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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auswahl wenigstens eines Messfeldes einer mit einer Vielzahl von Messfeldern gebildeten Messkammer für eine Dosisüberwachung bei einer Röntgenaufnahme eines Objekts.
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In der Röntgentechnik ist man regelmäßig mit der Situation konfrontiert, dass bei Röntgenuntersuchungen die verwendete Strahlenmenge bzw. Röntgendosis innerhalb eines gewünschten Wertebereichs bleiben muss, um eine qualitativ gute Bildqualität des Röntgenbildes zu garantieren. Bei einer zu geringen Dosis erhält man unterbelichtete Röntgenaufnahmen, während eine zu große Dosis zu einer Überbelichtung führen würde. D.h. liegt die Dosis außerhalb des Arbeitsbereiches, so ist entweder die erzeugte Lichtmenge am Ausgang zu gering und die erhaltenen Bilder weisen keine ausreichende Qualität für eine medizinische Diagnose auf, oder die Dosismenge ist zu hoch. Bei einer zu hohen Dosis werden Dosisänderungen, verursacht durch unterschiedliche Absorption des Gewebes des Strahlenpatienten, nicht mehr in eine proportionale Lichtsignaländerung umgesetzt. Die erzeugten Bilder sind dann ebenfalls aufgrund des fehlenden Kontrastes für eine medizinische Diagnose nicht verwendbar.
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Aus diesem Grunde wird in der Röntgentechnik häufig mit einer Belichtungsautomatik agiert. Diese ist in der englischen Fachliteratur auch unter der Bezeichnung AEC (Automatic Exposure Control) bekannt und beispielsweise in der Druckschrift
US 2007 / 0 025 525 A1 beschrieben. Eine derartige Belichtungsautomatik bzw. ein derartiges AEC-System kann an jeden modernen Generator angeschlossen werden und ist in vielen Geräten von vornherein schon vorhanden. Messdetektoren im Bereich der Bildempfängerfläche geben nach Erreichen der erforderlichen Dosis ein Abschaltsignal an den Röntgengenerator. Als Messdetektoren werden z.B. Ionisationskammern, Photomultiplier oder Halbleiterstrahlungsempfänger verwendet. Die Messdetektoren sind üblicherweise in einer Messkammer angeordnet und bilden dort sogenannte Messfelder. In der Vergangenheit wurde in der Regel mit Messkammern gearbeitet, die drei Messfelder aufweisen (auch als Dreikammersystem bezeichnet).
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Die Anordnung dieser drei Messfelder in einem Dreikammersystem ist beispielsweise in
2 der vorliegenden Anmeldung oder in
1a und
1b der
US 2007 / 0 025 525 A1 gezeigt. Die Messkammer wird bei einer Untersuchung eines Patienten in Deckung mit dem untersuchten Organ oder Körperteil gebracht. Je nach Organ bzw. Körperteil werden dann bestimmte Messfelder für die Belichtungsautomatik verwendet. Dabei gibt es konkrete Vorgaben für den Arzt, welche Messfelder er für welche Untersuchung verwenden soll. Beispielsweise wird in der Regel bei einer Schädeluntersuchung nur die mittlere Messkammer I aus
2 verwendet, während z.B. bei einer Beckenuntersuchung alle drei Messkammern zur Anwendung kommen. Es besteht also in der medizinischen Literatur ein relativ fest vorgegebener Zusammenhang zwischen dem Organ bzw. Körperteil und der bzw. den zu verwendenden Messkammern eines Dreikammermesssystems. Dies macht man sich bei sogenannten Organprogrammen zunutze, bei welchen eine automatische Auswahl von Messkammern erfolgen kann.
