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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Röntgeneinrichtung bei der Aufnahme einer Zeitserie von Röntgenbildern, wobei die Röntgeneinrichtung einen einem Röntgenstrahler zugeordneten, als Flachdetektor ausgebildeten Röntgendetektor aufweist, in dem über einen Integrationszeitraum angesammelte Ladungen einzelner Detektorpixel in einem an den Integrationszeitraum anschließenden Auslesezeitraum ausgelesen werden, wobei zur Aufnahme der Röntgenbilder ein Auslösesignal erfasst wird und bei Erfüllung einer das Auslösesignal auswertenden Triggerbedingung die Aufnahme eines der Röntgenbilder unter Verwendung eines Integrationszeitraums vorbestimmter, für alle Röntgenbilder gleicher Vorgabelänge erfolgt. Daneben betrifft die Erfindung eine Röntgeneinrichtung, ein Computerprogramm und einen elektronisch lesbaren Datenträger.
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In der modernen, insbesondere medizinischen Röntgenbildgebung werden immer häufiger digitale Bildgebungsverfahren eingesetzt. Dabei wird nicht, wie ursprünglich üblich, ein Röntgenfilm oder dergleichen eingesetzt, sondern für digitales Röntgen geeignete Röntgendetektoren, in denen die Röntgenstrahlung direkt oder indirekt elektrische Ladungen erzeugt, die während eines Integrationszeitraums in einem Integrationsglied, beispielsweise einem Kondensator, gesammelt werden und danach in einem Auslesezeitraum derart ausgelesen werden, dass die entsprechenden angesammelten elektrischen Ladungen den einzelnen Detektorpixeln zugeordnet werden können. Derartige Röntgendetektoren werden üblicherweise als Flachdetektoren (flat panel detectors, häufig auch Festkörperdetektoren) bezeichnet. Nachdem diese Röntgendetektoren im Auslesezeitraum nicht messen können, ist dafür Sorge zu tragen, dass der Ausgabezeitraum des Röntgenpulses innerhalb des Integrationszeitraums liegt.
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Beispielsweise bei Untersuchungsvorgängen für Patienten sind inzwischen Bildgebungstechniken bekannt geworden, bei denen eine Zeitserie von Röntgenbildern aufgenommen wird, das bedeutet, über einen Aufnahmezeitraum verteilt werden mehrere Röntgenbilder aufgezeichnet. Hierbei sind beispielsweise Fluoroskopie-Sequenzen bekannt, bei denen mit konstanter Aufnahmefrequenz Röntgenbilder erzeugt werden. Röntgen-Bildketten werden üblicherweise auf die Aufnahmen einzelner Röntgenbilder bzw. solcher Zeitserien mit konstanter Frequenz optimiert.
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Es können jedoch auch Aufnahmebedingungen existieren, bei denen eine unregelmäßige zeitliche Abtastung erfolgt. Hierbei kann mithin der zeitliche Abstand zwischen der Aufnahme von Röntgenbildern einer Zeitserie variieren. Üblicherweise erfolgen die Aufnahmen der Röntgenbilder dann getriggert, wobei ein zeitlich veränderliches Auslösesignal auf die Erfüllung einer Triggerbedingung ausgewertet wird. Beispiele für Aufnahmevorgänge mit unregelmäßiger zeitlicher Abtastung umfassen beispielsweise 3D-Scans, wo die Aufnahme einzelner Projektionsbilder als Röntgenbilder von der Position der Aufnahmeanordnung, beispielsweise dem Projektionswinkel, abhängig ist, oder Aufnahmevorgänge, die von der Atmung und/oder dem Herzschlag eines Patienten getriggert werden sollen. Das Auslösesignal im ersten genannten Beispiel kann dann beispielsweise ein Positionssignal, das innerhalb der Röntgeneinrichtung selbst erzeugt wird, sein; im Fall biometrischer Signale eines zu untersuchenden Patienten können beispielsweise EKG-Signale und/oder Atemsignale als Auslösesignal verwendet werden.
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Für die artefaktfreie Bilderzeugung ist eine konstante, vorgegebene Länge des Integrationszeitraums des Röntgendetektors, im Folgenden als Vorgabelänge bezeichnet, notwendig. Der Röntgenpuls muss, wie bereits gesagt, vollständig innerhalb des Integrationszeitraums liegen. Auf der anderen Seite können sich bei eingeschalteten Röntgendetektoren, die mithin in Bereitschaft sind, auch außerhalb von Röntgenpulsen Ladungen ansammeln. Daher ist es im Stand der Technik bekannt, Röntgendetektoren mit einem vorgegebenen Detektortakt derart zu betreiben, dass Integrationszeiträume der Vorgabelänge, getrennt durch Auslesezeiträume, periodisch aufeinander folgen. Auf diese Weise ist eine konstante Länge der Integrationszeiträume sichergestellt und die Ansammlung von Ladungen außerhalb von Bildgebungsvorgängen wird durch Auslesen und Verwerfen der Daten unbelichteter Bilder vermieden. Dies führt allerdings bei einem ungünstigen Triggerzeitpunkt zu Schwierigkeiten, wenn beispielsweise Röntgenpulse nicht vollständig innerhalb eines Integrationszeitraums ausgegeben werden können und dergleichen.
