DE102019217421A1

DE102019217421A1 - Verfahren zur automatischen Regelung von Strahlendosen medizinischer Röntgengeräte

Info

Publication number: DE102019217421A1
Application number: DE102019217421.3A
Authority: DE
Inventors: Philipp Bernhardt; Gregor Niewalda; Michael Wiets
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2021-05-12
Also published as: US20210137482A1; CN112842369A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Regelung von Strahlendosen einer Person für eine Untersuchung mit einem medizinischen Röntgengerät, welches eine erste Dosisregelung aufweist. Das Verfahren umfasst eine Festlegung von Röntgenparametern einer Röntgenuntersuchung anhand von Patienteninformationen und eine Festlegung einer Dosisregelung in Abhängigkeit von Röntgenparametern sowie einem Grenzwert für deterministische Strahlenschäden und/oder einem Richtwert für stochastische Effektivdosen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Regelung von Strahlendosen einer Person unter Verwendung einer Dosisregelung, welche in Abhängigkeit von Patienteninformationen sowie eines Grenzwerts für deterministische Strahlenschäden und/oder eines Richtwerts für stochastische Effektivdosen für eine Röntgenuntersuchung festgelegt wird.
Röntgenstrahlen werden bereits seit vielen Jahrzehnten in der medizinischen Bildgebung eingesetzt. Durch die Bestrahlung (Durchleuchtung) eines Untersuchungsobjekts mit Röntgenstrahlen und die Messung der Gewebedurchdringung können strukturelle Informationen erhalten werden, welche z. B. für die klinische Diagnose herangezogen werden können.
Röntgengeräte umfassen üblicherweise einen oder mehrere Röntgenstrahler mit sogenannten Röntgenröhren, welche die Röntgenstrahlen erzeugen. Die Röntgenröhren werden hierfür von einem Röntgengenerator mit einer Spannungsversorgung betrieben, welche eine zum Betrieb erforderliche Hochspannung zur Verfügung stellt. Je nach Absorptionsverhalten des zu durchleuchtenden Untersuchungsobjekts werden Röntgenstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen erzeugt, um eine ausreichende Abgrenzung verschiedener Gewebearten zu erhalten. Die Wellenlänge der Röntgenstrahlen kann dabei z. B. über die Spannung angepasst werden, welche der Röntgenröhre zugeführt wird. Zur Erzielung einer optimalen Bildqualität, welche beispielsweise durch die Helligkeit, den Kontrast, das Signal-/Rauschverhältnis und die Schärfe des Bildes definiert wird, ist insbesondere die Intensität der auf den betreffenden Bereich einfallenden Röntgenstrahlung von entscheidender Bedeutung.
Die gewünschte Bildqualität einer Röntgenuntersuchung muss dabei immer mit der Strahlenbelastung des Patienten abgewogen werden. Prinzipiell gilt, dass mit einer höheren Strahlendosis, also einer größeren Anzahl an Röntgenquanten, eine bessere Bildqualität erreicht werden kann, da das sogenannte Quantenrauschen abnimmt. Röntgenstrahlung kann wie jede Art von ionisierender Strahlung jedoch zu unmittelbaren Schäden in den Gewebezellen der bestrahlten Körperregionen des Patienten führen und ist daher auch länderspezifisch gesetzlich reglementiert. Insbesondere existieren maximal zulässige Grenzwerte für die auf die Körperoberfläche eines Patienten auftreffende Strahlendosis. Diese als Hauteintrittsdosis bezeichnete Dosisbeschränkung wird anhand eines deterministischen Risikos für Schädigungen an der Hautoberfläche des Patienten gemessen. Unterhalb des Grenzwerts für deterministische Schäden besteht typischerweise kein Risiko für unmittelbare Schäden, während Strahlendosen oberhalb des Grenzwerts mit hoher Wahrscheinlichkeit zu unmittelbaren Schäden führen können.
Abgesehen von unmittelbaren Strahlenschäden besitzt jedes Röntgenquant ein potenzielles Risiko, das Erbgut einer Zelle zu verändern. Aus diesen Veränderungen können über längere Zeiträume von bis zu 20 Jahren Tumore und Krebserkrankungen entstehen. Das Risiko für eine solche Erkrankung wird auch als stochastisches Risiko bezeichnet. Sogenannte Effektivdosen messen das stochastische Risiko für Schäden durch Röntgenstrahlung im gesamten Körper. Bei stochastischen Schäden kann kein spezifischer Grenzwert angegeben werden, da jede einzelne Strahlungsenergiedisposition mit einer geringen Wahrscheinlichkeit zu einer Krebserkrankung führen kann. Je mehr solcher Ereignisse stattgefunden haben, desto wahrscheinlicher ist das Auftreten einer Erkrankung. Das Risiko einer Erkrankung aufgrund stochastischer Strahlenschäden steigt insbesondere bei hohen Strahlendosen überproportional zur Dosis an.
Um die Strahlendosis einer Röntgenuntersuchung sinnvoll einzustellen und hohe Strahlungsdosen für Patienten zu vermeiden, können verschiedene technische Möglichkeiten herangezogen werden. Zum einen können verschiedene Parameter des Röntgenstrahlers, wie z. B. die Röhrenspannung, der Röhrenstrom, die Röntgenvorfilterung sowie die Pulsweite und der Strahlenfokus der Röntgenstrahlung angepasst werden. Über diese Parameter wird nicht nur die Strahlendosis sondern u. a. auch der Bildkontrast sowie die Zeitauflösung der Röntgenbildgebung beeinflusst. Zum anderen lässt sich auch der Abstand zwischen dem Patienten und der Strahlenquelle variieren, um die Strahlendosis für den Patienten anzupassen. Die von einer Röntgenquelle auf eine Kontrollfläche eingestrahlte Dosis nimmt quadratisch mit dem Abstand der Kontrollfläche von der Röntgenquelle ab. Aus diesem Abstandsgesetzt und dem Grenzwert der Hauteintrittsdosis lässt sich ein Mindestabstand angeben, welchen das bestrahlte Gewebe zum Fokuspunkt der Röntgenstrahlquelle mindestens einnehmen muss, um deterministische Schäden zu vermeiden.
