DE102012219051A1

DE102012219051A1 - Auswahl eines Strahlungsformfilters

Info

Publication number: DE102012219051A1
Application number: DE102012219051.1A
Authority: DE
Inventors: Hans-Christoph Becker; Thomas Flohr; Bernhard Schmidt
Original assignee: Klinikum Der Universitat Muenchen; Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2014-04-24
Also published as: KR20140049937A; US9254109B2; CN103767717A; CN103767717B; US20140112441A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl eines Strahlungsformfilters (200_a, 200_b, 200_c, 200_d, 200_e, 200_f), welcher die räumliche Verteilung der Intensität und/oder das Spektrum von Röntgenstrahlung (R, R’) einer Röntgenquelle (100) eines Bildgebungssystems (10) verändert, wobei anatomische Messdaten (T,B) eines Untersuchungsobjekts (O) erfasst werden, von dem mit Hilfe des Bildgebungssystems (10) in einem späteren Schritt Bilddaten erzeugt werden sollen, und die Auswahl des Strahlungsformfilters (200_a, 200_b, 200_c, 200_d, 200_e, 200_f) automatisch auf Basis der erfassten anatomischen Messdaten (T,B) des Untersuchungsobjekts (O) erfolgt. Ferner betrifft die Erfindung ein Bildgebungssystem (10), bei dem die Auswahl eines Strahlungsformfilters (200_a, 200_b, 200_c, 200_d, 200_e, 200_f) unter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl eines Strahlungsformfilters, ein Verfahren zur Steuerung einer Strahlungsformfiltereinrichtung, ein Verfahren zur Steuerung des Spektrums einer Röntgenquelle, ein Verfahren zur Steuerung eines Röntgenbildgebungssystems sowie ein Röntgenbildgebungssystem mit einer Strahlungsformfiltereinrichtung.
Zwischen einer Röntgenquelle und dem Untersuchungsobjekt ist bei Röntgenbildgebungssystemen, insbesondere bei Computertomographiesystemen, gewöhnlich eine Blende angebracht, welche den Öffnungswinkel eines Röntgenstrahlungsbündels und die Form einer durch die Röntgenstrahlung beleuchteten Fläche anfänglich bestimmt. Dieser Blende ist nachfolgend häufig im Strahlungsgang der Röntgenstrahlung ein Strahlungsformfilter angeordnet, der die Röntgenstrahlung in ihrer Intensität räumlich oder auch spektral zusätzlich verändern kann. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um flächige Filter, die von dem gesamten (typischerweise durch die Blende begrenzten) Röntgenstrahl durchstrahlt werden, ohne dass der Filter dabei Öffnungen aufweisen muss, durch welche die Röntgenstrahlung unverändert hindurchtreten könnte. Typischerweise sind diese Filter aus Aluminimum oder Teflon aufgebaut.
Zur Manipulation und weiteren Veränderung der spektralen oder auch räumlichen Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung können verschiedene Typen von Strahlungsformfiltern wie beispielsweise keilförmige Filter, sogenannte Wedge-Filter oder auch Bowtie-Filter (d. h. Filter, die die Röntgenstrahlung zusätzlich mit konvex oder konkav geformten Flächen fokussieren oder aufweiten, typischerweise ähnlich der Form einer Krawatten-Fliege) verwendet werden, die in den Strahlengang der Röntgenstrahlung zwischen einer Röntgenquelle des Bildgebungssystems und einem Untersuchungsobjekt einzeln oder in Kombination mehrerer Strahlungsformfilter eingebracht werden können. Die Intensität von Röntgenstrahlung kann beispielsweise mit Hilfe eines Wedge-Filters quer zur Ausbreitungsrichtung der Röntgenstrahlung um einen kontinuierlichen Schwächungswert verringert werden. Das Intensitätsminimum liegt dabei gewöhnlich am Rand eines verwendeten (durch die Blende begrenzten) Röntgenstrahlungsbündels. Mit Hilfe eines anderen Filtertyps wie beispielsweise dem erwähnten Bowtie-Filter lassen sich z. B. innerhalb des Röntgenstrahlungsbündels zumindest lokale Extrema der Röntgenstrahlungsintensität definieren.
Ferner besteht die Möglichkeit, die Größe bzw. Ausdehnung des bestrahlten Bereichs bzw. der Bereiche eines oder mehrerer Strahlungsextrema festzulegen. D. h. neben unterschiedlichen Typen von Strahlungsformfiltern besteht auch noch die Möglichkeit, zwischen unterschiedlichen Strahlungsformfiltern des gleichen Typs auszuwählen. Beispielsweise kann bei Filtern des gleichen Typs zwischen „engen Filtern“, die den bestrahlten Bereich räumlich verringern, oder „weiten Filtern“ und „sehr weiten“ Filtern werden gewählt werden, die ggf. den bestrahlten Bereich bzw. den Bereich eines Intensitätsextremums erweitern.
Darüber hinaus ist ebenfalls denkbar, dass die Strahlungsformfilter das Spektrum der verwendeten Röntgenstrahlung insbesondere räumlich beeinflussen (d. h. bei Durchstrahlung des Filters verändert sich die spektrale Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung). Beispielsweise kann in einem durch den Filter bestimmten räumlichen Bereich das Spektrum der Röntgenstrahlung aufgehärtet werden, d. h. ein Intensitätsmaximum der Röntgenstrahlung wird zu kleineren Wellenlängen hin verändert. Ebenso kann ggf. das Spektrum der Röntgenstrahlung mit Hilfe des Filters in dem vorgegebenen räumlichen Bereich weicher eingestellt werden (d. h. ein Intensitätsmaximum wird zu größeren Wellenlängen hin verändert).
Der mit einer Röntgenaufnahme befasste Bediener eines Röntgenbildgebungssystems hat somit die Wahl zwischen einer Vielzahl von Filtern und deren Kombination, um eine Röntgenaufnahme zu optimieren. Die Optimierung kann einerseits darin bestehen, die Bildqualität einer vorgesehenen Aufnahme zu gewährleisten und andererseits auch darin, die Strahlenbelastung eines Untersuchungsobjekts durch die Bildgewinnung möglichst gering zu halten. Eine entsprechende Optimierung basiert dabei größtenteils auf der Erfahrung des Bedieners.
