DE102011003857A1

DE102011003857A1 - Verfahren zur Anpassung einer Grauwertfensterung, Rechenprogramm, Recheneinheit, Röntgeneinrichtung und Datenträger

Info

Publication number: DE102011003857A1
Application number: DE102011003857A
Authority: DE
Inventors: Ute Feuerlein; Ernst Klotz; Dr. Raupach Rainer; Dr. Schmidt Bernhard
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2031-02-10
Also published as: DE102011003857B4; US20120201344A1; CN102631209B; CN102631209A; US8509379B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung der Weite und der Lage eines Zentralwertes einer Grauwertfensterung für die Bildgebung mit einer Röntgeneinrichtung (1), basierend auf mit der Röntgeneinrichtung (1) ermittelten CT-Werten, welche Anpassung im Rahmen einer Ermittlung und Einstellung einer Aufnahmeröhrenspannung (kVauf) einer Röntgenröhre (6) der Röntgeneinrichtung (1) für eine Untersuchung eines bestimmten Gewebes eines Patienten (P), ausgehend von einer Referenzröhrenspannung (kVref) für die Untersuchung des bestimmten Gewebes des Patienten (P), erfolgt, bei dem eine der Referenzröhrenspannung (kVref) zugeordnete Weite (WW,ref) und Lage eines Zentralwertes (WZ,ref) der Grauwertfensterung automatisch an die Aufnahmeröhrenspannung (kVauf) angepasst werden. Die Erfindung betrifft außerdem ein das Verfahren umsetzendes Rechenprogramm (13) sowie eine Recheneinheit (12), eine Röntgeneinrichtung (1) und einen Datenträger (14, 15), welche ein solches Rechenprogramm (13) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung der Weite und der Lage eines Zentralwertes einer Grauwertfensterung für die Bildgebung mit einer Röntgeneinrichtung, insbesondere mit einem Computertomographiegerät basierend auf mit der Röntgeneinrichtung ermittelten CT-Werten. Die Erfindung betrifft außerdem ein das Verfahren umsetzendes Rechenprogramm sowie eine Recheneinheit, eine Röntgeneinrichtung und einen Datenträger, welche ein solches Rechenprogramm aufweisen.
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. 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.
In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 043 712.3 ist 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 beschrieben, bei dem der Wert der Röhrenspannung derart ermittelt wird, dass bei Einstellung des Wertes der Röhrenspannung an der Röntgenröhre und der Aufnahme wenigstens einer Röntgenprojektion von dem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe des Patienten zur Erzeugung des wenigstens einen Bildes des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes des Patienten die dem Patienten applizierte Dosis an Röntgenstrahlung bei gleichbleibender Bildqualität möglichst gering ist.
Das in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 043 712.3 vorgeschlagene Verfahren 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 dieses Verfahrens ist die Berücksichtigung der Abhängigkeit des Kontrastes des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes und ggf. der Abhängigkeit des Kontrastes des bestimmten, zu untersuchenden, mit einem Kontrastmittel versehenen 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, bei denen es sich z. B. um eine Referenzröhrenspannung und einen Referenzröhrenstrom oder bei dem es sich um ein Referenzrauschen handeln kann. Unter Berücksichtigung dieses wenigstens einen die erwünschte Bildqualität festlegenden oder beschreibenden Parameters wird bei konstant gehaltenem Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis als 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.
