DE102018215958A1

DE102018215958A1 - Verfahren zur Ermittlung eines Befähigungsvorgangs, diesen nutzenden Verfahren zur Einstellung eines dosisbezogenen Aufnahmeparameters, Röntgeneinrichtung, Computerprogramm und elektronisch lesbarer Datenträger

Info

Publication number: DE102018215958A1
Application number: DE102018215958.0A
Authority: DE
Inventors: Richard Obler; Stanislav Tashenov
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-03-19
Also published as: CN110916692B; US11717251B2; CN110916692A; US20200085402A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines einer Wahl eines dosisbezogenen Aufnahmeparameters für einen Untersuchungsvorgang, insbesondere der Aufnahme einer Zeitserie von Röntgenbildern (1) als Röntgenbilddatensatz, eines Patienten (9) an einer Röntgeneinrichtung (4) zugrunde zu legenden Befähigungszusammenhangs zwischen wenigstens einem eine Benutzerbefähigung beschreibenden, benutzer- oder benutzergruppenspezifischen Fähigkeitswert hinsichtlich der Auswertung aufgenommener Röntgenbilder (1) und wenigstens dem wenigstens einen Aufnahmeparameter, dadurch gekennzeichnet, dass für den Benutzer oder wenigstens einen Benutzer der Gruppe:- dem Benutzer mehrere unterschiedlichen Aufnahmeparametern entsprechende und/oder unterschiedliche, durch Bildinhaltsparameter beschriebe Bildinhalte aufweisende Röntgenbilddatensätze an einer Anzeigevorrichtung (12) angezeigt werden und- für jeden Röntgenbilddatensatz wenigstens eine den Fähigkeitswert beschreibende Messgröße aufgrund einer Interaktion des Benutzers mit einem der Anzeigeeinrichtung zugeordneten Bedienmittel (13) aufgenommen wird,- aufgrund der Messgrößen der den aufnahmeparameterabhängigen Fähigkeitswert beschreibende Befähigungszusammenhang ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines einer Wahl eines dosisbezogenen Aufnahmeparameters für einen Untersuchungsvorgang, insbesondere der Aufnahme einer Zeitserie von Röntgenbildern als Röntgenbilddatensatz, eines Patienten an einer Röntgeneinrichtung zugrunde zu legenden Befähigungszusammenhangs, ein Verfahren zur Auswahl wenigstens eines dosisbezogenen Aufnahmeparameters für einen Untersuchungsvorgang eines Patienten an einer Röntgeneinrichtung, eine Röntgeneinrichtung, ein Computerprogramm und einen elektronisch lesbaren Datenträger.
Röntgeneinrichtungen werden für eine Vielzahl medizinischer Fragestellungen in Untersuchungsvorgängen von Patienten eingesetzt. Nachdem die zur Bildgebung genutzte Röntgenstrahlung schädlich für den Patienten sein kann, wird versucht, eine möglichst geringe Dosis zu verwenden. Auf der anderen Seite hängt jedoch die Sichtbarkeit klinisch relevanter, durch Röntgenbildgebung abzubildender Objekte, beispielsweise von anatomischen Strukturen, und medizinischen Instrumenten, in Röntgenbildern von deren Kontrast ab, das bedeutet, dem Unterschied in den Röntgenintensitäten der Röntgenstrahlung, die das Objekt durchquert, und der Röntgenstrahlung, die das umgebende Gewebe durchquert. Ein weiterer Einflussfaktor ist das Bildrauschen. Dabei kann die Bildqualität objektiv durch das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis (Contrast to Noise Ratio, im Folgenden häufig CNR) beschrieben werden. Für ein gegebenes Röntgenbild ist das CNR auch eine Funktion der Raumfrequenz, CNR(f) was anzeigt, dass üblicherweise größere Objekte im Vergleich zu kleineren Objekten besser sichtbar sind.
Für den Strahlungsschutz in der klinischen Praxis ist zweckmäßigerweise das sogenannte ALARA-Prinzip („as low as reasonably achievable“) einzusetzen. Es soll also so wenig wie möglich Röntgenstrahlung eingesetzt werden, so dass jedoch die entsprechenden Untersuchungsvorgänge noch erfolgreich verlaufen. Nachdem Röntgenbilder, die mit geringerer Röntgendosis für den Patienten aufgenommen wurden, ein geringeres CNR aufweisen, impliziert das ALARA-Prinzip die Aufnahme von Röntgenbildern, bei denen die relevanten Objekte nur leicht oberhalb der Schwelle der Sichtbarkeit liegen.
Problematisch ist hierbei, dass die klinische Praxis keine klare Definition einer CNR-Schwelle erlaubt, die für alle Untersuchungsvorgänge zweckmäßig ist. Ganz im Gegenteil liegt ein großer Übergangsbereich zwischen einer „Komfortzone“ und der Stelle, an der aufgrund des niedrigen CNR die relevanten Objekte tatsächlich nicht mehr sichtbar sind. Unter Komfortzone ist dabei zu verstehen, dass Röntgenbilder mit einem großen CNR und entsprechend deutlich sichtbaren Objekten vorliegen. In diesem Übergangsbereich führt eine Reduzierung des CNR zu folgenden Effekten:

a) erhöhte Zeit für Interpretation/Auswertung der Bilder seitens eines Benutzers, was beispielsweise bei der Fluoroskopie zu verlängerten Fluoroskopiezeiten führt,
b) erhöhtes Risiko einer Fehlinterpretation (und somit gegebenenfalls auch falscher Behandlungen), und
c) erhöhter mentaler Stress aufgrund eines benötigten höheren Niveaus an Konzentration.

Dabei ist es wichtig anzumerken, dass das höhere Risiko der Fehlinterpretation von Röntgenbildern mit niedrigem CNR unbewusst von dem Benutzer kompensiert wird, indem mehr Zeit (oder mehr Aufmerksamkeit) in die Auswertung der Röntgenbilder gesteckt wird, indem „genauer hingesehen wird“. Daher führt unterhalb einer bestimmten Schwelle eine weitere Abnahme des CNR zu einer Verlängerung der Untersuchungszeit bei der Aufnahme von Zeitserien von Röntgenbildern, insbesondere der Fluoroskopie, so dass auch die kumulative Bestrahlung des Patienten zunimmt.
Hinsichtlich des Problems der Wahl optimaler Bildeigenschaften, also Aufnahmeparameter, insbesondere des CNR, sind im Stand der Technik allenfalls Lösungsansätze bekannt geworden. So wurde vorgeschlagen, sogenannte Organprogramme fest vorzugeben, deren CNR empirisch aufgrund von allgemeinem Feedback der Benutzer festgelegt wurde. Dieses Feedback wird jedoch durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst und ist daher nicht präzise. Vorgeschlagen wurden zudem langwierige Qualitätsverbesserungsuntersuchungen, meist eine lange Zeit, nachdem eine Röntgeneinrichtung installiert wurde.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Grundlage zur Auswahl von Aufnahmeparametern einer Röntgeneinrichtung zur Dosisreduzierung an einem Patienten anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verfahren, die Röntgeneinrichtung, das Computerprogramm und den elektronisch lesbaren Datenträger gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Demgemäß weist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines einer Wahl eines dosisbezogenen Aufnahmeparameters für einen Untersuchungsvorgang, insbesondere der Aufnahme einer Zeitserie von Röntgenbildern als Röntgenbilddatensatz, eines Patienten an einer Röntgeneinrichtung zugrunde zu legenden Befähigungszusammenhang zwischen wenigstens einem eine Benutzerbefähigung beschreibenden, benutzer- oder benutzergruppenspezifischen Fähigkeitswert hinsichtlich der Auswertung aufgenommener Röntgenbilder und wenigstens dem wenigstens einen Aufnahmeparameter folgende Schritte für den Benutzer oder wenigstens einen Benutzer der Gruppe auf:

- dem Benutzer werden mehrere unterschiedlichen Aufnahmeparametern entsprechende und/oder unterschiedliche, durch Bildinhaltsparameter beschriebene Bildinhalte aufweisende Röntgenbilddatensätze an einer Anzeigevorrichtung angezeigt und
- es wird für jeden Röntgenbilddatensatz wenigstens eine den Fähigkeitswert beschreibende Messgröße aufgrund einer Interaktion des Benutzers mit einem der Anzeigeeinrichtung zugeordneten Bedienmittel aufgenommen, wonach
- aufgrund der Messgrößen der den aufnahmeparameterabhängigen Fähigkeitswert beschreibende Befähigungszusammenhang ermittelt wird.

Letztendlich wird erfindungsgemäß also vorgeschlagen, für zumindest einige Aspekte, die die Befähigung eines Benutzers oder einer Benutzergruppe zur Auswertung von Röntgenbildern bestimmter Eigenschaften betreffen, quantitative Fähigkeitszusammenhänge herzuleiten, um verbesserte auszuwählende Aufnahmeparameter auffinden zu können, insbesondere im Rahmen einer automatischen Dosisüberwachung. Mit anderen Worten erlauben solche Befähigungszusammenhänge, insbesondere im Rahmen der Aufnahmen von Zeitserien von Röntgenbildern, bevorzugt der Fluoroskopie, Einstellungen der Röntgeneinrichtung aufzufinden, die die Dosis für den Patienten gegenüber bislang verwendeten „Sicherheitswerten“ nochmals deutlich reduzieren können, insbesondere also auf die benutzerspezifischen Fähigkeiten zugschnitten die Röntgenbilder genauso aufgenommen werden, dass zum einen eine verlässliche Befundung durch einen Benutzer möglich ist, zum anderen aber die Dosis für den Patienten möglichst gering gehalten wird, was einer verbesserten Umsetzung des oben beschriebenen ALARA-Prinzips entspricht.