Im Optimalfall ist für jede Anwendung des Bildgebungssystems im Hinblick auf diese Optimierungsziele ein geeignetes Scanbzw. Untersuchungs-Protokoll (d. h. eine Folge von Steuerungsschritten) hinterlegt, auf dessen Basis die Bilderfassung in dem Bildgebungssystem gesteuert wird und welches ggf. einen zu verwendenden Strahlungsformfilter vorgibt. Ist für eine betreffende Anwendung kein Scan-Protokoll verfügbar, so muss dieses zunächst basierend auf dem Fachwissen des Bedieners erzeugt werden. Eine optimale Auswahl der Strahlungsformfilter ist dabei möglicherweise nicht immer gewährleistet. Ferner ist die Zuordnung von Strahlungsformfiltern zu bestimmten Protokollen umständlich und steht einer Vereinfachung der Bedienung eines Röntgenbildgebungssystems im Wege.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Röntgenaufnahmen im Hinblick auf ihre Qualität bzw. die Strahlenbelastung eines Untersuchungsobjekts durch die Röntgenbildgebung zu optimieren, insbesondere durch die fehlerhafte Auswahl von Strahlungsformfiltern bedingte unnötige Strahlenbelastung oder Bildqualitätsmängel zu vermindern.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Verfahrens zur Auswahl eines Strahlungsformfilters nach Anspruch 1, eines Verfahrens zur Steuerung einer Strahlungsformfiltereinrichtung nach Anspruch 8, eines Verfahrens zur Steuerung des Spektrums einer Röntgenquelle nach Anspruch 9, eines Verfahrens zur Steuerung eines Röntgenbildgebungssystems nach Anspruch 11 und eines Röntgenbildgebungssystems nach Anspruch 12 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein verbessertes Verfahren zur Auswahl eines Strahlungsformfilters bzw. zur Ermittlung einer Strahlungsformfilteranordnung vorgeschlagen. Der Strahlungsformfilter, der insbesondere wie einleitend beschrieben ausgebildet sein kann, verändert dabei die räumliche Verteilung der Intensität und/oder das Spektrum von Röntgenstrahlung einer Röntgenquelle eines Bildgebungssystems. Die spektrale Veränderung erfolgt bevorzugt ebenfalls räumlich im Hinblick auf die durch die Röntgenquelle emittierten Wellenlängen. Unter einer Strahlungsformfilteranordnung wird die räumliche Anordnung eines oder mehrerer Strahlungsformfilter verstanden, die beispielsweise auch durch das Weglassen eines oder mehrerer Strahlungsformfilter in einem bestimmten Raumbereich zwischen Röntgenquelle und Untersuchungsobjekt beschrieben sein kann.
Gemäß der Erfindung werden anatomische Messdaten eines Untersuchungsobjekts erfasst, von dem in einem weiteren Schritt mit Hilfe des Bildgebungssystems eine Abbildung erfolgen soll. Unter anatomischen Messdaten werden im Folgenden Messdaten verstanden, die auf anatomischen Parametern wie beispielsweise Gestalt, Lage oder auch Struktur von Körperteilen, Organen, Gewebe oder Zellen beruhen. D. h. insbesondere, dass die anatomischen Messdaten die genannten anatomischen Parameter direkt oder indirekt repräsentieren.
Dabei können die anatomischen Messdaten unmittelbar Messwerte der anatomischen Parameter oder die Parameter selber sein. Beispielsweise könnte die Größe eines Patienten direkt als Parameterwert gemessen werden oder auch als Eigenschafts-Parameter ein bestimmter Körperteil identifiziert werden. Im Folgenden sollen der Einfachheit halber sowohl anatomische Parameter als auch anatomische Parameterwerte von dem Begriff „anatomische Parameter“ umfasst sein, sofern keine explizite Unterscheidung getroffen wird.
Andererseits können die anatomischen Messdaten die anatomischen Parameter indirekt repräsentieren. Beispielsweise könnte die Größe eines Patienten auch aus Bildern, Topogrammen bzw. sonstigen Abbildungen des Patienten bestimmt werden, wobei das Bild oder das Topogramm in diesem Fall als anatomischen Messdaten anzusehen sind. D. h. die anatomischen Parameter können aus den anatomischen Messdaten erzeugt bzw. abgeleitet werden.
Schließlich erfolgt erfindungsgemäß die Auswahl des Strahlungsformfilters bzw. die Ermittlung der Strahlungsformfilteranordnung automatisch auf Basis der erfassten anatomischen Messdaten des Untersuchungsobjekts. Somit erhält der Bediener unmittelbar einen passenden Vorschlag für eine Strahlungsformfilteranordnung.
Insbesondere kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basis der anatomischen Messdaten ermittelt werden, welche der zur Verfügung stehenden Strahlungsformfilter für eine geplante Röntgenabbildung am vorteilhaftesten ausgewählt werden. Alternativ kann auch ein Vorschlag für eine optimale Strahlungsformfilteranordnung ermittelt werden, sodass erst nachfolgend unter den zur Verfügung stehenden Formfiltern, die am besten an die ermittelte optimale Strahlungsformfilteranordnung angepassten Formfilter ausgewählt werden können. Ein Ergebnis der Ermittlung kann auch sein, dass die Abbildung des Untersuchungsobjekts in optimaler Weise ohne irgendwelche Strahlungsformfilter durchgeführt werden kann, und somit die Auswahl darin besteht, keinen Strahlungsformfilter für die geplante Röntgenabbildung zu verwenden. Darüber hinaus ist ebenfalls denkbar, dass der Bediener mehrere ermittelte Vorschläge erhält. Diese sind für den Bediener leichter zu beurteilen, da die Anzahl der ermittelten Strahlungsformfilteranordnungen die Gesamtzahl der zur Verfügung stehenden Kombinationsmöglichkeiten zur Anordnung der vorhandenen Strahlungsformfilter unterschreitet.
Durch die automatische Ermittlung bzw. Auswahl einer Strahlungsformfilteranordnung kann eine manuelle Ermittlung einer Filteranordnung entfallen. Lediglich nach der automatischen Ermittlung kann ein abschließender Bestätigungsschritt zur Auswahl der Filteranordnung vorgesehen sein.
Insbesondere kann die erfindungsgemäße Auswahl unabhängig von dem eingangs erwähnten Messprotokoll zur Ansteuerung des Bildgebungssystems sein. Vorzugsweise kann auch die Bildgebung auf Basis eines hinsichtlich der Filterauswahl vereinheitlichten Scan- oder Untersuchungs-Protokolls gesteuert werden, sodass die Auswahl eines ungeeigneten Strahlungsformfilters weitgehend ausgeschlossen werden kann. In diesem vereinheitlichten Messprotokoll kann dann beispielsweise lediglich ein Schritt aufgenommen sein, in dem die erfindungsgemäße Ermittlung bzw. Auswahl eines Strahlungsformfilters bzw. einer Strahlungsformfilteranordnung automatisch erfolgt. D. h. die Ansteuerung des Bildgebungssystems erfolgt auf Basis eines Messprotokolls, welches den Schritt der automatischen Auswahl eines Strahlungsformfilters bzw. der Ermittlung einer Strahlungsformfilteranordnung unter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann dann in einem weiteren Schritt die ausgewählte Strahlungsformfilteranordnung automatisch in den Strahlengang der Röntgenquelle des Bildgebungssystems eingebracht werden. Bevorzugt ist, wie eingangs erwähnt, die Strahlungsformfilteranordnung einer Blende des Röntgenbildgebungssystems im Strahlengang der Röntgenstrahlung nachgeschaltet. Dabei wird die Strahlungsformfilteranordnung – wie erwähnt – zwischen die Röntgenquelle und das abzubildende Untersuchungsobjekt eingefahren bzw. werden gegebenenfalls Strahlungsformfilter aus dem Strahlengang entfernt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer geeigneten Robotik erfolgen, sodass Steuerungsanweisungen des Bedieners auch in dieser Hinsicht obsolet sind. Die entsprechenden Steuerungsschritte können wiederum Bestandteil eines geeigneten Messprotokolls sein, welches dann dynamisch auf Basis der ermittelten Auswahl verändert wird, um beispielsweise die notwendigen Steuerungsschritte durchzuführen. Alternativ kann das Einbringen der ermittelten Strahlungsformfilteranordnung in den Strahlengang der Röntgenstrahlung auch Bestandteil des automatischen Auswahlverfahrens sein, sodass es ausreicht, wenn das Messprotokoll wie oben erwähnt den Schritt der automatischen Auswahl des Strahlungsformfilters enthält.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem Röntgenbildgebungssystem genutzt werden, welches eine Erfassungseinheit zur Erfassung anatomischer Messdaten und/oder anatomischer Parameter (bzw. Parameterwerte) aufweist. Die Erfassungseinheit kann dabei als Schnittstelle ausgebildet sein, über die beispielsweise direkt ein anatomischer Parameter erfasst werden kann, wenn dieser beispielsweise als direkt gemessener Parameterwert oder auch direkt identifizierbarer Parameter vorliegt. Darüber hinaus ist ebenfalls denkbar, dass die Erfassungseinheit die Funktion einer Parameterermittlungseinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, aus den anatomischen Messdaten anatomische Parameter oder auch Parameterwerte zu erzeugen bzw. zu ermitteln, die indirekt durch die anatomischen Messdaten repräsentiert werden.
