DE102014203465A1

DE102014203465A1 - Verfahren zur Auswahl eines Strahlungsformfilters und Röntgenbildgebungssystem

Info

Publication number: DE102014203465A1
Application number: DE102014203465.5A
Authority: DE
Inventors: Ute Feuerlein; Christiane Koch; Rainer Raupach
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2015-08-27
Also published as: US9480443B2; CN104856708B; US20150238154A1; CN104856708A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl eines Strahlungsformfilters (200a, 200b, 200c), welcher die räumliche Verteilung der Intensität und/oder das Spektrum von Röntgenstrahlung (R) einer Röntgenquelle (100) eines Bildgebungssystems (10) verändert, aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern, wobei eine Mehrzahl von Strahlungsabsorptionsprofilen eines Untersuchungsobjekts (O), von dem mit Hilfe des Bildgebungssystems (10) in einem späteren Schritt Bilddaten erzeugt werden sollen, parallel zur Patientenachse aus verschiedenen Richtungen erfasst wird, ein effektives Strahlungsabsorptionsprofil durch Mitteln der aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofile berechnet wird und die Auswahl des Strahlungsformfilters (200c) auf Basis des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils des Untersuchungsobjekts (O) aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern (200a, 200b, 200c) erfolgt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Röntgenbildgebungssystem (10) mit einer Röntgenquelle (100), einer Erfassungseinheit (65) zur Erfassung einer Mehrzahl von Strahlungsabsorptionsprofilen eines Untersuchungsobjekts (O), von dem mit Hilfe des Bildgebungssystems (10) in einem späteren Schritt Bilddaten erzeugt werden sollen, parallel zur Patientenachse aus verschiedenen Richtungen, einer Recheneinheit (40), welche dazu eingerichtet ist, ein effektives Strahlungsabsorptionsprofil durch Mitteln der aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofile des Untersuchungsobjekts (O) zu berechnen, und einer Auswahleinheit (50), die dazu ausgebildet ist, auf Basis des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils des Untersuchungsobjekts (O) einen Strahlungsformfilter (200c) aus einer Mehrzahl von N Strahlungsformfiltern (200a, 200b, 200c) auszuwählen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl eines Strahlungsformfilters aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern sowie ein Röntgenbildgebungssystem mit einer Auswahleinheit zur Auswahl eines Strahlungsformfilters aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern.
Zwischen einer Röntgenquelle und dem Untersuchungsobjekt ist bei Röntgenbildgebungssystemen, insbesondere bei Computertomographiesystemen, gewöhnlich eine Blende angebracht, welche den Öffnungswinkel eines Röntgenstrahlenbündels 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 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) oder auch keilförmige Filter, sogenannte Wedge-Filter, 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. Mit Hilfe eines Bowtie-Filters lassen sich z. B. innerhalb des Röntgenstrahlungsbündels zumindest lokale Extrema der Röntgenstrahlungsintensität definieren. 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.
Insbesondere 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 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, 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.
Bei einem Untersuchungsprotokoll für Kinder wird üblicherweise ein Strahlungsformfilter verwendet. Allerdings könnte der Strahlungsformfilter auch bei Erwachsenen in Abhängigkeit von der Konstitution des Patienten und dem Abtastbereich Anwendung finden, um die Röntgendosis zu senken. Andererseits könnte es auch bei Kindern in bestimmten Fällen sinnvoll sein, den Strahlungsformfilter wegzulassen, um eine bessere Bildqualität zu erreichen.