Die Anpassung der Röntgenparameter an spezifische medizinische Anforderungen, wie z. B. eine kurze Pulsweite bei einer kardiologischen Anwendung, unterliegt in der Regel einem fest eingestellten Schema und wird durch entsprechende Grenzwerte der Röntgenparameter berücksichtigt. Eine Reduktion der Strahlendosis des Patienten muss daher immer unter Berücksichtigung von anwendungsspezifischen Röntgenparametern erfolgen und stellt somit hohe Anforderungen an die Regelung der Röntgenstrahlquelle.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strahlendosis einer Person bei einer medizinischen Untersuchung mit Röntgenstrahlen zu reduzieren. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Regelung von Strahlendosen einer Person für eine Untersuchung mit einem medizinischen Röntgengerät umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

Festlegung von Röntgenparametern einer Röntgenuntersuchung anhand von Patienteninformationen. Die Röntgenuntersuchung kann dabei durch ein beliebiges medizinisches Röntgengerät, wie z. B. einen C-Bogen, einen Computertomographen oder ein Mammographie-Gerät, erfolgen. Patienteninformationen können z. B. ein Alter, ein Körpergewicht, ein Geschlecht, eine Erkrankung, eine Krankenhistorie und/oder eine betroffene Körperregion sowie ein Durchleuchtungswinkel eines Patienten darstellen. Anhand von diesen Patienteninformationen lassen sich Röntgenparameter für das Röntgenverfahren ableiten, welche aus konservativer Sicht für eine ausreichende Bildqualität anzusetzen sind. Aus den Röntgenparametern lassen sich typischerweise auch ein Bestrahlungsintervall sowie eine Bestrahlungsleistung ableiten, aus denen eine Strahlendosis der Röntgenuntersuchung bestimmt werden kann. Es ist vorstellbar, dass die Patienteninformationen mehreren Personen zugeordnet sind, deren Patienteninformationen in einer Datenbank vorliegen.

In einem weiteren Schritt erfolgt die Festlegung einer Dosisregelung der Röntgenuntersuchung in Abhängigkeit von Röntgenparametern sowie einem Grenzwert für deterministische Strahlenschäden und/oder einem Richtwert für stochastische Effektivdosen. Eine Festlegung einer Dosisregelung bedeutet insbesondere, dass eine Regelungsstrategie für eine Strahlenleistung eines Patienten während einer Röntgenuntersuchung aktivgeschaltet wird. Die festgelegte Regelstrategie ist vorzugsweise für diese Röntgenuntersuchung bestimmend. Die Grenzwerte für deterministische Strahlenschäden können dabei auf landesspezifischen, gesetzlichen Vorschriften für die Hauteintrittsdosis beim Patienten beruhen. Der Richtwert für stochastische Effektivdosen wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise aus Patienteninformationen, wie z. B. einem Alter, einem Gewicht, einer Krankenhistorie oder einer verfolgten therapeutischen Strategie, abgeleitet. Hierfür werden vorzugsweise Algorithmen eingesetzt, welche die entsprechenden Kriterien aus den Patienteninformationen automatisch extrahieren. Es ist ebenso vorstellbar, dass entsprechende Kriterien zur Festlegung des Richtwerts für stochastische Effektivdosen von einem Arzt oder einem Mitglied des medizinischen Personals manuell über eine Benutzerschnittstelle des medizinischen Röntgengeräts eingegeben werden. Der Richtwert für stochastische Effektivdosen ist dabei vorzugsweise kleiner oder gleich dem Grenzwert für deterministische Strahlenschäden.
In Abhängigkeit der Röntgenparameter, dem Grenzwert für deterministische Strahlenschäden und/oder dem Richtwert für stochastische Effektivdosen kann eine Dosisregelung einer Röntgenuntersuchung festgelegt werden. Eine erste Dosisregelung weist vorzugsweise einen Parameterbereich auf, welcher zulässige Röntgenparameterkombinationen einer Röntgenuntersuchung enthält. Mögliche Röntgenparameter stellen z. B. die Spannung und der Strom der Röntgenröhre, die Qualität des Strahlenfokus sowie der Einsatz von Filtern und der Abstand des Patienten zur Röntgenstrahlquelle dar. Darüber hinaus sind beliebige Kombinationen der genannten Parameter und weitere Optionen zur Anpassung der Strahlungsdosis des Patienten vorstellbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere auch eine zweite Dosisregelung umfassen. Dabei weisen die erste Dosisregelung und die zweite Dosisregelung vorzugsweise voneinander verschiedene Parameterbereiche auf. Die Mengen der zugelassenen Parameter der ersten Dosisregelung können dabei Teilmengen der zugelassenen Parameter der zweiten Dosisregelung sein. Es ist ebenso vorstellbar, dass die zugelassenen Parameter der ersten Dosisregelung Schnittmengen mit den zugelassenen Parametern der zweiten Dosisregelung aufweisen. Darüber hinaus können einzelne, mehrere oder alle Mengen von zugelassenen Parametern der ersten Dosisregelung außerhalb der Mengen von zugelassenen Parametern der zweiten Dosisregelung liegen. Es ist ebenso vorstellbar, dass das Verfahren eine dritte oder eine vierte Dosisregelung umfasst, deren Parameterbereiche verschieden sind oder sich teilweise oder vollständig überlagern. Insbesondere die Anpassung des Abstandes zwischen Patienten und Strahlenquelle sowie die Installation oder Einstellung von Metallfiltern im Strahlengang können auch manuell durch das medizinische Personal erfolgen. Die entsprechenden Handlungsanweisungen zur Einstellung der Röntgenparameter können mittels einer Steuereinheit des medizinischen Röntgengeräts festgelegt und auf einer entsprechenden Anzeigeeinheit für das medizinische Personal dargestellt werden.
Eine Strahlenleistung der Röntgenuntersuchung kann über den Verlauf der Röntgenuntersuchung konstant sein oder zeitlich variieren. Dabei ist sowohl eine kontinuierliche als auch eine diskontinuierliche Bestrahlung des Patienten vorstellbar. Die Dosisregelung legt insbesondere die Strahlenleistung in einem diskreten Zeitschritt fest. Eine Strahlendosis einer Röntgenuntersuchung kann dabei als das Integral der zeitabhängigen Strahlenleistung aufgefasst werden, welche auf eine Körperregion des Patienten mit einer definierten Masse gerichtet ist. Die festgelegte Strahlendosis wird im Verlauf der Röntgenuntersuchung vorzugsweise nicht überschritten.
Das beschriebene Verfahren ermöglicht auf vorteilhafte Weise eine Anpassung der Röntgenparameter an individuelle Patientenvoraussetzungen. Durch die Anwendung einer Dosisregelung ist das Verfahren insbesondere robust und liefert reproduzierbare Ergebnisse.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine vorläufige Zieldosis zumindest anhand von Patienteninformationen und/oder Röntgenparametern und/oder einer Untersuchungsdauer einer Röntgenuntersuchung festgelegt, wobei die Festlegung einer Dosisregelung in Abhängigkeit eines Vergleichs der vorläufigen Zieldosis mit einem Grenzwert für deterministische Strahlenschäden und/oder einem Richtwert für stochastische Effektivdosen erfolgt. Die vorläufige Zieldosis stellt insbesondere eine Quantifizierung einer Strahlenexposition dar, welche über beliebige Zeiträume überwacht werden kann. Die vorläufige Zieldosis lässt sich somit in einfacher Weise mit dem Grenzwert für deterministische Strahlenschäden vergleichen, welcher ebenfalls eine Strahlendosis beschreibt. Eine Untersuchungsdauer einer Röntgenuntersuchung kann z. B. ein gemessener oder ein üblicherweise anzusetzender Zeitraum für die Durchführung einer Röntgenuntersuchung darstellen. Es ist ebenso vorstellbar, dass die vorläufige Zieldosis in Abhängigkeit von Patienteninformationen festgelegt wird, indem eine üblicherweise anzusetzende Strahlendosis einer Röntgenuntersuchung, z. B. aufgrund einer Häufigkeit vergangener Strahlenexpositionen und/oder eines Alters eines Patienten, angepasst wird. Die Festlegung der vorläufigen Zieldosis kann auch in Abhängigkeit von Röntgenparametern einer Röntgenuntersuchung erfolgen, z. B. indem aus einer Strahlenleistung und einer üblicherweise anzusetzenden Untersuchungsdauer eine Strahlendosis bestimmt wird. Vorzugsweise wird ein Algorithmus eingesetzt, welcher in Abhängigkeit von Röntgenparametern und/oder einer Patienteninformation und/oder einer Untersuchungsdauer eine vorläufige Zieldosis festlegt. Dabei können Patienteninformation von einem oder mehreren Patienten herangezogen werden. Bei einem Mangel an entsprechenden Informationen ist es ebenso vorstellbar, dass ein Arzt oder ein Mitglied des medizinischen Personals eine vorläufige Zieldosis für eine Röntgenuntersuchung auf einer Bedieneinheit eines Röntgengerätes eingibt.