Ferner weist das erfindungsgemäße Röntgenbildgebungssystem eine Auswahleinheit zur Auswahl eines Strahlungsformfilters auf. Dabei ist die Auswahleinheit dazu ausgebildet, automatisch auf Basis anatomischer Messdaten (bzw. daraus ermittelter anatomischer Parameter) einen Strahlungsformfilter bzw. eine Strahlungsformfilteranordnung auszuwählen bzw. zu ermitteln. Insbesondere kann die Auswahleinheit mit einer Filterermittlungseinheit kombiniert sein. Die Filterermittlungseinheit ermittelt zunächst automatisch einen oder mehrere Vorschläge zur Auswahl einer Strahlungsformfilteranordnung auf Basis der anatomischen Messdaten. Die Auswahl der Strahlungsformfilter erfolgt dann durch die Auswahleinheit auf Basis der von der Filterermittlungseinheit ermittelten Vorschläge. Wie erwähnt, kann die Auswahleinheit beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine Bestätigung des Benutzers des Röntgensystems zu erfassen, um eine endgültige Auswahl einer Strahlungsformfilteranordnung für eine geplante Röntgenmessung durchzuführen. Beispielsweise ist denkbar, dass die Filterermittlungseinheit in der Auswahleinheit umfasst ist oder separat zu der Auswahleinheit aufgebaut ist.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.
Wie erwähnt, kann beispielsweise in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine ausgewählte Strahlungsformfilteranordnung, d. h. insbesondere auch ein einzelner Strahlungsformfilter, automatisch in den Strahlengang der Röntgenquelle eingebracht bzw. aus dem Strahlengang entfernt werden. Dies kann beispielsweise mit einer Strahlungsformfiltereinrichtung erfolgen, welche eine Ansteuereinheit aufweist bzw. mit einer Ansteuereinheit verbunden ist. Die Strahlungsformfiltereinrichtung ist dann dazu ausgebildet, im Betrieb automatisch einen ausgewählten Strahlungsformfilter in den Strahlengang der Röntgenquelle einzubringen bzw. aus dem Strahlengang zu entfernen. Die Strahlungsformfiltereinrichtung weist hierzu beispielsweise die bereits angesprochene Robotik auf, d. h. insbesondere einen automatischen Antrieb, der beispielsweise auf Federkraft, elektrischer Energie, pneumatischer oder auch hydraulischer Energie beruhen kann. Die Robotik bzw. die Strahlungsformfiltereinrichtung kann entsprechende Filtersteuersignale, welche die Bewegung der Strahlungsformfilter in oder auch aus dem Strahlengang der Röntgenquelle steuern, von der besagten Ansteuereinheit erhalten.
Die Filtersteuersignale werden von der Ansteuereinheit auf Basis der ermittelten bzw. ausgewählten Formfilteranordnung erzeugt. Beispielsweise kann die Ansteuereinheit in der Auswahleinheit umfasst sein. Somit wird insbesondere eine Möglichkeit zur automatischen Modifikation einer Strahlungsformfilteranordnung auf Baukastenbasis und basierend auf anatomischen Messdaten bereitgestellt.
Der Baukasten kann beispielsweise auch einen Strahlungsformfilter umfassen, der durch Hinzufügen oder Weglassen einzelner, bevorzugt singulärer, besonders bevorzugt einstückig aufgebauter Filterelemente verändert werden kann. Beispielsweise können im Wesentlichen plane, flache, bevorzugt einstückig aufgebaute Filterelemente zu dem Strahlungsformfilter, insbesondere zu einem Strahlungsformfilterstapel kombiniert werden. Der Strahlungsformfilterstapel bildet dann beispielsweise einen veränderbaren Wedge- oder Bowtie-Filter. Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass eine ermittelte optimale Strahlungsformfilteranordnung weitgehend mit Hilfe des veränderbaren Strahlungsformfilters realisiert werden kann, ohne von der ermittelten optimalen Strahlungsformfilteranordnung zu weit abweichen zu müssen, wie dies beispielsweise der Fall sein kann, wenn nur eine bestimmte Anzahl an Strahlungsformfiltern zur Verfügung steht.
Die Anzahl der Strahlungsformfilter, welche nach dem Stand der Technik typischerweise gleichzeitig in den Strahlengang der Röntgenquelle eingebracht werden können, liegt beispielsweise bei zwei oder drei. Die Erfindung geht darüber hinaus. In einer Weiterbildung, die das Prinzip des Baukastens aufgreift, ist deshalb vorgesehen, dass beispielsweise mehr als drei, bevorzugt mehr als fünf und ganz besonders bevorzugt mehr als zehn Strahlungsformfilter gleichzeitig in den Strahlengang der Röntgenquelle eingebracht werden können. D.h. insbesondere, dass die Strahlungsformfiltereinrichtung dazu ausgebildet ist, die mehr als drei, mehr als fünf oder mehr als zehn Strahlungsformfilter in den Strahlengang der Röntgenstrahlung einzubringen, so dass diese gleichzeitig von der Röntgenstrahlung der Röntgenquelle durchstrahlt werden. Die Strahlungsformfilter weisen dann bevorzugt entsprechend kompakte Ausmaße auf, um beispielsweise gemäß dem Baukastenprinzip in Kombination einen veränderbaren Formfilter zu bilden, der sowohl in Patientenlängsrichtung oder aber auch in Patientenquerrichtung veränderbar sein kann, und der beispielsweise die Funktion eines Wedge- oder Bowtie-Filters aufweist.
Beispielsweise sind ein Großteil dieser im Baukasten verwendeten Strahlungsformfilter als dünne Filterschichten ausgebildet, die dünner als herkömmliche Filter sind, da sie ja mit weiteren Filtern kombiniert werden.
In einer Weiterbildung kann wenigstens ein anatomischer Parameter des Untersuchungsobjekts direkt oder auch indirekt (d. h. wie erwähnt direkt gemessen oder auch aus anatomischen Messdaten abgeleitet bzw. erzeugt werden) automatisch bestimmt werden. Bevorzugt werden alle zur automatischen Auswahl herangezogenen anatomischen Parameter automatisch bestimmt. Somit kann beispielsweise eine vollautomatische Auswahl bzw. Ermittlung eines Strahlungsformfilters bzw. einer Strahlungsformfilteranordnung erfolgen, die beispielsweise lediglich die erwähnten Bestätigungsschritte umfasst.
Beispielsweise erfolgt die Auswahl bzw. Ermittlung der Strahlungsformfilteranordnung automatisch auf Basis einer Abmessung, insbesondere auf Basis der Größe und/oder der Dicke, des Untersuchungsobjekts.