Dabei sei an dieser Stelle angemerkt, dass der Begriff des Aufnahmeparameters im Rahmen der vorliegenden Erfindung breit zu verstehen ist. Viele Bedieneinrichtungen von Röntgeneinrichtungen stellen vor einem Untersuchungsvorgang auch die Möglichkeit bereit, den Untersuchungsvorgang relativ abstrakt zu beschreiben, um hieraus geeignete konkret zur Ansteuerung von Komponenten der Röntgeneinrichtung zu verwendende Aufnahmeparameter abzuleiten. Mit anderen Worten muss der Benutzer nicht mehr zwangsläufig Werte wie Röhrenspannung, verwendete Filter und dergleichen direkt eingeben, sondern kann beispielsweise Untersuchungsziele, insbesondere Zielobjekte, deren Größe, ein gewünschtes Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis (CNR) und dergleichen eingeben, woraus die konkret zur Ansteuerung verwendeten weiteren Aufnahmeparameter durch eine Steuereinrichtung der Röntgeneinrichtung abgeleitet werden können. Ein Beispiel hierfür kann bei einer Fluoroskopie als Untersuchungsvorgang, für die die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft anwendbar ist, eine zu erwartende Bewegungsgeschwindigkeit des zu beobachtenden relevanten Objekts angegeben werden, woraus wiederum eine geeignete Framerate als Aufnahmeparameter abgeleitet werden kann. Dabei wurden bereits Röntgeneinrichtungen vorgeschlagen, bei denen als Aufnahmeparameter durch einen Benutzer vorgebbar und/oder bevorzugt als Zwischenschritt einer Dosisregelungsautomatik das CNR selbst als ein Aufnahmeparameter verwendet wird.
Kennt man in einem solchen Ausführungsbeispiel quantitativ die Abhängigkeit der Fähigkeitswerte von insbesondere wenigstens den CNR-Werten, ist es mithin, wie noch genauer erläutert werden wird, möglich, besonders vorteilhafte Werte für dieses CNR und somit auch für konkret zur Ansteuerung der Komponenten der Röntgeneinrichtung verwendete weitere Aufnahmeparameter aufzufinden. Dies gilt selbstverständlich auch für weitere denkbare Aufnahmeparameter, beispielsweise eine Framerate oder dergleichen.
Um solche quantitativen Fähigkeitszusammenhänge ermitteln zu können, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung konkret vorgeschlagen, einen automatisierten Anlernprozess für den Benutzer bzw. eine Gruppe von Benutzern durchzuführen, indem der Benutzer auf ihm an einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem Monitor der Röntgeneinrichtung, dargestellte Röntgenbilddatensätze reagiert und diese Reaktionen als Messgrößen aufgezeichnet werden. Damit ist ein bildbasiertes Messverfahren für die Benutzerbefähigung umgesetzt. Nachdem die Röntgenbilddatensätze dabei so gewählt werden, dass sie verschiedene Werte des wenigstens einen Aufnahmeparameters abdecken, liegen mithin für unterschiedliche Werte des wenigstens einen Aufnahmeparameters Messgrößen vor, so dass durch eine entsprechende Auswertung Befähigungszusammenhänge aufgefunden werden können.
Dabei sei an dieser Stelle bereits angemerkt, dass auch der Begriff des Röntgenbilddatensatzes breit zu verstehen ist. Selbstverständlich kann es sich bei den darzustellenden Röntgenbilddatensätzen zumindest teilweise um tatsächlich aufgenommene Röntgenbilddatensätze einer Röntgeneinrichtung handeln, es ist jedoch auch denkbar und erfindungsgemäß sogar bevorzugt, Röntgenbilddatensätze mit den gewünschten Eigenschaften, insbesondere also den gewünschten Aufnahmeparametern und/oder Bildinhaltsparametern, durch Simulation zu gewinnen, mithin synthetisch zu ermitteln. Dabei können als Grundlage für derartige simulierte Röntgenbilddatensätze wiederum selbstverständlich tatsächlich aufgenommene Röntgenbilddatensätze dienen.
In jedem Fall ist wesentlich, dass unterschiedliche Werte der Aufnahmeparameter durch die Röntgenbilddatensätze abgedeckt werden und, insbesondere, falls der wenigstens eine Fähigkeitszusammenhang für unterschiedliche Anwendungen/Klassen von Untersuchungsvorgängen ermittelt werden soll, auch unterschiedliche Konstellationen bezüglich des Bildinhalts bereitzustellen, insbesondere des Zielobjekts. Dabei werden die Reaktionen des Benutzers über Bedienmittel erfasst, wobei besonders bevorzugt im Allgemeinen die Anzeigevorrichtung wenigstens teilweise als ein Touchscreen ausgebildet sein kann, mithin selbst als Bedienmittel eingesetzt werden kann, wodurch eine besonders intuitive Möglichkeit zur Erfassung der Messgrößen gegeben ist, die durch wenig zusätzliche gedankliche Zwischenschritte seitens des Benutzers gekennzeichnet ist. Dabei sei an dieser Stelle auch hervorgehoben, dass die Messgrößen wenigstens teilweise einer Eingabe des Benutzers entsprechen können, es jedoch auch möglich ist, Umstände der Eingabe zu berücksichtigen, beispielsweise einen Zeitpunkt der Eingabe, wenn eine Zeitdauer der Beurteilung des Röntgenbilddatensatzes als Fähigkeitswert abgefragt werden soll.
Nachdem sodann Messgrößen für verschiedene Aufnahmeparameter und insbesondere auch Bildinhaltsparameter vorliegen, lassen sich die entsprechenden Befähigungszusammenhänge, die gewünscht sind, ermitteln. Die Befähigungszusammenhänge können dabei in unterschiedlicher Gestalt ermittelt werden, wobei bevorzugt ein quantitativer, funktionaler Befähigungszusammenhang bestimmt wird. Denkbar sind jedoch auch Look-up-Tabellen und dergleichen.
Insgesamt und mit anderen Worten ausgedrückt wird durch die Erfindung ermöglicht, Röntgenparameter auf der Basis eines bildorientierten Messverfahrens individuell so zu optimieren, dass eine minimale Patientendosis bei einem bestimmten Benutzer/einer bestimmten Benutzergruppe erzielt wird.
Konkrete, bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung können vorsehen, dass als Aufnahmeparameter ein Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis (CNR) und/oder eine Framerate bei einer Zeitserie von Röntgenbildern und/oder ein die räumliche Auflösungsfähigkeit, insbesondere hinsichtlich der durch eine Größe eines Zielobjekts definierten, räumlichen Frequenz, betreffende Aufnahmeparameter und/oder als Bildinhaltsparameter wenigstens ein in dem Röntgenbilddatensatz gezeigtes Zielobjekt, insbesondere medizinisches Instrument, beschreibender Objektparameter, insbesondere wenigstens eine Ausdehnung des Zielobjekts und/oder ein Zielobjekttyp, und/oder als weiterer Variationsparameter der unterschiedlichen Röntgenbilddatensätze ein anatomisches Rauschen verwendet wird. Ein anatomisches Rauschen kann dabei beispielsweise als eine Dichte von das Zielobjekt umgebender Anatomie eingesetzt werden. Das anatomische Rauschen beschreibt somit alle von der Anatomie eines Patienten herrührenden Röntgensignale, die aber für die eigentliche Bildgebungsaufgabe, mithin den Untersuchungsvorgang, weniger relevant sind. Insbesondere dann, wenn der Untersuchungsvorgang die Fluoroskopie ist, kann als Zielobjekt bevorzugt ein medizinisches Instrument verwendet werden, da dies der hauptsächlichen Anwendung, beispielsweise bei sogenannten Roadmap-Prozeduren, entspricht.
Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass nicht alle Aufnahmeparameter, in deren Abhängigkeit der Fähigkeitswert durch den Befähigungszusammenhang beschrieben wird, zwangsläufig dem wenigstens einen letztlich für einen konkreten Untersuchungsvorgang bevorzugt automatisch auszuwählenden Aufnahmeparameter entsprechen müssen. Insbesondere ist es in einem konkreten Beispiel häufig so, dass die Framerate aufgrund einer den Untersuchungsvorgang beschreibenden Vorgabeinformation bereits festgelegt wird, mithin vorgegeben ist, dennoch selbstverständlich einen nicht unwesentlichen Einfluss auf den Fähigkeitswert haben kann, beispielsweise was die zeitliche Integration des menschlichen Auges angeht, welches beispielsweise bei der Fluoroskopie hinsichtlich des Rauschens eine zeitliche Glättung erreicht, die mit der Framerate in einem unmittelbaren Zusammenhang steht. Mithin ist die Abhängigkeit des Fähigkeitswerts von solchen Aufnahmeparametern vorhanden und somit zweckmäßigerweise auch zu kennen, selbst wenn diese Aufnahmeparameter bezüglich der insbesondere automatischen Dosisregelung nicht frei anpassbar sind.
Wie bereits dargelegt wurde, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vor, dass die Röntgenbilddatensätze für jeweils definierte zufällig aus einer zulässigen Wertegruppe gewählte Aufnahmeparameter und/oder Bildinhaltsparameter aus vorgegebenen Röntgenbilddatensätzen ausgewählt und/oder durch eine Simulation erzeugt werden. Dabei ist eine Erzeugung der Röntgenbilddatensätze erfindungsgemäß bevorzugt, da sich die für die quantitative Abbildung der Befähigung relevanten Merkmale, insbesondere was die Fluoroskopie als Untersuchungsvorgang angeht, leicht so simulieren lassen, dass Unterschiede zu tatsächlichen, realen Röntgenbildern kaum ersichtlich sind. Soll beispielsweise als Zielobjekt ein metallischer Führungsdraht in einem anzuzeigenden Röntgenbilddatensatz dargestellt werden, kann dieser durch eine Spline-Kurve, die sich zeitlich, gegebenenfalls nach einem Bewegungsmodell, verändert, leicht simuliert werden. Ein derart insbesondere zeitlich moduliertes Zielobjekt kann einem ausgewählten Hintergrund überlagert werden, beispielsweise einem homogenen Hintergrund (weißes Rauschen), einem Hintergrund mit anatomischem Rauschen und/oder einem Abbild einer tatsächlichen oder simulierten abgebildeten Anatomie, beispielsweise aufgrund von mit der Röntgeneinrichtung tatsächlich aufgenommenen Röntgenbilddatensätzen. Selbstverständlich sind neben einem derartigen, einfachen Ansatz, in dem das Zielobjekt über eine einfache Modellfunktion modelliert und einem auswählbaren Hintergrund überlagert wird, auch andere Ansätze zur synthetischen Erzeugung von Röntgenbilddatensätzen denkbar, beispielsweise durch vollständige Simulation von Bildgebungsvorgängen, beispielsweise auf Basis eines tatsächlich aufgenommenen dreidimensionalen Röntgenbilddatensatzes, aus dem Röntgenbilder durch Vorwärtsprojektion ermittelt werden können, beispielsweise, nachdem der dreidimensionale Röntgenbilddatensatz um ein Zielobjekt, beispielsweise ein medizinisches Instrument, ergänzt wurde. Ersichtlich existiert eine Vielzahl von Möglichkeiten, anzuzeigende Röntgenbilddatensätze für unterschiedliche Aufnahmeparameter und/oder Bildinhaltsparameter zu erzeugen, ohne dass eine große Menge von Röntgenbilddatensätzen innerhalb der das Verfahren ausführenden Recheneinrichtung vorgehalten werden muss.