Durch die Festlegung einer vorläufigen Zieldosis kann die Strahlenexposition im Vorfeld einer Röntgenuntersuchung quantifiziert werden. Dadurch lässt sich die Strahlendosis einer Röntgenuntersuchung auf vorteilhafte Weise mit bekannten Grenzwerten vergleichen.
In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die erste Dosisregelung dazu ausgelegt, stochastische Effektivdosen einer Person zumindest in Abhängigkeit einer Patienteninformation zu reduzieren. Eine Person stellt dabei vorzugsweise einen Patienten dar, welcher während einer Röntgenuntersuchung einer Röntgenstrahlung ausgesetzt ist. Eine Reduzierung von stochastischen Effektivdosen kann bedeuten, dass eine Strahlendosis eines Patienten während der Röntgenuntersuchung so gewählt ist, dass so wenig Strahlungsenergiedispositionen wie möglich auftreten. Die Strahlendosis wird dabei vorzugsweise anhand von einer Patienteninformation, wie z. B. einem Alter, einem Geschlecht oder einer Erkrankung, festgelegt. Es ist insbesondere vorstellbar, dass eine Qualität eines Röntgenbildes bei Verwendung der ersten Dosisregelung nicht optimal ist, aber für eine belastbare Darstellung von physiologischen und/oder pathologischen Strukturen sowie medizinischen Geräten, wie z. B. Stents und Kathetern, ausreicht. Es ist ebenso vorstellbar, dass ein Richtwert für stochastische Effektivdosen kleiner ist als eine vorläufige Zieldosis der Röntgenuntersuchung. In diesem Fall wird der Richtwert für stochastische Effektivdosen während der Röntgenuntersuchung vorzugsweise nicht überschritten. Es ist jedoch vorstellbar, dass die Röntgenparameter während der Röntgenuntersuchung für verschiedene Perspektiven, Durchleuchtungswinkel und/oder verschiedene Körperregionen verändert und entsprechende Anpassungen der Strahlungsleistung vorgenommen werden. Daneben ist auch eine Ausführungsform der ersten Dosisregelung vorstellbar, bei welcher die Strahlungsleistung über den Verlauf der Röntgenuntersuchung konstant bleibt. Weiterhin können bei der Festlegung der Röntgenparameter der ersten Dosisregelung auch Röntgenparameter vorangegangener Röntgenuntersuchungen aus einer Datenbank berücksichtigt werden. Diese können neben den eingestellten Parametern insbesondere auch mit einer Bewertung der Bildqualität durch das medizinische Personal assoziiert sein. Auf Basis dieser Bewertungen ist eine automatische Anpassung der Röntgenparameter der ersten Dosisregelung zur Reduktion der Strahlenbelastung des Patienten möglich.
Durch die Verwendung der ersten Dosisregelung wird auf vorteilhafte Weise sichergestellt, dass die Strahlendosis des Patienten so gering wie möglich ausfällt. Dadurch kann das Risiko langfristiger Schäden durch Röntgenstrahlung reduziert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine zweite Dosisregelung dazu ausgelegt, deterministische Strahlenschäden einer Person zumindest in Abhängigkeit eines Grenzwertes für deterministische Strahlenschäden zu vermeiden. Die betreffende Person stellt dabei vorzugsweise einen Patienten dar, welcher im Rahmen der Röntgenuntersuchung einer direkten Bestrahlung ausgesetzt ist. Eine Vermeidung von deterministischen Strahlenschäden bedeutet insbesondere, dass unmittelbare Schäden infolge einer Bestrahlung des Patienten vermieden werden. Dies kann durch eine Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte für die Hauteintrittsdosis erreicht werden. Vorzugsweise ist die zweite Dosisregelung jedoch so ausgelegt, dass die Strahlendosis unterhalb der gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte liegt. Es ist auch vorstellbar, dass die Qualität des Röntgenbildes bei Verwendung der zweiten Dosisregelung zugunsten einer geringeren Strahlenbelastung des Patienten nicht optimal ist. Weiterhin können bei der Festlegung der Röntgenparameter der zweiten Dosisregelung auch Röntgenparameter vorangegangener Röntgenuntersuchungen aus einer Datenbank berücksichtigt werden. Diese können neben den eingestellten Parametern insbesondere auch mit einer Bewertung der Bildqualität durch das medizinische Personal assoziiert sein. Auf Basis dieser Bewertungen ist eine automatische Anpassung der Röntgenparameter der zweiten Dosisregelung zur Reduktion der Strahlenbelastung des Patienten möglich.
Durch die Festlegung der zweiten Dosisregelung können unmittelbare Schäden im bestrahlten Gewebe der Person durch eine Untersuchung mit Röntgenstrahlen vermieden werden. Insbesondere ermöglicht die Reduzierung der Strahlendosis gegenüber den gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerten auf vorteilhafte Weise eine Reduktion des Risikos von unmittelbaren und langfristigen Strahlenschäden.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Richtwert für stochastische Effektivdosen einer Person anhand verschiedener Zielgruppen festgelegt werden. Eine Zielgruppe kann dabei z. B. ein Patient und/oder ein Mitglied des medizinischen Personals darstellen. Die Berücksichtigung der Strahlendosis des Patienten besitzt typischerweise die höchste Priorität und kann eine Standardeinstellung des medizinischen Röntgengeräts darstellen. Neben dem Patienten kann aber auch das medizinische Personal einer Strahlenbelastung ausgesetzt sein, wenn es z. B. aufgrund einer therapeutischen oder operativen Maßnahme während der Röntgenuntersuchung im Behandlungsraum verbleibt. Insbesondere bei operativen Maßnahmen trägt ein behandelnder Arzt ein erhöhtes Risiko einer Strahlenexposition, da er sich typischerweise in der Nähe der Strahlenquelle aufhält und nur teilweise durch Schutzkleidung vor der Strahlung geschützt werden kann. Bei Röntgenuntersuchungen mit hohen Strahlenleistungen kann es daher sinnvoll sein, neben der Hauteintrittsdosis des Patienten auch die stochastische Effektivdosis des behandelnden Arztes zu berücksichtigen. Hierfür wird z. B. anhand der Art der therapeutischen oder operativen Maßnahme und/oder der Strahlendosis des Patienten eine Strahlendosis für den Arzt abgeschätzt. Diese Abschätzung kann beispielsweise anhand eines Faktors erfolgen, mit welchem die Strahlendosis des Patienten auf den behandelnden Arzt umgerechnet wird. Es ist aber ebenso vorstellbar, dass die Strahlendosis des Arztes in einem Abstand zur Strahlenquelle anhand des Abstandsgesetzes berechnet wird. Auf Basis dieser abgeschätzten Strahlendosis können die Röntgenparameter des medizinischen Röntgengeräts angepasst werden, um die Strahlendosis für den behandelnden Arzt zu reduzieren. In einem vorstellbaren Betriebsmodus ist z. B. eine zweite Dosisregelung so gewählt, dass die Hauteintrittsdosis des Patienten nicht überschritten wird. Gleichzeit können die Parameter der zweiten Dosisregelung im zugelassenen Parameterbereich weiter angepasst werden, um eine reduzierte Strahlendosis für den behandelnden Arzt in einem abgeschätzten Abstand zur Strahlenquelle zu erreichen.