Bisher werden Strahlungsformfilter nur bei Protokollen für Kinder verwendet. Üblicherweise werden für Kinder besonders enge Strahlungsformfilter genutzt. Bei Erwachsenen werden dagegen üblicherweise keine Strahlungsformfilter verwendet. Hat nun zum Beispiel ein großgewachsenes Kind die Dimensionen eines Erwachsenen, kann es sinnvoll sein, den Strahlungsformfilter wegzulassen oder einen weiteren Strahlungsformfilter, d. h. einen Strahlungsformfilter mit einem breiteren Bestrahlungsbereich, zu nutzen, für den kein spezielles Protokoll für Kinder vorgesehen ist. Allerdings gingen bei der herkömmlichen Methode, bei der den einzelnen Filtern spezielle Protokolle, beispielsweise für Kinder, zugeordnet sind, dabei auch die in den Protokollen für Kinder spezifischen Parameter verloren. Beispielsweise könnte, falls stattdessen, zum Beispiel, wenn bei einem Kind der Strahlungsfilter weggelassen würde und dementsprechend ein Protokoll für Erwachsene, bei dem eine höhere Strahlendosis erlaubt ist, eingesetzt werden würde, dadurch ein Kind einer zu starken Strahlendosis ausgesetzt werden. Umgekehrt könnte es beispielsweise bei einem kleingewachsenen Erwachsenen sinnvoll sein, einen Strahlungsformfilter zu nutzen. Allerdings passen zu den Strahlungsformfiltern keine Erwachsenenprotokolle. Wird nun für den Erwachsenen einfach ein dem verwendeten Strahlungsformfilter zugeordnetes spezielles Protokoll für Kinder verwendet, ist das Ergebnis nicht optimal. Beispielsweise ist der Kontrast aufgrund einer zu geringen Röntgendosis nicht so gut wie er im besten Fall sein könnte, wenn eine für Erwachsene noch akzeptable Röntgendosis verwendet würde. Es besteht also das Problem, dass die den Filtern zugeordneten Protokolle bzw. den Aufnahmen ohne Filter zugeordneten Protokolle für bestimmte Altersgruppen spezifiziert sind. Möchte man jedoch die Filter bzw. keinen Filter auch bei Personen anderer Altersgruppen verwenden, besteht das Problem, dass die Protokolle nicht einfach auf die Anwendung auf andere Altersgruppen übertragen werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Röntgenaufnahmen im Hinblick auf ihre Qualität bzw. die Strahlenbelastung eines Untersuchungsobjekts durch die Röntgenbildgebung, insbesondere bei der Untersuchung verschiedener Altersgruppen, zu verbessern bzw. eine flexiblere Anwendung von Strahlungsabsorptionsfiltern zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Verfahrens zur Auswahl eines Strahlungsformfilters nach Anspruch 1 und eines Röntgenbildgebungssystems nach Anspruch 14 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein verbessertes Verfahren zur Auswahl eines Strahlungsformfilters aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern vorgeschlagen.
Der Strahlungsformfilter, der insbesondere wie einleitend beschrieben ausgebildet sein kann, verändert dabei beispielsweise 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 der Auswahl eines Strahlungsformfilters kann auch die Auswahl keines Strahlungsformfilters verstanden werden, also beispielsweise auch das Weglassen eines Strahlungsformfilters in einem bestimmten Raumbereich zwischen Röntgenquelle und Untersuchungsobjekt. Als Strahlungsformfilter kann im Folgenden auch eine Strahlungsformfilteranordnung mit einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern verstanden werden.
Gemäß der Erfindung werden eine Mehrzahl von Strahlungsabsorptionsprofilen eines Untersuchungsobjekts, von dem mit Hilfe des Bildgebungssystems in einem späteren Schritt Bilddaten erzeugt werden sollen, parallel zur Untersuchungsobjektachse aus verschiedenen Richtungen erfasst.
Gemäß der Erfindung können beispielsweise anatomische Daten eines Patienten insbesondere aus Bildern, Topogrammen bzw. sonstigen Abbildungen des Patienten, verwendet werden, um ein Strahlungsabsorptionsprofil zu ermitteln.
Allgemein ausgedrückt werden durch die Absorptionsprofile anatomische Messdaten eines Untersuchungsobjekts erfasst, von dem in einem weiteren Schritt mit Hilfe des Bildgebungssystems eine Abbildung erfolgen soll. Unter anatomischen Messdaten sind Messdaten zu verstehen, 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.
Aus den aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofilen wird ein effektives Strahlungsabsorptionsprofil durch Mitteln der aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofile berechnet.
Beispielsweise können die Absorptionswerte des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils im einfachsten Fall nach folgender Formel berechnet werden:
Dabei gibt K die Anzahl der aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofile an; a_k(x_i,y_i) ist der Absorptionswert des k-ten aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofils an der Stelle (x_i,y_i); a_eff(x_i,y_i) ist der Absorptionswert des ermittelten effektiven Strahlungsabsorptionsprofils an der Stelle (x_i,y_i).