Weiterhin kann auch ein die Art bzw. der Typus des Untersuchungsbereichs, wie beispielsweise ein Herz oder ein Arm, eine Grundlage für die erfindungsgemäße Auswahl bzw. Ermittlung der Strahlungsformfilter bzw. der Strahlungsformfilteranordnung sein. Insbesondere können die räumliche Lage oder auch strukturelle Parameter, wie beispielsweise die Art des Gewebes, zu dieser Grundlage beitragen.
Bevorzugt können dabei der Untersuchungsbereich oder auch die Abmessungen des Untersuchungsobjekts automatisch ermittelt werden, sodass manuelle Eingaben bzgl. dieser Daten entfallen können.
Weiterhin kann beispielsweise die Auswahl bzw. Ermittlung des Strahlungsformfilters bzw. der Strahlungsformfilteranordnung automatisch auf Basis der erwarteten Schwächung der Röntgenstrahlung durch das abzubildende Untersuchungsobjekt erfolgen. Beispielsweise könnten das Gewicht des Patienten gemessen und seine geometrischen Abmessungen bestimmt werden, um eine erwartete Schwächung zu ermitteln.
Insbesondere kann die erwartete Schwächung der Röntgenstrahlung hierbei automatisch bestimmt werden. Dabei ist es möglich, durch automatisches Wiegen des Patienten und Messung der Größe des Patienten die erwartete Schwächung der Röntgenstrahlung abzuleiten und auch umgekehrt.
Ferner bietet die direkte Messung der erwarteten Schwächung der Röntgenstrahlung beispielsweise mittels eines Topogramms die Möglichkeit, die erwähnten anatomischen Parameter wie beispielsweise Gewicht oder Größe des Patienten bzw. andere strukturelle Informationen abzuleiten.
Die beschriebenen anatomischen Messdaten wie Gewicht, Größe und Untersuchungsbereich können dabei unterschiedlich in der Ermittlung der Strahlungsformfilteranordnung berücksichtigt werden.
Die Auswahl von Strahlungsformfiltern kann beispielsweise für eine Herz- oder Schädelaufnahme im Wesentlichen durch den Untersuchungsbereich bestimmt sein. Der Untersuchungsbereich legt in diesem Fall wesentlich die zu erwartende Abschwächung der Röntgenstrahlung und auch das zu verwendende Spektrum der Röntgenstrahlung fest. Für Schädelaufnahmen kann beispielsweise eher weichere Röntgenstrahlung vorgesehen sein, d.h. der Strahlungsformfilter verändert dann das Röntgenstrahlungsspektrum gegenüber dem von der Strahlungsquelle erzeugten Spektrum, hin zu einem weicheren Spektrum. Die räumliche Verteilung kann z.B. so gewählt werden, dass das Untersuchungsobjekt oder ein (Untersuchungs-)Bereich des Untersuchungsobjekts hohe Dosis und der Rest des Patienten eine gegenüber der hohen Dosis niedrigere Dosis empfängt. Ebenso besteht die Möglichkeit, die Form des Intensitätsprofils (d.h. der räumlichen Verteilung der Röntgenstrahlung) an die Form des Untersuchungsobjekts und/oder des Untersuchungsbereichs anzupassen. Basierend auf dem Untersuchungsbereich kann somit eine Grundauswahl einer Strahlungsformfilteranordnung erfolgen, die beispielsweise die (räumliche) Form (d. h. die räumliche Intensitätsverteilung) und das Spektrum der durch den Strahlungsformfilter transmittierten Röntgenstrahlung im Wesentlichen vorgibt. Die Parameter „Gewicht“ und „Größe“ des Untersuchungsobjekts (bzw. andere Abmessungen des Untersuchungsobjekts) tragen dann nur nachgelagert, beispielsweise zur Ermittlung der genauen Form des bestrahlten Bereichs, bei. Nachgelagert bedeutet in diesem Fall, dass aufgrund dieser Parameter eine Veränderung der Form des bestrahlten Bereichs nicht die prozentuale Veränderung (bezogen auf das Flächenmaß des bestrahlten Bereichs) überschreitet, die durch die Grundauswahl gegenüber einer Bestrahlung des Patienten ohne Strahlungsformfilter erzielt wird. Bzgl. des Spektrums kann dann „nachgelagert“ eine Verschiebung eines Intensitätsmaximums der Röntgenstrahlung erfolgen, die nicht die prozentuale Veränderung (bezogen auf die Wellenlänge) überschreitet, die durch die Grundauswahl gegenüber einer Bestrahlung des Patienten ohne Strahlungsformfilter erhalten wird.
Für andere Röntgenabbildungen können jedoch die Größe und das Gewicht des Untersuchungsobjekts maßgeblich die Auswahl der Strahlungsformfilter beeinflussen. Insbesondere können Größe und Gewicht maßgeblich die Ausnutzung eines Messfeldes des CT-Systems und damit die Grundauswahl der Strahlungsformfilter bestimmen. Die anatomischen Messdaten bzgl. des Untersuchungsbereichs werden in diesem Fall dann nur nachgelagert (d.h. wie oben beschrieben, die Abweichungen des Flächenmaßes und/oder des Spektrum überschreiten die erzielten Veränderungen, die durch die Grundauswahl, basierend auf der Größe und/oder dem Gewicht, erhaltenen werden, prozentual nicht), beispielsweise zur Auswahl eines geeigneten Spektrums der Röntgenstrahlung oder des bestrahlten Bereichs berücksichtigt.
Bevorzugt umfassen die anatomischen Messdaten eine, vorzugsweise automatisch erzeugte, Aufnahme des Untersuchungsobjekts.
Beispielsweise kann die Aufnahme des Untersuchungsobjekts mit Hilfe einer Kamera erfolgen, welche Bilddaten auf Basis von Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich oder auch im IR-Wellenlängenbereich erzeugt. Bevorzugt kann die Aufnahme des Patienten dann automatisch ausgelöst werden, beispielsweise bei einer bestimmten Stellung einer Patientenliege, insbesondere wenn sich der Patient in der geplanten Position für eine Röntgenaufnahme befindet.
Ferner ist auch denkbar, dass die Aufnahme ein Topogramm ist, also ein schnell ermitteltes Übersichtsbild über die zu erwartende Schwächung der Röntgenstrahlung durch das Untersuchungsobjekt.
Weiterhin kommen beispielsweise auch Ultraschallabbildungen, MRT-Abbildungen oder auch andere Vorinformationen in Frage, um insbesondere die Lage eines Organs oder andere anatomische Parameter, z. B. in Kombination mit der erwähnten Kameraabbildung, vorzugsweise automatisch zu bestimmen.
Insbesondere kann so eine automatische Erfassung von anatomischen Messdaten erfolgen, mit deren Hilfe die Gesamtstrahlungsbelastung eines Patienten hinsichtlich einer geplanten Röntgenuntersuchung minimiert werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass auf die Erzeugung eines Topogramms zur Steuerung des Röntgenbildgebungssystems verzichtet wird.