In weiteren vorstellbaren Betriebsmodi kann der Richtwert für die stochastische Effektivdosis auch allein anhand der Strahlenexposition des Patienten oder des behandelnden Arztes erfolgen. Dabei ist sowohl eine manuelle Umschaltung wie auch eine automatische Umschaltung zwischen den genannten Betriebsmodi vorstellbar. Kriterien für eine automatische Umschaltung können z. B. die Art der Röntgenuntersuchung, aber auch Effektivdosen sowie Expositionszeiten des medizinischen Personals im Behandlungsraum, darstellen.
Durch die Berücksichtigung unterschiedlicher Zielgruppen kann auf vorteilhafte Weise ein Kompromiss aus gewünschter Bildqualität und notwendiger Strahlenbelastung des Patienten sowie des behandelnden, medizinischen Personals erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Richtwert für stochastische Effektivdosen zumindest in Abhängigkeit einer vorläufigen Zieldosis und/oder einer Patienteninformation und/oder einer Häufigkeit einer Strahlenexposition festgelegt. Die Festlegung des Richtwerts für stochastische Effektivdosen wird vorzugsweise individuell für jeden Patienten durchgeführt, da diese unterschiedliche Krankheits- und Therapieverläufe aufweisen können. Außerdem können die Häufigkeit einer Strahlenexposition sowie der Krankheitsverlauf die über einen Behandlungszeitraum kumulierte Strahlendosis eines Patienten wesentlich beeinflussen und werden daher vorzugsweise bei der Dosisregelung berücksichtigt. Beispielsweise kann der Richtwert für stochastische Effektivdosen bei jungen Patienten oder solchen mit häufigen Strahlenexpositionen niedriger angesetzt werden, um das Risiko von strahlenbedingten Folgeerkrankungen zu reduzieren. Die dafür notwendigen Patienteninformationen werden vorzugsweise automatisiert aus einer Datenbank abgefragt. Es ist aber ebenso vorstellbar, dass die erforderlichen Patienteninformationen zur Festlegung des Richtwerts für die stochastische Effektivdosis anhand einer Befragung des Patienten erfasst und von dem medizinischen Personal über eine Schnittstelle des medizinischen Röntgengeräts eingegeben werden. Der Richtwert für stochastische Effektivdosen kann den zulässigen Parameterbereich der ersten Dosisregelung einschränken und somit die Strahlendosis des Patienten reduzieren. Es ist auch vorstellbar, dass der Richtwert für stochastische Effektivdosen eine minimale Grenze aufweist. Liegt die vorläufige Zieldosis der Röntgenuntersuchung unterhalb dieser Grenze, kann von einer Anwendung der ersten Dosisregelung abgesehen werden. Die Strahlendosis der Röntgenuntersuchung kann in diesem Fall mit der vorläufigen Zieldosis gleichgesetzt werden. Der Richtwert für stochastische Effektivdosen ist typischerweise kleiner als der Grenzwert für deterministische Strahlenschäden.
Durch die Berücksichtigung von Patienteninformationen bei der Festlegung des Richtwertes der stochastischen Effektivdosis lässt sich die Strahlendosis auf vorteilhafte Weise individuell für jeden Patienten anpassen.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine zweite Dosisregelung festgelegt, wenn eine vorläufige Zieldosis oberhalb eines Grenzwerts für deterministische Strahlenschäden liegt. Der Grenzwert für deterministische Schäden sollte nach Möglichkeit nicht überschritten werden, um unmittelbare Hautschäden in einer bestrahlten Körperregion des Patienten zu vermeiden. Daher wird eine Strahlendosis mittels der zweiten Dosisregelung vorzugsweise so angepasst, dass ein Integral einer zeitabhängigen Strahlenleistung bezogen auf eine Masse der durchstrahlten Körperregion unterhalb des Grenzwertes für deterministische Schäden liegt. Es ist vorstellbar, dass die Strahlenleistung im Verlauf einer Röntgenuntersuchung variiert. Daneben ist es auch vorstellbar, dass die Strahlenleistung über den gesamten Untersuchungsverlauf konstant bleibt.
Durch die Begrenzung der Strahlendosis mittels der zweiten Dosisregelung lassen sich unmittelbare Gewebeschäden in den bestrahlten Körperregionen des Patienten auf vorteilhafte Weise vermeiden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erste Dosisregelung festgelegt, wenn eine vorläufige Zieldosis unterhalb eines Richtwerts für stochastische Effektivdosen liegt. Durch die Anwendung der ersten Dosisregelung wird vorzugsweise das Ziel verfolgt, eine Strahlendosis einer Röntgenuntersuchung und damit ein Risiko für stochastische Strahlenschäden zu reduzieren. Hierfür kann die Strahlendosis der Röntgenuntersuchung z. B. in Abhängigkeit einer Patienteninformation und/oder einer Häufigkeit einer Strahlenexposition abweichend zur vorläufigen Zieldosis festgelegt werden. Eine Reduktion der Strahlendosis kann z. B. angebracht sein, wenn die Patienteninformationen Hinweise auf eine vorgelagerte Behandlungsgeschichte mit Röntgenstrahlen aufweisen oder wenn die Patienten minderjährig sind. Insbesondere bei Kleinkindern und Jugendlichen kann eine konsequente Reduktion der Strahlendosis sinnvoll sein, um ein Risiko für spätere Erkrankungen aufgrund von stochastischen Strahlenschäden zu reduzieren. Vorzugsweise wird ein Parameterbereich der ersten Dosisregelung in diesem Fall entsprechend beschränkt, um die Strahlendosis gegenüber der vorläufigen Zieldosis zu reduzieren. Bei übergewichtigen Personen oder älteren Personen, z. B. Patienten mit 30 Jahren, 40 Jahren und insbesondere 50 Jahren oder mehr, kann die anzuwendende Strahlendosis bei entsprechender Indikation in abgestufter Weise gegenüber der vorläufigen Zieldosis reduziert werden. Die Strahlendosis kann sich dabei z. B. mit fortschreitendem Alter bei gleichem Körpergewicht oder mit steigendem Körpergewicht bei gleichem Alter in linearer, asymptotischer oder exponentieller Weise dem Wert der vorläufigen Zieldosis annähern. Liegt dagegen keine Indikation für ein akutes Risiko durch stochastische Strahlenschäden vor, kann die vorläufige Zieldosis auch als Sollwert für die erste Dosisregelung festgelegt werden. In diesen Fällen kann die Bildqualität der Röntgenbilder anstelle der Strahlendosis als bevorzugte Regelgröße herangezogen werden.