Der Referenzröhrenspannung ist dabei eine Grauwertfensterung zur Darstellung der basierend auf der Aufnahme von Röntgenprojektionen ermittelten, das bestimmte Gewebe und das bestimmte Gewebe umgebende Gewebe repräsentierenden CT-Werten zugeordnet, bei der bestimmten CT-Werten bestimmte Grauwerte zugewiesen werden. Wird jedoch für die Aufnahme der Röntgenprojektionen nicht die Referenzröhrenspannung, sondern diejenige Röhrenspannung verwendet, bei der für die Bildgebung von dem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe des Patienten die dem Patienten applizierte Dosis an Röntgenstrahlung am geringsten ist, kann die Beibehaltung der der Referenzröhrenspannung zugeordneten Grauwertfensterung dazu führen, dass aufgrund der durch die eingestellte Röhrenspannung hervorgerufenen Änderungen der CT-Werte der Bildeindruck als nicht akzeptable empfunden wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren, ein Rechenprogramm, eine Recheneinheit, eine Röntgeneinrichtung und einen Datenträger der eingangs genannten Art derart anzugeben, dass der Bildeindruck bei einer Änderung der Röhrenspannung möglichst verbessert wird.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Anpassung der Weite und der Lage eines Zentralwertes einer Grauwertfensterung für die Bildgebung mit einer Röntgeneinrichtung basierend auf mit der Röntgeneinrichtung ermittelten CT-Werten, welche Anpassung im Rahmen einer vorzugsweise automatischen Ermittlung und Einstellung einer Aufnahmeröhrenspannung einer Röntgenröhre der Röntgeneinrichtung für eine Untersuchung eines bestimmten Gewebes eines Patienten ausgehend von einer Referenzröhrenspannung für die Untersuchung des bestimmten Gewebes des Patienten erfolgt, bei dem eine der Referenzröhrenspannung zugeordnete Weite und Lage eines Zentralwertes der Grauwertfensterung automatisch an die Aufnahmeröhrenspannung angepasst wird.
Durch die automatische Anpassung der Grauwertfensterung an die Aufnahmeröhrenspannung bzw. an die durch die verwendete Aufnahmeröhrenspannung geänderten CT-Werte im Vergleich zu den CT-Werten, die sich bei Verwendung der Referenzröhrenspannung ergeben hätten, bleibt der ursprüngliche durch die ursprüngliche Wahl bzw. Auslegung der Grauwertfensterung beabsichtigte, dem Benutzer vertraute Bildeindruck erhalten.
Nach einer Variante der Erfindung wird für die automatische Anpassung der Grauwertfensterung an die Aufnahmeröhrenspannung zunächst die Weite W_W,ref der Grauwertfensterung bei der Referenzröhrenspannung bestimmt.
Nach einer weiteren Variante der Erfindung werden für die Untersuchung des bestimmten Gewebes der Kontrast C_ref des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes bei der Referenzröhrenspannung und der Kontrast C_auf des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes bei der Aufnahmeröhrenspannung ermittelt.
Um die Kontrastwerte für das bestimmte, zu untersuchende Gewebe ermitteln zu können, ist es erforderlich vorab die Abhängigkeit des Kontrastes verschiedener, potentiell zu untersuchender Gewebe sowie ggf. die Abhängigkeit des Kontrastes verschiedener, potentiell zu untersuchender, mit Kontrastmittel versehener Gewebe vom Spektrum der Röntgenstrahlung bzw. von dem Wert der Röhrenspannung einer Röntgenröhre z. B. mittels Simulationen oder mittels Kalibriermessungen, beispielsweise unter Verwendung entsprechend präparierter Phantome zu ermitteln und vorzugsweise in einem Datenspeicher bzw. einer Datenbank zum Abruf verfügbar zu halten. Diesem Datenspeicher wird demnach für den jeweils aktuellen Untersuchungsfall die Abhängigkeit des Kontrastes des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes sowie ggf. die Abhängigkeit des Kontrastes des bestimmten, zu untersuchenden, mit Kontrastmittel versehenen Gewebes von dem Spektrum der Röntgenstrahlung bzw. von dem Wert der Röhrenspannung der Röntgenröhre entnommen, anhand denen für die Referenzröhrenspannung und die Aufnahmeröhrenspannung jeweils der Kontrast ermittelt werden kann.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird für dem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe benachbartes Gewebe, dessen Kontrast eine verhältnismäßig geringe Abhängigkeit von dem Wert der Röhrenspannung aufweist, eine bestimmte Weite W_fix einer Fensterung von CT-Werten festgelegt. Typischerweise nimmt das dem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe benachbarte Gewebe kein oder nur unwesentlich Kontrastmittel auf, so dass insbesondere die durch das Kontrastmittel hervorgerufene starke Abhängigkeit des dem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe benachbarten Gewebes von dem Spektrum der Röntgenstrahlung bzw. dem Wert der Röhrenspannung nicht auftritt. Dies ist zumeist auch erwünscht, da das dem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe benachbarte Gewebe in der Regel nur sekundär diagnostisch relevant ist. Bei dem dem bestimmten, zu untersuchenden Gewebe benachbarten Gewebe handelt es sich beispielsweise um Muskelgewebe oder Fettgewebe. Da, wie bereits erwähnt, die Abhängigkeit des Kontrastes und der CT-Werte dieser Gewebe von der Röhrenspannung gering ist, so dass für diese Gewebe eine nahezu unveränderte Grauwertfensterung wünschenswert ist, um den Bildeindruck für die Gewebe praktisch unverändert zu halten, wird eine bestimmte Weite W_fix für die Fensterung der zu diesen Geweben gehörenden CT-Werte festgelegt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Weite W_W,auf der Grauwertfensterung für die Aufnahmeröhrenspannung schließlich wie folgt ermittelt:
für W_W,ref > W_fix und
W_W,auf = W_W,ref sonst.