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Zur Lösung der hierbei bestehenden Probleme wurden verschiedene Ansätze vorgeschlagen. So ist in einem ersten Lösungsansatz bekannt, die Länge des Integrationszeitraums abhängig vom Auslösesignal bzw. Triggersignal zu variieren. Dieses Vorgehen bewirkt störende Artefakte im Röntgenbild, erreicht aber eine gute Genauigkeit bezüglich der durch die Triggerbedingung beschriebenen, zu erfüllenden Randbedingungen. In einem anderen Ansatz wurde vorgeschlagen, bei konstanter Vorgabelänge der Integrationsszeiträume den Triggerzeitpunkt zu variieren, sodass er in das Zeitraster des Detektortaktes passt. Auf diese Weise werden die Bildartefakte verhindert, aber die Genauigkeit bezüglich der Randbedingungen wird verschlechtert.
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Schließlich ist es auch denkbar, Röntgendetektoren zu verwenden, die keine integrationszeitabhängigen Artefakte erzeugen, beispielsweise Bildverstärker. Diese weisen jedoch andere Nachteile, beispielsweise geometrische Bildverzerrungen oder hohe Kosten, auf.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei unregelmäßiger zeitlicher Aufnahme von Röntgenbildern unter Aufrechterhaltung einer konstanten Länge des Integrationszeitraums für die Röntgenbilder eine möglichst gute Erfüllung der durch die Triggerbedingung beschriebenen Randbedingungen zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, eine Röntgeneinrichtung, ein Computerprogramm und einen elektronisch lesbaren Datenträger mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art während der Aufnahme der Zeitserie zusätzlich zu der Triggerbedingung auch eine das voraussichtliche Bevorstehen der Erfüllung der Triggerbedingung innerhalb eines Vorgabezeitraums, der größer oder gleich der Vorgabelänge ist, beschreibende, das Auslösesignal auswertende Auslesebedingung überwacht, wobei bei Erfüllung der Auslesebedingung
- - der Röntgendetektor unter Beendigung eines aktuellen Integrationszeitraums zurückgesetzt wird und ein Integrationszeitraum der Vorgabelänge gestartet wird,
- - bei Erfüllung der Triggerbedingung der Röntgenstrahler zum Ausstrahlen eines Röntgenpulses unmittelbar innerhalb des gestarteten Integrationszeitraums angesteuert wird, und
- - das Röntgenbild am Ende des gestarteten Integrationszeitraums ausgelesen wird.
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Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, das zeitlich veränderliche Auslösesignal weitergehend als nur durch die Triggerbedingung auszuwerten, nachdem im Rahmen der Aufnahme solcher Zeitserien getriggerter Röntgenbilder verwendete Auslösesignale üblicherweise einen charakteristischen Verlauf aufweisen, aus dem das zukünftige Eintreten der Triggerbedingung innerhalb eines Vorgabezeitraums mit hoher Zuverlässigkeit vorausgesagt werden kann. Es wird mithin eine zusätzliche Bedingung, die Auslesebedingung, verwendet, welche dafür sorgt, dass kurz vor dem Erreichen der Triggerbedingung ein aktueller, von der zeitlichen Länge her irrelevanter Integrationszeitraum beendet wird und dafür ein Integrationszeitraum mit der Vorgabelänge bereitgestellt wird, innerhalb dessen dann bei Erfüllung der Triggerbedingung unmittelbar der Röntgenpuls zur Aufnahme des Röntgenbildes ausgegeben werden kann. Mit anderen Worten wird der Röntgendetektor kurz vor Erreichen der Triggerbedingung aufgrund einer Auswertung des Auslösesignals zurückgesetzt und anschließend wird unter Einhaltung der festen, vorbestimmten Integrationsdauer, also der Vorgabelänge, ausgelesen, wobei innerhalb des gestarteten Integrationszeitraums der Vorgabelänge der Röntgenpuls gemäß den äußeren Randbedingungen, beschrieben durch die Triggerbedingung, zeitlich möglichst exakt, also unmittelbar nach Erfüllung der Triggerbedingung innerhalb des gestarteten Integrationszeitraums, erzeugt werden kann. Das Zurücksetzen des Detektors kann dabei je nach Ausführungsform des Detektors beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Detektor ausgelesen und das zugehörige Bild verworfen wird, oder dadurch, dass der laufende Integrationszeitraum beendet und die bis dahin aufintegrierte Detektorinformation verworfen wird, ohne dass zu diesem Zweck ein Auslesen erforderlich wäre.
