DE102020212207B4

DE102020212207B4 - Flächenbestimmung zur Ermittlung der Brustkompression bei einer Brustbildaufnahme

Info

Publication number: DE102020212207B4
Application number: DE102020212207.5A
Authority: DE
Inventors: Madeleine Hertel; Mathias Hörnig; Christian Hümmer; Steffen Kappler; Marcus Radicke; Sven-Martin Sutter; Thomas Weber
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2023-04-27
Anticipated expiration: 2040-09-29
Also published as: DE102020212207A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche (F) einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung (10) beschrieben. Bei dem Verfahren erfolgt ein detailfreies Erfassen von Sensordaten (R-UW, ID) von einem potentiellen Kontaktbereich der Brust (3) mit einer Kontakteinheit (2, 4) der Brustbildgebungseinrichtung (10) wobei:- das detailfreie Erfassen der Sensordaten (R-UW, ID) durch ein sensorielles Abtasten eines potentiellen Kontaktbereichs der Brust (3) mit einer Kontakteinheit (2, 4) der Brustbildgebungseinrichtung (10) erfolgt,- ein nicht-bildgebendes Erfassen der Sensordaten (R-UW) erfolgt,- das Erfassen der Sensordaten (ID) eine Biegesensormessung zur Ermittlung eines Verbiegens der Kontakteinheit (2, 4) umfasst und die Kontaktfläche (F) in Abhängigkeit von einer Verbiegung der Kontakteinheit (2, 4) ermittelt wird, oder das Erfassen der Sensordaten das Detektieren von Lichtstrahlen eines Lichtvorhangs umfasst.Auf Basis der erfassten Sensordaten (R-UW, ID) wird eine Kontaktfläche (F) ermittelt. Es wird auch eine Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung (30, 60, 100, 110, 120, 130, 160) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung. Zudem betrifft die Erfindung eine Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Brustbildgebungseinrichtung.
Für die Früherkennung von Mammakarzinomen spielt die Mammographie eine wichtige Rolle. Bei der klassischen Mammographie wird von der weiblichen Brust eine Röntgenaufnahme erstellt. Die Röntgenaufnahme wird auf einer speziellen Mammographie-Befundstation betrachtet, welche ein oder zwei Graustufenmonitore umfasst, mit denen die Röntgenbilder bildlich dargestellt werden. Eine Anordnung zur zweidimensionalen Mammographie ist in 1 gezeigt. Um auf den Bildern Läsionen erkennen zu können, muss das abzubildende Brustgewebe komprimiert werden. Allerdings werden herkömmlich zur Brustkompression oft nicht optimale Parameter gewählt. Herkömmliche Untersuchungsgeräte geben dem Benutzer in der Regel nur die Parameter „Kompressionskraft“ und die „aktuell komprimierte Brustdicke“ an. Für eine Ermittlung einer patientenangepassten Kompression müssten jedoch noch mehr Parameter berücksichtigt werden, wie beispielsweise die Gewebedichte, d.h. die elastischen Eigenschaften der Brust, und die Fläche der Brust bzw. der auf die Brust applizierte Druck, zu dessen Berechnung die Kontaktfläche der Brust bekannt sein müsste. Da diese zusätzlichen Parameter bei herkömmlichen Vorgehensweisen nicht bekannt sind, kann herkömmlich zur Berechnung einer optimalen Kompression der Brust nur ein unterbestimmtes Gleichungssystem aufgestellt werden, so dass eine eindeutige Lösung nicht gefunden werden kann. Eine nicht optimale Brustkompression führt allerdings oft zu einer nicht optimalen Bildqualität oder ist mit Schmerzen für die untersuchte Patientin verbunden.
Herkömmlich werden Auflageflächen bzw. Kontaktflächen kamerabasiert oder mit Hilfe von drucksensitiven Sensoren gemessen.
In US 5 335 257 A wird ein Verfahren zur Anpassung der Brustkompression beschrieben, mit dem ein Wert für die Kompression ermittelt wird. Allerdings wird dabei nur die zeitliche Veränderung der Kompressionskraft und -dicke berücksichtigt. Und es wird reagiert, wenn das Verhältnis aus der Änderung der Kompressionskraft und der Änderung der Kompressionsdicke einen voreingestellten Wert überschreitet.
In EP 2 536 336 B1 wird ein Kompressionspaddel mit einer Mehrzahl von ortsauflösenden kapazitiven Drucksensoren beschrieben, welche den real applizierten Druck auf der Brust messen und für eine Kompressionsregelung zur Verfügung stellen.
In DE 10 2018 200 108 A1 wird ein Verfahren zur Positionierung eines Untersuchungsobjekts bezüglich eines Röntgengeräts beschrieben, bei dem Bildaufnahmen von einer Kamera dazu genutzt werden, um die Brust korrekt zu positionieren und die Größe der Brustfläche abzuschätzen.
In EP 1 376 871 A1 wird ein Touchsensor beschrieben, der auf Basis der Detektion akustischer Wellen funktioniert.
In EP 2 350 765 B1 wird ein Touchsensor basierend auf der Detektion akustischer Wellen beschrieben, wobei reflektierende Strukturen dafür genutzt werden, einen Kontaktpunkt zu finden.
In DE 10 2009 020 676 B4 wird die Nutzung von akustischen Wellen zur Positionsbestimmung beschrieben. Dabei ist der Sender an einem beweglichen Teil angebaut, dient gleichzeitig als Empfänger und misst die akustischen Wellen.
Aus der Druckschrift US 2017 / 0 367 671 A1 ist ein Mammographiegerät bekannt, welches umfasst: eine Bewegungseinheit, die eine Kompressionsplatte in einer Kompressionsrichtung, in der die Brust komprimiert wird, und einer Dekompressionsrichtung, in der die Brust dekomprimiert wird, bewegt; eine Strahlungsquelle; einen Drucksensor, der verwendet wird, um einen Kompressionsdruck zu messen, der eine Kompressionskraft der Kompressionsplatte pro Flächeneinheit ist; und eine Steuereinheit, die die Bewegungseinheit so steuert, dass die Kompressionsplatte in eine erste Position bewegt wird, in der der von dem Drucksensor gemessene Kompressionsdruck ein erster Kompressionsdruck in der Kompressionsrichtung ist, und in eine zweite Position bewegt wird, in der der von dem Drucksensor gemessene Kompressionsdruck ein zweiter Kompressionsdruck in der Dekompressionsrichtung ist, und die eine solche Steuerung durchführt, dass Strahlung von der Strahlungsquelle in einem Zustand emittiert wird, in dem sich die Kompressionsplatte in der zweiten Position befindet.