Insbesondere kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basis des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils und weiterer anatomischer Messdaten ermittelt werden, welche der zur Verfügung stehenden Strahlungsformfilter für eine geplante Röntgenabbildung am vorteilhaftesten ausgewählt werden soll.
Gemäß einer Ausgestaltung kann durch eine automatische Ermittlung bzw. Auswahl einer Strahlungsformfilteranordnung 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 einem eingangs erwähnten Messprotokoll zur Ansteuerung des Bildgebungssystems sein.
Alternativ kann auch die Bildgebung auf Basis eines hinsichtlich der Filterauswahl vereinheitlichten Scan- oder Untersuchungs-Protokolls, beispielsweise eines Protokolls für eine bestimmte Altersgruppe, 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 beispielsweise 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. Das vereinheitlichte Messprotokoll selbst kann beispielsweise mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erstellt worden sein.
In diesem Fall kann beispielsweise auch aus den für die Auswahl gewonnen Daten ermittelt werden, ob es sich bei der zu untersuchenden Person um ein Kind oder einen Erwachsenen handelt und ob es zum Beispiel aufgrund der Abmessungen der zu untersuchenden Person beispielsweise bei einem Erwachsenen trotzdem sinnvoll sein kann, einen Strahlungsformfilter zu verwenden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann gemäß einer Ausgestaltung 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 einer Mehrzahl von Strahlungsabsorptionsprofilen eines Untersuchungsobjekts, von dem mit Hilfe des Bildgebungssystems in einem späteren Schritt Bilddaten erzeugt werden sollen, parallel zur Patientenachse aus verschiedenen Richtungen aufweist.
Die Erfassungseinheit kann dabei auch zusätzlich 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.
Zudem weist das erfindungsgemäße Röntgenbildgebungssystem eine Recheneinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, ein effektives Strahlungsabsorptionsprofil durch Mitteln von aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofilen zu berechnen.
Es sollten also zur Ermittlung des geeigneten Strahlungsabsorptionsfilters möglichst mindestens ein, besser noch mehrere Strahlungsabsorptionsprofile aufgenommen werden, die anschließend zur Berechnung des effektiven Absorptionsprofils herangezogen werden können. Einerseits lassen sich durch die Mittelung bereits weniger Strahlungsabsorptionsprofile sehr präzise Informationen hinsichtlich des optimalen Strahlungsabsorptionsfilters gewinnen. Andererseits wird durch die Verwendung einer kleinen Anzahl von Strahlungsabsorptionsprofilen die Strahlungsbelastung des Patienten für die Gewinnung der Informationen für die Filterauswahl niedrig gehalten.
Ferner weist das erfindungsgemäße Röntgenbildgebungssystem eine Auswahleinheit zur Auswahl eines Strahlungsformfilters auf. Dabei ist die Auswahleinheit dazu ausgebildet, auf Basis des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils des Untersuchungsobjekts einen Strahlungsformfilter aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern auszuwählen.
Die Auswahl kann auch automatisch zusätzlich auf Basis anatomischer Messdaten (bzw. daraus ermittelter anatomischer Parameter) erfolgen.
Statt eines einzelnen Strahlungsformfilters kann auch eine Strahlungsformfilteranordnung ausgewählt bzw. ermittelt werden.
Insbesondere kann die Auswahleinheit mit einer Filterermittlungseinheit kombiniert sein. Die Filterermittlungseinheit ermittelt zunächst automatisch einen oder mehrere Vorschläge zur Auswahl einer Strahlungsformfilteranordnung auf Basis des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils und beispielsweise von 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 eines Strahlungsformfilters oder 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.
Gemäß einer einfach zu realisierenden Ausgestaltung des Verfahrens kann die Mehrzahl der Strahlungsabsorptionsprofile aus der anterior-posterior-Richtung und der lateralen Richtung aufgenommen werden.
Konkret können also beispielsweise zwei Strahlungsabsorptionsprofile aufgenommen werden, eines in anteriorposterior-Richtung und eines in der lateralen Richtung. Dies kann besonders sinnvoll sein, wenn das zu untersuchende Objekt parallel bzw. senkrecht zu den genannten Richtungen ausgerichtet ist, da dann die Maximal- und Minimalabmessungen in die Berechnung des effektiven Absorptionsprofils mit eingehen.