Auf diese Weise kann bei einer Änderung der Röhrenspannung von der Referenzröhrenspannung auf die Aufnahmeröhrenspannung die Weite W_W,auf der Grauwertfensterung für die Aufnahmeröhrenspannung automatisch ermittelt werden, so dass der ursprüngliche, dem Benutzer vertraute Bildeindruck erhalten bleibt. Aus der Gleichung für die Weite W_W,auf erkennt man, dass beispielsweise in dem Spezialfall für W_fix = 0 die Änderung des Kontrastes für das bestimmte, zu untersuchende Gewebe beim Wechsel auf die Aufnahmeröhrenspannung in vollem Umfang kompensiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird zur Anpassung der Lage eines Zentralwertes einer Grauwertfensterung bei der Aufnahmeröhrenspannung ein Zentralwert W_Z,ref für die Grauwertfensterung bei der Referenzröhrenspannung bestimmt. Bei dem Zentralwert W_Z,ref kann es sich beispielsweise um den Mittenwert der Grauwertfensterung für die Referenzröhrenspannung handeln.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Zentralwert W_Z,auf für die Grauwertfensterung bei der Aufnahmeröhrenspannung wie folgt ermittelt: W_Z,auf = W_Z,ref + α / 2 (W_W,auf – W_W,ref) wobei a eine Zahl zwischen null und eins ist und je nach Wahl eine Einstellung des Zentralwertes W_Z,auf gestattet. Die Zahl a kann praktisch zur Nachführung des Zentralwertes für die Aufnahmeröhrenspannung verwendet werden. Auf diese Weise kann z. B. der Grauwert eines nicht mit Kontrastmittel versehenen Gewebes quasi als visueller Referenzwert im erzeugten Bild konstant gehalten werden. Typischerweise ist a = 0,75. Für den Spezialfall a = 0 ist der Zentralwert unverändert.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Rechenprogramm, welches wenigstens eines der vorstehend beschriebenen Verfahren umsetzt, sowie durch eine Recheneinheit und einen Datenträger, die ein solches Rechenprogramm aufweisen. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Röntgeneinrichtung, die die erwähnte Recheneinheit umfasst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 ein Computertomographiegerät,
2 ein die Anpassung der Grauwertfensterung veranschaulichendes Diagramm,
3 ein Schnittbild ohne Anpassung der Grauwertfensterung und
4 ein Schnittbild mit automatischer Anpassung der Grauwertfensterung.
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 mit dem Kontrastmittel Jod versehenen Lebergewebes des Patienten P 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.
Ausgehend von einer für die Untersuchung des mit Jod versehenen Lebergewebes des Patienten P vorgegebenen Referenzröhrenspannung als ein eine erwünschte Bildqualität festlegender Bildqualitätsparameter wird, wie in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 043 712.3 beschrieben, basierend auf der Abhängigkeit des Kontrastes des mit Jod versehenen Lebergewebes von dem Spektrum der Röntgenstrahlung bzw. von dem Wert der Röhrenspannung der Röntgenröhre 6 und bei unter Berücksichtigung der Referenzröhrenspannung als Bildqualtätsparameter konstant gehaltenem Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisses eine Aufnahmeröhrenspannung derart ermittelt, dass bei Einstellung der Aufnahmeröhrenspannung an der Röntgenröhre 6 und der Aufnahme von Röntgenprojektion von dem mit Jod versehenen Lebergewebe des Patienten P zur Erzeugung wenigstens eines Schichtbildes von dem mit Jod versehenen Lebergewebe die dem Patienten P applizierte Dosis an Röntgenstrahlung bei gleichbleibender Bildqualität möglichst gering bzw. am geringsten ist.