Aus der Druckschrift US 2007 / 0 121 782 A1 ist ein Mammographiegerät bekannt, das in der Lage ist, ein klares Brustbild mit reduzierter Belastung für die Person zu erhalten. Das Gerät enthält einen Bestrahlungsabschnitt und einen Objekttisch, die so mit einem Arm verbunden sind, dass sie einander gegenüberliegen, und die Brust, die mit einem Druckpolster auf den Objekttisch gedrückt wird, wird durch Drehen des Arms entsprechend der Abbildungsrichtung abgebildet. In dem Gerät wird die Größe der Brust erfasst, und die relative Position zwischen dem Bestrahlungsabschnitt und dem Objekttisch wird entlang der Seite des Objekttisches, die der Brustwand der Person zugewandt ist, entsprechend der erfassten Größe der Brust und der Drehrichtung des Arms geändert.
Aus der Druckschrift US 2017 / 0 265 828 A1 ist eine Bildgebungsvorrichtung für medizinische Bilder bekannt, die ein medizinisches Bild einer Brust abbildet, einschließlich einer Bestimmungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Einführungszustand der Brust auf der Grundlage einer Form der in einen Bildgebungsbereich für das medizinische Bild eingeführten Brust von einem Einführungsabschnitt aus bestimmt.
Aus der Druckschrift US 2014 / 0 350 358 A1 ist ein Gerät zum Sammeln von Subjektinformationen bekannt, das eine Diagnose mit hoher Zuverlässigkeit durchführt. Das Gerät zum Sammeln von Informationen über ein Subjekt umfasst Kompressionsplatten, die so konfiguriert sind, dass sie ein Subjekt komprimieren, eine Bestrahlungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie Licht anlegt, einen Detektor für akustische Wellen, der so konfiguriert ist, dass er akustische Wellen empfängt, die in einem Subjekt erzeugt werden, und ein elektrisches Signal ausgibt, und einen Controller, der so konfiguriert ist, dass er eine Steuerung durchführt, so dass ein akustisches Wellenbild und Druckinformationen auf einer Anzeigeeinheit angezeigt werden.
Aus der Druckschrift US 2016 / 0 183 889 A1 ist ein Mammographiegerät bekannt, welches umfasst: einen Bildgebungstisch, der einen Strahlungsdetektor aufnimmt, der Strahlung erfasst, die durch eine Brust einer Person hindurchgegangen ist; ein erstes Druckelement, das die Brust von oben nach unten drückt, wenn der Strahlungsdetektor Strahlung erfasst; und ein zweites Druckelement, das dem ersten Druckelement gegenüberliegend vorgesehen ist und die Brust von unten nach oben drückt, wobei ein Endabschnitt des zweiten Druckelements an einer Brustwandseite der Person von dem Bildgebungstisch getragen wird.
Aus der Druckschrift CN 2 07 052 071 U ist eine Ausrüstung und das System für den Alarm des Fallens mittels Infrarot-Induktion bekannt.
Aus der Druckschrift CN 1 10 477 925 A ist eine Art von Sturzerkennung für das Haus für den alten Mann und Verfahren zur Frühwarnung und System bekannt.
Aus der Druckschrift CN 1 11 310 605 A ist ein Bildverarbeitungsverfahren mittels Ziel-Videostrom, eine Bildverarbeitungsvorrichtung, eine elektronische Ausrüstung und ein Speichermedium bekannt.
Auch bei einer Thorax-Bildaufnahme mit einem sogenannten Bucky-Wall-Stand wäre es nützlich, die Kontaktfläche des Patienten mit dem Bucky-Wall-Stand zu kennen.
Die beschriebenen Lösungen zur Flächenbestimmung mit einer Kamera führen zu dem Problem, dass eine Patientin aufgrund der Bildaufnahme der Kamera möglicherweise ihre Privatsphäre beeinträchtigt sieht.
Mithin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Brustaufnahme, insbesondere einem Mammographieverfahren, eine Anpassung vorzunehmen, so dass eine gute Bildqualität mit einem ausreichenden Komfort einer Patientin und unter Wahrung der Privatsphäre der Patientin erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung nach Anspruch 1, eine Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung nach Anspruch 9 und eine Brustbildgebungseinrichtung nach Anspruch 10 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung, auch Mammographiegerät oder Mammographiesystem genannt, erfolgt ein detailfreies Erfassen von Sensordaten von einem potentiellen Kontaktbereich der Brust mit einer Kontakteinheit der Brustbildgebungseinrichtung. Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass in der gesamten Anmeldung, wenn von einer Patientin gesprochen wird, auch die seltenen Fälle eines Patienten männlichen biologischen Geschlechts mit umfasst sein sollen. Grundsätzlich wird davon ausgegangen, dass die Brustbildgebung ganz überwiegend bei weiblichen Personen angewendet wird, ohne dadurch aber Personen männlichen Geschlechts auszunehmen.
Als detailfreies Erfassen soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass auf Basis der Sensordaten keine Bilddarstellung mit über eine Umrissdarstellung wesentlich hinausgehenden Details möglich ist. Insbesondere sollte keine realitätsnahe Darstellung der Brust möglich sein, die von der Patientin als ihre Privatsphäre verletzend eingestuft werden könnte. Unter einem „Erfassen von Sensordaten“ soll sowohl das Empfangen von Sensordaten im Rahmen eines Detektionsprozesses der Sensordaten als auch das Empfangen der Sensordaten aus einem Datenspeicher verstanden werden, in dem sie nach dem Detektionsprozess gespeichert wurden. Als potentieller Kontaktbereich der Brust soll insbesondere die Fläche der Brust verstanden werden, welche bei einer Brustkompression für eine Bildaufnahme der Brust mit der der Brust zugewandten Fläche der Kontakteinheit, beispielsweise ein Klemmpaddel oder eine Lagerplatte, in Kontakt kommen kann. Auf Basis der erfassten Sensordaten wird eine Kontaktfläche, genauer gesagt die Größe der Kontaktfläche zwischen der Kontakteinheit und der Brust, ermittelt. Vorteilhaft wird mit der Größe der Kontaktfläche ein wichtiger Parameter zur Berechnung des Kompressionsdrucks ermittelt, ohne dabei eine detaillierte Bilddarstellung von der Brust der Patientin zu erzeugen. Auf diese Weise wird die Privatsphäre der Patientin geschützt und trotzdem kann der Kompressionsdruck ermittelt werden, der in Kombination mit der Kenntnis der Gewebedichte der Brust, der auf die Brust ausgeübten Kompressionskraft und der aktuell komprimierten Brustdicke eine Berechnung einer patientenangepassten Kompressionskraft erlaubt. Durch die Anpassung einer angepassten Kompressionskraft auf eine individuelle Patientin kann eine gute Bildqualität bei einem hinreichenden Patientenkomfort erreicht werden. Infolge der Verwendung von detailfreien Sensordaten wird vorteilhaft die Privatsphäre der Patienten geschützt.