In einer alternativen Ausgestaltung und/oder zusätzlich in einer Mischausgestaltung ist es selbstverständlich auch möglich, real aufgenommene Röntgenbilddatensätze, denen bestimmte Aufnahmeparameter und/oder Bildinhaltsparameter zugeordnet sind, in einer Speichereinrichtung, beispielsweise in einer Datenbank, vorzuhalten und bei Bedarf zur Anzeige abzurufen. Beispielsweise können geeignete, real aufgenommene Röntgenbilddatensätze von Experten als nützlich ausgewählt, und insbesondere nach einer Anonymisierung bereitgestellt werden.
Zweckmäßigerweise können Röntgenbilddatensätze für wenigstens 2 bis 10 unterschiedliche Werte der Aufnahmeparameter und/oder für wenigstens 2 bis 5 unterschiedliche Werte der Bildinhaltsparameter angezeigt werden. Der Grundgedanke hinter dieser Ausgestaltung ist es, die Zeitdauer der Ermittlung des Befähigungszusammenhangs möglichst auf einem für den Benutzer erträglichen Niveau zu halten, so dass insbesondere die Gesamtdauer zur Aufnahme der Messgrößen weniger als 20 Minuten, insbesondere weniger als 15 Minuten, andauert. Hierzu ist es zweckmäßig, einzelne, diskrete Werte für die Aufnahmeparameter und/oder die Bildinhaltswerte zu wählen, so dass, wenn Röntgenbilddatensätze für alle Kombinationen angezeigt werden sollen, deren Anzahl überschaubar ist. Geht man beispielsweise von etwa 200 Röntgenbilddatensätzen aus, deren Bearbeitung im Schnitt etwa drei Sekunden dauert, ergeben sich 10 Minuten für die Aufnahme der Messgrößen.
Konkret ist es besonders vorteilhaft, bei Verwendung eines Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisses als Aufnahmeparameter die Anzahl unterschiedlicher Werte für das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis größer als die Anzahl unterschiedlicher Werte für andere Aufnahmeparameter zu wählen, insbesondere fünf bis neun Werte für das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis und/oder 2 bis 4 Werte für andere Aufnahmeparameter und/oder die Bildinhaltsparameter. Werden in einer konkreten Ausgestaltung beispielsweise das Signal-zu-Rausch-Verhältnis, die Framerate, die Zielobjektgröße, (Ausdehnung des Zielobjekts, korreliert mit der Raumfrequenz), und der Zielobjekttyp betrachtet, können beispielhaft sieben Werte für das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis, drei Werte für die Framerate, drei Werte für die Zielobjektgröße und drei Zielobjekttypen, beispielsweise Stent, Marker und Katheter-Endpunkt, gewählt werden. Dies ergibt bei Betrachtung aller Kombinationen eine Anzahl von Röntgenbilddatensätzen von 7x3x3x3 = 189, mithin bei einer durchschnittlichen Dauer pro Röntgendatensatz von 3 Sekunden eine Testdauer von 9,5 Minuten.
Während es bevorzugt ist, die Röntgenbilddatensätze zur Ermittlung der Messgrößen basierend auf allen möglichen Kombinationen der Werte zu bestimmen, ist es zudem zweckmäßig, die zu verwendenden Werte zufällig über die Testdauer zu verteilen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Aufnahme der Messgrößen dem Benutzer eine insbesondere für alle Röntgenbilddatensätze gleiche, insbesondere auf das Zielobjekt bezogene Auswertungsaufgabe gestellt wird, wobei benutzerseitige Lösungsdaten mittels des Bedienmittels entgegengenommen werden. Dabei können sich die Messgrößen aus den Lösungsdaten und/oder der Bedientätigung an sich, insbesondere aus wenigstens einem Zeitpunkt der Bedientätigkeit, ergeben. Es ist im Übrigen auch denkbar, Messgrößen aus einer nicht vorhandenen Bedientätigkeit zu schließen. Wird beispielsweise ein Röntgenbilddatensatz für eine Zeitspanne angezeigt, die länger als eine Grenzzeitdauer ist, ohne dass eine Bedientätigkeit festgestellt wurde, kann zum nächsten Röntgenbilddatensatz weiter geschritten werden und es kann wenigstens eine Messgröße aufgenommen werden, die die Tatsache beschreibt, dass die gestellte Aufgabe nicht gelöst wurde.
In einer konkreten, vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass als Auswertungsaufgabe ein Auffinden und/oder Identifizieren des Zielobjekts gestellt wird. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere im Rahmen der Aufnahme von Serien von Röntgenbildern, insbesondere der Fluoroskopie, zweckmäßig. Dort wird dann als Röntgenbilddatensatz letztlich eine typische Fluoroskopieszene mit einer bestimmten Framerate als Aufnahmeparameter dargestellt. Die hauptsächliche Aufgabe der Fluoroskopie ist es, das Zielobjekt in den Bildern zu finden und gegebenenfalls zu identifizieren. Die das Zielobjekt zeigenden Bildanteile werden häufig auch als „Signal“ bezeichnet. Der Benutzer kann dann die Auswertungsaufgabe gestellt bekommen, das Zielobjekt so schnell wie möglich zu finden und zu lokalisieren. Dabei handelt es sich bei dem Zielobjekt zweckmäßigerweise um ein klinisch relevantes, gegebenenfalls abstraktes Signal, beispielsweise betreffend einen Marker, einen Führungsdraht einer bestimmten Größe und/oder ein sonstiges medizinisches Instrument. Wie dargelegt, kann bei der Verwendung eines CNR als Aufnahmeparameter das Zielobjekt dann mit einer entsprechenden CNR dargestellt werden, bei weiterer Verwendung einer Zielobjektgröße als Bildinhaltsparameter auch mit der entsprechenden, diesem Röntgenbilddatensatz zugeordneten Größe. Gerade in diesem Kontext der Fluoroskopie als Untersuchungsvorgang und der hier diskutierten Aufgabenstellung ist es zweckmäßig, die erwähnten künstlich erzeugten, simulierten Röntgenbilddatensätze heranzuziehen, bei denen das Zielobjekt letztlich einen gewählten, von den Aufnahmeparametern und/oder Bildinhaltsparametern abhängigen Hintergrund überlagert wird.
Dabei sei an dieser Stelle angemerkt, dass selbstverständlich auch komplexere Aufgabenstellungen umgesetzt werden können, beispielsweise die Anzeige eines Führungsdrahtes und/oder Markers und/oder sonstigen medizinischen Instruments in einer definierten räumlichen Relation zu einem abstrakten Blutgefäß und dergleichen.
Dabei ist es in diesem Kontext ferner besonders vorteilhaft, wenn als Fähigkeitswerte eine Auffindezeit bis zum Auffinden des Zielobjekts in dem Röntgenbilddatensatz und/oder eine Fehlerrate verwendet werden. Das bedeutet also, die in den Lösungsdaten enthaltene Auswahl sowie die Zeitspanne, bis diese Bedientätigkeit erfolgte, werden protokolliert. Aus den Lösungsdaten lässt sich eine Fehlerrate ableiten, da die korrekte Lösung selbstverständlich bekannt ist Aus der Zeitspanne, die der Benutzer für die Lösung gebraucht hat, lässt sich unmittelbar die Auffindezeit ableiten. Immer dann, wenn die Lösungsdaten falsch sind oder wenn die Aufgabe nicht innerhalb einer vorgegebenen Grenzzeitdauer gelöst wurde, wird ein Fehler protokolliert.
In einer konkreten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das angezeigte Röntgenbild des Röntgenbilddatensatzes in mehrere Bildbereiche aufgeteilt wird und die Auswertungsaufgabe das Auffinden des Bildbereichs, in dem das Zielobjekt befindlich ist, betrifft. Es können mithin Bildbereiche, beispielsweise durch Überlagerung eines Rasters, definiert werden, wobei, insbesondere bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anzeigevorrichtung als Touchscreen mit mithin integriertem Bedienmittel, durch eine einfache Bedieneingabe der Benutzer den Bildbereich als Lösungsdaten markieren kann, in dem er das Zielobjekt gefunden zu haben glaubt. Beispielsweise können 4, 9 oder 16 Bildbereiche bei grundsätzlich quadratischen Röntgenbildern der Röntgenbilddatensätze gewählt werden.