Hierzu sind die Zusammenhänge zwischen Bildkontrast und Röhrenspannung sowie zwischen Bildrauschen, Röhrenspannung und Röhrenstrom für verschiedene Gewebe vorab mittels Computersimulationen oder Kalibriermessungen, beispielsweise unter Verwendung von für das jeweilige Gewebe entsprechend präparierten Phantomen ermittelt worden. Die Zusammenhänge werden in einem Datenspeicher 18 der Recheneinheit 12 abrufbar bereitgehalten.
Wenn also wie im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung mit Jod versehenes Lebergewebe untersucht werden soll, können die vorstehend erwähnten Zusammenhänge dem Datenspeicher 18 entnommen werden. Demnach kann anhand des Zusammenhangs zwischen Bildkontrast und Röhrenspannung für das mit Jod versehene Lebergewebe für die Referenzröhrenspannung ein Kontrastwert ermittelt werden. Des Weiteren kann anhand des Zusammenhangs zwischen Bildrauschen, Röhrenspannung und Röhrenstrom für das mit Jod versehene Lebergewebe für die Referenzröhrenspannung und den dazugehörigen Referenzröhrestrom ein Rauschwert ermittelt werden, der zusammen mit dem ermittelten Kontrastwert das konstant zu haltende Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis festlegt. Bei konstant gehaltenem Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis wird nun die Röhrenspannung variiert und der zu jeder Röhrenspannung gehörende Röhrenstrom aus dem Zusammenhang zwischen Bildrauschen, Röhrenspannung und Röhrenstrom bestimmt. Schließlich wird basierend auf den ermittelten Röhrenströmen diejenige Röhrenspannung als Aufnahmeröhrenspannung ermittelt, bei deren Einstellung bei der Aufnahme die dem Patienten applizierte Dosis an Röntgenstrahlung bei durch das konstant gehaltene Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis festgelegter gleichbleibender Bildqualität am geringsten ist.
Durch diesen automatischen Wechsel von der Referenzröhrenspannung zu der Aufnahmeröhrenspannung führt jedoch die der Referenzröhrenspannung zugeordnete Grauwertfensterung, die bestimmten, bei Einstellung der Referenzröhrenspannung erhaltenen CT-Werten bestimmte Grauwerte für die Bilddarstellung zuordnet, zu von einem Benutzer als nicht akzeptabel empfundenen Bildeindrücken, da manche Gewebe überblendet oder auch zu dunkel dargestellt werden, und somit die Unterscheidung von Geweben schwierig unter Umständen sogar unmöglich macht.
Die Recheneinheit 12 ist daher mit einem Rechenprogramm 13 versehen, mit dem eine der Referenzröhrenspannung zugeordnete Grauwertfensterung, insbesondere die Weite und die Lage eines Zentralwertes der Grauwertfensterung automatisch an die Aufnahmeröhrenspannung angepasst werden kann. Das Rechenprogramm 13 setzt dabei das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Anpassung der Grauwertfensterung 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.
Die Anpassung der Grauwertfensterung wird anhand des Diagramms von 2 erläutert. In dem Diagramm sind CT-Werte über. Werten für die Röhrenspannung der Röntgenröhre 6 des Computertomographiegerätes 1 aufgetragen. Die Grauwertfensterung über alle potentiell geeigneten Röhrenspannungen wird durch die Kurven 30 und 31 veranschaulicht. Während die Kurve 30 kennzeichnet, bei welchen CT-Werten über der Röhrenspannung der Grauwert „schwarz” zugeordnet wird, zeigt die Kurve 31 bei welchen CT-Werten über der Röhrenspannung der Grauwert „weiß” zugewiesen wird. Aus dem Diagramm ist daher für die Referenzröhrenspannung kV_ref die Grauwertfensterung bzw. das Grauwertfenster, insbesondere die Weite W_W,ref der Grauwertfensterung zwischen den Grauwerten „schwarz” und „weiß” zu erkennen. Des Weiteren ist ein Zentralwert W_Z,ref aus dem Diagramm für die Referenzröhrenspannung kV_ref zu erkennen. Bei dem Zentralwert W_Z,ref kann es sich, muss es sich aber nicht um den Mittenwert der Grauwertfensterung handeln.