Die erfindungsgemäße Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung weist eine Sensoreinheit zum detailfreien Erfassen von Sensordaten von einem potentiellen Kontaktbereich einer Brust mit einer Kontakteinheit einer Brustbildgebungseinrichtung und eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln einer Kontaktfläche auf Basis der erfassten Sensordaten auf. Die erfindungsgemäße Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung teilt die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung.
Die erfindungsgemäße Brustbildgebungseinrichtung weist eine Röntgenbildaufnahmeeinheit und eine erfindungsgemäße Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung auf. Die erfindungsgemäße Brustbildgebungseinrichtung teilt die Vorteile der erfindungsgemäßen Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung.
Die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung können zum überwiegenden Teil in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Dies betrifft insbesondere die Ermittlungseinheit.
Grundsätzlich können diese Komponenten aber auch zum Teil, insbesondere wenn es um besonders schnelle Berechnungen geht, in Form von softwareunterstützter Hardware, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sein. Ebenso können die benötigten Schnittstellen, beispielsweise wenn es nur um eine Übernahme von Daten aus anderen Softwarekomponenten geht, als Softwareschnittstellen ausgebildet sein. Sie können aber auch als hardwaremäßig aufgebaute Schnittstellen ausgebildet sein, die durch geeignete Software angesteuert werden.
Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Datenverarbeitungseinrichtungen von Mammographie-Einrichtungen gegebenenfalls unter Nachrüstung benötigter Hardware, auf einfache Weise durch ein Software-Update dazu eingerichtet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung einer Datenverarbeitungseinrichtung einer Mammographie-Einrichtung ladbar ist und Programmabschnitte umfasst, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung auszuführen, wenn das Computerprogramm von der Datenverarbeitungseinrichtung der Mammographie-Einrichtung ausgeführt wird.
Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z.B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
Durch eine Software-Implementierung sind die Verfahren reproduzierbar und wenig fehleranfällig auf unterschiedlichen Mammographie-Einrichtungen durchführbar.
Zum Transport zur Speichereinrichtung der Mammographie-Einrichtung und/oder zur Speicherung an der Mammographie-Einrichtung kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einer Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise eine Rechnereinheit, einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Die Rechnereinheit kann z.B. hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen.
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein. Zudem können im Rahmen der Erfindung die verschiedenen Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
Bevorzugt umfassen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung die Sensordaten bereits gespeicherte Voraufnahmen einer Patientin. Vorteilhaft müssen keine zusätzlichen Daten für eine Ermittlung der Größe einer Kontaktfläche der Brust mit einer Kontakteinheit ermittelt bzw. erfasst werden, so dass keine zusätzliche Hardware für das Erfassen der Sensordaten benötigt wird. Vielmehr können bei dieser Variante einfach Daten einer gespeicherten Voraufnahme, bei denen Details verwischt sind bzw. aus der Bilddarstellung entfernt wurden, genutzt werden, um eine Kontaktfläche zu ermitteln. Als Voraufnahme soll in diesem Zusammenhang eine Bildaufnahme der Brust zu einem früheren Zeitpunkt, beispielsweise im Rahmen einer regelmäßig durchgeführten Früherkennungsmaßnahme verstanden werden. Vorteilhaft wird auch bei dieser Variante die Privatsphäre der Patienten geschützt.
Erfindungsgemäß erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung das detailfreie Erfassen der Sensordaten durch ein sensorielles Abtasten eines potentiellen Kontaktbereichs der Brust mit einer Kontakteinheit der Brustbildgebungseinrichtung. Vorteilhaft kann auch dann die Größe der Kontaktfläche einer Patientin ermittelt werden, wenn keine Voraufnahmen vorhanden sind, anhand denen man die Kontaktfläche ermitteln kann.
Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung als Sensordaten Röntgendaten durch eine detailfreie Voraufnahme erfasst und die Kontaktfläche wird in Abhängigkeit von einer detektierten ortsabhängigen Abschwächung der Röntgenstrahlung ermittelt. Vorteilhaft kann eine für die Röntgenbildgebung sowieso notwendige Voraufnahme zusätzlich für eine Kontaktflächenermittlung genutzt werden, so dass keine zusätzlichen Sensoren oder Hardwareeinheiten benötigt werden, um die Kontaktfläche bzw. deren Größe zu ermitteln.
Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung als Sensordaten Umrissdaten einer unscharfen Bildaufnahme einer Kamera erfasst. Vorteilhaft lässt sich bei dieser Variante eine leicht verfügbare Einheit mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand ressourcensparend einsetzen, um die benötigten Daten zur Ermittlung der Brustfläche bildgebend zu erfassen, ohne die Privatsphäre der Patientin verletzende Details von ihrer Brust zu erfassen.
Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung als Sensordaten Infrarot-Aufnahmedaten erfasst. Die Erfassung der Infrarot-Aufnahmedaten erfolgt vorzugsweise durch Reflexion an einem das Infrarotlicht reflektierenden, nicht durch die Brust belegten bzw. verdeckten Teil eines Röntgendetektors der Brustbildgebungseinrichtung. Hierzu kann der Röntgendetektor mit einer das Infrarotlicht reflektierenden Beschichtung versehen werden. Auf diese Weise wird die Detektorfläche befähigt, das Infrarotlicht in Richtung einer Infrarotaufnahmeeinheit, beispielsweise eine Infrarot-Kamera, zu reflektieren. Vorzugsweise wird das Infrarotlicht von einer technischen Infrarotlichtquelle, beispielsweise eine Infrarotlichtblitzeinheit, erzeugt und in Richtung der reflektierenden Fläche, vorzugsweise der Detektorfläche emittiert. Vorteilhaft erfolgt die Erfassung der Daten im nichtoptischen Bereich, so dass die Patientin nicht durch sichtbare Lichteffekte, wie zum Beispiel ein sichtbarer Blitz oder eine sichtbare Beleuchtung, gestört wird.