Allgemein gesagt können die Röntgenbilddatensätze in bezüglich der Aufnahmeparameter und der Bildinhaltsparameter ungeordneter, insbesondere randomisierter Reihenfolge ausgegeben werden. Dies ermöglicht es, Muster innerhalb der Reihenfolge der Präsentation möglichst weitgehend zu vermeiden, die die Ergebnisse verfälschen könnten. Besonders bevorzugt ist es zusätzlich oder alternativ, wenn für wenigstens einen Satz von dem wenigstens einen Aufnahmeparameter und/oder dem wenigstens einen Bildinhaltsparameter wenigstens zwei Röntgenbilddatensätze ausgegeben werden, wobei die Messgrößen dieser Ausgaben statistisch zusammengefasst und/oder zur Ermittlung eines zeitabhängigen Ermüdungswertes während des Gesamtanzeigezeitraums aller Röntgenbilddatensätze ausgewertet werden. Ein solcher Ermüdungswert kann bei der Auswertung, also der Ermittlung des Befähigungszusammenhangs, berücksichtigt werden. In diesem Kontext wird mithin vorgeschlagen, für zumindestens einen Satz von Aufnahmeparametern und Bildinhaltsparametern, das bedeutet, gleiche Werte für alle Aufnahmeparameter und alle Bildinhaltsparameter, zwei Röntgenbilddatensätze auszugeben, um als eine Art Überprüfungsabtastung zu dienen. Es können mit anderen Worten also Röntgenbilddatensätze mit duplizierten, bereits genutzten Werten der Aufnahmeparameter und Bildinhaltsparameter eingeschoben werden, um zum einen eine Verteilung der Messgrößen für Röntgenbilddatensätze mit identischen Parametern zu erhalten, zum anderen aber auch ein abnehmendes Aufmerksamkeitsniveau, also eine Ermüdung, feststellen zu können.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass mehrere, bildinhaltsparameterspezifische Befähigungszusammenhänge ermittelt werden und/oder der wenigstens eine Befähigungszusammenhang eine zusätzliche Abhängigkeit des Fähigkeitswertes von wenigstens einem des wenigstens einen Bildinhaltsparameters beschreibend ermittelt wird. Bezüglich der Bildinhaltsparameter sind mithin mehrere Herangehensweisen grundsätzlich denkbar, die auch in Kombination eingesetzt werden können. Zum einen ist es möglich, mehrere Befähigungszusammenhänge für unterschiedliche Werte von Bildinhaltsparametern zu bestimmen, beispielsweise für unterschiedliche Größenklassen von Zielobjekten, insbesondere medizinischen Instrumenten, und/oder unterschiedliche Klassen anatomischen Rauschens. Auch für unterschiedliche Typen von Zielobjekten können beispielsweise unterschiedliche Befähigungszusammenhänge ermittelt werden. Je nach tatsächlichem Untersuchungsvorgang und dessen Vorgabeinformation können dann die korrekten Befähigungszusammenhänge oder daraus abgeleitete Zusammenhänge herangezogen werden.
Denkbar ist es jedoch auch, dass der Befähigungszusammenhang den Fähigkeitswert nicht nur in Abhängigkeit von dem wenigstens einen des wenigstens einen Aufnahmeparameters angibt, sondern zusätzlich auch in Abhängigkeit von wenigstens einem des wenigstens einen Bildinhaltsparameters. Dann existiert letztlich eine auch für unterschiedliche Bildinhaltsparameter, die sich auf entsprechende Vorgabeinformationen zu Untersuchungsvorgängen abbilden lassen, geeignete Befähigungszusammenhänge, die nahtlos weiterverwendet werden können.
Angemerkt sei, dass es grundsätzlich auch denkbar ist, die Bildinhaltsparameter nur als grundsätzlich Variationen anzusehen und zur Mittelung der Befähigung über unterschiedliche Szenarien bei gleichen Aufnahmeparametern einzusetzen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Auswahl wenigstens eines dosisbezogenen Aufnahmeparameters für einen Untersuchungsvorgang eines Patienten an einer Röntgeneinrichtung, wobei ein gemäß dem vorangehend Beschriebenen ermittelter Befähigungszusammenhang, der den Fähigkeitswert mit wenigstens dem wenigstens einen auszuwählenden Aufnahmeparameter verknüpft, zur Ermittlung eines dosisminimierenden Wertes für den Aufnahmeparameter für den Untersuchungsvorgang unter Berücksichtigung der Befähigung verwendet wird.
Der Befähigungszusammenhang wird also direkt oder indirekt genutzt, um einen geeigneten Wert für einen dosisbezogenen Aufnahmeparameter derart auszuwählen, dass der Untersuchungszweck des Untersuchungsvorgangs für den Benutzer bzw. einen Benutzer der Benutzergruppe weiterhin erfüllt wird, andererseits aber eine unter Berücksichtigung der Befähigung des Benutzers bzw. eines Benutzers der Benutzergruppe möglichst geringe Dosisbelastung des Patienten an der Röntgeneinrichtung gegeben ist.
In diesem Zusammenhang sei im Übrigen noch darauf hingewiesen, dass die Befähigungen im Allgemeinen relativ subjektiv sind und deutlich zwischen unterschiedlichen Benutzern variieren können, abhängig von deren Erfahrung, Beobachtungsgabe, Arbeitsbedingungen und Besonderheiten der Arbeitsumgebung. Daher zielen die vorgeschlagenen Verfahren auch auf eine Anpassung der Aufnahmeparameter einer Röntgeneinrichtung auf einen bestimmten Benutzer oder eine Gruppe von Benutzern ab. Gleichzeitig ist es aber auch zweckmäßig, beide Verfahren an derselben Röntgeneinrichtung bereits bereitzustellen, das bedeutet, die Ermittlung des Befähigungszusammenhangs wird als Teil der Produktsoftware der Röntgeneinrichtung bereits mitgeliefert, nachdem auf diese Weise eine benutzerspezifische Optimierung der automatischen Dosisregelung einer Röntgeneinrichtung vollständig an der Röntgeneinrichtung erfolgen kann, indem die subjektive Befähigung mittels des Befähigungszusammenhangs quantifiziert wird.
Dies bedeutet aber auch im Allgemeinen, dass das hier beschriebene Verfahren zur Auswahl eines Wertes wenigstens eines dosisbezogenen Aufnahmeparameters für einen Untersuchungsvorgang eines Patienten an der Röntgeneinrichtung bevorzugt im Rahmen einer automatischen Dosisregelung durchgeführt wird, mithin ohne den Eingriff eines Benutzers geeignete Werte des wenigstens einen auszuwählenden Aufnahmeparameters gewählt und eingestellt werden können. Hierzu kann die Röntgeneinrichtung insbesondere ein automatisches Dosisregelungssystem bzw. deren Steuereinrichtung eine automatische Dosisregelungseinheit aufweisen.
Zweckmäßig ist es im Rahmen dieses zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens in jedem Fall, wenn bei der Ermittlung des auszuwählenden Aufnahmeparameters auch wenigstens eine den Untersuchungsvorgang beschreibende Vorgabeinformation, insbesondere ein Bildinhaltsparameter, bevorzugt ein Objektparameter, berücksichtigt wird und/oder der in der Dosisminimierung ermittelte Aufnahmeparameter hinsichtlich einer zu durchstrahlenden Dicke des Patienten modifiziert wird. Vorgabeinformationen können aufgrund der Eingabe eines Benutzers ermittelt werden, aber auch zumindest teilweise automatisch beispielsweise aus einem Informationssystem, insbesondere einem Radiologieinformationssystem, abgerufen werden. Vorgabeinformationen können insbesondere auf Bildinhaltsparameter abgebildet werden, so dass es insbesondere ermöglicht wird, einen den entsprechenden Werten für die Bildinhaltsparameter zugeordneten Befähigungszusammenhang auszuwählen bzw. die Bildinhaltsparameter, die aus der Vorgabeinformation abgeleitet sind, in dem Befähigungszusammenhang bzw. einem daraus abgeleiteten Zusammenhang zu nutzen. Es ist ferner zweckmäßig, wenn, wie grundsätzlich bekannt, bei der insbesondere automatischen Dosisregelung der in der Dosisminimierung ermittelte Aufnahmeparameter hinsichtlich einer zu durchstrahlenden Dicke des Patienten modifiziert wird. Die Abhängigkeit anzuwendender Dosen für unterschiedliche zu durchstrahlende Dicken des Patienten ist im Stand der Technik jedoch bereits bekannt und muss daher hier nicht näher dargelegt werden.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Dosisminimierung eine die Dosis in Zusammenhang mit dem wenigstens einen Fähigkeitswert und somit über den wenigstens einen Befähigungszusammenhang mit wenigstens dem wenigstens einen auszuwählenden Aufnahmeparameter setzende Gleichung formuliert wird, deren Minima ermittelt werden. Das bedeutet, über die Fähigkeitswerte wird es mit besonderem Vorteil ermöglicht, eine Gleichung aufzustellen, die die Dosis, die minimiert werden soll, in Zusammenhang mit den Aufnahmeparametern und insbesondere dem wenigstens einen auszuwählenden Aufnahmeparameter setzt. Dies sei anhand eines Beispiels der Fluoroskopie, also der Aufnahme einer Zeitserie von Röntgenbildern in dem Untersuchungsvorgang, näher erläutert.
So kann bei der geplanten Aufnahme einer Zeitserie von Röntgenbildern in dem Untersuchungsvorgang und einer Auffindezeit, wie beschrieben, als Fähigkeitswert die Dosis als eine Grunddosis für ein einzelnes Röntgenbild multipliziert mit der Framerate und der Auffindezeit angesetzt werden. Dabei gilt in weiterer Ausgestaltung ferner, dass bei konstanter Dicke des Patienten die Grunddosis auch in Form eines Aufnahmeparameters, beispielsweise als proportional dem Quadrat des CNR, angesetzt werden kann. Wurden nun ohnehin die Framerate und das CNR als Aufnahmeparameter bei der Bestimmung des Befähigungszusammenhangs gewählt, entsteht eine Gleichung, in der die Dosis nur von diesen Aufnahmeparametern, nämlich Framerate und CNR, abhängig vorliegt. Hier ist es recht einfach möglich, die geeigneten Minima für den wenigstens einen auszuwählenden Aufnahmeparameter, hier insbesondere das CNR, aufzufinden.
Wird auch zusätzlich, wie beschrieben, eine Fehlerrate als Fähigkeitswert bestimmt, kann wenigstens teilweise bei der Dosisminimierung als weiterer Faktor Eins minus der Fehlerrate, gegebenenfalls mit einem zusätzliche benötigte beschreibenden Faktor, hinzugefügt werden, wobei dies bei der Berücksichtigung von Folgefehlern auch iteriert werden kann, so dass eine Polynomreihe entstehen kann. Dabei kann konkret vorgesehen sein, dass der wenigstens eine weitere Faktor nur hinzugefügt wird, wenn für einen sich ergebenden auszuwählenden Auswahlparameter eine einen Schwellwert überschreitende Fehlerrate aufgrund des entsprechenden Befähigungszusammenhangs angezeigt wird.