In das Diagramm ist zur Veranschaulichung auch die Abhängigkeit des Kontrastes von der Röhrenspannung für mit Jod versehenes Lebergewebe 32, von nativem Lebergewebe 33 und von Fettgewebe 34 eingetragen. Aus dem Diagramm ist zu erkennen, dass insbesondere die Abhängigkeit des Kontrastes von der Energie der Röntgenstrahlung bzw. der Röhrenspannung von dem zu untersuchenden, mit Jod versehenen Lebergewebe benachbartem Fettgewebe oder auch nicht veranschaulichtem Muskelgewebe verhältnismäßig gering ist, so dass für diese Gewebe sowie für andere vergleichbare Gewebe eine typische Bandbreite der CT-Werte von W_fix festgelegt wird, da für diese Gewebe ein nahezu unverändertes Grauwertfenster bzw. ein von der Röhrenspannung unabhängiges Grauwertfenster wünschenswert ist, um den visuellen Bildeindruck bezüglich dieser Gewebe konstant zu halten.
Des Weiteren werden der Kontrastwert C_ref des mit Jod versehenen Lebergewebes bei der Referenzröhrenspannung kV_ref und der Kontrastwert C_auf des mit Jod versehenen Lebergewebes bei der Aufnahmeröhrenspannung kV_auf ermittelt. Dabei kann wieder auf den in dem Datenspeicher 18 vorhandenen Zusammenhang zwischen Bildkontrast und Röhrenspannung für mit Jod versehenes Lebergewebe zurückgegriffen werden, der in 2 durch die Kurve 32 veranschaulicht ist.
Die Weite W_W,auf der Grauwertfensterung für die Aufnahmeröhrenspannung kV_auf wird schließlich wie folgt automatisch mittels der Recheneinheit 12 ermittelt:
für W_W,ref > W_fix und
W_W,auf = W_W,ref sonst.
Der Zentralwert W_Z,auf für die Grauwertfensterung bei der Aufnahmeröhrenspannung ergibt sich folgendermaßen: W_Z,auf = W_Z,ref + α / 2(W_W,auf – W_W,ref) wobei a eine Zahl zwischen null und eins ist und je nach Wahl eine Einstellung des Zentralwertes W_Z,auf gestattet. Im Diagramm der 2 ist schematisch der Verlauf 35 der Zentralwerte gezeigt, der, wie bereits erwähnt, durch eine Variation von a eingestellt bzw. verändert werden kann.
Anhand der 3 und 4 sind die Auswirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennbar. Wird von einer Referenzröhrenspannung zu einer Aufnahmeröhrenspannung ohne Anpassung der Grauwertfensterung gewechselt, können, wie in 3 in dem zentralen Bildbereich eines Schichtbildes zu erkennen ist, Überblendungen auftreten, die einen unakzeptablen Bildeindruck vermitteln. 4 zeigt die gleiche Körperschicht des Patienten P, wobei für die Erzeugung des in 4 gezeigte Schichtbildes die an die Aufnahmeröhrenspannung angepasste Grauwertfensterung verwendet wurde, so dass insbesondere der zentrale Bildbereich mit dem gewohnten, dem Benutzer vertrauten Bildeindruck dargestellt wird.
Vorstehend wurde erläutert, wie nach einer automatischen Änderung der Röhrenspannung von einer Referenzröhrenspannung auf eine Aufnahmeröhrenspannung automatisch die Grauwertfensterung, insbesondere die Weite und der Zentralwert der Grauwertfensterung angepasst werden kann. Die Anpassung muss jedoch nicht vollautomatisch ablaufen. Vielmehr kann die Anpassung einem Benutzer des Computertomographiegerätes auch nur vorgeschlagen werden und erst durch eine Bestätigung durch den Benutzer, indem dieser beispielsweise einen Button eines graphischen Benutzerinterfaces betätigt, umgesetzt werden.
