Aufnahmeparameter der Scan mit dem Computertomographiegerät 1 innerhalb der Systemgrenzen des Computertomographiegerätes 1 überhaupt durchgeführt werden kann.
-
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung wird daher für jede potentiell in Frage kommende Röhrenspannung und deren zugehörige weitere Aufnahmeparameter ein Konfliktwert ermittelt, der angibt, ob die Untersuchung des Lebergewebes des Patienten P innerhalb der Systemgrenzen des Computertomographiegerätes 1 mit den weiteren Aufnahmeparameter durchgeführt werden kann. Beispielsweise muss geprüft werden, ob der zu einer potentiell in Frage kommenden Röhrenspannung gehörige Röhrenstrom den systemseitig maximal zulässigen Röhrenstrom überschreitet oder ob für die Dauer des Scans die maximal zulässige Röhrenlast überschritten wird. Tritt für eine Parameterkonstellation eine Überschreitung auf, wird in Abhängigkeit vom Umfang der Überschreitung im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung ein Konfliktwert zwischen null und zehn vergeben, wobei der Wert null „kein Konflikt“, also problemlos durchführbar, und der Wert zehn „höchster Konflikt“ bzw. undurchführbar bedeuten.
-
Liegt für jede Parameterkonstellation ein Konfliktwert vor, wird aus den potentiell zur Einstellung in Frage kommenden Röhrenspannungen diejenige Röhrenspannung ausgewählt, bei der dem Patienten P zur Untersuchung des Lebergewebes die geringste Dosis an Röntgenstrahlung appliziert wird und die einen Konfliktwert aufweist, wonach die Untersuchung des Lebergewebes des Patienten innerhalb der Systemgrenzen des Computertomographiegerätes mit den weiteren zu der Röhrenspannung gehörigen Aufnahmeparametern ohne Konflikt oder mit dem geringsten Konflikt durchgeführt werden kann. Sollte die Untersuchung nur mit einem geringen Konfliktwert durchführbar sein, so werden die den Konflikt verursachenden Aufnahmeparameter auf die innerhalb der Systemgrenzen gerade noch zulässigen Werte begrenzt.
-
Die Erfindung wurde vorstehend am Beispiel von Lebergewebe beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf Lebergewebe beschränkt, sondern kann auch für jedes andere Gewebe durchgeführt werden.