In einer besonderes bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird unabhängig von der Auswahl des Strahlungsformfilters unter Berücksichtigung des Strahlungsabsorptionsprofils und/oder weiteren Messdaten ein patientenspezifisches Steuerungsprotokoll ausgewählt. Bei dieser Weiterbildung wird also nicht nur die Auswahl des Filters von der Verwendung eines bestimmten Steuerungsprotokolls getrennt, sondern zusätzlich auch die Auswahl des Steuerungsprotokolls anhand der aufgenommen Messdaten bzw. des Strahlungsabsorptionsprofils durchgeführt. Beispielsweise kann anhand der aufgenommenen Messdaten ermittelt werden, ob ein für Kinder spezifisches Protokoll oder ein erwachsenspezifisches Protokoll angewandt werden soll. Somit kann eine noch weitergehende Automatisierung des Bildgebungsprozesses erreicht werden. Dadurch können die Bildgebungsverfahren auch von weniger qualifizierten Personen durchgeführt werden.
Um möglichst realistische Daten für das Strahlungsabsorptionsprofil zu erhalten, kann es sinnvoll sein, die Mehrzahl der Strahlungsabsorptionsprofile mit Hilfe von Röntgenstrahlen aufzunehmen.
Soll die Strahlungsbelastung des Patienten minimiert werden, kann es sinnvoll sein, die Gewinnung der Daten für die Strahlungsabsorptionsprofile durch Ermitteln der Patientenkonturen ohne Anwendung von Röntgenstrahlung zu realisieren. Beispielsweise kann das Messen der Patientenkonturen mit Hilfe einer Kamera durchgeführt werden.
Wie bereits erwähnt, kann das Aufnehmen der Strahlungsabsorptionsprofile auch durch Berücksichtigen von zusätzlichen Informationen über das zu untersuchende Objekt durchgeführt werden. Genauer gesagt, können also zum Beispiel eine Gewichtung der aufgenommenen Absorptionsprofile oder auch bei einer indirekten Aufnahme der Absorptionsprofile, beispielsweise durch eine Kameraaufnahme, zusätzliche Daten über die zu untersuchende Person oder das zu untersuchende Körperteil oder Organ in die Ermittlung der Strahlungsabsorptionsprofile bzw. in die Berechnung des effektiven Strahlungsabsorptionsprofil mit einfließen. Die erwähnten zusätzlichen Informationen können z. B. das Alter, das Gewicht, die Größe, den Body-Mass-Index und den zu untersuchenden Körperbereich des zu untersuchenden Objekts bzw. der zu untersuchenden Person betreffen.
Wenn ein beschränkter Bereich des Körpers von besonderem Interesse ist, kann es sinnvoll sein, dass das Mitteln der aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofile das zusätzliche Gewichten eines bestimmten Körperbereichs des zu untersuchenden Objekts aufweist. Soll also bei einer Anwendung des Verfahrens ein bestimmtes Organ besonders klar auf den Aufnahmen zu sehen sein, wird man bei dem Schritt des Mittelns der Strahlungsabsorptionsprofile und des Berechnen eines effektiven Strahlungsabsorptionsprofils einen von diesem Organ auf den Strahlungsabsorptionsprofilen eingenommenen Bereich besonders stark gewichten.
Bei einer unterschiedlichen Gewichtung einzelner Aufnahmebereiche der Strahlungsabsorptionsprofile kann sich das effektive Strahlungsabsorptionsprofil beispielsweise wie folgt ergeben:
Dabei gibt K die Anzahl der aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofile an; g_k(x_i,y_i) ist der Gewichtungsfaktor des k-ten aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofils an der Stel
le (x_i,y_i), wobei
normiert ist; a_k(x_i,y_i) ist der Absorptionswert des k-ten aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofils an der Stelle (x_i,y_i); a_eff(x_i,y_i) ist der Absorptionswert des ermittelten effektiven Strahlungsabsorptionsprofils an der Stelle (x_i,y_i).
Falls beispielsweise ein bestimmter Bereich, beispielsweise ein bestimmtes Organ, aufgenommen werden soll, kann dieser Bereich bei der Ermittlung des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils einfach stärker gewichtet werden
Andererseits kann beispielsweise, wenn eine möglichst niedrige Strahlungsbelastung gefordert wird, eine Art Worst-Case-Szenario angenommen werden, wobei das Ermitteln des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils die Aufnahme des breitesten Profils über den Abtastbereich als effektives Strahlungsabsorptionsprofil umfasst.