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Dabei kann konkret vorgesehen sein, dass die Überprüfung auf die Triggerbedingung vorteilhafterweise nur nach Erfüllung der Auslesebedingung überhaupt erfolgt, denkbar ist es jedoch auch, bei Erfüllung der Triggerbedingung ohne vorherige Erfüllung der Auslesebedingung dieses Erfüllen der Triggerbedingung sowohl als erfüllte Auslesebedingung als auch als erfüllte Triggerbedingung zählen kann.
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Ferner sei darauf hingewiesen, dass das Überprüfen der Auslesebedingung deutliche Vorteile im Zeitablauf mit sich bringt, aber grundsätzlich auch ein Verfahren der eingangs genannten Art denkbar ist, bei dem bei Erfüllung der Triggerbedingung unter Beendigung eines aktuellen Integrationszeitraums der Röntgendetektor zurückgesetzt wird und ein Integrationszeitraum der Vorgabelänge gestartet wird, wobei unmittelbar nach Beginn des gestarteten Integrationszeitraums der Vorgabelänge der Röntgenpuls ausgestrahlt wird und das Röntgenbild am Ende des gestarteten Integrationszeitraums der Vorgabelänge ausgelesen wird. In diesem Fall wird allerdings ein festgelegter Zeitversatz in Höhe der Dauer des Auslesezeitraums in Kauf genommen, das bedeutet, die Randbedingungen können nicht, wie bei Verwendung der Auslesebedingung möglich, exakt erfüllt werden.
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Das erfindungsgemäße Vorgehen hat also den großen Vorteil, dass gleichzeitig die exakte Genauigkeit des Röntgenpulses gemäß dem Trigger und die feste Integrationsdauer des Röntgendetektors für alle Röntgenbilder erreicht werden können. Das bedeutet, die eingangs genannten Quellen für Bildartefakte können beide vermieden werden. Dies ermöglicht insbesondere die kostenoptimierte Auswahl von Flachdetektoren als Röntgendetektoren, da Standardkomponenten verwendet werden können. Durch Zurücksetzen des Röntgendetektors kurz vor Eintritt der durch die Triggerbedingung beschriebenen Randbedingungen erreicht man innerhalb eines kurzen Zeitraumes die Synchronisation von Röntgendetektor, Röntgenstrahler und Auslösesignal.
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Durch die vorliegende Erfindung ergeben sich für die entsprechenden Hersteller von Röntgeneinrichtungen Wettbewerbsvorteile aufgrund optimierter Bildqualität für auslösesignalabhängige Röntgenaufnahmen bei gleichzeitiger Verwendung günstiger Röntgendetektoren.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei innerhalb des gestarteten Integrationszeitraums bis zu einer die Dauer des Röntgenpulses unterschreitenden Restdauer des gestarteten Integrationszeitraums nicht erfüllter Triggerbedingung der gestartete Integrationszeitraum durch Zurücksetzen des Röntgendetektors abgebrochen wird und ein neuer Integrationszeitraum der Vorgabelänge gestartet wird. Das bedeutet, wenn innerhalb der erwünschten Vorgabelänge der Röntgenpuls nicht mehr vollständig erzeugt werden kann, beispielsweise also die verbleibende Zeit im zunächst gestarteten Integrationszeitraum kleiner ist als die für den Röntgenpuls benötigte Pulsdauer, kann der zunächst gestartete Integrationszeitraum durch Zurücksetzen des Detektors abgebrochen werden und die Integration kann neu gestartet werden, um wieder für die Triggerbedingung und den Röntgenpuls bereit zu sein. Entsprechend kann der Röntgenpuls dann in dem nun neu gestarteten Integrationszeitraum der Vorgabelänge ausgegeben werden. Diese Ausgestaltung ist nützlich, wenn die durch die Triggerbedingung beschriebene wenigstens eine Randbedingung, beispielsweise ein bestimmter Atemzustand, später als vorhergesagt eintritt.