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Neuerdings werden Messkammern mit einer höheren Anzahl an Messfeldern verwendet. Das wichtigste neue System ist das sogenannte Fünfkammersystem. Ein derartiges System ist beispielsweise in 4 gezeigt. Ein Fünfkammersystem bzw. eine Fünffeldermesskammer ist symmetrisch aufgebaut. Bei dieser Kammer kommen typischerweise auch nur maximal drei Felder zum Einsatz, d.h. die in der Medizin übliche Zuordnung von Organ- bzw. Körperteil zu verwendeter Kammer wird im Prinzip weiterverwendet. Die Fünffeldermesskammer hat den Vorteil, dass bei einer Änderung der Orientierung des Patienten die Orientierung der Messkammer nicht geändert wird, sondern durch Auswahl der maximal drei zu verwendenden Messfelder die richtige Orientierung der Messkammer gewährleistet wird. Wenn jetzt beispielsweise in 2 die Messkammer für eine vertikale Orientierung des Patienten vorgesehen ist, müsste bei einer Drehung des Patienten in horizontale Richtung die Messkammer mitgedreht werden. Dies ist in vielen Systemen nicht vorgesehen, so dass nur für eine Orientierung des Patienten Röntgenaufnahmen gemacht werden können.
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Diese Einschränkungen gelten nicht für die Fünffeldermesskammer aus 4. Bei einer vertikalen Orientierung des Patienten kämen beispielsweise die Messfelder I, II und III zum Einsatz, während bei einer vertikalen Orientierung das Messkammer-Tripel I, III und V oder I, II und IV verwendet würde. Die Messkammer braucht somit nicht mehr rotiert zu werden bzw. Röntgenaufnahmen für verschiedene Patientenorientierungen werden möglich.
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Die Verwendung von Messkammern mit mehr als drei Feldern, insbesondere von Fünffeldermesskammern, bringt allerdings auch Schwierigkeiten mit sich. Durch die größere Anzahl von Möglichkeiten erhöht sich die Gefahr, dass falsche Messkammern angewählt werden. Eine falsche Auswahl führt in der Regel zu einer Fehlbelichtung, wodurch die erzeugten Bilder nutzlos werden. Es sind daher Anstrengungen gemacht worden, um eine sicherere Bedienung zu gewährleisten. So wurde vorgeschlagen, die Position der angewählten Messfelder (z.B. deren Konturen) auf den Patienten zu projizieren (z.B. mittels Licht), um somit für den Bediener eine Rückmeldung über die Richtigkeit der angewählten Kammern zu liefern. Derartige Systeme sind beispielsweise in der
US 2007 /0 025 525 A1 und in der
WO 2007/ 148 262 A1 beschrieben. In der Veröffentlichung „Optimale Patientenpositionierung in der Radiographie durch Videounterstützung“ (siehe http://ip.com/IPCOM/000207924) ist beispielsweise auch ein Kamerasystem beschrieben, welches mit Hilfe von Mustererkennungsalgorithmen aus dem Bild der Kamera die Lage des Patienten relativ zu den Messfeldern einer AEC-Kammer ermittelt.
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Diese vorgeschlagenen Lösungen haben zwei Defizite. Zum einen handelt es sich um Lösungen, die immer noch eine gewisse Fehleranfälligkeit aufweisen, nämlich wenn der Bediener diese optische Rückmeldung nicht berücksichtigt oder falsch interpretiert. Zum anderen handelt es sich um vergleichsweise aufwändige Systeme, die zu Mehrkosten und höherer Komplexität führen.
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Es besteht daher ein Bedarf für ein aufwandsarmes Sicherungssystem gegen Fehlauswahlen von Messfeldern einer Messkammer mit hohem Sicherheitsfaktor. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hierzu einen Beitrag zu leisten.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Bedieneinheit nach Anspruch 7 gelöst.