Beispielsweise kann die Steuerung weiterer Komponenten des Röntgenbildgebungssystems basierend auf diesen anatomischen Messdaten bzw. auf Basis der Auswahl eines Strahlungsformfilters erfolgen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird beispielsweise ein Verfahren zur Steuerung des Spektrums einer Röntgenquelle vorgeschlagen, wobei die Steuerung auf Basis eines unter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgewählten Strahlungsformfilters bzw. auf Basis einer ermittelten Strahlungsformfilteranordnung erfolgt. Somit ist es z. B. möglich, einen optimalen Arbeitspunkt des Röntgenbildgebungssystems bzgl. der Strahlungsdosis oder auch der Bildqualität zu bestimmen und das Spektrum der Strahlungsquelle entsprechend zu steuern.
Dies kann beispielsweise mit einem Röntgenbildgebungssystem mit einer Röntgensteuereinheit erfolgen, die auf Basis des ausgewählten Strahlungsformfilters das Spektrum der dem Strahlungsformfilter zugeordneten Röntgenquelle steuert. Dies verbessert wiederum die Möglichkeiten, eine Fehlbedienung des Röntgenbildgebungssystems auszuschließen. Insbesondere ist in die Erfindung eingeschlossen, dass die beschriebenen Auswahl- oder Steuerungsverfahren für eine oder mehrere Röntgenquellen des Bildgebungssystems angewandt werden können, denen jeweils eine Strahlungsformfilteranordnung bzw. ein Strahlungsformfilter zugeordnet ist. Dabei ist denkbar, dass jeweils für eine Röntgenquelle des Bildgebungssystems eine separate Röntgensteuereinheit, eine separate Auswahleinheit, eine separate Filterermittlungseinheit, eine separate Erfassungseinheit, eine separate Ansteuereinheit, eine separate Röntgensteuereinheit oder auch eine separate Strahlungsformfiltereinrichtung genutzt wird und damit diese Komponenten mehrfach vorhanden sind. Somit ist eine flexible unabhängige Auswahl und Ermittlung des Strahlungsformfilters bzw. der Strahlungsformfilteranordnung für die verschiedenen Röntgenquellen möglich. Darüber hinaus kann beispielsweise eine separate Nachrüstung der entsprechenden Komponente möglich sein.
Darüber hinaus ist aber auch denkbar, dass eine oder mehrere dieser Einheiten bzw. Einrichtungen mehreren Röntgenquellen des Bildgebungssystems gemeinsam zugeordnet sind. Somit können beispielsweise Wechselwirkungen der ermittelten Strahlungsformfilteranordnung einer Röntgenquelle mit der ermittelten Strahlungsformfilteranordnung einer anderen Röntgenquelle besonders einfach berücksichtigt werden.
Es ist dabei weiterhin möglich, eine oder mehrere dieser Komponenten, Einheiten bzw. Einrichtungen ineinander zu integrieren, um eine optimierte Bauweise des Röntgenbildgebungssystems zu erreichen und die Berücksichtigung der erwähnten Wechselwirkungen zu vereinfachen.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bildgebungssystems mit einer Röntgenquelle und einem Röntgendetektor, wobei automatisch eine Anordnung von Strahlungsformfiltern ausgewählt wird, die in den Strahlengang der Röntgenquelle eingebracht wird, und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bildgebungssystems mit mehreren Röntgenquellen, wobei zusätzlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel die Steuerung einer Röntgenquelle auf Basis der ausgewählten Strahlungsformfilteranordnung erfolgt.
1 zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung senkrecht zu einer Systemachse z eines Röntgenbildgebungssystems, hier eines CT-Systems 10, zur Erzeugung von zwei-, drei- oder mehrdimensionalen Computertomographiebilddaten. Das CT-System 10 besteht dabei im Wesentlichen aus einem üblichen Scanner, in welchem an einer Gantry ein Röntgendetektor 150 mit einer dem Detektor 150 gegenüber liegenden Röntgenquelle 100 um einen Messraum umläuft. Dies ist schematisch durch punktierte Linien mit einem Endpfeil angedeutet. Vor dem Scanner befindet sich eine Patientenlagerungseinrichtung bzw. ein Patiententisch 20, dessen oberer Teil mit einem darauf befindlichen Untersuchungsobjekt O bzw. Patienten O relativ zum Scanner in Richtung der Systemachse z verschoben werden kann, um den Patienten O relativ zum Detektor 150 durch den Messraum hindurch zu bewegen. Die Systemachse z bildet dabei gleichzeitig eine gemeinsame Umlaufachse des Detektors 150 und der Röntgenquelle 100. Angesteuert werden der Scanner und der Patiententisch 20 durch eine Steuereinrichtung 30, von der aus über eine übliche Schnittstelle Steuerdaten gesendet werden, um das CT-System 10 gemäß vorgegebener Messprotokolle P anzusteuern.
Dabei ist hervorzuheben, dass die nachfolgend beschriebenen Verfahren grundsätzlich auch an anderen CT-Systemen, z. B. mit einem einen vollständigen Ring bildenden Detektor, einsetzbar sind. Ferner können die Verfahren beispielsweise auch bei einem anderen Röntgenbildgebungssystem genutzt werden.
Die vom Detektor 150 akquirierten Rohdaten (d. h. Röntgenprojektionsdaten) werden an eine Messdatenschnittstelle der Steuereinrichtung 30 übergeben. Diese Rohdaten werden dann in einer in der Steuereinrichtung 30 in Form von Software auf einem Prozessor realisierten Bildrekonstruktionseinrichtung weiterverarbeitet, die z. B. Bilddaten aus den Rohdaten rekonstruiert.
Die fertigen auf Basis der Rohdaten erzeugten und rekonstruierten computertomographischen Bilddaten bzw. Volumenbilddaten werden dann an eine Bilddatenschnittstelle übergeben, die die erzeugten Bilddaten dann beispielsweise in einem Speicher der Steuereinrichtung 30 hinterlegt oder in üblicher Weise auf einen Bildschirm der Steuereinrichtung 30 ausgibt bzw. über eine Schnittstelle die Daten in ein an das Computertomographiesystem angeschlossenes Netz, beispielsweise ein Archivsystem (PACS) oder radiologisches Informationssystem (RIS) einspeist bzw. in dort vorhandenen Massenspeicher hinterlegt oder auf dort angeschlossenen Druckern entsprechende Bilder ausgibt. Die Daten können auch in beliebiger anderer Weise weiterverarbeitet und dann gespeichert oder ausgegeben werden.
Bei den erfassten Rohdaten kann es sich insbesondere auch um sogenannte Topogrammdaten T handeln, die zur Erzeugung einer schnellen Übersichtsaufnahme des Untersuchungsobjekts O und zur Planung einer Computertomographieaufnahme herangezogen werden.
Diese Topogrammdaten T können wie nachfolgend genauer erläutert im Rahmen der Erfindung als anatomische Messdaten T zu einer Auswahl eines Strahlungsformfilters bzw. einer Auswahl eines Strahlungsformfilteranordnung herangezogen werden.
Aus den Topogrammdaten T lassen sich, wie oben erklärt, direkt und auch indirekt verschiedene anatomische Parameter entnehmen. Dies erfolgt mit Hilfe einer Erfassungseinheit 65, welche die Topogrammdaten T entgegennimmt und daraus anatomische Parameter ermittelt. Beispielsweise enthalten Topogrammdaten T direkt die zu erwartende Schwächung von Röntgenstrahlung aufgrund der Beschaffenheit des Untersuchungsobjekts O. Die lokal an einer bestimmten Detektorposition zu erwartende Schwächung ist dabei insbesondere abhängig von anatomischen Parametern wie beispielsweise den Abmessungen des Probanden O, d. h. insbesondere von dessen Größe, dessen Gewicht, der Lage und Struktur von Organen, Körperteilen oder Gewebe, sodass diese anatomischen Parameter unmittelbar aus den Topogrammdaten T ermittelt bzw. generiert werden können. Beispielsweise können anatomische Parameterwerte für die Lage, Größe oder auch Struktur des Kopfes des Untersuchungsobjekts aus den Topogrammdaten T gewonnen bzw. erzeugt werden.