Durch die vereinfachte Festlegung der ersten Dosisregelung anhand des Richtwerts für stochastische Effektivdosen wird die Robustheit des Verfahrens auf vorteilhafte Weise verbessert. Aufgrund der Anpassung der ersten Dosisregelung an individuelle Patientenvoraussetzungen kann die Strahlendosis außerdem auf den Patienten abgestimmt und das Risiko für stochastische Strahlenschäden reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Dosisregelung in Abhängigkeit einer Strahlendosis einer Person automatisch umgeschaltet. Die Strahlendosis einer Person wird dabei vorzugsweise überwacht. Eine Überwachung der Strahlendosis kann über einen beliebigen Zeitraum erfolgen. Es ist vorstellbar, dass sich die Strahlendosis aus einer Anzahl vergangener Strahlenexpositionen einer Person ergibt. Die Strahlendosis kann sich aber auch aus einer Anzahl in Zukunft liegender Strahlenexpositionen ergeben, welche z. B. im Rahmen einer Therapie oder von begleitenden Röntgenuntersuchungen, abzusehen sind. Daneben kann sich die Strahlendosis einer Person auch aus einer Kombination von vergangenen und in Zukunft liegenden Strahlenexpositionen einer Person ergeben. Es ist insbesondere vorstellbar, dass die Strahlendosis einer Person kontinuierlich während einer Röntgenuntersuchung überwacht wird. Bei einer Abweichung einer Strahlendosis von einer erwarteten Strahlendosis, insbesondere bei einer Überschreitung des Grenzwerts für deterministische Strahlenschäden, kann somit eine Anpassung der Dosisregelung vorgenommen werden. Beispielweise kann automatisch von einer zweiten Dosisregelung auf eine erste Dosisregelung umgeschaltet werden, wenn der Grenzwert für deterministische Strahlenschäden infolge einer unerwartet langen Untersuchungsdauer überschritten wird.
Durch die automatische Umschaltung der Dosisregelung in Abhängigkeit der Strahlendosis einer Person können unmittelbare Strahlenschäden einer Röntgenuntersuchung auf vorteilhafte Weise vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens betragen ein Grenzwert für deterministische Strahlenschäden und ein Richtwert für stochastische Effektivdosen den gleichen Wert. In diesem Fall lässt sich die Dosisregelung direkt anhand der vorläufigen Zieldosis sowie des Grenzwerts für deterministische Strahlenschäden festlegen. Liegt die vorläufige Zieldosis oberhalb des Grenzwerts für deterministische Strahlenschäden, wird vorzugsweise eine zweite Dosisregelung ausgewählt, welche eine Strahlendosis unterhalb der erlaubten Hauteintrittsdosis sicherstellt. Liegt die vorläufige Zieldosis dagegen unterhalb der erlaubten Hauteintrittsdosis, kann die erste Dosisregelung angewandt werden, bei welcher die Strahlendosis so eingestellt wird, dass ein Risiko für stochastische Strahlenschäden reduziert wird.
Bei dieser Ausführungsform kann die Auswahl der Dosisregelung direkt anhand der vorläufigen Zieldosis und dem Grenzwert für deterministische Strahlenschäden erfolgen. Dadurch kann der Verfahrensablauf auf vorteilhafte Weise beschleunigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind ein Grenzwert für deterministische Strahlenschäden und ein Richtwert für stochastische Effektivdosen voneinander verschieden und definieren einen Differenzbereich. Fällt die vorläufige Zieldosis in diesen Differenzbereich, wird die Dosisregelung der Röntgenuntersuchung manuell festgelegt. Da der Differenzbereich zwischen dem Grenzwert für deterministische Strahlenschäden und dem Richtwert für stochastische Effektivdosen liegt, kann sowohl die erste Dosisregelung als auch eine zweite Dosisregelung Anwendung finden. Durch die Notwendigkeit der manuellen Festlegung der Dosisregelung kann das medizinische Personal, z. B. unter Berücksichtigung von Patienteninformationen, eigenverantwortlich entscheiden, welche Strahlenexposition für den Patienten angebracht ist. Diese Entscheidung kann für jeden Patienten und jede Röntgenuntersuchung immer wieder neu und unabhängig von anderen Faktoren getroffen werden.
Durch die manuelle Festlegung der Dosisregelung im Differenzbereich werden die Komplexität des Verfahrens sowie die Anforderungen an den Prozessor des medizinischen Röntgengeräts auf vorteilhafte Weise reduziert. Dadurch kann das Verfahren auch auf einfachen Röntgengeräten durchgeführt werden, welche dadurch kosteneffizienter hergestellt werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Dosisregelung mittels eines Vorhersagemodells festgelegt, welches zumindest eine Häufigkeit einer Strahlenexposition und/oder eine Strahlendosis einer vorhergehenden Strahlenexposition und/oder eine Patienteninformation berücksichtigt. Strahlenexpositionen stellen dabei insbesondere medizinische Röntgenuntersuchungen oder Strahlentherapien dar. Die Häufigkeit der Strahlenexposition kann sich z. B. auf in der Zukunft liegende Ereignisse beziehen, die im Rahmen eines Therapieverlaufs absehbar sind. Daneben können auch die bereits von dem Patienten erhaltenen Strahlendosen berücksichtigt werden. Diese können insbesondere das Risiko für stochastische Strahlungsschäden erhöhen und die Entscheidung für die Strahlendosen nachfolgender Röntgenuntersuchungen beeinflussen. Es ist vorstellbar, dass die Häufigkeit solcher Strahlenexpositionen mittels entsprechender Algorithmen direkt aus einer Datenbank mit Patienteninformationen extrahiert wird und/oder vom Patienten oder dem medizinischen Personal manuell in eine digitale Datenbank des medizinischen Röntgengeräts eingetragen wird. Zusätzlich zu den genannten Faktoren können auch Patienteninformationen, wie z. B. ein Alter, ein Gewicht, ein Geschlecht oder ein Krankheitsverlauf, bei der Festlegung der Strahlendosis berücksichtigt werden. Die entsprechenden Informationen werden vorzugsweise durch ein auf der Steuereinheit des medizinischen Röntgengeräts implementiertes Vorhersagemodell verarbeitet. Mit dem Vorhersagemodell können z. B. erwartete Strahlenexpositionen des Patienten und/oder Risikofaktoren für stochastische Strahlenschäden prognostiziert werden, anhand derer eine Dosisregelung festgelegt werden kann. Mögliche Verfahren zur Abschätzung der relevanten Faktoren stellen z. B. Extrapolationsverfahren, Regressionsanalysen, exponentiell geglättete Prognoseverfahren sowie heuristische und modellbasierte Verfahren dar. Es ist vorstellbar, dass für die Prognose der Strahlenexposition und Effektivdosis eines Patienten auch Patienteninformationen anderer Patienten verarbeitet werden.