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Auswahl auch im Sinne einer Festlegung
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Erfindungsgemäß ist eine Auswahl wenigstens eines Messfeldes (typischerweise 1 bis 3 Messfelder) einer mit einer Vielzahl von Messfeldern (z.B. fünf oder sieben Messfelder) gebildeten Messkammer für eine Dosisüberwachung oder Dosisregelung bei einer Röntgenaufnahme eines Objektes (Patient oder zu untersuchendes Werkstück) vorgesehen. Dabei findet eine Auswahl einer Orientierung des Objektes für die Röntgenaufnahme statt. Der Begriff „Auswahl“ soll dabei auch ein automatisches Festlegen auf Basis von Systemparametern beinhalten. Typischerweise wird eine Orientierung aus einer beschränkten Anzahl auswählbarer Orientierungen ausgewählt (z.B. horizontal sowie vertikal und bei diesen beiden Richtungen noch evtl. eine weitere Unterscheidung von zwei Richtungen gem. der Lage des Patientenkopfes). Durch Auswahl oder Anwahl der Orientierung wird eine Untermenge von Messfeldern (z.B. drei Messfelder) der Vielzahl von Messfeldern der Messkammer vorgegeben. Eine Auswahl der nicht zu der Untermenge der Messfelder gehörigen Messfelder als zu verwendende Messfelder ist dann nicht mehr möglich bzw. die Auswahl wird für diese Messfelder gesperrt. Die Festlegung von Messfeldern für die Dosisüberwachung erfolgt dann durch Auswahl von Messfeldern der Untermenge von Messfeldern. Vorzugsweise besteht diese Untermenge von Messfeldern aus den Messfeldern, die angesichts der Orientierung des Objekts für die Röntgenaufnahme in Frage kommen. Auf diese Weise kann beispielsweise bei einer Fünffeldermesskammer nach Auswahl der Orientierung die Situation einer Dreifeldermesskammer emuliert werden. Dabei wird vorzugsweise nur die Untermenge der Messfelder auf einer Anzeige (z.B. Touchscreen) einer Bedieneinheit für die Auswahl wenigstens eines Messfelds angezeigt. Im Gegensatz dazu können in dieser Ausgestaltung nicht zu der Untermenge der Messfelder gehörige Messfelder für die Auswahl gesperrt werden, indem diese Messfelder nicht auf der Anzeige der Bedienungseinheit für eine Auswahl angezeigt werden. Die Sperrung wird also z.B. dadurch realisiert, dass die gesperrten Messbilder auf der Anzeige nicht anwählbar sind.
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Durch die Erfindung kann die dem Bedienungspersonal gewohnte Situation einer Auswahl von Messfeldern aus einer Menge von Messfeldern, die alle für die Messung in Frage kommen, hergestellt werden. Z.B. wird so die Situation einer Dreifeldermesskammer für eine Fünffeldermesskammer emuliert, so dass das Betriebspersonal die in der Vergangenheit gewohnte Auswahl treffen kann. Dies gewährleistet eine höhere Bediensicherheit, die insofern die vorgehend besprochenen Verfahren zur Anzeige auf Patienten übersteigt, als dass für die Untersuchung nicht in Frage kommende Messfelder überhaupt nicht angewählt werden können. Zudem ist diese Lösung äußerst aufwandsarm, da lediglich ein Zweischrittauswahlprozess (zuerst Orientierung und dann Messfelder) z.B. mittels Software realisiert werden muss.
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Gemäß einer Weiterbildung kann der Bedienungskomfort noch erhöht werden, indem das Anzeigen der Untermenge von Messfeldern auf der Anzeige der Bedienungseinheit nach Maßgabe der ausgewählten Orientierung des Objektes oder der Darstellung einer Information über die gewählte Orientierung erfolgt. Eine zusätzliche Darstellung einer Information über die gewählte Orientierung kann, aber muss nicht auf der für die Bedienung verwendeten Anzeige bzw. Oberfläche erfolgen. Vorzugsweise erfolgt in dieser Ausgestaltung eine Orientierung eines Symbols oder Symbolen für die Untermenge von Messfeldern derart, dass eine Korrespondenz mit der Richtung der Orientierung des Objektes bzw. der ausgewählten Orientierung gewährleistet ist.
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Die erfindungsgemäße Auswahl einer Orientierung des Objektes kann z.B. durch Eingabe einer Bedienperson oder automatisch nach Maßgabe einer durch mindestens einen Sensor erfassten Orientierung des Objektes erfolgen. In einer Weiterbildung ist auch eine Kombination von einer Auswahl nach Maßgabe einer durch mindestens einen Sensor erfassten Orientierung des Objektes und einer Eingabe einer Bedienperson möglich, z.B. im Sinne einer Korrektur oder Anpassung der automatischen Auswahl durch den Benutzer.
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Die Erfindung umfasst auch ein Röntgensystem für die Durchführung von Röntgenaufnahmen eines Objekts, welches mit einer erfindungsgemäß angepassten Bedieneinheit und wenigstens einem Sensor zur Erfassung einer Orientierung des Objekts ausgerüstet ist. Das Röntgensystem kann zudem für die Übermittlung der erfassten Position an die Bedieneinheit zwecks Vorgabe einer Untermenge von Messfeldern der Vielzahl von Messfeldern der Messkammer für die Auswahl einer Messkammer ausgestaltet sein.