Insbesondere kann auf Basis der Topogrammdaten T, wie später noch genauer im Zusammenhang mit 2 beschrieben wird, auch die Lage eines Untersuchungsbereichs ermittelt werden, um beispielsweise gezielt die Aufnahme des Kopfes, des Herzens oder auch der Lunge zu ermöglichen.
Alternativ oder zusätzlich zu den Topogrammdaten T können anatomische Messdaten, aus denen wieder anatomische Parameter bzw. Parameterwerte bestimmt werden können, auch in Form von Bilddaten B ermittelt werden, die beispielsweise durch eine Kamera 300 erzeugt werden. Die dargestellte Kamera 300 generiert anatomische Messdaten B in Form von Abbildungen bzw. Bilddaten B des Patienten O auf Basis von Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich, während der Patient O sich auf der Patientenliege 20 befindet. Diese Abbildung kann ebenfalls ausreichen, um Parameter für die Lage, Größe oder auch Struktur des Kopfes des Untersuchungsobjekts zu erzeugen.
Um beispielsweise die Lage von Organen oder anderem Gewebe ermitteln zu können, können die Bilddaten B mit Vorinformationen kombiniert werden, die beispielsweise durch Ultraschallaufnahmen oder frühere MRT-/CT-Aufnahmen bereitgestellt sein können. Dabei ist auch denkbar, dass die Ultraschallaufnahmen erst während oder nach der Aufnahme der Bilddaten B erfasst werden und nachfolgend beispielsweise mit den Bilddaten B oder auch Topogrammdaten T kombiniert werden. Die durch die geplante Röntgenuntersuchung verursachte Strahlungsbelastung wird dabei nicht erhöht, da diese Vorinformationen ohnehin schon zur Verfügung stehen und beispielsweise über das erwähnte PACS-System als anatomische Messdaten zur Verfügung gestellt werden könnten.
Ferner könnte beispielsweise ebenfalls das Gewicht des Patienten O im Vorfeld bestimmt oder beispielsweise mit Hilfe einer Wiege- (d. h. auf eine Massenvergleich basierend) oder Wägeeinrichtung (d. h. auf der Gewichtskraft basierend) der Patientenliege 20 ermittelt werden oder auch aus den Bilddaten B abgeschätzt werden.
Die so zur Verfügung gestellten anatomischen Messdaten B, T, d.h. insbesondere die Bilddaten B oder auch die Topogrammdaten T, werden dann von der Erfassungseinheit 65 übernommen, ggf. ausgewertet und in Form anatomischer Parameter an eine Filterermittlungseinheit 60 übermittelt.
Eine erste Alternative zur automatischen Ermittlung einer Strahlungsformfilteranordnung mit Hilfe der Filterermittlungseinheit 60 ist wie folgt gegeben.
Auf Basis der anatomischen Messdaten (bzw. der damit zusammenhängenden anatomischen Parameter und/oder Parameterwerte) kann die optimale Geometrie der von der Röntgenquelle 100 ausgesandten Röntgenstrahlung R ermittelt bzw. ausgewählt werden. Ebenso legen diese Daten das optimale Wellenlängenspektrum der Röntgenstrahlung R fest. Die Filterermittlungseinheit 60 ermittelt auf Basis der anatomischen Messdaten bzgl. Größe, Gewicht und Untersuchungsbereich eine optimale Form hinsichtlich der räumlichen Verteilung der Röntgenstrahlung und des verwendeten Spektrums der Röntgenstrahlung. Beispielsweise kann für eine CT-Aufnahme eines Herzens ein Strahlungsformfilter verwendet werden, der – wie eingangs erläutert – „enger“ als bei Abdomen- oder Thoraxaufnahmen ist, um beispielsweise die volle Röntgenintensität auf den Untersuchungsbereich wie beispielsweise das Herz zu lenken und die Dosis in der Peripherie zu reduzieren. In diesem Fall gibt beispielsweise der Untersuchungsbereich maßgeblich die geometrische Form und auch die spektrale Verteilung der für die geplante Aufnahme optimalen Röntgenstrahlung R vor.
Darüber hinaus kann auch die Größe und die Dicke (bzw. das Gewicht) des Patienten sowohl die spektrale Verteilung der Röntgenstrahlung als auch die geometrische Form der Verteilung optimaler Röntgenstrahlung maßgeblich beeinflussen. Beispielsweise kann für adipöse Patienten O wiederum ein „weiterer“ Strahlungsformfilter gegenüber dem für normalgewichtige Patienten vorgesehenen Standardfilter beispielsweise für Thoraxaufnahmen verwendet werden. Gleichzeitig würde ein aufgehärtetes Spektrum der Röntgenstrahlung verwendet werden, sodass auch das optimale Spektrum der Röntgenstrahlung durch die Größe bzw. das Gewicht des Patienten beeinflusst wird.
Umgekehrt können beispielsweise für Kinder die Parameter „Größe“ bzw. „Dicke“ die Verwendung „engerer Strahlungsformfilter“ bei einem „weicheren“ Spektrum der Röntgenstrahlung als bei einem erwachsenen Patienten vorgeben.
In der ersten Alternative wird, von der ermittelten optimalen Form ausgehend, d. h. einer optimalen räumlichen Verteilung im Hinblick auf Intensität und spektrale Anteile der Röntgenstrahlung R, in einem nachfolgenden Schritt mit Hilfe der Filterermittlungseinheit 60 basierend auf den vorhandenen Strahlungsformfiltern 200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f eine optimale Strahlungsformfilteranordnung ermittelt.
In einer zweiten Alternative kann die Filterermittlungseinheit 60 auch so arbeiten, dass zunächst in einem anfänglichen Schritt der Filterermittlung mögliche Strahlungsformfilteranordnungen auf Basis der vorhandenen Strahlungsformfilter 200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f ermittelt werden. Vorzugsweise kann beispielsweise ausgehend von einem Standardfilter bzw. einer Standardfilteranordnung für einen bestimmten Untersuchungsbereich eine Liste mit sämtlichen Kombinationsmöglichkeiten der vorhandenen Strahlungsformfilter 200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f erstellt werden. Aus den möglichen Strahlungsformfilteranordnungen können wiederum die möglichen Veränderungen der Röntgenstrahlung R für jede der möglichen Strahlungsformfilteranordnungen berechnet werden. Basierend auf den möglichen Veränderungen bestimmt dann die Filterermittlungseinheit 60 die Veränderung, welche, basierend auf den anatomischen Messdaten, am besten geeignet ist, um die jeweilige geplante Röntgenabbildung durchzuführen. Im Gegensatz zur ersten Alternative wird die Ermittlung einer optimalen Form der Röntgenstrahlung R somit nur auf die vorhandenen Möglichkeiten der Veränderung der Röntgenstrahlung R, und z. B. basierend auf einer Standardfilteranordnung, eingeschränkt.