Erfindungsgemäß erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung ein nicht-bildgebendes Erfassen der Sensordaten. Vorteilhaft kann die Patientin sich darauf verlassen, dass keine Bilddaten von ihrer Brust erzeugt werden, da entsprechende bildgebende Aufnahmeeinheiten für die Ermittlung der Kontaktflächengröße bei dieser Variante nicht verwendet werden.
Bevorzugt umfasst bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung das nicht-bildgebende Erfassen der Sensordaten das Emittieren von Sensorwellen frontal und/oder horizontal oder vertikal in Richtung der Brust. Weiterhin umfasst das Erfassen der Sensordaten das sensorielle Erfassen der reflektierten Sensorwellen und das Ermitteln einer ortsabhängigen und/oder richtungsabhängigen Reflexionsdistanz der reflektierten Sensorwellen auf Basis einer Laufzeitmessung. Zudem erfolgt das Ermitteln einer Kontaktfläche auf Basis der ermittelten Reflexionsdistanz. Vorteilhaft werden bei dieser Variante Sensordaten unabhängig von externen Quellen, wie zum Beispiel natürliches Licht, erzeugt, da die Sensorwellen technisch erzeugt werden. Eine Laufzeitmessung erlaubt die Ermittlung einer Distanz zwischen Sensor und Zielbereich, wodurch der Kontaktbereich zwischen der Brust und der Kontakteinheit geometrisch erfasst werden kann. Erfolgt die Messung aus mehreren Richtungen, so können möglicherweise in einer Richtung verdeckte Abschnitte der Kontaktfläche erfasst werden.
Die bei der Ermittlung der Brustkontaktfläche verwendeten Sensorwellen können umfassen:

- Ultraschallwellen,
- sichtbare Lichtwellen,
- Infrarotwellen,
- Laserlichtwellen,
- Lichtleiterfasergeführte Lichtwellen,
- Lambwellen.

Ultraschallwellen sind gesundheitlich unbedenklich, weisen eine niedrige Auflösung auf, so dass keine die Privatsphäre einer Patientin verletzenden Details erfasst werden.
Die Anwendung sichtbarer Lichtwellen ist technisch leicht und ressourcensparend realisierbar und erlaubt eine hohe Präzision einer Messung.
Die Anwendung von Infrarotwellen ist besonders komfortabel, da die Patientin die Infrarotwellen nicht optisch wahrnehmen kann.
Mit Laserlicht lässt sich eine besonders präzise Messung auch von kleinen Abständen durchführen.
Der Einsatz von Lichtleiterfasergeführten Lichtwellen ermöglicht die Messung von durch Druck verursachten geometrischen Änderungen der Kontakteinheit, was ebenfalls zur Kontaktflächenermittlung genutzt werden kann.
Lambwellen eignen sich als Oberflächenwellen, um Grenzflächen, in diesem Fall Kontaktflächen, abzutasten.
Bevorzugt umfasst bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung das Erfassen der Sensordaten eine Biegesensormessung zur Ermittlung eines Verbiegens der Kontakteinheit und die Größe der Kontaktfläche wird in Abhängigkeit von einer Verbiegung der Kontakteinheit ermittelt. Vorteilhaft kann die Ermittlung der Kontaktfläche vollständig ohne die bildliche Erfassung der Brust erfolgen, so dass keine Daten über den Körper der Patientin erfasst werden und somit die Privatsphäre der Patientin besonders effektiv geschützt ist.
Der zur Biegesensormessung genutzte Biegesensor kann zum Beispiel als Lichtleiterfasern sogenannte Fibre Bragg Gratings umfassen. Mit den Fibre Bragg Gratings lassen sich Verbiegungen durch Auswertung des Spektrums der von den Fibre Bragg Gratings transportierten Lichtwellen lokalisieren.
Bevorzugt umfasst bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung das Erfassen der Sensordaten das Messen eines hochfrequenten elektrischen Wechselstroms und die Ermittlung der Fläche erfolgt auf Basis einer gemessenen Dämpfung des hochfrequenten Wechselstroms oder der Laufzeit des reflektierten hochfrequenten Wechselstroms. Da der Kontakt der Kontakteinheit zu der Brust eine Dämpfung des elektrischen Wechselstroms bewirkt, kann ein solcher Kontakt durch Anlegen eines elektrischen Wechselstroms durch eine Impedanzmessung, beispielsweise durch den Einsatz einer Thomson-Brücke, ermittelt werden. Beispielsweise kann die potentielle Kontaktfläche in Streifen bzw. Bahnen unterteilt werden, an denen jeweils separate elektrische Kontakte angeordnet sind. Messungen aus mehreren, vorzugsweise zueinander orthogonalen Richtungen erlauben ein rasterartiges Erfassen der Kontaktfläche zwischen Brust und Kontakteinheit.
Bevorzugt umfasst bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung das Erfassen der Sensordaten das Messen einer sich ändernden Temperatur am Rand der potentiellen Kontaktfläche.
Die Bestimmung der Kontaktfläche erfolgt analog zu der elektrischen Messung. Man unterteilt die potentielle Kontaktfläche in Streifen bzw. Bahnen und misst an den Rändern den Temperaturverlauf gegen die Zeit. Da die Wärmeleitungseigenschaften der Bahnen/ Streifen bekannt sind, kann aus dem zeitlichen Verlauf der Erwärmung an den Rändern der Abstand des Randes der tatsächlichen Kontaktfläche zum Sensor (also dem Rand der Kompressionsplatte) bestimmt werden und somit auch die Größe der Kontaktfläche. Vorteilhaft muss kein möglicherweise die Patienten belastender elektrischer Wechselstrom angelegt werden, sondern es genügt eine Messung der natürlichen Körperwärme der Patientin.