In diesem Kontext der Aufnahme einer Zeitserie von Röntgenbildern, insbesondere der Fluoroskopie, kann mithin bevorzugt als auszuwählender Aufnahmeparameter ein Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis gewählt werden, wobei die Framerate als weiterer Aufnahmeparameter insbesondere aufgrund der Vorgabeinformation festgewählt wird. Das bedeutet, während die Framerate aufgrund der Vorgabeinformation fest für den Einsatzzweck gewählt werden kann, stellt das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis einen freien Parameter dar, der entsprechend der Befähigung des Benutzers bzw. der Benutzergruppe so gewählt werden kann, dass eine möglichst geringe Dosisbelastung des Patienten gegeben ist, der Zweck des Untersuchungsvorgangs jedoch weiterhin verlässlich erfüllt wird. Dabei sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass immer dann, wenn keine besondere klinische Indikation für eine spezielle Framerate gegeben ist, selbstverständlich auch für diese ein Optimum aufgrund des Befähigungszusammenhangs gefunden werden kann.
Die Dosisminimierung mithilfe des Befähigungszusammenhangs kann als ein Optimierungsverfahren angesetzt werden, insbesondere bei sich ergebenden, komplexeren Zusammenhängen. In einfacheren Fällen kann es jedoch auch durchaus möglich sein, beim numerischen oder analytischen Auffinden der Minima der Gleichung einen Auswahlzusammenhang zu formulieren. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass im Voraus ein den optimalen, auszuwählenden Aufnahmeparameter mit wenigstens einem weiteren Aufnahmeparameter und/oder einem Bildinhaltsparameter und/oder einer Vorgabeinformation verknüpfender Auswahlzusammenhang ermittelt und zur Auswahl des Wertes des auszuwählenden Aufnahmeparameters verwendet wird. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Minima analytisch bestimmbar sind oder sich aus analytisch bestimmten Minima eine hervorragend anfitbare Funktion findet.
Schließlich sei an dieser Stelle auch im Allgemeinen angemerkt, dass es im Rahmen der beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren durchaus denkbar ist, Methoden der künstlichen Intelligenz einzusetzen. Diese sind besonders geeignet, Korrelationen aufzufinden, um die es insbesondere hinsichtlich des Befähigungszusammenhanges geht. Mithin kann der Befähigungszusammenhang, gegebenenfalls auch der Auswahlzusammenhang, einen Algorithmus der künstlichen Intelligenz umfassen, wobei die letztendliche Ermittlung des Befähigungsvorgangs, also die Parametrierung des Algorithmus der künstlichen Intelligenz, dann im Rahmen maschinellen Lernens erfolgen kann, beispielsweise durch Deep Learning oder ähnliche Techniken.
Als insbesondere zu minimierende Dosis kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Eingangsdosis und/oder eine Hautdosis des Patienten verwendet werden. Eine kürzlich durchgeführte Dosisstudie der Anmelderin hat angedeutet, dass eine geeignete Strategie zur Reduzierung der Patientendosis eine signifikante Reduzierung der Hautdosis des Patienten ist. Eine derartige Reduktion der Hautdosis kann zu einer niedrigen Bildqualität führen, was jedoch wiederum zu deutlich verlängerten Fluoroskopiezeiten bei der Fluoroskopie als Untersuchungsvorgang führen kann. Allerdings kann die reduzierte Patienteneingangsdosis pro Frame die lange Fluoroskopiezeit kompensieren und so zu einer Reduzierung der kumulativen Strahlungsaussetzung des Patienten führen. Dieses Ergebnis zeigt deutlich die Notwendigkeit der im Rahmen der vorgenommenen Erfindung vorgenommenen Entwicklung eines Verfahrens, welches die Balance zwischen der Bildqualität, der Strahlenbelastung pro Frame und der Fluoroskopiezeit quantifiziert, um das ALARA-Prinzip zu realisieren.
Im Allgemeinen wird also in diesem Zusammenhang die Hautdosis (skin dose) als Organdosis (der Haut als Organ) als kritische Größe angesehen. Dies ist darin begründet, dass stochastische Schäden, die an anderen Organen eine größere Rolle spielen, im Gegensatz zu deterministischen Schäden erst nach relativ großer zeitlicher Latenz auftreten. Nachdem die Hautdosis nicht unmittelbar gemessen werden kann, wurden bereits mehrere Verfahren vorgeschlagen, die mehr oder weniger proportionale Bezugsgrößen als Bezugspunkt verwenden.
Dabei sei an dieser Stelle nochmals im Allgemeinen darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht nur auf fluoroskopische Aufnahmen sinnvoll anwendbar ist, sondern auch auf Radiographieanwendungen angewendet werden kann. Während bei der Fluoroskopie die oben genannte Auffindezeit im Vordergrund steht, wäre bei der Radiographie, insbesondere beim Aufstellen einer entsprechenden Gleichung, die Fehlerrate deutlich mehr in den Vordergrund zu stellen.
Gerade aber im Hinblick auf die Aufnahme von Zeitserien von Röntgenbildern, insbesondere die Fluoroskopie, ist es, wie bereits angedeutet, durchaus möglich und sinnvoll, das beschriebene Verfahren zum Auffinden optimaler Werte für den wenigstens einen auszuwählenden Aufnahmeparameter auch dynamisch während des Untersuchungsvorgangs, insbesondere im Rahmen einer dynamischen automatischen Dosisregelung, einzusetzen. So kann vorgesehen sein, dass die Auswahl zur dynamischen Anpassung während der Aufnahme einer Zeitserie von Röntgenbildern in dem Untersuchungsvorgang erfolgt. Beispielsweise kann dann während des Untersuchungsvorgangs auch analysiert werden, wie stark das anatomische Rauschen zur Zeit ist, insbesondere beispielsweise bei einer Roadmap-Prozedur, wobei dann, wenn das anatomische Rauschen als Bildinhaltsparameter in den Befähigungszusammenhang einging, eine entsprechende Optimierung des Wertes des Aufnahmeparameters dem anatomischen Rauschen nachgeführt werden kann. Dies gilt selbstverständlich analog für andere, sich während des Untersuchungsvorgangs ändernde Bildinhaltsparameter und/oder Aufnahmeparameter, letzteres beispielsweise bei einer sich während dem Untersuchungsvorgang dynamisch anpassenden Framerate.
Insgesamt und zusammenfassend unterstützt die vorliegende Erfindung also auf verbesserte Weise die Umsetzung des Eingangs erläuterten ALARA-Prinzips, um die Röntgenstrahlung, der der Patient ausgesetzt ist, zu reduzieren. Dies erlaubt es, bereits vorhandene automatische Dosisregelungen (REC - radiation exposure control) in Röntgeneinrichtungen zu erweitern und zu verbessern. Im Kontrast zum Stand der Technik kann eine auf dem Befähigungszusammenhang basierende automatische Dosisregelung erstmals benutzerspezifisch Röntgenbilder produzieren, die bezüglich eines objektiven Bildaufnahmeparameters angepasst sind, insbesondere bezüglich des Kontrast-zu-Rausch-Verhältnisses. Wird diese Möglichkeit als wesentlicher Vorteil gegenüber den bisherigen Dosisregelungen eingesetzt, erlauben die vorgeschlagenen Verfahren basierend auf gemessenen Daten, konkret den Messgrößen und exakten mathematischen Modellen eine objektive Parametrisierung der automatischen Dosisregelungen um Röntgenbilder zu erzeugen, die exakt definierte optimale Bildqualitätseigenschaften, angepasst auf bestimmte Benutzer, aufweisen, insbesondere optimale CNR-Werte. Auf diese Weise können die niedrigsten Patientendosen für jeden speziellen Benutzer erhalten werden. Nachdem die Strahlenbelastung des Patienten ein wesentlicher Faktor für Benutzer ist, insbesondere bei der Entscheidung, ob neue Röntgeneinrichtungen angeschafft werden sollen, kann das hier beschriebene Vorgehen auch zu einem besonderen kommerziellen Vorteil führen.
Neben den beschriebenen Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Röntgeneinrichtung, aufweisend eine zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung. Sämtliche Ausführungen bezüglich der erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung übertragen, mit welcher mithin die ebenso bereits genannten Vorteile erhalten werden können. Insbesondere kann somit die Erfassung des nutzerspezifischen bzw. nutzergruppenspezifischen Befähigungszusammenhangs an der Röntgeneinrichtung selbst erfolgen, das bedeutet, diese weist die entsprechende Ausstattung auf, um den Befähigungszusammenhang selbst zu ermitteln und somit auch an der Röntgeneinrichtung bereitzustellen, insbesondere für eine automatische Dosisregelungseinheit der Steuereinrichtung. Das bedeutet, die Röntgeneinrichtung wird unmittelbar mit der Funktionalität ausgeliefert, um die notwendigen Daten für eine benutzer- bzw. benutzergruppenbezogene weitere Reduzierung der Patientendosis aufzunehmen und im Folgenden einzusetzen.
Die Steuereinrichtung kann dabei wenigstens einen Prozessor und wenigstens ein Speichermittel aufweisen. Ferner können innerhalb der Steuereinrichtung Funktionseinheiten für verschiedene Anteile der erfindungsgemäßen Verfahren als Software und/oder Hardware realisiert sein. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung eine Interaktionseinheit aufweisen, die für die Anzeige der Röntgenbilddatensätze an der Anzeigevorrichtung und die Bereitstellung der Interaktionsmöglichkeit über das Bedienmittel zuständig ist. Eine Aufnahmeeinheit kann aus oder im Rahmen der Bedientätigkeit die Messgrößen aufnehmen. Eine Auswerteeinheit kann aufgrund der Messgrößen den Befähigungszusammenhang ermitteln. Wie bereits erwähnt, kann eine automatische Dosisregelungseinheit den Befähigungszusammenhang bzw. einen hieraus abgeleiteten Zusammenhang, insbesondere den Auswahlzusammenhang, nutzen, um entsprechende Werte für den wenigstens einen auszuwählenden, dosisbezogenen Aufnahmeparameter, insbesondere das CNR, zu ermitteln und entsprechend einzustellen.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist beispielsweise direkt in einen Speicher einer Recheneinrichtung, insbesondere einer Steuereinrichtung einer Röntgeneinrichtung, ladbar und weist Programmmittel auf, um die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Recheneinrichtung ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann auf einem erfindungsgemäßen elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein, welcher mithin darauf gespeicherte elektronisch lesbare Steuerinformationen umfasst, welche zumindest ein erfindungsgemäßes Computerprogramm umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinrichtung, insbesondere einer Steuereinrichtung einer Röntgeneinrichtung, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen.