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Das System kann derart weitergebildet werden, dass eine Anpassung der Orientierung des Objektes nach Maßgabe der für die Auswahl der Messfelder vorgenommenen Orientierungsauswahl erfolgt. Dies geschieht z.B. mit Hilfe eines Positionierungssystems für Röntgenaufnahmen eines Objektes, welches neben der Bedieneinheit auch eine Lagerungsvorrichtung (z.B. Patientenliege) für das Objekt umfasst, welche bezüglich der Orientierung ausrichtbar ist (z.B. rotierbare Patientenlagerung) und eine Steuerung zur Anpassung der Orientierung des Objektes durch Ausrichtung der Lagerungsvorrichtung nach Maßgabe der ausgewählten Orientierung.
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Die Erfindung wird im Folgenden im Rahmen eines Ausführungsbeispiels anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen
- 1: ein Röntgensystem mit Belichtungsautomatik,
- 2: eine Dreifeldermesskammer,
- 3: eine Anzeige eines Bedienungselements für eine Röntgenvorrichtung,
- 4: eine Fünffeldermesskammer,
- 5: eine herkömmliche Bedienung bei einer Fünffeldermesskammer,
- 6: eine erfindungsgemäße Zweischrittbedienung mittels Orientierungsauswahl und nachfolgender Felderauswahl, und
- 7a, b und c verschiedene Anzeigen, die bei der Anzeige der Felder die ausgewählte Orientierung berücksichtigen.
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In der 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung dargestellt. Diese weist einen Hochspannungsgenerator 1 auf, an dem höhenverstellbar ein Röntgenstrahler 2 angebracht ist. Der Strahler 2 erzeugt Röntgenstrahlen 3, die ein im Strahlengang der Röntgenstrahlen 3 befindliches Objekt 4 durchdringen. Im Strahlengang nachfolgend ist ein Röntgendetektor 5 angeordnet, der mit einem Bildsystem 6 verbunden ist, an dem ein Monitor 7 zur Wiedergabe der erfassten Röntgenbilder angeschlossen ist. Das Bildsystem 6 kann Rechner, Wandler, Bildspeicher und Verarbeitungsschaltungen aufweisen. Zudem ist ein Bedienelement bzw. eine Bedienkonsole 20 vorgesehen, die eine Eingabeschnittstelle aufweist und über diesen Weg eine Steuerung der Röntgendiagnostikeinrichtung ermöglicht.
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Es ist zudem eine Dosisregelung über AEC für Einzelbilder vorgesehen. Die Figur zeigt diesen Regelkreis (AEC (Automatic Exposure Control)) für die Erzeugung eines Einzelbildes. Es ist eine Dosis-Messkammer 13 vor dem Röntgendetektor 5 angeordnet, an der eine Messelektronik 14 angeschlossen ist, die ein AEC-Istsignal 15 erzeugt, das einer in dem Hochspannungsgenerator 1 angeordneten AEC-Regelelektronik 16 zugeführt wird.
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In 2 ist eine herkömmlich Dreifeldermesskammer mit drei Feldern I, II und III gezeigt. Automatische Röntgenbelichtungssteuerungen waren in der Vergangenheit häufig mit derartigen Dreimessfeldern aufgebaut, die fest der Patientenorientierung zugeordnet waren. Eine andere Patientenorientierung (90° oder 180° gedreht) war mit diesen Anordnungen nicht möglich oder erforderte die simultane Drehung der Messkammer. Die Bedieneinheiten für diese Dreifeldersteuerungen sind meist so gelöst, dass die drei Felder mit drei Tasten einzeln an- oder abwählbar sind; die Zuordnung zwischen Messfeldern und Patientenorientierung ist dabei eindeutig (links - Mitte - rechts). Diese Art der Bedienung ist seit vielen Jahren im Markt eingeführt und dem Bedienpersonal vertraut.