Bevorzugt umfasst bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung das Erfassen der Sensordaten das Detektieren von Lichtstrahlen eines Lichtvorhangs. Ein solcher Lichtvorhang kann horizontal und/oder vertikal ausrichtet sein, um die Geometrie des Kontaktbereichs zu erfassen. In vertikaler Richtung können Sender und Empfänger auf ein- und derselben Seite, vorzugsweise oberhalb des Klemmpaddels, angebracht werden und es kann die Reflexion der Detektorfläche genutzt werden.
Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung eine Kontaktfläche auf Basis einer sensoriellen Messung einer Blutmenge in der Brust ermittelt. Die Blutmenge bzw. die Änderung der Blutmenge kann zum Beispiel durch Ermittlung einer Änderung der Hautfarbe der Brust, vorzugsweise in vertikaler Richtung betrachtet, ermittelt werden.
Bei dieser Variante wird die Beobachtung ausgenutzt, dass sich die in der Brust vorhandene Blutmenge und damit, zumindest bei hellhäutigen Personen, die Hautfarbe der Brust in Abhängigkeit von der Kompression ändert. D.h., wird ein Druck auf Teile der Brust ausgeübt, werden die Blut führenden Gefäße unter der Haut komprimiert und das dort befindliche Blut verlässt den komprimierten Bereich bzw. die Kontaktfläche. Mithin wechselt bei hellhäutigen Personen die Hautfarbe von leicht rosa zu weiß. Somit kann mit Hilfe einer Farbanalyse des potentiellen Kontaktbereichs eine Kontaktfläche identifiziert und deren Ausmaß ermittelt werden. Es ist auch möglich, bei einer detaillierten Farbanalyse einen Druck bzw. eine Druckverteilung des Drucks zu ermitteln, welcher durch die Kontakteinheit auf die Brust ausgeübt wird. Da die Kompressionskraft bekannt ist, kann dann die Größe der Kontaktfläche anhand dieser beiden Parameter Druck und Kompressionskraft berechnet werden.
Um den Kompressionsdruck zu ermitteln, kann ein Zusammenhang zwischen der in der Brust vorhandenen Blutmenge und dem Kompressionsdruck genutzt werden. Beispielsweise kann anhand einer sich in der Brust ändernden regionalen Blutmenge der auf die Brust ausgeübte Druck berechnet werden. Hierzu können Verfahren der Oxymetrie angewendet werden. Bei hellhäutigen Personen kann auch eine direkte Veränderung der Hautfarbe der Brust durch eine RGB-Kamera gemessen werden.
Zur Messung der Veränderung der Blutmenge kann zum Beispiel ein Sensorsystem eingesetzt werden, welches von oben, seitlich oder von unten den Brustbereich erfassen kann. Die Sensoren senden Wellen, vorzugsweise elektromagnetische Wellen, aus, welche von der Brust reflektiert werden und von einem Detektor erfasst werden. Die Wellen dringen in die oberen Schichten der Brust ein, in denen sich die Blutgefäße befinden, die bei der Kompression zusammengepresst werden. Eine typische Eindringtiefe der Wellen sollte größer als 0,2 cm betragen. Zur Auswertung der erfassten Sensorwellen können spektroskopische Verfahren angewendet werden, bei den unterschiedliche Wellenlängen analysiert werden können. Ein Beispiel für ein solches Analysesystem ist ein CO-Oxymeter. Ein solches Analysesystem kann zum Beispiel eine quantitative Auswertung zur Ermittlung der in dem beobachteten Bereich vorhandenen Blutmenge vornehmen.
Das optische nichtinvasive Messprinzip basiert auf dem Absorptionsverlauf von oxygeniertem Hämoglobin HbO2 und desoxygeniertem Hämoglobin Hb. Desoxygeniertes Hämoglobin Hb zeigt bei einer Wellenlänge von ca. 680 nm, also sichtbarem roten Licht, eine deutlich höhere Absorption als HbO2. Ab einer Wellenlänge von 800 nm aufwärts dreht sich dieses Verhältnis um. Bei einer Wellenlänge von ca. 900 nm, also Infrarotlicht, ist die Absorption von HbO2 höher.
Dementsprechend kann durch Messung der spektralen Absorptionsraten eine Konzentration von Hb und von HbO2 gemessen und diese ins Verhältnis zueinander gesetzt werden. Eine Absolutwertmessung der genannten Stoffe ist nicht praktikabel aufgrund einer Vielzahl äußerer Einflusswerte, daher erfolgt eine Relativwertmessung der Absorptionsraten.
Misst man bei jedem Herzschlag für jede Wellenlänge das Verhältnis vom maximalen Wert der Lichtintensität zum minimalen Wert, wird unabhängig von der Lichtabsorption des umliegenden Gewebes das Verhältnis von oxygeniertem zu desoxygeniertem Hämoglobin im arteriellen Blut (funktionelle bzw. partielle Sauerstoffsättigung) ermittelt.
Durch Vergleich mit einer Referenztabelle kann ein prozentualer Anteil an oxygeniertem Hämoglobin im Blut ermittelt werden.
Neben Sauerstoff kann unter anderem auch Kohlenmonoxid CO an Hämoglobin gebunden werden. Ein erweitertes Pulsoxymeter (CO-Oxymeter) ermöglicht eine Unterscheidung der Bindung von Hämoglobin mit Kohlenmonoxid oder Sauerstoff. Anstatt nur zwei Wellenlängen werden Messungen bei vier bis sieben unterschiedliche Wellenlängen durchgeführt.
Bei der Oxymetrie für die Messung der Blutmenge wird die Tatsache genutzt, dass sich die Menge des arteriellen Blutes im Gewebe mit dem Pulsschlag (Photoplethysmografie/PPG) ändert. Folglich ändert sich auch die Menge des absorbierten Lichtes, da diese von der variierenden arteriellen Blutmenge abhängt. Die Photoplethysmografie ist ein optisches Verfahren zur Messung von Volumenveränderungen im Blut. Pulsoxymeter können damit feststellen, welche Lichtabsorption dem arteriellen Blut zugeschrieben werden kann. Die Absorption durch zum Beispiel die Haut und nicht-pulsierendes arterielles Blut ist während der Systole und Diastole jeweils gleich einem konstanten Signal, welches auch als DC-Signal analog zu einem Gleichstrom bezeichnet wird. Während der Systole erhöht sich die arterielle Blutmenge an der Messstelle, wodurch mehr Licht absorbiert und weniger transmittiert wird als während der Diastole.