Bei dem Datenträger kann es sich insbesondere um einen nicht transienten Datenträger, beispielsweise eine CD-ROM, handeln.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

1 einen Ablaufplan eines Verfahrens zur Ermittlung eines Befähigungszusammenhangs,
2 ein mögliches Interaktionskonzept für das Verfahren gemäß 1,
3 einen Ablaufplan zur Auswahl eines Wertes für einen dosisbezogenen Aufnahmeparameter,
4 eine erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung, und
5 den funktionalen Aufbau einer Steuereinrichtung der Röntgeneinrichtung gemäß 4.

1 zeigt einen Ablaufplan eines konkreten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Ermittlung von Befähigungszusammenhängen, welche Befähigungswerte in Beziehung zu Aufnahmeparametern und Bildinhaltsparametern setzen können bzw. bezüglich der Bildinhaltsparameter bildinhaltsparameterspezifisch ermittelt werden können. Dabei wird vorliegend die Fluoroskopie als Untersuchungsvorgang, auf den die letztlich durchzuführende Dosisreduzierung abzielt, betrachtet, so dass zweckmäßig als Aufnahmeparameter die Framerate und das Kontrast-zu-Rauschverhältnis (CNR) herangezogen werden. Dabei sei an dieser Stelle angemerkt, dass Zusammenhänge zwischen dem CNR und konkret zur Ansteuerung von Komponenten der Röntgeneinrichtung verwendeten, weiteren Aufnahmeparametern, beispielsweise Röhrenspannungen und dergleichen, bereits bekannt sind.
Dabei wird das beschriebene Verfahren für einen Benutzer (oder auch einen Benutzer einer Benutzergruppe ähnlicher Befähigung) an der Röntgeneinrichtung selbst durchgeführt, wobei als Anzeigevorrichtung mit integriertem Bedienmittel ein Touchscreen herangezogen wird. Die Aufnahme von Messgrößen zur Ermittlung der Befähigungszusammenhänge wird dabei vorliegend in einem „Test“ einer Dauer von etwa 10 Minuten für den Benutzer an dem Touchscreen durchgeführt, der auch der Anzeige aktueller Röntgenbilder der Fluoroskopie während eines Untersuchungsvorgangs eines Patienten dient. Alternativ kann auch ein anderer Sichtmonitor zusätzlich oder alternativ herangezogen werden; auch andere, zur Anzeigevorrichtung externe Bedienmittel sind selbstverständlich denkbar.
Wird der „Test“ für einen Benutzer an der Röntgeneinrichtung gestartet, werden Werte der Aufnahmeparameter und der Bildinhaltsparameter gewählt, für die simulierte, mithin errechnete Röntgenbilddatensätze angezeigt werden sollen. Unter Röntgenbilddatensätzen sind dabei vorliegend Serien von Röntgenbildern, die wenigstens ein relevantes, beispielsweise nachzuverfolgendes Zielobjekt zeigen, zu verstehen, wie dies bei der Fluoroskopie üblich ist. Derartige fluoroskopische Röntgenbilder synthetisch zu erzeugen, kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass einem Rauschhintergrund ein mathematisches Modell des Zielobjekts, insbesondere eines medizinischen Instruments, überlagert wird. Beispielsweise kann ein homogener Hintergrund (weißes Rauschen) und/oder ein vorgegeben starkes anatomisches Rauschen als Hintergrund herangezogen werden. Als Beispiel für ein mathematisches Modell eines Führungsdrahtes sei eine sich zeitlich nach einem Bewegungsmodell verändernde Sline-Funktion genannt. In derartige zu erzeugende Röntgenbilddatensätze können selbstverständlich auch tatsächlich aufgenommene Röntgendaten eingehen bzw. als Grundlage verwendet werden.
Während als Aufnahmeparameter, wie bereits beschrieben, das CNR und die Framerate verwendet werden, werden als Bildinhaltsparameter, die das Zielobjekt beschreiben, also Objektparameter, vorliegend eine Objektgröße, die mit der erforderlichen räumlichen Auflösung, also Raumfrequenz, verknüpft ist, und ein Zielobjekttyp, beispielsweise Katheter, Marker, Führungsdraht, ..., verwendet. Als weiterer Bildinhaltsparameter wird ein die Stärke von anatomischem Rauschen angebender Variationsparameter optional herangezogen.
Die Grundidee ist es nun, für bestimmte Wertetupel von Werten der Aufnahmeparameter und der Bildinhaltsparameter Röntgenbilddatensätze anzuzeigen und dem Benutzer diesbezüglich eine Auswertungsaufgabe bezüglich des Zielobjekts zu stellen, in diesem Fall Lokalisieren des Zielobjekts in einem von mehreren Bildbereichen, beispielsweise Quadranten. Hierzu wird also in einem Schritt S1 ein Röntgenbilddatensatz als typische Fluoroskopieszene mit der entsprechend zugeordneten Framerate und dem entsprechenden SNR auf der Anzeigevorrichtung dargestellt.
Wie 2 beispielhaft zeigt, kann das insgesamt dargestellte Röntgenbild 1 in vier Bildbereiche 2 unterteilt werden, wobei in einem dieser Bildbereiche 2 das „Signal“ des Zielobjekts 3 mit dem aktuell zu testenden SNR enthalten ist.
In einem Schritt S2, vgl. wiederum 1, wird nun auf die Eingabe von Lösungsdaten für die gestellte Auswertungsaufgabe über das Bedienmittel gewartet, bis eine vorgegebene Grenzzeitdauer erreicht ist. Die Lösungsdaten erfordern anhand der Auswertungsaufgabe, das Zielobjekt 3 in einem der Bildbereiche 2 zu finden und zu lokalisieren, lediglich eine Benutzereingabe, nämlich eine Angabe des entsprechenden Bildbereichs 2. Erfolgt eine Bedientätigkeit, werden aus den entsprechenden Lösungsdaten sowie dem Zeitpunkt der Bedientätigkeit Messgrößen abgeleitet, hier der Zeitpunkt der Eingabe der Lösungsdaten während der Anzeige des Röntgenbilddatensatzes und die Korrektheit der Lösungsdaten. Ist die Lösung nicht korrekt, wird ein Fehler protokolliert. Dies alles geschieht im Schritt S3.
Wird die Grenzzeitdauer jedoch ohne eine Bedientätigkeit erreicht, wird die Darstellung des Röntgenbilddatensatzes abgebrochen und im Schritt S4 als Messgrößen die Zeit bis zur Bedientätigkeit auf einen hohen Wert, beispielsweise die Grenzzeitdauer, gesetzt und es wird ebenso ein Fehler protokolliert.
Dabei kann im Beispiel der Fluoroskopie davon ausgegangen werden, dass im Schnitt innerhalb von 3 Sekunden das Zielobjekt 3 in einem Röntgenbild 1, also einer typischen Fluoroskopieszene, aufzufinden sein sollte. Daher kann die Grenzzeitdauer beispielsweise als 5 Sekunden angesetzt werden.
In einem Schritt S5 wird dann überprüft, ob weitere Röntgenbilddatensätze angezeigt werden sollen. Wenn ja, wird wieder mit Schritt S1 und dem nächsten Röntgenbilddatensatz sowie derselben Auswertungsaufgabe fortgefahren, wenn nicht, wird mit Schritt S6 fortgefahren.
Wie bereits erwähnt, ist jedem Röntgenbilddatensatz ein Wertetupel mit jeweils einem Wert für jeden Aufnahmeparameter und jeweils einem Wert für jeden Bildinhaltsparameter zugeordnet, im vorliegenden Beispiel also für das CNR, die Framerate, die Zielobjektgröße und den Zielobjekttyp. Insgesamt kann vorgesehen sein, eine bestimmte Anzahl vorgegebener oder zufällig ausgewählter Werte für jeden dieser Parameter in allen Permutationen zu verwenden, wobei bevorzugt für die zentrale Größe, nämlich das CNR, mehr einzelne Werte abgedeckt werden als für die übrigen Parameter. In diesem konkreten Ausführungsbeispiel werden sieben unterschiedliche Werte für das CNR, drei unterschiedliche Werte für die Framerate, drei unterschiedliche Werte für die Zielobjektgröße und drei unterschiedliche Werte für den Zielobjekttyp, beispielsweise Stent, Marker und Katheterspitze, herangezogen. Optional können zusätzlich, wie bereits erwähnt, auch Werte für die Dichte der anatomischen Strukturen, also das anatomische Rauschen, herangezogen werden, beispielsweise ebenso drei Werte.
Die Röntgenbilddatensätze basieren auf allen möglichen Kombinationen dieser festgelegten Werte, zufällig verteilt während der Dauer des hier beschriebenen Tests. Dabei können zweckmäßigerweise Überprüfungs-Röntgenbilddatensätze mit sich wiederholenden Wertekombinationen eingefügt werden, um die Verteilung der Messgrößen für diese Wertekombination bzw. dieses Wertetupel zu erhalten, mithin eine statistische Auswertung zu ermöglichen; gleichzeitig kann jedoch auch ein Ermüdungswert anhand solcher wiederholter Wertekombinationen überwacht werden, beispielsweise ein abfallendes Aufmerksamkeitsniveau über den Test, was ebenso bei der Auswertung im Schritt S6 gemäß 1 dann berücksichtigt werden kann.