Eine Auswahleinheit 50 umfasst in dem Ausführungsbeispiel neben der erwähnten Erfassungseinheit 65 die Filterermittlungseinheit 60 und eine Ansteuereinheit 70, die auf Basis der mit Hilfe der Filterermittlungseinheit 60 ermittelten Strahlungsformfilteranordnung Filtersteuersignale S an eine Strahlungsformfiltereinrichtung 220 übermittelt. Die Auswahleinheit 50 wählt die ermittelten Strahlungsformfilter 200 _d für eine nachfolgend geplante CT-Messung aus. Dazu erhält der Benutzer einen oder mehrere geeignete Vorschläge, die durch den Benutzer bestätigt oder ggf. auch verändert werden können.
Die Strahlungsformfiltereinrichtung 220 weist eine Robotik auf, die auf Basis der Filtersteuersignale S die ausgewählten Filter 200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d an einen mit Hilfe der Filterermittlungseinheit 60 bestimmten Ort in den Strahlengang der Röntgenstrahlung einbringt.
Wie gestrichelt angedeutet ist, kann die Auswahleinheit 50 auch Bestandteil der Strahlungsformfiltereinrichtung 220 sein. Ferner kann die Auswahleinheit 50 in anderer Weise, beispielsweise wenigstens teilweise in Form von Software auf einem Prozessor des Bildgebungssystems 10 und insbesondere auf einem Prozessor der Steuereinrichtung 30 realisiert sein.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein (keilförmiger) Filter, d. h. ein Wedge-Filter 200 _d,im Strahlengang der Röntgenstrahlung R einer Blende 105 nachfolgend zwischen der Röntgenquelle 100 und dem Patienten O eingefahren. Die übrigen vorhandenen Strahlungsformfilter 200 _e, 200 _f bleiben bei der geplanten CT-Messung unbenutzt.
Mit Hilfe der Blende 105 wird anfänglich ein Bündel von Röntgenstrahlung R festgelegt, welches den Patienten O durchstrahlt. Beispielsweise wird mit Hilfe der Blende 105 in üblicher Weise ein Fächer- oder Kegelstrahl begrenzt. Der nachfolgend angeordnete Wegde-Filter 200 _d bestimmt die räumliche Intensität der Röntgenstrahlung R so, dass auf den Bereich des Herzens des Untersuchungsobjekts O maximale Strahlungsintensität der Röntgenstrahlung R trifft. Die Intensitätsverteilung wird hier entlang einer Achse, die senkrecht zur Systemachse z verläuft, eingestellt.
Wie in der lediglich schematischen Darstellung angedeutet ist, umfasst der Wedge-Filter 200 _deine Anzahl von flachen, quaderförmigen Strahlungsformfiltern 200 _a, 200 _b, 200 _c.Diese werden so gestapelt und bezüglich ihrer Flachseiten ausgerichtet, dass eine annähernd keilförmige Strahlungsformfilteranordnung resultiert. Über die Genauigkeit der lediglich schematischen Darstellung hinausgehend, kann die Anzahl der quaderförmigen Strahlungsformfilter 200 _a, 200 _b, 200 _c.beispielsweise bei zehn oder mehr Filtern liegen. Die Strahlungsformfilteranordnung mit mehreren flachen Strahlungsformfiltern 200 _a, 200 _b, 200 _c bildet somit einen verstellbaren Strahlungsformfilter bzw. Wedge-Filter 200 _d, der besonders leicht an die ermittelte optimale Form der Röntgenstrahlung R angepasst werden kann, also in diesem Fall wie erwähnt die größte Intensität der Röntgenstrahlung auf das Herz des Patienten O lenkt.
In dem Ausführungsbeispiel sind die Strahlungsformfilter 200 _a, 200 _b, 200 _cjeweils einstückig aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Der Strahlungsformfilter 200 _a ist in diesem Beispiel aus Aluminium gebildet, während der Strahlungsformfilter 200 _b aus Titan besteht und der Strahlungsformfilter 200 _c wiederum unterschiedlich zu den anderen Filtern 200 _a, 200 _b aus Kupfer hergestellt ist. Aufgrund der unterschiedlichen Transmissionseigenschaften der verschiedenen Materialien für Röntgenstrahlung R ergibt sich für jedes Material eine unterschiedliche Schwächung bestimmter Wellenlängen des verwendeten Spektrums der Röntgenstrahlung R. Somit ist es möglich, mit Hilfe des beschriebenen Wedgefilters 200 _d nicht nur die Intensität der Röntgenstrahlung R räumlich zu modulieren, sondern auch das Spektrum der Röntgenstrahlung R. Beispielsweise kann so eine optimale Wellenlängenverteilung für die computertomographische Abbildung eines Herzens durch die Auswahl eines Strahlungsformfilters 200 _d erreicht werden.
Lediglich schematisch ist eine weitere Röntgenquelle 100 _b dargestellt, mit deren Hilfe beispielsweise ein Dual-Source-Betrieb des CT-Systems 10 erfolgen kann. Die Röntgenstrahlung R’ dieser Röntgenquelle 100 _b wird ebenfalls durch eine Blende 105 _b begrenzt und durchstrahlt Strahlungsformfilter, die einer Strahlungsformfiltereinrichtung 220 _b zugeordnet sind. Nach der Durchstrahlung des Patienten O wird die Röntgenstrahlung R’ dann mit Hilfe eines der Röntgenquelle 100 _b zugeordneten, separaten Detektors 150 _berfasst. Die Strahlungsformfiltereinrichtung 220 _b wird ebenfalls mit Hilfe von Filtersteuersignalen S’ in der bzgl. der Strahlungsformfiltereinrichtung 220 beschriebenen Weise von der Ansteuereinheit 70 angesteuert. Dabei werden die Ansteuereinheit 70 sowie auch sämtliche der Auswahleinheit 50 zugeordneten weiteren Komponenten sowohl zur Ansteuerung der Strahlungsformfiltereinrichtung 220 als auch zur Ansteuerung der Strahlungsformfiltereinrichtung 220 _b genutzt. Beispielsweise kann eine gemeinsame optimale Form für die Röntgenstrahlung R, R’ ermittelt werden, welche bzgl. der geplanten Röntgenuntersuchung im Hinblick auf die Bildqualität und/oder die Strahlenbelastung des Patienten optimal ist.
2 zeigt eine Weiterbildung des in 1 dargestellten CT-Systems 10 ebenfalls in schematischer Ansicht, diesmal jedoch als schematischen Längsschnitt entlang der Systemachse z. Neben den weiteren bzgl. 1 beschriebenen Komponenten weist das CT-System ebenfalls zwei Röntgenquellen 100 _a, 100 _b auf, die jeweils unabhängig voneinander angesteuert werden können, sodass beispielsweise ein sogenannter Dual-Source-Betrieb des CT-Systems 10 möglich ist.
Gemäß dem bezüglich 1 beschriebenen Verfahren werden in diesem Ausführungsbeispiel ein Wedge-Filter 200 _b’ und ein Bowtie-Filter 200 _a’ mit Hilfe der Auswahleinheit 50 basierend auf anatomischen Messdaten ausgewählt. Die anatomischen Messdaten beinhalten insbesondere Informationen über die Lage des Untersuchungsbereichs U, der in diesem Fall durch eine geplante dreidimensionale computertomographische Abbildung des Bauchraumes definiert ist. Die Lage dieses Untersuchungsbereichs U kann insbesondere anhand der Bilddaten B oder auch der Topogrammdaten T bestimmt werden. Zur automatischen Bestimmung der Lage des Untersuchungsbereichs können beispielsweise charakteristische Signaturen in den Topogrammdaten T oder auch den Bilddaten herangezogen werden, die beispielsweise einen Arm oder einen Kopf oder auch den Bauchraum kennzeichnen.