Das Pulsoxymeter misst die transmittierte Lichtmenge und identifiziert jeweils den höchsten und niedrigsten Wert in der Messreihe. Die Differenz der beiden ergibt die Absorption, die nur durch die pulsierende Komponente des Blutes erzeugt wird. Der Durchblutungsindex (PI) zeigt das Verhältnis der AC (Puls)-Komponente zur DC (kein Puls)-Komponente des Infrarotsignals.
Besonders bevorzugt ist eine Echtzeitauswertung, um eine Kompressionskraft an einen individuellen Kompressionsdruck anzupassen. Um einen Referenzwert zu erhalten, wird vor der Kompression eine Eichmessung durchgeführt, wobei das Brustgewebe unkomprimiert sensoriell erfasst wird. Anschließend wird die Kompressionskraft zur Ermittlung eines Kompressionspunkts erhöht, und in Echtzeit eine Veränderung der Blutmenge in der Brust erfasst. Wird ein maximal tolerierbarer Kompressionsdruck erreicht, so wird dieser Punkt als individueller Kompressionspunkt für die nachfolgende Bildgebung verwendet. Vorteilhaft kann ein ausreichender Patientenkomfort bei einer Bildgebung der Brust erreicht werden und trotzdem eine maximal mit dem Patientenkomfort mögliche Bildqualität erreicht werden.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass auch Kombinationen der beschriebenen erfindungsgemäßen Varianten von Verfahren und Vorrichtungen zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung gebildet werden können, um zum Beispiel eine genauere Flächenermittlung zu erreichen oder die Flächenermittlung gegenüber Störeffekten robuster zu machen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Mammographieeinrichtung,
2 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
3 eine Seitenansicht einer Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 eine Frontansicht der in 3 gezeigten Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
5 eine Draufsicht auf die in 3 und 4 gezeigte Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
6 eine Seitenansicht einer Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
7 eine Frontansicht der in 6 gezeigten Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung,
8 eine Draufsicht auf die in 6 und 7 gezeigte Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung,
9 einen sogenannten Pre-Shot einer Mammographie-Bildaufnahme von einer Brust einer Patientin,
10 eine Draufsicht auf eine Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
11 eine Draufsicht auf eine Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
12 eine Draufsicht auf eine Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
13 eine Frontansicht einer Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
14 die in 13 bereits dargestellte Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung in einer Seitenansicht,
15 eine Draufsicht auf die in 13 und 14 gezeigte Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung,
16 eine Frontansicht einer Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Brustbildgebungseinrichtung 10 gezeigt. Die Brustbildgebungseinrichtung 10 umfasst eine Röntgenröhre 1 mit einer Drehanode 1a und einer Kathode 1b, zwischen denen eine Röhrenspannung von 20 bis 50 kV erzeugt wird. Auf einer Brennfleckbahn wird ein Röntgenstrahl R erzeugt, der durch einen Filter 1c und eine Blende 1d mit einem Lichtvisier hindurchläuft. Der Röntgenstrahl R durchdringt ein Klemmpaddel 2 und trifft auf die zu untersuchende Brust 3. In dem Brustgewebe werden die Röntgenstrahlen abgeschwächt. Anschließend durchdringen die abgeschwächten Röntgenstrahlen eine Lagerungsplatte 4, werden durch ein Streustrahlenraster 5 geführt, mit dem Streustrahlung entfernt wird, und treffen schließlich auf einen Röntgendetektor 6.
Mit Hilfe des Klemmpaddels 2 wird die Brust gegen die Lagerungsplatte 4 gedrückt und komprimiert. Durch die Kompression der Brust 3 wird die Auflösung verbessert, indem der Abstand filmferner Details im Drüsenkörper verringert wird. Damit wird auch die geometrische Unschärfe reduziert. Weiterhin wird der Kontrast verbessert, da bei der Durchdringung dünnerer Gewebsschichten vor allem kontrastreichere niederenergetische Strahlung wirksam wird. Weiterhin wird durch die Kompression aufgrund der Verringerung der zu durchstrahlenden Brustdicke eine deutliche Dosisreduktion erzielt. Überdies wird durch die Kompression der Streustrahlenanteil reduziert, wodurch der Bildkontrast verbessert wird. Außerdem erlaubt die Kompression das Sichtbarmachen kleinster Herde, da sich normales Gewebe durch Kompression meist auseinanderspreizen lässt im Gegensatz zu kleinen Malignomherden. Ein weiterer Vorteil der Kompression der Brust 3 ist eine Reduktion der Halbschattenbildung, da durch die reduzierte Dicke der Brust der Abstand zwischen einem möglichen Tumor in der Brust 3 und dem Röntgendetektor 6 verringert wird.
In 2 ist ein Flussdiagramm 200 gezeigt, welches ein Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung einer Brustkompression einer Patientin gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Bei dem Schritt 2.1 werden Ultraschall-Sensorwellen UW vertikal in Richtung der Brust der Patientin emittiert. Die Emission der Ultraschall-Sensorwellen dient der Abtastung eines potentiellen Kontaktbereichs der Brust der Patientin mit einer Kontakteinheit der Brustbildgebungseinrichtung. Anschließend werden bei dem Schritt 2.II die mit dem Kontaktbereich der Brust in Wechselwirkung getretenen und reflektierten Sensorwellen erfasst. Ultraschallwellen, welche auf das Brustgewebe treffen, werden an der Grenzschicht Luft/Gewebe reflektiert und können daher von den Ultraschallsensoren erfasst werden. Die Reflexionsposition kann anhand der Laufzeit der Ultraschallwellen ermittelt werden. Auf dieses Weise wird bei dem Schritt 2.III eine ortsabhängige und/oder richtungsabhängige Reflexionsdistanz d(x) der reflektierten Sensorwellen auf Basis einer Laufzeitmessung gewonnen und damit wird der Abstand der Brust zu den Sensoren ermittelt. Bei dem Schritt 2.IV wird schließlich eine Kontaktfläche F auf Basis der ermittelten Abstände d(x) ermittelt. Anders ausgedrückt, umfasst die Kontaktfläche F diejenigen Punkte, bei denen der Abstand d(x) genau demjenigen Abstand der Unterseite des Klemmpaddels 2 bzw. der Oberseite der Lagerungsplatte 4 zu den Sensoren entspricht. Sind die Sensoren direkt an der Kompressionsplatte bzw. dem Klemmpaddel 2 oder der Lagerungsplatte 4 angebracht, so ist die Kontaktfläche dadurch definiert, dass d(x) den Wert 0 aufweist. Sind die gemessenen Abstände d(x) größer, so kontaktiert an dieser Stelle die Brust 3 nicht die beiden Platten 2, 4, durch die die Brust 3 komprimiert wird. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen der Sensorik möglich. Erfolgt die Emission der Schallwellen in horizontaler Richtung, sind die Abstandsdifferenzen größer, so dass eine verbesserte Genauigkeit bei der Flächenbestimmung erreichbar ist. Auch eine Kombination aus vertikaler und horizontaler Emission von Ultraschallwellen ist möglich.