Das Auswählen des Strahlungsformfilters auf Basis des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils des Untersuchungsobjekts kann schließlich derart realisiert sein, dass das Auswählen aus den N vorhandenen Strahlungsformfiltern anhand der individuellen Strahlungsabsorptionsprofile der Strahlungsformfilter durchgeführt wird. Den bereits vorhandenen zur Auswahl zur Verfügung stehenden Strahlungsformfiltern können also bereits vorab ermittelte Strahlungsabsorptionsprofile zugeordnet sein. Bei der Auswahl des optimalen Strahlungsformfilters anhand der den jeweiligen Strahlungsformfiltern vorab zugeordneten individuellen Strahlungsabsorptionsprofile müssen also nur noch die individuellen Strahlungsabsorptionsprofile der N Strahlungsformfilter mit dem ermittelten effektiven Strahlungsabsorptionsprofil abgeglichen werden. Anschließend kann der Strahlungsformfilter der N Strahlungsformfilter mit dem Strahlungsabsorptionsprofil, das am besten zu dem ermittelten effektiven Strahlungsabsorptionsprofil des Untersuchungsobjekts passt, ausgewählt werden.
Das Ermitteln des Strahlungsformfilters aus den N Strahlungsformfiltern mit dem Strahlungsabsorptionsprofil, das am besten zu dem effektiven Strahlungsabsorptionsprofil passt, kann insbesondere das Anwenden eines Differenzmessverfahrens umfassen. Beispielsweise kann als Differenzmessverfahren die Methode der kleinsten Quadrate angewandt werden.
Das Verfahren kann, falls die Methode der kleinsten Fehlerquadrate angewandt wird, nach folgender Formel durchgeführt werden:
Dabei ist 1 <= n <= N; N gibt die Anzahl der zur Auswahl stehenden Strahlungsformfilter an; n_optist dem optimalen Strahlungsformfilter zugeordnet; die Koordinaten x_i und y_i sind Koordinaten der Absorptionswerte des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils an der Stelle (x_i,y_i); a_eff(x_i,y_i) ist der Absorptionswert des ermittelten effektiven Strahlungsabsorptionsprofils an der Stelle (x_i,y_i); a_n(x_i,y_i) ist in diesem Fall der Absorptionswert des Strahlungsabsorptionsprofils des nten Strahlungsformfilters der N zur Verfügung stehenden
Strahlungsformfilter selbst;
ist der Mittelwert der addierten Strahlungsabsorptionsprofile des Patienten und des n-ten Strahlungsformfilters; I ist die Gesamtzahl der Pixel (x_i,y_i). Eventuell kann auch in die Berechnung des Mittelwerts ein zusätzlicher Gewichtungsfaktor mit eingehen.
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 eine 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 bereitgestellt.
Aus den ermittelten Messdaten kann in einer Weiterbildung des Verfahrens auf die Zugehörigkeit der Person zu einer bestimmten Altersgruppe geschlossen werden. Beispielsweise kann anhand der Knochendichte eine Altersbestimmung erfolgen und automatisch ein entsprechendes, der jeweiligen Altersgruppe entsprechendes Protokoll zugrunde gelegt werden.
Weiterhin kann auch 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.
Zusätzlich zu der direkten Messung der erwarteten Schwächung der Röntgenstrahlung beispielsweise mittels eines Topogramms bzw. Strahlungsabsorptionsprofils ergibt sich also die Möglichkeit, die erwähnten anatomischen Parameter wie beispielsweise Gewicht oder Größe des Patienten bzw. andere strukturelle Informationen zusätzlich zur Ermittlung des effektiven Absorptionsprofils zu nutzen.
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 eine hohe Dosis und der Rest des Patienten eine gegenüber der hohen Dosis niedrigere Dosis empfängt.
Dies kann zum Beispiel bei dem Schritt des Mittelns der Strahlungsabsorptionsspektren bedeuten, dass bestimmte Bereiche, die mit einer hohen Dosis bestrahlt werden sollen, besonders stark gewichtet werden.
Zum Ermitteln der Strahlungsabsorptionsprofile können beispielsweise auch Ultraschallabbildungen, MRT-Abbildungen oder auch andere Vorinformationen verwendet werden.