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Dies wird beispielsweise auch anhand von 3 deutlich, welche eine typische Anzeige eines Bedienelementes für einen Röntgenstrahler mit einer Reihe von Einstelltasten 17 und Einstellungsinformationen 19 zeigt. Diese Anzeige ist beispielsweise mit einem Bildschirm realisiert, der in einem Bedienbereich 21 als Touchscreen zur Anwahl von Einstellungen ausgestaltet ist. Dieser Bedienbereich 21 umfasst drei Tasten 22, 23 und 24 zur Anwahl von Messfeldern einer Dreifeldermesskammer. Das durch die jeweilige Taste angewählbare Messfeld ist dabei auf der Taste dunkel dargestellt. Einstellungen werden in einem Informationsbereich 20 angezeigt.
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Mit der Einführung von symmetrischen Fünffeldermesskammern (4) kann die Patientenorientierung frei gewählt werden. Wird allerdings die Bedieneinheit von Dreifelderbelichtungssteuerungen einfach auf fünf Felder erweitert, dann besteht ein hohes Risiko der Fehlbedienung, weil der Bediener bei der Anwahl der Messfelder auch die Patientenorientierung mitberücksichtigen muss. Dies kann anhand von 5 nachvollzogen werden, wo die Bedieneinheit so ausgeführt ist, dass die fünf Messfelder einzeln angewählt werden können. Der Bediener muss dabei überlegen, welche Orientierung der Patient hat, um die richtigen Felder auszuwählen. Hier setzt die Erfindung an.
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Wie in 6 gezeigt, findet nun die Bedienung in zwei Schritten statt, was sich in Tasten für die Orientierungsauswahl 31 und Tasten 32 für die Felderauswahl widerspiegelt. Dabei können diese Tasten 31 und 32 gleichzeitig oder nacheinander auf der Bedieneinheit für die Anwahl angezeigt werden. Mit den Tasten 31 wird die Patientenorientierung zur Messkammer eingestellt. Vorliegend sind eine vertikale Orientierung und zwei horizontale Orientierungen vorgesehen. Der zweite Teil der Felder 32 erlaubt die einzelne An- und Abwahl von drei Messfeldern, die für die Untersuchung zum Einsatz kommen. Die Bedienung dieses zweiten Teils der Anwahltasten 32 ist identisch zur Bedienung einer Dreifelderbelichtungssteuerung und führt somit für das Bedienpersonal zu einer vertrauten Situation.
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In einer Weiterbildung (7) wird der zweite Teil der Felder 32 nach Maßgabe der ausgewählten Orientierung eingeblendet. Dabei zeigt die Richtung der auf den Tasten dargestellten Feldern in dieselbe Richtung wie der Kopf des Patienten entsprechend der ausgewählten Orientierung 33. Diese Tastendarstellung der Tasten 32 ist noch suggestiver als die in 6. Gemäß einer Ausgestaltung wird die Orientierung des Patienten mittels Sensoren automatisch ermittelt und entsprechende Messkammern vorgegeben. In diesen Fall wäre evtl. die Anzeige der Orientierungstasten 31 von 6 nicht erforderlich. Der Benutzer würde sofort Tasten für die Auswahl der Messkammern angezeigt bekommen. Dies kann ebenfalls wie in 7 erfolgen, d.h. durch Anzeige eines Symbols 33 für die ermittelte Orientierung und Messkammer-Auswahltasten 32 mit entsprechender Darstellung.
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Im Rahmen dieser Erfindung kann die Anzahl der möglichen Patientenorientierung eingeschränkt sein (diskrete Auswahl durch Tasten; z.B. kann ein Patient auf einem Röntgentisch nur mit dem Kopf rechts oder links liegen, nicht jedoch quer). Dies kann durch die Gerätegeometrie vorgegeben sein. Alternativ ist ein System vorgesehen, dass die tatsächliche Patientenstellung entsprechend der Auswahlmöglichkeiten im ersten Teil der Bedieneinheit korrigiert, z.B. indem die Lage des Patienten gemäß ausgewählter Orientierung korrigiert wird.
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Die Erfindung wurde im Ausführungsbeispiel im medizinischen Umfeld erläutert. Dies ist nur eine von vielen Einsatzmöglichkeiten. Generell ist die Erfindung in beliebigen röntgentechnischen Systemen einsetzbar, z.B. auch im Bereich der Materialuntersuchung.