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In einer besonders bevorzugt zusätzlich gegebenen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann auch der umgekehrte Fall, nämlich dass die Triggerbedingung sehr früh erfüllt ist, berücksichtigt werden, indem bei Eintritt der Triggerbedingung vor dem Ende des dem Starten des Integrationszeitraums der Vorgabelänge vorangehenden Auslesezeitraums der Röntgenpuls unmittelbar zu Beginn des gestarteten Integrationszeitraums ausgegeben wird. Folgt also beispielsweise die Erfüllung der Triggerbedingung unmittelbar auf die Erfüllung der Auslesebedingung (oder sind, wie oben dargelegt, beide als gleichzeitig erfüllt anzunehmen), wird der Röntgenpuls baldmöglichst erzeugt, also mit Beginn des gestarteten Integrationszeitraums der Vorgabelänge, was auch als „unmittelbar innerhalb des gestarteten Integrationszeitraums“ verstanden werden kann. Auch wenn die Randbedingung früher als erwartet eintritt, kann mithin schnell genug reagiert werden.
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Vorzugsweise kann die Auslesebedingung einen, insbesondere geglätteten, zeitlichen Verlauf des Auslösesignals zur Vorhersage der Erfüllung der Triggerbedingung auswerten. Wie bereits erwähnt, sind häufig genutzte Auslösesignale im Wesentlichen stetig, sodass, insbesondere in geglätteter Form, typische Verläufe gegeben sind, die es durch einfache Abfrage des Verlaufs ermöglichen, das Eintreten der Randbedingungen, mithin die Erfüllung der ja auch das Auslösesignal auswertenden Triggerbedingung, hinreichend verlässlich vorherzusagen.
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Beispielsweise sind Atem- und/oder EKG-Signale periodisch, sodass hier bestimmte Schlussfolgerungen gezogen werden können. Ist das Auslösesignal beispielsweise ein Positionssignal einer Komponente der Röntgeneinrichtung, beispielsweise eines C-Bogens bzw. eines Röntgenstrahlers, wurde diesem üblicherweise auch eine bestimmte Bewegung in Form der Aufnahmetrajektorie vorgegeben, sodass auch hier abgeschätzt werden kann, wann bestimmte Triggerpositionen erreicht sind.
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Wie bereits angedeutet, kann als Auslösesignal beispielsweise ein Positionssignal wenigstens des Röntgenstrahlers entlang einer Aufnahmetrajektorie, insbesondere ein Projektionswinkelsignal, und/oder ein biometrisches Signal eines zu untersuchenden Patienten, insbesondere ein EKG-Signal und/oder ein Atemsignal, verwendet werden. Wird beispielsweise eine Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen verwendet, an dem sich gegenüberliegend der Röntgenstrahler und der Röntgendetektor befestigt sind, kann zur Aufnahme von Projektionsbildern als Röntgenbilder, die der Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bilddatensatzes zugrunde zu legen sind, eine Rotation des C-Bogens und somit eine Bewegung des Röntgenstrahlers entlang einer Kreisbahn durchgeführt werden, wobei jede Position entlang der Kreisbahn einem Projektionswinkel entspricht. Sollen nun bei bestimmten Projektionswinkeln Röntgenbilder, hier konkret Projektionsbilder zur Rekonstruktion, aufgenommen werden, können entsprechende Triggerbedingungen für diese Projektionswinkel definiert werden. Bei angenommener im Mittel gleichförmiger Bewegung des C-Bogens lässt sich auch sehr gut voraussagen, insbesondere hinsichtlich des gewollten Vorgabezeitraums, wann voraussichtlich die nächste Bildaufnahmeposition, also der nächste Projektionswinkel, bei dem ein Röntgenbild aufgenommen werden soll, erreicht ist. Die angesprochenen Ausnahmebehandlungen - Abbruch eines gestarteten Integrationszeitraums und Starten eines neuen Integrationszeitraums bzw. Triggerbedingung bereits während dem Auslesezeitraum erfüllt - entsprechen in diesem Ausführungsbeispiel den Fällen, dass sich der C-Bogen zu langsam bzw. zu schnell bewegt.
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Auch EKG- und/oder atemgetriggerte Aufnahmen von Röntgenbildern sind im Stand der Technik bereits vorgeschlagen worden, sodass entsprechende EKG-Signale und/oder Atemsignale auch bereits Verwendung als Auslösesignale finden. Für diese Auslösesignale gilt, dass sie einen im Wesentlichen periodischen Verlauf aufweisen, der eine Vorhersage, insbesondere auch unter Berücksichtigung der Periodendauer in der Vergangenheit auf relativ verlässliche Art und Weise erlaubt. Ist beispielsweise die Atmung zeitweise doch langsamer als erwartet, kann die oben beschriebene Ausnahmebehandlung im Zweifel greifen und ein neuer Integrationszeitraum der Vorgabelänge gestartet werden.