Insbesondere kann so eine strahlungsarme Erfassung der Strahlungsabsorptionsprofile 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 auf der Basis einer Aufnahme mit Röntgenstrahlen zur Auswahl des optimalen Filters bzw. zur Steuerung des Röntgenbildgebungssystems verzichtet wird.
Es ist dabei weiterhin möglich, eine oder mehrere der beschriebenen 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 ein Strahlungsformfilter aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern ausgewählt wird und in den Strahlengang der Röntgenquelle eingebracht wird,
2 die Aufnahme mehrerer Strahlungsabsorptionsprofile in anterior-posterior-Richtung und in Lateralrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 ein Flussdiagramm, welches das Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
1 zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung senkrecht zu einer Systemachse 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 gegenüberliegenden 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 Massenspeichern 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, welche im konkreten Fall die Daten der aufgenommen Strahlungsabsorptionsprofile darstellen.
In 2 ist gezeigt, wie Topogrammaufnahmen bzw. Strahlungsabsorptionsprofile T in posterior-anterior-Richtung, d. h. in Vertikalrichtung und in Lateralrichtung aufgenommen werden. Der sich auf einer Liege 20 befindende Patient O wird von der Röntgenquelle 100 einmal in senkrechter Richtung und einmal in vertikaler Richtung bestrahlt. Der Detektor 150 wird dabei jeweils an der der Röntgenquelle 100 gegenüberliegenden Stelle positioniert. Es werden zweidimensionale Projektionen als Strahlungsabsorptionsprofile aufgenommen.
Die aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofile können wie nachfolgend genauer erläutert im Rahmen der Erfindung zu einer Auswahl eines Strahlungsformfilters bzw. einer Auswahl einer Strahlungsformfilteranordnung aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern 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.
Beispielsweise kann auf Basis der Topogrammdaten T 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 einem 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 Strahlungsabsorptionsprofile T und weiteren anatomischen Messdaten B, d. h. insbesondere die Bilddaten B, werden dann von der Erfassungseinheit 65 übernommen, ggf. ausgewertet und an eine Filterermittlungseinheit 60 übermittelt.
Auf Basis der aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofile und weiterer ermittelter anatomischer 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 weist eine Recheneinheit 40 auf. Diese berechnet auf Basis der gemessenen Strahlungsabsorptionsprofile das effektive Strahlungsabsorptionsprofil des jeweiligen Patienten.
Die Filterermittlungseinheit 60 ermittelt daraus und auf Basis der weiteren anatomischen Parameter eine optimale Form hinsichtlich der räumlichen Verteilung der Röntgenstrahlung und des verwendeten Spektrums der Röntgenstrahlung. Diese zusätzlichen Informationen fließen über einer Gewichtung der Strahlungsabsorptionsprofile bei der Berechnung des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils mit ein.
Beispielsweise kann es sinnvoll sein, für eine CT-Aufnahme eines Herzens einen Strahlungsformfilter zu verwenden, 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.
Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nun, dass die genannten Besonderheiten sich direkt aus den aufgenommenen Absorptionsprofilen ergeben. Beispielsweise ergibt sich die Dicke einer Person in der Regel aus den auf dem Absorptionsprofil erkennbaren Konturen. Andererseits können die genannten spezifischen Besonderheiten auch bereits bei der Aufnahme der Strahlungsabsorptionsprofile berücksichtigt werden. Beispielsweise kann bereits bei der Aufnahme der Strahlungsabsorptionsprofile nur ein begrenzter Bereich des Körpers bestrahlt werden. Schließlich können die zusätzlich zu den Strahlungsabsorptionsprofilen akquirierten Daten zur Gewichtung der Strahlungsabsorptionsprofile bei der Berechnung eines effektiven Strahlungsabsorptionsprofils genutzt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mittels der Filterermittlungseinheit 60 basierend auf den vorhandenen Strahlungsformfiltern 200 _a, 200 _b, 200 _ceine optimale Strahlungsformfilteranordnung ermittelt.
Eine Auswahleinheit 50 umfasst in dem Ausführungsbeispiel neben der erwähnten Erfassungseinheit 65 die Filterermittlungseinheit 60, die Recheneinheit 40 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 den ermittelten Strahlungsformfilter 200 _c für eine nachfolgend geplante CT-Messung aus.