Vorliegend ist die Anzahl der Wertekombinationen, also Wertetupel, die sich ohne Berücksichtigung des anatomischen Rauschens ergeben, 7 x 3 x 3 x 3, also 189, womit sich bei einer durchschnittlichen Dauer pro Röntgenbilddatensatz von 3 Sekunden eine Gesamttestdauer von 9,5 Minuten ergibt; werden einige wiederholte Wertekombinationen eingesetzt, kann beispielsweise die Dauer des Tests auf 10 Minuten oder etwas mehr eingeschränkt werden.
Im Schritt S6 folgt dann eine statistische Analyse der Messgrößen, um die Befähigungszusammenhänge zu erhalten. Vorliegend werden zwei Fähigkeitswerte betrachtet, nämlich zum einen die Auffindezeit, also die Zeit, um zu einer Entscheidung zu finden. Der zweite Fähigkeitswert ist die Fehlerwahrscheinlichkeit. Die jeweiligen Befähigungszusammenhänge werden für die unterschiedlichen Zielobjekttypen dabei jeweils getrennt bestimmt, so dass letztlich, bezeichnet man die Framerate mit R und die Objektgröße aufgrund des engen Zusammenhangs mit der Raumfrequenz als f, als Befähigungszusammenhänge T (CNR, R, f) für die Auffindezeit und E (CNR, R, f) für die Fehlerwahrscheinlichkeit entstehen.
Diese Befähigungszusammenhänge können nun genutzt werden, um für einen Untersuchungsvorgang ein unter Berücksichtigung der Befähigung des Benutzers optimal zu verwendendes, dosisminimierendes CNR aufzufinden, nachdem vorliegend von einem Fall ausgegangen wird, in dem die Framerate aufgrund der klinischen Anforderungen bereits auf einen Wert festzulegen ist. Mithin wird mit dieser vorgegebenen Framerate gearbeitet.
3 zeigt einen beispielhaften Ablaufplan für eine solche Auswahl eines Wertes für einen dosisbezogenen Aufnahmeparameter, hier das CNR.
Dabei wird in einem Schritt S7 eine Gleichung aufgestellt, die einen Zusammenhang zwischen der Patientendosis und dem Fähigkeitswert und somit über den Befähigungszusammenhang mit den Aufnahmeparametern herstellt, wobei im Folgenden auch davon ausgegangen wird, dass die Zielobjektgröße für den Untersuchungsvorgang zu den vorgegebenen Parametern gehört.
Im Schritt S8 kann ein Minimum dieser Gleichung gefunden werden, welches das optimale, dosisreduzierende und dennoch den Untersuchungszweck erlaubende CNR beschreibt. Dieses wird im Schritt S9 dann ausgewählt und entsprechend angewandt, also im Untersuchungsvorgang eingestellt, wobei auch eine dynamische Anpassung während des Untersuchungsvorgangs, hier ja auch einer Fluoroskopie, erfolgen kann. Dabei sei angemerkt, dass es durchaus denkbar ist, die Schritte S7 und S8 bereits zuvor für allgemeine Frameraten und Zielobjektgrößen und jeden Zielobjekttyp durchzuführen, um Auswahlzusammenhänge allgemeiner Art zu erhalten, aus denen dann im Schritt S9 für den konkreten Untersuchungsvorgang das geeignete CNR ermittelt werden kann.
Im Folgenden sei im Detail dargelegt, wie beispielhaft im Fall der Fluoroskopie bei vorgegebener Framerate und vorgegebener Zielobjektgröße vorgegangen werden kann. Es sei angemerkt, dass im Rahmen der hier beschriebenen Dosisregelung selbstverständlich auch eine Anpassung an die Dicke des Patienten erfolgt, welche jedoch übergelagert sein kann und grundsätzlich bereits bekannt ist.
Als Patientendosis wird hier die Patienteneingangsdosis, die erforderlich ist, um einen Frame, also ein einzelnes Röntgenbild, aufzunehmen, verwendet. Diese ist abhängig von der Patientendicke und dem CNR und kann als D (thickness, CNR) beschrieben werden. Mithin kann die Patienteneingangsdosis, die erforderlich ist, um eine korrekte klinische Entscheidung zu treffen, geschrieben werden als: $D_{d e c i s i o n} = D (t h i c k n e s s, C N R) \cdot R \cdot T (C N R, R, f)$
Für eine gegebene zu durchstrahlende Dicke des Patienten ist die Eingangsdosis pro Frame D(thickness, CNR) proportional zum Quadrat des CNR, so dass geschrieben werden kann: $D_{d e c i s i o n} \approx C N R^{2} \cdot R \cdot T (C N R, R, f)$
Um den Wert des CNR aufzufinden, welcher der minimalen Strahlenbelastung für den Patienten entspricht und mit dem zugleich eine korrekte klinische Entscheidung getroffen werden kann, muss das Minimum der Funktion (2) gefunden werden. Daher muss die folgende Gleichung analytisch, falls möglich, oder bevorzugt numerisch gelöst werden: $\frac{\partial D_{d e c i s i o n}}{\partial C N R} = 2 \cdot C N R \cdot R \cdot T (C N R, R, f) + C N R^{2} \cdot R \cdot \frac{\partial T (C N R, R, f)}{\partial C N R} = 0$
$2 \cdot T (C N R, R, f) + C N R \cdot \frac{\partial T (C N R, R, f)}{\partial C N R} = 0$
Die Lösung der Gleichung (4) ist von der Framerate R und der Raumfrequenz f abhängig, CNR_optimum (R, f). Dieses CNR zeigt die Arbeitsbedingungen an, unter denen zum einen die geringstmögliche Strahlungsdosis an den Patienten verabreicht wird, zum anderen aber eine sinnvolle klinische Entscheidung getroffen werden kann. Das bedeutet, es wird entsprechend dem ALARA-Prinzip gearbeitet.
Wenn die Lösung der Gleichung (4) in einem CNR-Bereich mit einer hohen Fehlerwahrscheinlichkeit E (CNR, R, f) liegt, kann das Strahlungsdosismodell der Gleichung (1) bzw. (2) modifiziert werden, um die gemessene Fehlerrate in Betracht zu ziehen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass das sowohl T als auch E in Betracht ziehende folgende Strahlendosismodell auch von Anfang an herangezogen werden kann.
Ein Beispiel eines solchen Modells für die Patienteneingangsdosis, welches auch einen Fehler, der eine zumindest einmalige Wiederholung des Untersuchungsvorgangs erfordern würde, in Betracht zieht, ist durch die Gleichung $D_{d e c i s i o n} = D (t h i c k n e s s, C N R) \cdot R \cdot T (C N R, R, f) \cdot (1 + E (C N R, R, f))$
gegeben. Die möglicherweise längere Zeitdauer, die benötigt wird, um den Fehler zu erkennen und zu korrigieren, kann durch einen Faktor k >1 mit einbezogen werden, was zu $D_{d e c i s i o n} = D (t h i c k n e s s, C N R) \cdot R \cdot T (C N R, R, f) \cdot (1 + k \cdot E (C N R, R, f))$
führt. Die Wiederholung des Untersuchungsvorgangs bzw. der Auswertung kann zu sekundären Fehlern führen, welche wiederum zusätzliche Korrektur erfordern. Die sekundären, tertiären und weiteren Fehler und die entsprechenden erforderlichen Zeiten können durch eine Summe berücksichtigt werden: $D_{d e c i s i o n} = D (t h i c k n e s s, C N R) \cdot R \cdot T (C N R, R, f) \cdot (1 + k E + {(k E)}^{2} + {(k E)}^{3} + \dots)$
$D_{d e c i s i o n} = D (t h i c k n e s s, C N R) \cdot R \cdot T (C N R, R, f) \cdot \frac{1}{1 - k \cdot E (C N R, R, f)}$
Auf diese Weise kann unter Nutzung dieses Modells für die Patienteneingangsdosis als erste Annäherung durch einen erneuten Vorgang zum Auffinden der Minima die CNR-Einstellung gefunden werden, die zu der geringsten Strahlenbelastung des Patienten bei Erfüllung des Untersuchungszwecks führt, indem das Minimum der Funktion $D_{d e c i s i o n} \approx \frac{C N R^{2} \cdot R \cdot T (C N R, R, f)}{1 - k \cdot E (C N R, R, f)}$
aufgefunden wird. Dieses optimale CNR wird von der Framerate R und der räumlichen Frequenz f abhängig sein, CNR_optimum (R, f).
Unabhängig davon, ob das beschriebene Vorgehen für jeden Fall individuell durchgeführt wird oder ein allgemeiner Auswahlzusammenhang aus einer analytischen oder bevorzugt numerischen Lösung der Gleichung (4) bzw. (9) abgeleitet werden kann, erfolgt diese Dosisregelung bevorzugt automatisch in einer automatischen Dosisregelungseinheit einer Steuereinrichtung der Röntgeneinrichtung, so dass letztlich, wie üblich, zunächst Vorgabeinformationen bezüglich des Untersuchungsvorgangs eingegeben werden, hieraus ein Zielobjekttyp, eine Framerate und eine Zielobjektgröße abgeleitet werden und dann unter Nutzung dieser Parameter ein optimales CNR automatisch bestimmt werden kann. Dies kann auch dynamisch erfolgen, wenn sich einer der anderen Aufnahmeparameter bzw. einer der Bildinhaltsparameter während des Untersuchungsvorgangs verändert, beispielsweise, wenn ein Austausch des medizinischen Instruments stattfindet, sich das anatomische Rauschen anpasst oder dergleichen.
4 zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung 4, die vorliegend als eine Angiographieeinrichtung mit einem C-Bogen 5, an dem sich gegenüberliegend ein Röntgendetektor 6 und ein Röntgenstrahler 7 angeordnet sind, ausgebildet ist. Der C-Bogen 5 wird vorliegend von einem Roboterarm 8 getragen, so dass optimale Angulationen bezüglich eines Patienten 9 auf einer Patientenliege 10 für einen Untersuchungsvorgang gewählt werden können.