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Bei manchen Röntgendetektoren ist zu verhindern, dass eine zu starke Ladungsansammlung auftritt, das bedeutet, dass ein Integrationszeitraum zu lange andauert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die Integrationszeiträume zwischen den tatsächlichen Aufnahmen von Röntgenbildern letztlich in ihrer Länge beliebig, falls nicht eine derartige technische Beschränkung bzw. Schutzbeschränkung zu beachten ist. Auch derartiges kann jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung berücksichtigt werden, indem beispielsweise vorgesehen sein kann, dass außerhalb der Integrationszeiträume der Vorgabelänge eine maximale Zeitraumlänge der Integrationszeiträume verwendet wird, zu deren Ende bei nicht erfüllter Auslesebedingung ein Zurücksetzen des Detektors erfolgt, wonach ein neuer Integrationszeitraum gestartet wird, in dem auf die Erfüllung der Auslesebedingung überprüft wird. Dabei kann eine zweckmäßige Weiterbildung vorsehen, dass bei innerhalb des Auslesezeitraums beim Auslesen aufgrund des Erreichens der maximalen Zeitraumlänge erfüllter Auslesebedingung unmittelbar nach diesem Auslesezeitraum der Integrationszeitraum der Vorgabelänge gestartet wird.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Röntgeneinrichtung, aufweisend eine Aufnahmeanordnung mit einem als Flachdetektor ausgebildeten Röntgendetektor und einem Röntgenstrahler, einer Auslösesignalerzeugungseinrichtung und eine zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung kann dabei wenigstens einen Prozessor und/oder ein Speichermittel aufweisen. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung übertragen, welche mithin ebenso die bereits genannten Vorteile mit sich bringt.
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Die Aufnahmeanordnung kann bevorzugt an einen C-Bogen der Röntgeneinrichtung angeordnet sein, konkret der Röntgendetektor und der Röntgenstrahler an sich gegenüberliegenden Enden des C-Bogens. Auch andere Ausgestaltungen sind aber denkbar, beispielsweise mit unabhängig und gekoppelt bewegbaren Komponenten der Röntgenanordnung. Die Auslösesignalerzeugungseinrichtung kann bei einem Positionssignal als Auslösesignalteil die Steuereinrichtung selbst sein, aber auch getrennt vorgesehen werden. Bei Verwendung eines biometrischen Signals eines Patienten können entsprechende Messeinrichtungen als Auslösesignalerzeugungseinrichtungen verwendet werden, die das Auslösesignal über eine Schnittstelle der Steuereinrichtung bereitstellen. Beispielsweise kann es sich dabei um einem Atemsensor und/oder Atemgurt und/oder eine EKG-Messeinrichtung handeln. Die Steuereinrichtung kann auch zumindest teilweise in anderen Komponenten der Röntgeneinrichtung integriert sein. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, speziell für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehene Funktionseinheiten in den Röntgendetektor selbst integriert vorzusehen.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Steuereinheit neben einer Schnittstelle, über die das Auslösesignal entgegengenommen wird, und einer allgemeinen Steuereinheit zur Ansteuerung des Röntgendetektors und des Röntgenstrahlers eine erste Auswerteeinheit zur Überwachung der Auslesebedingung und eine zweite Auswerteeinheit zur Überwachung der Triggerbedingung aufweisen.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist beispielsweise direkt in einen Speicher einer Steuereinrichtung einer Röntgeneinrichtung ladbar und weist Programmmittel auf, um die Schritte eines hierin beschriebenen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Steuereinrichtung der Röntgeneinrichtung ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann auf einem erfindungsgemäßen elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein, welcher mithin darauf gespeicherte elektronisch lesbare Steuerinformationen umfasst, welche zumindest ein genanntes Computerprogramm umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinrichtung einer Röntgeneinrichtung ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um einen nichttransienten Datenträger, beispielweise eine CD-ROM, handeln.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 verschiedene Signale und Zeiträume in ihrem zeitlichen Verlauf,
- 3 eine erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung, und
- 4 eine Funktionseinheiten in einer Steuereinrichtung der Röntgeneinrichtung erläuternde Prinzipskizze.