Durch die Anwendung von Vorhersagemodellen kann das medizinische Personal auf vorteilhafte Weise bezüglich der Festlegung von individuellen Strahlendosen entlastet werden. Gleichzeitig lässt sich auf Basis von Vorhersagemodellen eine genaue und reproduzierbare Festlegung der Strahlendosis erreichen.
In einer verwandten Ausführungsform wird die Dosisregelung mittels intelligenter Algorithmen festgelegt, welche zumindest eine Häufigkeit einer Strahlenexposition und/oder eine Strahlendosis vorhergehender Strahlenexpositionen und/oder eine Patienteninformation berücksichtigen. Als intelligente Algorithmen werden typischerweise Algorithmen bezeichnet, welche die Entscheidungsstrukturen des Menschen nachbilden. Beispiele für solche Algorithmen stellen Expertensysteme, künstliche neuronale Netze sowie Methoden des Deep Learnings dar. Mit Hilfe von intelligenten Algorithmen lässt sich die Dosisregelung anhand einer Vielzahl von direkt und indirekt korrelierten Einflussfaktoren in vergleichbar kurzen Zeiträumen bestimmen. Mögliche Einflussfaktoren stellen die Häufigkeit einer Strahlenexposition des Patienten und die Strahlendosis der entsprechenden Strahlenexposition sowie weitere Patienteninformationen, wie z. B. ein Alter, ein Gewicht, ein Geschlecht, eine Erkrankung oder eine betroffene Körperregion eines Patienten, dar. Daneben ist eine Berücksichtigung weiterer Einflussfaktoren, wie z. B. eine Bewertung von Bildqualitäten verschiedener Röntgenparameter durch das medizinische Personal oder statistische Daten über das Risiko der Entwicklung von Tumoren oder Krebsleiden aufgrund von Strahlenexpositionen, vorstellbar. Darüber hinaus können die genannten Einflussfaktoren beliebig kombiniert und/oder um weitere Einflussfaktoren erweitert werden. Um die intelligenten Algorithmen zu trainieren, werden in der Anlernphase vorzugsweise Entscheidungen des medizinischen Personals herangezogen. Weiterhin ist ein Anlernen der intelligenten Algorithmen auf Basis verschiedener, abgeschlossener Datensätze vorstellbar, welche im Vorfeld optimierte Strahlungsdosen für verschiedene Anwendungsfälle umfassen. Es ist vorstellbar, dass anstelle oder zusätzlich zu einer Strategie für die Dosisregelung bereits ein ganzer Satz von angepassten Röntgenparametern mittels der intelligenten Algorithmen ausgegeben werden.
Durch die Anwendung von intelligenten Algorithmen lässt sich eine Vielzahl von Einflussfaktoren bei der Festlegung der Strahlendosis für einen Patienten berücksichtigen. Dadurch kann das Verfahren auf vorteilhafte Weise eine optimierte Strahlendosis für den Patienten bereitstellen.
Das erfindungsgemäße, medizinische Röntgengerät umfasst eine Steuereinheit und ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet. Die Steuereinheit des medizinischen Röntgengeräts kann z. B. eine Recheneinheit umfassen, welche vorzugsweise dazu ausgebildet ist, Prozesse und Parameter innerhalb des medizinischen Röntgengeräts aufeinander abzustimmen sowie digitale Daten zu Verarbeiten. Die Recheneinheit weist insbesondere eine Schnittstelle auf, mit welcher auf Daten in einem Netzwerk, auf einem Server oder einer Cloud zugegriffen werden kann. Auf einer Speichereinheit der Steuereinheit können Computerprogramme und weitere Software gespeichert sein, mittels derer ein Prozessor der Steuereinheit einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch steuert und/oder ausführt. Daneben können auch Datensätze, wie z. B. Patienteninformationen und Parametersätze sowie Kennlinien des medizinischen Röntgengeräts und seiner Komponenten, auf der Speichereinheit gespeichert sein.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinheit eines medizinischen Röntgengeräts ladbar und weist Programmcode-Mittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit des medizinischen Röntgengeräts ausgeführt wird. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren schnell, reproduzierbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Recheneinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Recheneinheit muss dabei jeweils die Voraussetzungen, wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit aufweisen, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder auf einem Netzwerk, einem Server oder einer Cloud hinterlegt, von wo es in den Prozessor einer lokalen Recheneinheit geladen werden kann, die mit dem medizinischen Röntgengerät direkt verbunden oder als Teil des medizinischen Röntgengeräts ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinheit eines medizinischen Röntgengeräts ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Beispiele für elektronisch lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband oder ein USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert sind. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuereinheit und/oder Recheneinheit eines medizinischen Röntgengeräts gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes medizinisches Röntgengerät,
2 eine schematische Darstellung der Auswahl einer Dosisregelung,
3 eine schematische Darstellung der Auswahl einer Dosisregelung,
4 ein mögliches Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen medizinischen Röntgengeräts 5, die vorliegend einen C-Bogen 6 aufweist, an dem sich gegenüberliegend ein Röntgenstrahler 7 und ein Röntgendetektor 8 angeordnet sind. Das Röntgengerät ist bereits so ausgerichtet, dass ein Zielgebiet 9 eines auf einer Patientenliege 10 positionierten Patienten 11 aufgenommen werden kann. Mittels des C-Bogens 6 kann das durch den Röntgenstrahler 7 und den Röntgendetektor 8 gebildete Röntgengerät in verschiedene Aufnahmepositionen bezüglich eines auf einem Patiententisch 10 gelagerten Patienten 11 verfahren werden. Es ist ebenso vorstellbar, dass sich ein Arzt oder ein Mitglied des medizinischen Personals (nicht dargestellt) neben der Patientenliege 10 befindet, um therapeutische oder operative Maßnahmen am Patienten 11 während der Röntgenuntersuchung durchzuführen.
Das medizinische Röntgengerät 5 weist ferner eine Steuereinheit 12 auf, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Die Aufgaben der Steuereinheit 12 können dabei z. B. die Einstellung verschiedener Röntgenparameter, die Auswahl und Umsetzung einer Dosisregelung oder die Abstimmung verschiedener Schritte der Bildaufnahme und Bildaufbereitung, umfassen. Weiterhin umfasst das medizinische Röntgengerät 5 eine Anzeigeeinheit 13 und eine Bedieneinheit 14, um eine Interaktion mit einem Nutzer zu gestatten. Bei röntgenunterstützten, operativen oder therapeutischen Maßnahmen kann sich auch ein behandelnder Mediziner 15 im Behandlungsraum 16 befinden, welcher einen Abstand 17 zum Röntgenstrahler 7 aufweist. Der Abstand des behandelnden Mediziners zum Röntgenstrahler 7 kann sich während der Röntgenuntersuchung verändern.