Die Strahlungsformfiltereinrichtung 220 weist eine Robotik auf, die auf Basis der Filtersteuersignale S den ausgewählten Filter 200 _c 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 Bowtie-Filter 200 _cim Strahlengang der Röntgenstrahlung R einer Blende 105 nachfolgend zwischen der Röntgenquelle 100 und dem Patienten O eingefahren.
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 Bowtie-Filter 200 _c 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.
In 3 ist das Verfahren zur Auswahl eines Strahlungsformfilters veranschaulicht. Bei dem Schritt 3.I werden eine Mehrzahl von Strahlungsabsorptionsprofilen eines Untersuchungsobjekts O, von dem mit Hilfe des Bildgebungssystems 10 in einem späteren Schritt Bilddaten erzeugt werden sollen, parallel zur Untersuchungsobjektachse z aus verschiedenen Richtungen erfasst. Bei dem Schritt 3.II wird ein effektives Röntgenstrahlen-Absorptionsprofil bzw. Strahlungsabsorptionsprofil durch Mitteln der aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofile berechnet und bei dem Schritt 3.III erfolgt das Auswählen des Strahlungsformfilters 200 _c auf Basis des effektiven Röntgenstrahlen-Absorptionsprofils des Untersuchungsobjekts O aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern 200 _a, 200 _b, 200 _c. Dabei kann das Auswählen unter N Strahlungsformfiltern anhand der individuellen Strahlungsabsorptionsprofile der Strahlungsformfilter durch Abgleichen der vorab zugeordneten, individuellen Strahlungsabsorptionsprofile der N Strahlungsformfilter mit dem effektiven Strahlungsabsorptionsprofil des Untersuchungsobjekts O und Auswählen des Strahlungsformfilters 200 _c der N Strahlungsformfilter 200 _a, 200 _b, 200 _c mit dem Strahlungsabsorptionsprofil, das am besten zu dem ermittelten effektiven Strahlungsabsorptionsprofil passt, erfolgen. Beispielsweise passt ein Strahlungsformfilter besonders gut zu einem effektiven Strahlungsabsorptionsprofil eines Untersuchungsobjekts, wenn die Gesamtabsorption des Strahlungsformfilters und des zu untersuchenden Objekts über die Bestrahlungsfläche bzw. den Strahlungsquerschnitt konstant bzw. gleichmäßig ist.
Das Auswählen des Strahlungsformfilters aus den N Strahlungsformfiltern 200 _a, 200 _b, 200 _c kann insbesondere ein Differenzmessverfahren umfassen. Dabei wird beispielsweise nach der Methode der kleinsten Quadrate ermittelt, welche Kombination aus dem jeweiligen Strahlungsformfilter bzw. dem Strahlungsabsorptionsprofil des jeweiligen Strahlungsformfilters und dem aufgenommenen bzw. errechneten effektiven Strahlungsabsorptionsprofil eines Patienten beispielsweise das gleichmäßigste Strahlungsabsorptionsprofil ergibt.
Das beschriebene Verfahren kann vorzugsweise automatisiert durchgeführt werden. Durch das beschriebene Verfahren wird einerseits das fehlerhafte Anwenden von Scan-Protokollen verhindert. Denn den einzelnen Filtern ist nicht zwangsweise ein bestimmtes, beispielsweise nur für eine spezielle Altersgruppe geeignetes Protokoll zugewiesen. Vielmehr kann der geeignete Filter unabhängig von der Altersgruppe ausgewählt werden. Durch die vorzugsweise automatisierte Auswahl des optimalen Formfilters kann eine optimale Dosisverteilung bei einer optimierten Bildqualität erreicht werden. Es erfolgt im Gegensatz zu dem herkömmlichen Verfahren eine individuelle Anpassung an den Patienten. Zudem lassen sich die Prozessschritte des Verfahrens leicht und in kurzer Zeit abarbeiten. Schließlich werden insbesondere im Fall des automatischen Auswählens des Strahlungsabsorptionsfilters auch keine Spezialkenntnisse des Bedieners bzw. des Arztes hinsichtlich der Erstellung der Aufnahmeprotokolle benötigt, da die automatische Auswahl des geeigneten Formfilters kein fachkundiges Eingreifen oder Entscheidungsprozesse aufgrund detaillierter Fachkenntnisse des bedienenden Personals erfordert.