Des Weiteren muss der Wechsel von einer Referenzröhrenspannung auf eine Aufnahmeröhrenspannung nicht notwendigerweise nach dem in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 043 712.3 beschriebenen Verfahren erfolgen. Auch wenn in anderer Weise von einer Referenz- oder Ausgangsröhrenspannung, der eine Grauwertfensterung zugeordnet ist, auf eine andere Aufnahmeröhrenspannung gewechselt wird, kann die Anpassung der Grauwertfensterung auf die Aufnahmeröhrenspannung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren automatisch erfolgen.
Die Erfindung ist auch bei anderen Röntgeneinrichtungen als Computertomographen, z. B. bei C-Bogen-Röntgengeräten anwendbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010043712 [0005, 0006, 0030, 0042]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

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 [0003]
„Automatic selection of tube potential for radiation dose reduction in CT: A general strategy” stellen L. Yu et al. [0004]

Claims

Verfahren zur Anpassung der Weite und der Lage eines Zentralwertes einer Grauwertfensterung für die Bildgebung mit einer Röntgeneinrichtung (1), basierend auf mit der Röntgeneinrichtung (1) ermittelten CT-Werten, welche Anpassung im Rahmen einer Ermittlung und Einstellung einer Aufnahmeröhrenspannung (kV_auf) einer Röntgenröhre (6) der Röntgeneinrichtung (1) für eine Untersuchung eines bestimmten Gewebes eines Patienten (P), ausgehend von einer Referenzröhrenspannung (kV_ref) für die Untersuchung des bestimmten Gewebes des Patienten (P), erfolgt, bei dem eine der Referenzröhrenspannung (kV_ref) zugeordnete Weite (W_W,ref) und Lage eines Zentralwertes (W_Z,ref) der Grauwertfensterung automatisch an die Aufnahmeröhrenspannung (kV_auf) angepasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Weite (W_W,ref) der Grauwertfensterung bei der Referenzröhrenspannung (kV_ref) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Kontrast (C_ref) des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes bei der Referenzröhrenspannung (kV_ref) und der Kontrast (C_auf) des bestimmten, zu untersuchenden Gewebes bei der Aufnahmeröhrenspannung (kV_auf) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem für dem bestimmten Gewebe benachbartes Gewebe, dessen Kontrast eine verhältnismäßig geringe Abhängigkeit von dem Wert der Röhrenspannung aufweist, eine bestimmte Weite (W_fix) einer Fensterung von CT-Werten festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Weite (W_W,auf) der Grauwertfensterung für die Aufnahmeröhrenspannung (kV_auf) wie folgt ermittelt wird:
für W_W,ref > W_fix und W_W,auf = W_W,ref sonst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem zur Anpassung der Lage eines Zentralwertes der Grauwertfensterung bei der Aufnahmeröhrenspannung (kV_auf) ein Zentralwert (W_Z,ref) für die Grauwertfensterung bei der Referenzröhrenspannung (kV_ref) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Zentralwert (W_Z,auf) für die Grauwertfensterung bei der Aufnahmeröhrenspannung (kV_auf) wie folgt ermittelt wird: W_Z,auf = W_Z,ref + α / 2(W_W,auf – W_W,ref) wobei a eine Zahl zwischen null und eins ist und je nach Wahl eine Einstellung des Zentralwertes (W_Z,auf) gestattet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die automatische Anpassung der Weite und der Lage des Zentralwertes der Grauwertfensterung an die Aufnahmeröhrenspannung (kV_auf) durch einen Benutzer veranlasst wird.
Rechenprogramm (13), welches eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umsetzt.
Recheneinheit (12) aufweisend ein Rechenprogramm (13) nach Anspruch 9.
Röntgeneinrichtung (1) aufweisend eine Recheneinheit (12) nach Anspruch 10.
Datenträger (14, 15) aufweisend ein Rechenprogramm (13) nach Anspruch 9.