Ein hierin beschriebenes Verfahren kann auch in Form eines Computerprogramms vorliegen, welches das Verfahren auf der Steuereinheit 12 implementiert, wenn es auf der Steuereinheit 12 ausgeführt wird. Ebenso kann ein elektronisch lesbarer Datenträger (nicht dargestellt) 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 Steuereinheit 12 der Röntgeneinrichtung 5 ein beschriebenes Verfahren durchführen.
2 zeigt ein schematisches Dosisdiagramm, welches die Strahleneffekte (E) deterministischer und stochastischer Strahlenereignisse in Abhängigkeit der Strahlendosis (D) gegenüberstellt. Den Verläufen der beiden Kurven kann entnommen werden, dass stochastische Strahleneffekte 22 bei niedriger Strahlendosis deterministische Strahleneffekte 21 überwiegen.
In einer einfachen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzen der Grenzwert für deterministische Strahlenschäden (D_d) 23 und der Richtwert für stochastische Effektivdosen (D_s) 24 den gleichen Wert. In diesem Fall wird die Dosisregelung der Röntgenuntersuchung lediglich anhand des Grenzwerts für deterministische Strahlenschäden 23 sowie der konservativ ermittelten, vorläufigen Zieldosis (D_z) 28 des Patienten 11 festgelegt. Liegt die vorläufige Zieldosis 28, wie in 2 dargestellt, oberhalb des Grenzwerts für deterministische Strahlenschäden 23, wird die zweite Dosisregelung (D₂) 25 festgelegt. Bei der zweiten Dosisregelung 25 werden die Röntgenparameter des medizinischen Röntgengeräts 5 so eingestellt, dass die Strahlendosis des Patienten 11 während der Röntgenuntersuchung unterhalb des Grenzwertes für deterministische Strahlenschäden 23 verbleibt. Liegt die vorläufige Zieldosis dagegen unterhalb des Grenzwerts für deterministische Strahlenschäden 23, so wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die erste Dosisregelung (D₁) 26 festgelegt. Bei der ersten Dosisregelung 26 werden unter anderem Patienteninformationen, wie z. B. das Patientenalter, das Patientengewicht und die Behandlungshistorie des Patienten, als Entscheidungsfaktoren herangezogen, um die Strahlendosis der Röntgenuntersuchung gegenüber der vorläufigen Zieldosis 28 zu reduzieren. Die Steuereinheit 12 kann z. B. über eine Schnittstelle (nicht dargestellt) mit einem Netzwerk oder einer Cloud verbunden sein, um die benötigten Patienteninformationen als Datensätze auf einer lokalen Speichereinheit abzulegen und für die Bestimmung der Röntgenparameter entsprechend zu verarbeiten. Es ist ebenso vorstellbar, dass die benötigten Patienteninformationen direkt auf der Speichereinheit des erfindungsgemäßen medizinischen Röntgengeräts 5 gespeichert sind.
3 veranschaulicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher der Richtwert für stochastische Effektivdosen 24 und der Grenzwert für deterministische Strahlenschäden 23 voneinander verschieden sind. Bei einer vorläufigen Zieldosis 28 oberhalb des Grenzwerts für deterministische Strahlenschäden 23 wird die zweite Dosisregelung 25 festgelegt, während unterhalb des Richtwerts für stochastische Effektivdosen 24 die erste Dosisregelung 26 festgelegt wird. Der Differenzbereich 27 zwischen dem Grenzwert für deterministische Strahlenschäden 23 und dem Richtwert für stochastische Effektivdosen 24 ist zunächst keiner Dosisregelung zugewiesen. Liegt die vorläufige Zieldosis 28 in diesem Differenzbereich 27, können unterschiedliche Methoden zur Festlegung der Dosisregelung angewandt werden. Neben einer manuellen Vorgabe der Dosisregelung durch das medizinische Personal können z. B. auch Vorhersagemodelle oder intelligente Algorithmen zur Unterstützung des medizinischen Personals oder zur automatischen Festlegung der Dosisregelung durch das medizinische Röntgengerät 5 eingesetzt werden.
4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Vorfeld der Röntgenuntersuchung werden Patienteninformationen eines zu untersuchenden Patienten 11 am medizinischen Röntgengerät 5 aufgerufen. Diese können z. B. permanent auf einer Speichereinheit der Steuereinheit 12 des medizinischen Röntgengeräts 5 gespeichert sein oder über ein Netzwerk oder eine Cloud aufgerufen werden. In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird eine Analyse von Patienteninformationen durchgeführt, um relevante Daten für die Bestimmung der vorläufigen Zieldosis 28 sowie der festzulegenden Dosisregelung zu erhalten. Die Analyse der Patienteninformationen kann z. B. mittels eines Algorithmus erfolgen, welcher auf einer Recheneinheit der Steuereinheit 12 ausgeführt wird und eine digitale Akte des betreffenden Patienten und/oder eines anderen Patienten und/oder weiterer Patienten nach entsprechenden Einträgen durchsucht. Die vorläufige Zieldosis 28 wird in einem weiteren Schritt S2 im einfachsten Fall anhand der Behandlungsmethode und/oder dem Zielbereich der Röntgenuntersuchung bestimmt. Wahlweise ist auch eine direkte Eingabe eines Wertes für die vorläufige Zieldosis durch das medizinische Personal über eine Bedieneinheit 14 des medizinischen Röntgengeräts 5 möglich. In einem dritten Schritt S3 wird unter Berücksichtigung der im Schritt S1 analysierten Patienteninformationen ein individueller Richtwert für die stochastische Effektivdosis des Patienten 11 festgelegt. Hierbei können beispielsweise Informationen über das Alter, das Gewicht sowie vergangene und/oder zukünftig geplante Strahlenexpositionen des Patienten 11 herangezogen werden, um eine möglichst adäquate Anpassung der Strahlungsdosis vorzunehmen.