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 und dem Verfahren zur Auswahl eines Strahlungsformfilters 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), welcher die räumliche Verteilung der Intensität und/oder das Spektrum von Röntgenstrahlung (R) einer Röntgenquelle (100) eines Bildgebungssystems (10) verändert, aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern, wobei – eine Mehrzahl von Strahlungsabsorptionsprofilen eines Untersuchungsobjekts (O), von dem mit Hilfe des Bildgebungssystems (10) in einem späteren Schritt Bilddaten erzeugt werden sollen, parallel zur Untersuchungsobjektachse (z) aus verschiedenen Richtungen erfasst wird, – ein effektives Strahlungsabsorptionsprofil durch Mitteln der aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofile berechnet wird – und die Auswahl des Strahlungsformfilters (200 _a, 200 _b, 200 _c) auf Basis des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils des Untersuchungsobjekts (O) aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern (200 _a, 200 _b, 200 _c) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Strahlungsabsorptionsprofile aus der anterior-posterior-Richtung und der lateralen Richtung aufgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei unabhängig von der Auswahl des Strahlungsformfilters unter Berücksichtigung des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils und/oder weiterer Messdaten ein patientenspezifisches Messprotokoll ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mehrzahl der Strahlungsabsorptionsprofile mit Hilfe von Röntgenstrahlen aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mehrzahl der Strahlungsabsorptionsprofile durch Messen der Patientenkonturen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Messen der Patientenkonturen mit Hilfe einer Kamera durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Aufnehmen der Strahlungsabsorptionsprofile durch Berücksichtigen von zusätzlichen Informationen über das zu untersuchende Objekt (O) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die zusätzlichen Informationen das Alter und/oder das Gewicht und/oder die Größe und/oder den Body-Mass-Index und/oder den zu untersuchenden Körperbereich des zu untersuchenden Objekts (O) umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Mitteln der aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofile das Gewichten eines bestimmten Körperbereichs des zu untersuchenden Objekts (O) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Auswählen des Strahlungsformfilters (200 _c) auf Basis des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils des Untersuchungsobjekts (O) das Auswählen aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern (200 _a, 200 _b, 200 _c) anhand der individuellen Strahlungsabsorptionsprofile der Strahlungsformfilter umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Auswählen des Strahlungsformfilters (200 _c) aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern (200 _a, 200 _b, 200 _c) das Auswählen des Strahlungsformfilters (200 _c) aus der Mehrzahl von Strahlungsformfiltern (200 _a, 200 _b, 200 _c) mit dem individuellen Strahlungsabsorptionsprofil, das am besten zu dem effektiven Strahlungsabsorptionsprofil des Untersuchungsobjekts (O) passt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Auswählen des passenden Strahlungsformfilters (200 _c) aus der Mehrzahl von Strahlungsformfiltern (200 _a, 200 _b, 200 _c) das Anwenden eines Differenzmessverfahrens umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei als Differenzmessverfahren die Methode der kleinsten Quadrate angewandt wird.
Röntgenbildgebungssystem (10), mit – einer Röntgenquelle (100), – einer Erfassungseinheit (65) zur Erfassung einer Mehrzahl von Strahlungsabsorptionsprofilen eines Untersuchungsobjekts (O), von dem mit Hilfe des Bildgebungssystems (10) in einem späteren Schritt Bilddaten erzeugt werden sollen, parallel zur Patientenachse aus verschiedenen Richtungen, – einer Recheneinheit (40), welche dazu eingerichtet ist, ein effektives Strahlungsabsorptionsprofil durch Mitteln der aufgenommenen Strahlungsabsorptionsprofile des Untersuchungsobjekts (O) zu berechnen, und – einer Auswahleinheit (50), die dazu ausgebildet ist, auf Basis des effektiven Strahlungsabsorptionsprofils des Untersuchungsobjekts (O) einen Strahlungsformfilter (200 _c) aus einer Mehrzahl von Strahlungsformfiltern (200 _a, 200 _b, 200 _c) auszuwählen.
Röntgenbildgebungssystem (10) nach Anspruch 14, mit einer Strahlungsformfiltereinrichtung (220), welche eine Ansteuereinheit (70) aufweist, um im Betrieb automatisch einen ausgewählten Strahlungsformfilter (200 _a, 200 _b, 200 _c) in den Strahlengang der Röntgenquelle (100) zu bringen.