Passend zur geplanten computertomographischen Abbildung, in diesem Fall des Bauchraumes, kann beispielsweise mit bekannten Verfahren wie CareKV oder auch CareDose4D der Fima Siemens die Beschleunigungsspannung oder auch der Röhrenstrom der Röntgenquellen 100 _a, 100 _b ermittelt werden, sodass beispielsweise eine Grundeinstellung dieser Parameter für die geplante computertomographische Abbildung ermittelt werden kann. In dem Ausführungsbeispiel wird darüber hinaus passend zur ermittelten Strahlungsformfilteranordnung die Röntgenquelle 100 _a, 100 _b gesteuert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist dies lediglich für die Röntgenquelle 100 _a schematisch angedeutet.
Wie bzgl. 1 erwähnt, kann eine optimale Form und räumliche Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung R für eine geplante computertomographische Messung mit Hilfe der Filterermittlungseinheit 70 ermittelt werden. Weichen die Möglichkeiten der Modifikation der Röntgenstrahlung mit Hilfe der vorhandenen Strahlungsformfilter 200 _a’, 200 _b’ stark von der ermittelten optimalen Form ab, so kann eine Anpassung an die optimale Form mit Hilfe der Steuerung der Röntgenquelle 100 _a selbst verbessert werden.
Eine Elektronenquelle 110 erhält hierzu Spektrumssteuersignale E, welche die Beschleunigungsspannung zu einem Target 120 oder auch den Röhrenstrom der Elektronenquelle 110 verändern können. Die Auswahleinheit 50 weist dazu eine Röntgensteuereinheit 80 auf, die geeignete Spektrumssteuersignale E auf Basis der ausgewählten Strahlungsformfilteranordnung ermittelt.
In gleicher Weise ist ebenfalls denkbar, dass der Öffnungswinkel der Röntgenstrahlung R mit Hilfe der Blende 105 auf Basis der ausgewählten Filteranordnung gesteuert wird. Wie lediglich gestrichelt angedeutet ist, könnte hierzu die Röntgensteuereinheit 80 auch die Öffnung der Blende 105 geeignet steuern.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass die Merkmale sämtlicher Ausführungsbeispiele oder in Figuren offenbarter Weiterbildungen in beliebiger Kombination verwendet werden können. Es wird abschließend ebenfalls darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend detailliert beschriebenen Röntgenbildgebungssystem, dem Verfahren zur Auswahl eines Strahlungsformfilters, dem Verfahren zur Steuerung einer Strahlungsformfiltereinrichtung und dem Verfahren zur Steuerung des Spektrums einer Röntgenquelle lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims

Verfahren zur Auswahl eines Strahlungsformfilters (200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f, 200 _a’, 200 _b’), welcher die räumliche Verteilung der Intensität und/oder das Spektrum von Röntgenstrahlung (R, R’) einer Röntgenquelle (100, 100 _a, 100 _b) eines Bildgebungssystems (10) verändert, wobei – anatomische Messdaten (T, B) eines Untersuchungsobjekts (O) erfasst werden, von dem mit Hilfe des Bildgebungssystems (10) in einem späteren Schritt Bilddaten erzeugt werden sollen, – und die Auswahl des Strahlungsformfilters (200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f, 200 _a’, 200 _b’) automatisch auf Basis der erfassten anatomischen Messdaten (T, B) des Untersuchungsobjekts (O) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein anatomischer Parameter oder Parameterwert des Untersuchungsobjekts (O) automatisch bestimmt wird, auf dessen Basis ein Strahlungsformfilter (200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f, 200 _a’, 200 _b’) ausgewählt wird, wobei bevorzugt alle zur automatischen Auswahl herangezogenen anatomischen Parameter und Parameterwerte automatisch bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Auswahl des Strahlungsformfilters (200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f, 200 _a’, 200 _b’) automatisch auf Basis einer Abmessung des Untersuchungsobjekts und/oder der räumlichen Lage eines Untersuchungsbereiches (U) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Auswahl des Strahlungsformfilters (200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f, 200 _a’, 200 _b’) automatisch auf Basis der erwarteten Schwächung der Röntgenstrahlung (R, R’) durch ein Untersuchungsobjekt (O) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erwartete Schwächung der Röntgenstrahlung (R, R’) automatisch bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bestimmung anatomischer Messdaten (T, B) eine Aufnahme des Untersuchungsobjekts (O) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Aufnahme des Untersuchungsobjekts (O) mit Hilfe einer Kamera (300) erfolgt, die Bilddaten (B) auf Basis von Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder IR Bereich erzeugt und/oder wobei die Aufnahme ein Topogramm (T) umfasst.
Verfahren zur Steuerung einer Strahlungsformfiltereinrichtung (220) mit einem oder mehreren Strahlungsformfiltern (200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f, 200 _a’, 200 _b’), wobei ein Strahlungsformfilter (200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f, 200 _a’, 200 _b’) unter Nutzung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit Hilfe einer Auswahleinheit (50) ausgewählt wird und automatisch der ausgewählte Strahlungsformfilter (200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f, 200 _a’, 200 _b’) in den Strahlengang der Röntgenquelle (100, 100a, 100 _b) eingebracht wird.
Verfahren zur Steuerung des Spektrums einer Röntgenquelle (100a, 100 _b), wobei die Steuerung auf Basis eines unter Nutzung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgewählten Strahlungsformfilters (200 _a’, 200 _b’) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren für mehrere Röntgenquellen (100, 100 _a, 100 _b) des Bildgebungssystems (10) genutzt wird.
Verfahren zur Steuerung eines Röntgenbildgebungssystems (10) auf Basis eines Messprotokolls (P), welches den Schritt einer automatischen Auswahl eines Strahlungsformfilters (200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f, 200 _a’, 200 _b’) unter Nutzung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst.
Röntgenbildgebungssystem (10), mit – einer Röntgenquelle (100, 100 _a, 100 _b), – einer Erfassungseinheit (65) zur Erfassung anatomischer Messdaten (T,B) und/oder anatomischer Parameter oder Parameterwerte und – einer Auswahleinheit (50) zur Auswahl eines Strahlungsformfilters (200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f, 200 _a’, 200 _b’), wobei die Auswahleinheit (50) dazu ausgebildet ist, automatisch einen Strahlungsformfilter (200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f, 200 _a’, 200 _b’) auf Basis anatomischer Messdaten (T,B) auszuwählen.
Röntgenbildgebungssystem (10) nach Anspruch 12, mit einer Strahlungsformfiltereinrichtung (220), welche eine Ansteuereinheit (70) aufweist, um im Betrieb automatisch einen ausgewählten Strahlungsformfilter (200 _a, 200 _b, 200 _c, 200 _d, 200 _e, 200 _f, 200 _a’, 200 _b’) in den Strahlengang der Röntgenquelle (100, 100a, 100 _b) zu bringen.
Röntgenbildgebungssystem (10) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, mit einer Röntgensteuereinheit (80), die auf Basis des ausgewählten Strahlungsformfilters (200 _a’, 200 _b’) das Spektrum der dem Strahlungsformfilter (200 _a’, 200 _b’) zugeordneten Röntgenquelle (100 _a, 100 _b) steuert.