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1 zeigt einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei soll eine Zeitserie von Röntgenbildern aufgenommen werden, wobei die zeitlichen Abstände zwischen der Aufnahme der einzelnen Röntgenbilder nicht zwangsläufig gleich sein müssen, sondern im Allgemeinen unterschiedlich sind. Im in Folgenden konkret angesprochenen Ausführungsbeispiel wird als Auslösesignal, welches durch eine Triggerbedingung zum Aufnehmen von Röntgenbildern ausgewertet wird, ein Projektionswinkelsignal der Röntgeneinrichtung, die einen C-Bogen, an dem sich gegenüberliegend ein Röntgendetektor, der als Flachdetektor ausgebildet ist, und ein Röntgenstrahler angeordnet sind, aufweist, als eine Art eines Positionssignals (beispielsweise Drehstellung des C-Bogens) bereitgestellt. Bei bestimmten, vorgegebenen Projektionswinkeln ist die Triggerbedingung erfüllt. Auf diese Weise können Röntgenbilder unterschiedlicher Projektionsrichtungen, beispielsweise als zweidimensionale Projektionsbilder zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bilddatensatzes, aufgenommen werden.
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Eine Auslösesignalerzeugungseinrichtung 1, die Teil der Röntgeneinrichtung sein kann, ist in 1 als Quelle für das Auslösesignal gezeigt, welches aber in einem Schritt S1 zunächst genutzt wird, um eine Auslesebedingung zu überprüfen. Die Auslesebedingung wertet ebenso das Auslösesignal aus und überprüft, ob in einem auf die Erfüllung folgenden Vorgabezeitraum die Triggerbedingung erfüllt werden wird. Die Länge des Vorgabezeitraums ist dabei in Abhängigkeit einer für alle Röntgenbilder zu verwendenden Vorgabelänge für den Integrationszeitraum bei der Aufnahme des Röntgenbildes gewählt, insbesondere so, dass bei Auftreten der Triggerbedingung in dem Vorgabezeitraum der Röntgenpuls in einem sogleich erläuterten, gestarteten Integrationszeitraum der Vorgabelänge zu liegen kommt, also als Vorgabelänge plus Pulsdauer. Nachdem die Bewegungsgeschwindigkeit des C-Bogens im konkreten Ausführungsbeispiel zwar etwas schwankt, aber dennoch relativ gut vorhersagbar ist, kann beispielsweise in der Auslesebedingung überprüft werden, ob eine bestimmte Gradzahl vor einem Projektionswinkel, bei dem ein Röntgenbild aufgenommen werden soll, bei dem mithin die Triggerbedingung erfüllt ist, vorliegt, beispielsweise 4° vor einem derartigen Projektionswinkel zur Aufnahme eines Projektionsbildes als Röntgenbild.
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Ist die Auslesebedingung im Schritt S1 erfüllt, wird in einem Schritt S2 der aktuelle Integrationszeitraum des Röntgendetektors beendet und es erfolgt ein Zurücksetzen des Röntgendetektors in einem Auslesezeitraum, wobei wie vorangehend beschrieben zum Zweck des Zurücksetzens des Röntgendetektors entweder ein Auslesen erfolgt und das Ausleseergebnis als unbelichtetes Röntgenbild verworfen wird, oder aber ein Verwerfen der bis dahin aufintegrierten Detektorinformation ohne vorheriges Auslesen. Nach dem Auslesezeitraum beginnt unmittelbar ein neuer Integrationszeitraum der Vorgabelänge. Im Schritt S2 wird also der Röntgendetektor 2, der ebenso in 1 angedeutet ist, angesteuert, vgl. den entsprechenden Pfeil.
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In einem Schritt S3 wird eine erste Ausnahmebehandlung überprüft, nämlich, ob die Triggerbedingung bereits während des Auslesezeitraums des Schrittes S2 erfüllt ist. Ist dies der Fall, wird unmittelbar zum Schritt S6 weitergesprungen, in dem zum nächstmöglichen Zeitpunkt innerhalb des gestarteten Integrationszeitraums der Röntgenpuls zur Aufnahme des Röntgenbildes ausgegeben wird, vgl. die gezeigte Ansteuerung des Röntgenstrahlers 3, das bedeutet, im vorliegenden Fall unmittelbar mit dem Beginn des Integrationszeitraums der Vorgabelänge auch der Röntgenpuls ausgegeben wird. Dies wird aber üblicherweise nicht der Normalfall sein, sondern nur dann auftreten, wenn sich der C-Bogen im konkreten Ausführungsbeispiel deutlich zu schnell bewegt.
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In einem Schritt S4 wird dann nach dem Starten des Integrationszeitraumes der Vorgabelänge die Erfüllung der Triggerbedingung überwacht. Diese wertet, wie durch den entsprechenden Pfeil von der Auslösesignalerzeugungseinrichtung 1 angedeutet, wiederum das Auslösesignal aus. Dabei wird allerdings parallel in einem Schritt S5 auch überprüft, ob die verbleibende Dauer des gestarteten Integrationszeitraums überhaupt noch ausreichend wäre, um den Röntgenpuls auszugeben, was beispielsweise nicht der Fall sein kann, wenn sich im konkreten Ausführungsbeispiel der C-Bogen zu langsam bewegt. Dann ist vorgesehen, dass zum Schritt S2 zurückgekehrt wird, das bedeutet, es wird erneut ein Zurücksetzen des Röntgendetektors durchgeführt und der Integrationszeitraum der Vorgabelänge wird erneut gestartet.