In 3 ist eine Seitenansicht einer Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 30 einer Brustbildgebungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Die in 3 gezeigte Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 30 umfasst eine Mehrzahl von vertikal angeordneten Ultraschallsensoren 31a, 31b. Die Ultraschallsensoren 31a, 31b sind sowohl an dem Klemmpaddel 2 als auch an der Lagerungsplatte 4 der Brustbildgebungseinrichtung angeordnet. Die an dem Klemmpaddel 2 angeordneten Ultraschallsensoren 31a emittieren Ultraschallwellen, welche in 3 gestrichelt gezeichnet sind, in Abwärtsrichtung und ermitteln einen Abstand d₁ der Brust 3 zu den Sensoren 31a, welcher auch gleichzeitig der Abstand der Brust 3 zu dem Klemmpaddel 2 ist. Die an der Lagerungsplatte 4 angeordneten Ultraschallsensoren 31b emittieren Ultraschallwellen, welche in 3 gestrichelt gezeichnet sind, in Aufwärtsrichtung und ermitteln einen Abstand d₂ der Brust 3 zu den Sensoren 31b, welcher auch den Abstand der Brust 3 zur Lagerungsplatte 4 repräsentiert. Anhand der Abstände d₁, d₂ kann nun die Größe der Kontaktfläche F der Brust 3 mit dem Kompressionspaddel 2 und die Größe der Kontaktfläche der Brust 3 mit der Lagerungsplatte 4 berechnet werden. Beispielsweise gelten alle Sensoren als kontaktiert mit der Brust 3, wenn der Abstand d₁ bzw. d₂ einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet.
In 4 ist eine Frontansicht der in 3 gezeigten Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 30 einer Brustbildgebungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Wie in 4 zu erkennen ist, werden die Abstände d₁, d₂ zwischen den Sensoren 31a, 31b und der Brust 3 nach außen hin größer.
In 5 ist eine Draufsicht auf die in 3 und 4 gezeigte Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 30 einer Brustbildgebungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. In der Draufsicht ist zu erkennen, dass die oberen Sensoren 31a rasterartig über die gesamte Fläche des Klemmpaddels 2 verteilt sind. Entsprechend sind auch die unteren Sensoren 31b über die Fläche der Lagerungsplatte 4 verteilt, was in 5 allerdings nicht gezeigt ist. In 5 ist auch eine Fläche F gestrichelt eingezeichnet, welche eine Kontaktfläche F der Brust 3 mit dem Klemmpaddel 2 bildet. Die Kontaktfläche F ergibt sich einfach aus der Gesamtheit der diejenigen Sensoren 31a umgebenden quadratischen Flächen, die einen Abstand d₁ zu der Brust 3 gemessen haben, der einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Eine Kontaktfläche zwischen der Lagerplatte 4 und der Brust kann ebenfalls ermittelt werden und auf Basis der jeweiligen Größe der beiden ermittelten Kontaktflächen eine mittlere Kontaktfläche berechnet werden. Vorteilhaft kann durch die Kenntnis der Größe der Kontaktfläche und der bekannten Kompressionskraft ein Kompressionsdruck PK berechnet werden, der auf die Brust 3 ausgeübt wird. Der Kompressionsdruck PK ist ein wichtiger Parameter, um eine patientenangepasste Kompression ermitteln zu können. In ähnlicher Weise kann auch ein sogenannter Time-of-Flight-Sensor oder ein Lidarsensor genutzt werden, um Abstände zwischen Sensor und Brust zu messen und auf deren Basis die Kontaktfläche zu ermitteln.
In 6 ist eine Seitenansicht einer Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 60 einer Brustbildgebungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Anders als bei dem in 3 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel die Sensoren 31a, 31b nicht als vertikal gerichtete Sensoren, sondern als horizontal ausgerichtete Sensoren ausgebildet. Die horizontal ausgerichteten Ultraschallsensoren 31 emittieren die Schallwellen (gestrichelt gezeichnet) waagrecht in Richtung der Brust 3 und messen einen Abstand d der Brust 3 zu den Sensoren 31a, 31b. Da der Abstand der Brust 3 zu den Sensoren 31a, 31b nur jeweils nahe bei den Kontaktflächen zwischen Brust 3 und Klemmpaddel 2 und Brust 3 und Lagerungsplatte 4 relevant für die Kontaktflächenberechnung ist, kann sich die Anordnung der Sensoren 31a, 31b bei dem in 6 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel auf streifenförmige Bereiche beschränken, die an das Klemmpaddel 2 oder die Lagerungsplatte 4 angrenzen.
In 7 ist eine Frontansicht der in 6 gezeigten Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 60 einer Brustbildgebungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Wie in 7 zu erkennen ist, erstrecken sich die Ultraschallsensoren 31a, 31b über die gesamte Breite des Klemmpaddels 2 und der Lagerplatte 4. Da nur die Bereiche nahe dem Klemmpaddel 2 und der Lagerplatte 4 für die Ermittlung der Kontaktlinie zwischen Brust 3 und Klemmpaddel 2 bzw. Brust 3 und Lagerplatte 4 relevant sind, kann auf Sensoren in einem Mittelbereich, in vertikaler Richtung betrachtet, verzichtet werden.