In einem anschließenden Schritt S4 wird der Wert der vorläufigen Zieldosis (D_z) 28 zunächst mit dem Grenzwert für deterministische Strahlenschäden (D_d) 23 verglichen. Liegt der Wert der vorläufigen Zieldosis 28 oberhalb des Grenzwerts für deterministische Strahlenschäden 23 (D_z > D_d), wird die zweite Dosisregelung (D₂) 25 für die Regelung der Strahlendosis des Patienten 11 während der Röntgenuntersuchung festgelegt. Liegt der Wert der vorläufigen Zieldosis 28 unterhalb des Grenzwerts für deterministische Strahlenschäden 23 (D_z < D_d), wird ein weiterer Verfahrensschritt S5 mit einer Abfrage eingeleitet, ob der Wert der vorläufigen Zieldosis 28 unterhalb des Richtwerts für stochastische Effektivdosen (D_s) 24 liegt (D_z < D_s). Ist dies der Fall, wird die erste Dosisregelung (D₁) 26 für die Einstellung der Röntgenparameter der Röntgenuntersuchung festgelegt. Liegt der Wert der vorläufigen Zieldosis 28 im Verfahrensschritt S5 dagegen oberhalb des Richtwerts für stochastische Effektivdosen 24, fällt die vorläufige Zieldosis 28 in den Differenzbereich 27
(D_d > D_z > D_s). In diesem Fall kann die Festlegung der Dosisregelung im Verfahrensschritt S6 manuell durch das medizinische Personal erfolgen. Vorzugsweise werden im Verfahrensschritt S6 jedoch Vorhersagemodelle oder intelligente Algorithmen eingesetzt, um die Dosisregelung der Röntgenuntersuchung automatisch festzulegen oder Informationen über individuelle Strahlenrisiken bereitzustellen, welche von dem medizinischen Personal als Entscheidungsgrundlage für die Festlegung der Dosisregelung herangezogen werden können. Nach der Festlegung einer Dosisregelung wird das Röntgenverfahren mit der entsprechenden Dosisregelung durchgeführt, um Bilddaten des Patienten 11 zu erzeugen. Die Durchführung der Röntgenuntersuchung mit der festgelegten Dosisregelung stellt den Verfahrensschritt S7 des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Die Röntgenparameter des medizinischen Röntgengeräts können dabei während der Röntgenuntersuchung im zugelassenen Parameterbereich der jeweiligen Dosisregelung verändert werden. Die Strahlendosis des Patienten 11 sollte den Richtwert für stochastische Effektivdosen 24 jedoch nicht überschreiten.
In einer Abwandlung zu dem in 4 dargestellten Ablaufschema kann der Verfahrensschritt S5 auch vor dem Verfahrensschritt S4 durchgeführt werden. Die Reihenfolge dieser beiden Verfahrensschritte ist für die Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens unerheblich. In einer alternativen Ausführungsform kann der Verfahrensschritt S3 auch vor dem Verfahrensschritt S2 erfolgen, sofern die vorläufige Zieldosis nicht für eine Festlegung des Richtwertes für stochastische Effektivdosen benötigt wird. Dies kann vorkommen, wenn der Richtwert für stochastische Effektivdosen lediglich anhand einer Patienteninformation festgelegt wird.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann, wie in der Ausführungsform in 3 beschrieben, auf eine Bestimmung des Richtwerts der stochastischen Effektivdosis 24 gänzlich verzichtet werden. Die Anpassung der Strahlendosis an die individuellen Patientenvoraussetzungen erfolgt in diesem Fall z. B. über die erste Dosisregelung 26. Es ist ebenso vorstellbar, dass der Richtwert für stochastische Effektivdosen 24 lediglich in Abhängigkeit eingeschränkter Patienteninformationen erstellt wird, welche im Rahmen der Untersuchungsvorbereitung vom Patienten abgefragt werden können. Dies können z. B. Informationen über das Patientenalter und die Art des röntgenbasierten Untersuchungsverfahrens sein. Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es insbesondere nicht erforderlich, dass der Richtwert für stochastische Effektivdosen 24 den Parameterbereich der ersten Dosisregelung 26 einschränkt. Es ist ebenso vorstellbar, dass dieser lediglich zur Festlegung einer Dosisregelung herangezogen wird. Die Strahlendosis des Patienten 11 wird in diesem Fall durch die festgelegte Dosisregelung unter Berücksichtigung der individuellen Patientenvoraussetzungen angepasst.
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 automatischen Regelung von Strahlendosen einer Person für eine Untersuchung mit einem medizinischen Röntgengerät, welches eine erste Dosisregelung aufweist, mit den folgenden Schritten: - Festlegung von Röntgenparametern einer Röntgenuntersuchung anhand von Patienteninformationen, - Festlegung einer Dosisregelung der Röntgenuntersuchung in Abhängigkeit von Röntgenparametern und einem Grenzwert für deterministische Strahlenschäden und/oder einem Richtwert für stochastische Effektivdosen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem Verfahrensschritt (S2) eine vorläufige Zieldosis zumindest anhand von Patienteninformationen und/oder Röntgenparametern und/oder einer Untersuchungsdauer einer Röntgenuntersuchung festgelegt wird, wobei die Festlegung einer Dosisregelung in Abhängigkeit eines Vergleichs der vorläufigen Zieldosis mit einem Grenzwert für deterministische Strahlenschäden und/oder einem Richtwert für stochastische Effektivdosen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Dosisregelung dazu ausgelegt ist, stochastische Effektivdosen einer Person zumindest in Abhängigkeit einer Patienteninformation zu reduzieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zweite Dosisregelung dazu ausgelegt ist, deterministische Strahlenschäden einer Person zumindest in Abhängigkeit eines Grenzwertes für deterministische Strahlenschäden zu vermeiden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Verfahrensschritt (S3) ein Richtwert für stochastische Effektivdosen einer Person anhand verschiedener Zielgruppen festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem Verfahrensschritt (S3) ein Richtwert für stochastische Effektivdosen zumindest in Abhängigkeit einer vorläufigen Zieldosis und/oder einer Patienteninformation und/oder einer Häufigkeit einer Strahlenexposition festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zweite Dosisregelung festgelegt wird, wenn eine vorläufige Zieldosis oberhalb eines Grenzwertes für deterministische Strahlenschäden liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Dosisregelung festgelegt wird, wenn eine vorläufige Zieldosis unterhalb eines Richtwerts für stochastische Effektivdosen liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dosisregelung in Abhängigkeit einer Strahlendosis einer Person automatisch umgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Grenzwert für deterministische Strahlenschäden und ein Richtwert für stochastische Effektivdosen den gleichen Wert betragen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Grenzwert für deterministische Strahlenschäden und ein Richtwert für stochastische Effektivdosen voneinander verschieden sind und einen Differenzbereich definieren, wobei die Dosisregelung in einem Verfahrensschritt (S6) manuell festgelegt wird, wenn eine vorläufige Zieldosis in diesen Differenzbereich fällt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Dosisregelung in einem Verfahrensschritt (S6) mittels eines Vorhersagemodells, welches zumindest eine Häufigkeit einer Strahlenexposition und/oder eine Strahlendosis vorhergehender Strahlenexpositionen und/oder eine Patienteninformation berücksichtigt, festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Dosisregelung in einem Verfahrensschritt (S6) mittels intelligenter Algorithmen, welche zumindest eine Häufigkeit einer Strahlenexposition und/oder eine Strahlendosis vorhergehender Strahlenexpositionen und/oder eine Patienteninformation berücksichtigen, festgelegt wird.
Medizinisches Röntgengerät, umfassend eine Steuereinheit, wobei das medizinische Röntgengerät zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines medizinischen Röntgengeräts ladbar ist, mit Programmcode-Mitteln, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11 auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit des medizinischen Röntgengeräts ausgeführt wird.