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Bei Erfüllung der Triggerbedingung im Schritt S4 (und hinreichender verbleibender Zeit für den Röntgenpuls im gestarteten Integrationszeitraum) wird mit Schritt S6 fortgefahren, so dass unmittelbar bei Erfüllung der Triggerbedingung auch die Ausgabe des Röntgenpulses erfolgen kann, mithin idealerweise im Normalfall kein Zeitverlust entsteht.
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Die im Ablaufdiagram der 1 erläuterten Zeitzusammenhänge werden durch den zeitlichen Ablaufplan der 2 nochmals näher erläutert. Dabei zeigt der obere Graph 4 die Aktivität des Röntgendetektors 2, der mittlere Graph 5 die Aktivität des Röntgenstrahlers 3 und der untere Graph 6 symbolisiert das Auslösesignal 7.
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Ersichtlich existieren im Betrieb des Röntgendetektors 2 Integrationszeiträume 8a bis 8g, in denen der Röntgendetektor 2 grundsätzlich elektrische Ladungen bei eintreffender Strahlung in Integrationsgliedern einzelner Detektorpixel ansammeln kann. Zwischen den Integrationszeiträumen 8a bis 8g liegen jeweils Auslesezeiträume 9a bis 9f, in denen die einzelnen Detektorpixel-Ladungen des Röntgendetektors 2, wie im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, ausgelesen werden. In diesen Auslesezeiträumen 9a bis 9f können keine Röntgendaten mit dem Röntgendetektor 2 aufgenommen werden. Die Auslesezeiträume 9a bis 9f haben eine konstante Ausleselänge 10 (Auslesezeitdauer). Dies gilt für die Integrationszeiträume 8a bis 8g nicht, wie im Folgenden noch näher dargelegt werden wird.
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Bezüglich des Betriebs des Röntgenstrahlers 3 sind ersichtlich mehrere Röntgenpulse 11 einer festen Pulslänge vorgesehen.
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Das Auslösesignal 7, welches in der Realität des konkreten Ausführungsbeispiels einem monoton steigenden Projektionswinkel entspricht, ist in 2 der besseren Erläuterung halber so dargestellt, dass bestimmte Zeitpunkte mit bestimmten Projektionswinkeln durch Knoten hervorgehoben sind.
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So ist beispielsweise zum Zeitpunkt 12 ein Projektionswinkel von 16° erreicht. Dieser liegt 4° vor dem Projektionswinkel von 20°, bei dem ein Röntgenbild aufgenommen werden soll. Das bedeutet, zum Zeitpunkt 12 ist die Auslesebedingung erfüllt, so dass entsprechend dem dort gezeigten Fall der Röntgendetektor 2 angesteuert wird, den Integrationszeitraum 8a zu beenden und den Auslesezeitraum 9a zu beginnen, woran der Beginn des Integrationszeitraums 8b, der die Vorgabelänge 13 aufweisen soll, anschließt.
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Tatsächlich wird zum Zeitpunkt 14 im Auslösesignal der Projektionswinkel von 20° angezeigt, das bedeutet, die Triggerbedingung ist erfüllt, und zwar derart, dass der zu erzeugende Röntgenpuls 11 innerhalb des gestarteten Integrationszeitraums 8b vollständig ausgegeben werden kann, sodass der Röntgenstrahler 3 entsprechend angesteuert wird. Nach dem Ende der Vorgabelänge des Integrationszeitraums 8b wird im Auslesezeitraum 9b das Röntgenbild ausgelesen. Diese soeben dargestellte Konstellation stellt den Normalfall dar. An den Auslesezeitraum 9b schließt das in seiner Länge zunächst nicht festgelegte, also beliebige Integrationszeitraum 8c an.