Die Röntgeneinrichtung 4 weist ferner eine Interaktionseinrichtung 11 auf, die neben einer Anzeigevorrichtung 12, insbesondere einen Sichtmonitor für aufgenommene Röntgenbilder, auch ein Bedienmittel 13 umfasst. In anderen Ausgestaltungen kann die oder eine Anzeigevorrichtung 12 auch als ein Touchscreen ausgebildet sein, der dann das Bedienmittel 13 bereits integriert enthalten kann.
Gesteuert wird der Betrieb der Röntgeneinrichtung 4 mittels einer Steuereinrichtung 14, die auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
5 zeigt dabei beispielhaft einen möglichen funktionalen Aufbau der Steuereinrichtung 14. Zur Durchführung der Schritte S1 bis S6 kann die Steuereinrichtung 14 dabei beispielsweise eine Interaktionseinheit 15 aufweisen, die die Anzeigevorrichtung 12 zur Ausgabe von Röntgenbilddatensätzen ansteuert und das Bedienmittel 13 insbesondere auf Bedientätigkeiten überwacht. In einer Aufnahmeeinheit 16 können aus der vorhandenen bzw. nicht vorhandenen Bedientätigkeit die Messgrößen aufgenommen werden, wobei eine Befähigungseinheit 17 die Messgrößen im Zusammenhang mit den Parametern der zugehörigen Röntgenbilddatensätze auswertet, um die Befähigungszusammenhänge herzuleiten. Es sei noch angemerkt, dass die Interaktionseinheit 15 von einer Erzeugungseinheit 19 zur Erzeugung simulierter Röntgenbilddatensätze, wie beschrieben, gespeist werden kann.
Die Steuereinheit 14 weist ferner eine automatische Dosisregelungseinheit 18 auf, die die allgemeine Dosisregelung auf einen aktuellen Patienten und Untersuchungsvorgang durchführt, vorliegend unter Berücksichtigung der Befähigungszusammenhänge zur besseren Erfüllung des ALARA-Prinzips. Selbstverständlich kann auch die automatische Dosisregelungseinheit 18 weitere funktionale Subeinheiten umfassen, insbesondere umfassend eine übergelagerte Subeinheit zur Anpassung ermittelter Aufnahmeparameter an die tatsächlich gegebene, zu durchstrahlende Patientendicke.
Ein hierin beschriebenes Verfahren kann auch in Form eines Computerprogramms vorliegen, das das Verfahren auf der Steuereinrichtung 14 implementiert, wenn es auf der Steuereinrichtung 14 ausgeführt wird. Ebenso kann ein elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen vorliegen, welche zumindest ein beschriebenes Computerprogramm umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in der Steuereinrichtung 14 der Röntgeneinrichtung 4 ein beschriebenes Verfahren durchführen.
Insgesamt bieten die hier beschriebenen Gegenstände mithin die Möglichkeit, an der Röntgeneinrichtung 4 selbst zur optimalen Dosisminimierung an einem Patienten 9 in einem kurzen Test Befähigungszusammenhänge herzuleiten, die dann innerhalb der Röntgeneinrichtung 4 selbst für eine automatische Dosisregelung verwendet werden, die eine weitere Reduzierung der Patientendosis erlauben und somit für eine verbesserte Erfüllung des ALARA-Prinzips geeignet sind.
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.

Claims

Verfahren zur Ermittlung wenigstens eines einer Wahl eines dosisbezogenen Aufnahmeparameters für einen Untersuchungsvorgang, insbesondere der Aufnahme einer Zeitserie von Röntgenbildern (1) als Röntgenbilddatensatz, eines Patienten (9) an einer Röntgeneinrichtung (4) zugrunde zu legenden Befähigungszusammenhangs zwischen wenigstens einem eine Benutzerbefähigung beschreibenden, benutzer- oder benutzergruppenspezifischen Fähigkeitswert hinsichtlich der Auswertung aufgenommener Röntgenbilder (1) und wenigstens dem wenigstens einen Aufnahmeparameter, dadurch gekennzeichnet, dass für den Benutzer oder wenigstens einen Benutzer der Gruppe: - dem Benutzer mehrere unterschiedlichen Aufnahmeparametern entsprechende und/oder unterschiedliche, durch Bildinhaltsparameter beschriebe Bildinhalte aufweisende Röntgenbilddatensätze an einer Anzeigevorrichtung (12) angezeigt werden und - für jeden Röntgenbilddatensatz wenigstens eine den Fähigkeitswert beschreibende Messgröße aufgrund einer Interaktion des Benutzers mit einem der Anzeigeeinrichtung zugeordneten Bedienmittel (13) aufgenommen wird, - aufgrund der Messgrößen der den aufnahmeparameterabhängigen Fähigkeitswert beschreibende Befähigungszusammenhang ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufnahmeparameter ein Kontrast-zu-Rauschverhältnis und/oder eine Framerate bei einer Zeitserie von Röntgenbildern (1) und/oder ein die räumliche Auflösungsfähigkeit, insbesondere hinsichtlich der durch eine Größe eines Zielobjekts (3) definierten, räumlichen Frequenz, betreffende Aufnahmeparameter und/oder als Bildinhaltsparameter wenigstens ein in dem Röntgenbilddatensatz gezeigtes Zielobjekt (3), insbesondere medizinisches Instrument, beschreibender Objektparameter, insbesondere wenigstens eine Ausdehnung des Zielobjekts (3) und/oder ein Zielobjekttyp, und/oder als weiterer Variationsparameter der unterschiedlichen Röntgenbilddatensätze ein anatomisches Rauschen verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenbilddatensätze für jeweils definierte zufällig aus einer zulässigen Wertegruppe gewählte Aufnahmeparameter und/oder Bildinhaltsparameter aus vorgegebenen Röntgenbilddatensätzen ausgewählt und/oder durch eine Simulation erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Röntgenbilddatensätze für wenigstens 2 bis 10 unterschiedliche Werte der Aufnahmeparameter und/oder für wenigstens 2 bis 5 unterschiedliche Werte der Bildinhaltsparameter angezeigt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Messgrößen dem Benutzer eine insbesondere für alle Röntgenbilddatensätze gleiche, insbesondere auf das Zielobjekt (3) bezogene Auswertungsaufgabe gestellt wird, wobei benutzerseitige Lösungsdaten mittels des Bedienmittels (13) entgegengenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertungsaufgabe ein Auffinden und/oder Identifizieren des Zielobjekts (3) gestellt wird und/oder als Fähigkeitswerte eine Auffindezeit bis zum Auffinden des Zielobjekts (3) in dem Röntgenbilddatensatz und/oder eine Fehlerrate verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das angezeigte Röntgenbild (1) des Röntgenbilddatensatzes in mehrere Bildbereiche (2) aufgeteilt wird und die Auswertungsaufgabe das Auffinden des Bildbereichs (2), in dem das Zielobjekt (3) befindlich ist, betrifft.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenbilddatensätze in bezüglich der Aufnahmeparameter und der Bildinhaltsparameter ungeordneter, insbesondere randomisierter Reihenfolge ausgegeben werden und/oder dass für wenigstens einen Satz von dem wenigstens einen Aufnahmeparameter und/oder dem wenigstens einen Bildinhaltsparameter wenigstens zwei Röntgenbilddatensätze ausgegeben werden, wobei die Messgrößen dieser Ausgaben statistisch zusammengefasst und/oder zur Ermittlung eines zeitabhängigen Ermüdungswertes während des Gesamtanzeigezeitraums aller Röntgenbilddatensätze ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, bildinhaltsparameterspezifische Befähigungszusammenhänge ermittelt werden und/oder der wenigstens eine Befähigungszusammenhang eine zusätzliche Abhängigkeit des Fähigkeitswertes von wenigstens einem des wenigstens einen Bildinhaltsparameters beschreibend ermittelt wird.
Verfahren zur Auswahl wenigstens eines dosisbezogenen Aufnahmeparameters für einen Untersuchungsvorgang eines Patienten (9) an einer Röntgeneinrichtung (4), wobei ein gemäß einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche ermittelter Befähigungszusammenhang, der den Fähigkeitswert mit wenigstens dem wenigstens einen auszuwählenden Aufnahmeparameter verknüpft, zur Ermittlung eines dosisminimierenden Wertes für den Aufnahmeparameter für den Untersuchungsvorgang unter Berücksichtigung der Befähigung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des auszuwählenden Aufnahmeparameters auch wenigstens eine den Untersuchungsvorgang beschreibende Vorgabeinformation, insbesondere ein Bildinhaltsparameter, bevorzugt ein Objektparameter, berücksichtigt wird und/oder der in der Dosisminimierung ermittelte Aufnahmeparameter hinsichtlich einer zu durchstrahlenden Dicke des Patienten (9) modifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Dosisminimierung eine die Dosis in Zusammenhang mit dem wenigstens einen Fähigkeitswert und somit über den wenigstens einen Befähigungszusammenhang mit wenigstens dem wenigstens einen auszuwählenden Aufnahmeparameter setzende Gleichung formuliert wird, deren Minima ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der geplanten Aufnahme einer Zeitserie von Röntgenbildern (1) in dem Untersuchungsvorgang und einer Auffindezeit gemäß Anspruch 6 als Fähigkeitswert die Dosis als eine Grunddosis multipliziert mit der Framerate und der Auffindezeit angesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei zusätzlicher Verwendung einer Fehlerrate nach Anspruch 6 wenigstens teilweise als weiterer Faktor Eins minus der Fehlerrate hinzugefügt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Voraus ein den optimalen, auszuwählenden Aufnahmeparameter mit wenigstens einem weiteren Aufnahmeparameter und/oder einem Bildinhaltsparameter und/oder einer Vorgabeinformation verknüpfender Auswahlzusammenhang ermittelt und zur Auswahl des auszuwählenden Aufnahmeparameters verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Dosis eine Eingangsdosis und/oder eine Hautdosis des Patienten (9) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl zur dynamischen Anpassung während der Aufnahme einer Zeitserie von Röntgenbildern (1) in dem Untersuchungsvorgang erfolgt.
Röntgeneinrichtung (4), aufweisend eine zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildete Steuereinrichtung (14).
Computerprogramm, welches die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17 durchführt, wenn es auf einer Recheneinrichtung ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 19 gespeichert ist.