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Zum Zeitpunkt 15 ist der Projektionswinkel von 36° erreicht, was 4° vom Projektionswinkel 40° entfernt ist, bei dem ein Röntgenbild aufgenommen werden soll, sodass wiederum die Auslesebedingung erfüllt ist und der Integrationszeitraum 8c zu Gunsten des Auslesezeitraums 9c abgebrochen wird, woraufhin der Integrationszeitraum 8d gestartet wird, mit der Absicht, diesen über die Vorgabelänge zu erstrecken. Jedoch wird zum Zeitpunkt 16 festgestellt, dass nun der Röntgenpuls 11 nicht mehr vollständig innerhalb des Integrationszeitraums 8d, wenn dieser die Vorgabelänge hätte, ausgegeben werden könnte, aber auch noch keine Triggerbedingung eingetreten ist, weswegen zum Zeitpunkt 16 der Integrationszeitraum 8d abgebrochen wird und wiederum ein Zurücksetzen im Auslesezeitraum 9d erfolgt, wonach ein neuer Integrationszeitraum 8e, angesetzt mit der Vorgabelänge 13, begonnen wird. Zum Zeitpunkt 17 ist dann gemäß Auslösesignal 7 der Projektionswinkel von 40° endlich erreicht (der C-Bogen hat sich langsam bewegt), sodass entsprechend der Röntgenstrahler 3 zur Ausgabe des Röntgenpulses 11 unmittelbar angesteuert wird. Der Röntgenpuls 11 liegt ersichtlich vollständig im Integrationszeitraum 8d. Im Auslesezeitraum 9e wird dann das entsprechende Röntgenbild für den Projektionswinkel 40° ausgelesen.
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Wiederum schließt nun ein Integrationszeitraum 8f letztlich beliebiger Länge an, diesmal sogar besonders kurz, nachdem zum Zeitpunkt 18 bereits der Projektionswinkel von 56° erreicht ist, die Auslesebedingung erfüllt ist und der Integrationszeitraum 8f zu Gunsten des Auslesezeitraums 9f abgebrochen wird. Im hierdurch illustrierten Spezialfall bewegt sich der C-Bogen schneller als erwartet, nachdem zum Zeitpunkt 19 bereits der Projektionswinkel von 60° erreicht ist, mithin die Triggerbedingung erfüllt ist. In einem solchen Fall wird unmittelbar mit dem Beginn des Integrationszeitraums 8g der Vorgabelänge 13 auch der Röntgenpuls 11 ausgegeben.
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Auch wenn vorliegend ein konkretes Ausführungsbeispiel für die Rotation eines C-Bogens beschrieben wurde, lassen sich die hier beschriebenen Konzepte selbstverständlich auch auf andere Auslösesignale übertragen, insbesondere biometrische Auslösesignale wie EKG-Signale und/oder Atemsignale.
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Es sei ferner angemerkt, dass für die Integrationszeiträume 8a, 8c und 8f, in denen auf die Erfüllung der Auslesebedingung gewartet wird, gegebenenfalls maximale Zeitraumlängen vorgesehen sein können, zu deren Ende ausgelesen wird. Es folgt ein neuer Zwischen-Integrationszeitraum 8, wobei bei innerhalb dieses Auslesezeitraums 9 erfüllte Auslesebedingungen unmittelbar nach diesem Auslesezeitraum auch gleich einer der Integrationszeiträume 8 der Vorgabelänge 13 gestartet werden kann.
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3 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung 20. Diese umfasst einen C-Bogen 21, an dem sich gegenüberliegend der Röntgendetektor 2 und der Röntgenstrahler 3 angeordnet sind. Mittels eines Roboterarms 22 kann der C-Bogen 21 in verschiedene Aufnahmegeometrien bezüglich eines auf einer Patientenliege 23 gelagerten Patienten 24 verbracht werden.
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Der Betrieb der Röntgeneinrichtung 20 wird durch eine Steuereinrichtung 25 gesteuert, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Hierzu kann die Steuereinrichtung 25 insbesondere mit einer Auslösesignalerzeugungseinrichtung 1 kommunizieren, die auch als Teil der Steuereinrichtung 25 realisiert sein kann, wenn beispielsweise ein Positionssignal des Röntgenstrahlers 3 entlang der Aufnahmetrajektorie als Auslösesignal 7 verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Auslösesignalerzeugungseinrichtung 1, insbesondere beim Messen biometrischer Signale als Auslösesignale 7, an dem Patienten 24 angeordnet sein, beispielsweise als EKG-Einrichtung und/oder Atemsensor.
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4 zeigt schließlich eine Prinzipskizze möglicher Funktionseinheiten der Steuereinrichtung 25 hinsichtlich der vorliegenden Erfindung. Die Steuereinrichtung 25 weist eine Schnittstelle 26 zur Entgegennahme des Auslösesignals 7 auf. Eine erste Auswerteeinheit 27 wertet das Auslösesignal 7 hinsichtlich der Auslesebedingung aus, eine zweite Auswerteeinheit 28 hinsichtlich der Triggerbedingung. Weitere Funktionseinheiten können beispielsweise eine allgemeine Steuereinheit 29 zur übergeordneten Steuerung und/oder Ansteuerung des Röntgenstrahlers 3/Röntgendetektors 2 sowie anderer Komponenten umfassen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