In 8 ist eine Draufsicht auf die in 6 und 7 gezeigte Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 60 einer Brustbildgebungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. In 8 sind nur die oberen Sensoren 31a zu erkennen, die den Kontaktbereich der Brust 3 zu dem Klemmpaddel 2 hin abtasten. Wie in 8 zu erkennen ist, beschränkt sich die mit durchgezogenem Strich dargestellte Kontaktfläche F₁ auf eine auf der linken Halbseite des Klemmpaddels angeordnete Teilfläche des Klemmpaddels 2. Die Fläche F₁ wird anhand der Abstände d₁ zwischen den oberen Sensoren 31a und der Brust 3 ermittelt. Entsprechend kann auch die Kontaktfläche F₂ zwischen der Brust 3 und der Lagerplatte 4 durch die unteren Sensoren 31b (siehe 6, 7) ermittelt werden.
In 9 ist ein sogenannter Pre-Shot 90 einer Mammographie-Bildaufnahme von einer Brust 3 gezeigt, der ebenfalls zur Ermittlung einer Kontaktfläche zwischen der Brust 3 und dem Klemmpaddel 2 genutzt werden kann. Bei einem Pre-Shot 90 handelt es sich um eine Röntgenvoraufnahme, welche mit geringer Dosis und niedriger Auflösung durchgeführt wird. Der Pre-Shot 90 ist in der Regel in vertikaler Richtung von oben auf die Brust 3 als in der Perspektive der Draufsicht ausgeführt. In dem Pre-Shot 90 sind bereits die Umrisse der Brust sowie Übergangsbereiche zu erkennen. In einem ersten Bereich 91, der in 9 diagonal schraffiert ist, ist zum Beispiel das Röntgenbild vollständig geschwärzt, da hier die volle Röntgendosis ungehindert den Röntgendetektor erreicht. In diesem ersten Bereich 91 befindet sich überhaupt kein Teilbereich der Brust. In einem zweiten Übergangsbereich 92, der in 9 waagrecht schraffiert ist, nimmt die Helligkeit des Röntgenbilds von außen nach innen zu, da dort die Dicke des Brustgewebes zunimmt, bis die Kontaktfläche F erreicht ist, bei der das Röntgenbild die maximale Helligkeit aufweist, da hier die meiste Röntgenstrahlung von der Brust absorbiert wird. Die Kontaktfläche F kann also mit dem hellsten Bereich in dem Pre-Shot 90 identifiziert werden. In ähnlicher Weise können auch bereits vorhandene Voraufnahmen von einer Patientin für die Berechnung der Kontaktfläche F genutzt werden, die in einer Datenbank, wie zum Beispiel dem PACS bzw. dem RIS gespeichert sind. In ähnlicher Weise kann auch ein unscharfes, beispielsweise durch eine Milchglasscheibe aufgenommenes Bild mit einer Kamera von der Brust einer Patientin, in dem nur die groben Umrisse der Brust der Patientin zu erkennen sind, für die Ermittlung der Kontaktfläche F genutzt werden.
In 10 ist eine Draufsicht auf eine Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 100 einer Brustbildgebungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, bei der eine Biegemessung mit Hilfe von sogenannten Fibre Bragg Gratings, also Lichtleiterfasern 103 bzw. insbesondere Glasfasern, die in ihrem Kern eine Gitterstruktur aufweisen, zur Ermittlung der Kontaktfläche zwischen der Brust einer Patientin und dem Klemmpaddel 2 angewendet wird. Beschickt man die Glasfasern mit Licht (gestrichelt gezeichnet), so wird an dem Gitter abhängig von der Gitterkonstante der Gitterstruktur eine bestimmte Wellenlänge zurückgestreut bzw. nicht transmittiert. Die Lichtleiterfasern 103 sind empfindlich auf Längenausdehnung, die zum Beispiel entweder mechanisch oder thermisch verursacht werden. Sind die Lichtleiterfasern 103 in das Klemmpaddel 2 integriert, so kann mit den Lichtleiterfasern 103 ein Verbiegen des Klemmpaddels 2 in dem Bereich der Kontaktfläche, in der ein Druck auf das Klemmpaddel 2, hervorgerufen durch die Brust 3, ausgeübt wird, gemessen werden. Die Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 100 umfasst eine Steuereinrichtung 101, welche Steuerbefehle SB, einen Lichtimpuls in die Lichtleiterfasern 103 auszusenden, an Sendeeinheiten 102 übermittelt. Der Lichtimpuls wird am anderen Ende der Lichtleiterfasern 103 von Empfangseinheiten 104 erfasst, wobei eine spektrale Intensität erfasst wird. Die erfassten Intensitätsdaten ID werden an die Steuereinrichtung 101 zur Auswertung übermittelt. Die Steuereinrichtung 101 kann nun anhand der an verschiedenen Positionen angeordneten Lichtleiterfasern 103 eine sich vor allem außerhalb der Kontaktfläche der Brust dem Klemmpaddel 2 erstreckende Verbiegung des Klemmpaddels 2 quantitativ erfassen und daraus eine Kontaktfläche F zwischen der Brust und dem Klemmpaddel 2 berechnen.
Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Kraft, die zur Kompression aufgewendet wird, z.B. am linken, rechten und brustfernen Rand des Klemmpaddels 2 appliziert. Befindet sich in der Mitte ein Objekt, d.h. die Brust 3, welche sich nicht beliebig komprimieren lässt, kommt es zur Verbiegung des Paddels 2 und zwar bevorzugt außerhalb der Kontaktfläche zwischen Brust und Paddel 2. Somit misst man in diesem Fall die Fläche, an welcher sich keine Brust befindet.
Um die Fläche in zwei Dimensionen zu kodieren, werden innerhalb der Lichtleiterfasern die Gitterstrukturen so angeordnet, dass über die Länge der Lichtleiterfasern unterschiedliche Wellenlängen reflektiert werden, sodass aus der Änderung der optischen Transmissionseigenschaften der Gitterstrukturen durch die örtlichen Längenänderungen der Lichtleiterfasern anhand der betroffenen Wellenlängen der Ort der Verbiegung in zwei Dimensionen ermittelt werden kann.
Die genannten Lichtleiterfasern können auch für eine sogenannte Zeitbereichsreflektometrie (OTDR = Optical Time domain Reflectometry) genutzt werden, bei denen zeitabhängige Intensitätsschwankungen eines Lichtpulses dazu genutzt werden können, eine Verbiegung zu lokalisieren, wenn die Gruppengeschwindigkeit des Lichtpulses bekannt ist.
In 11 ist eine Draufsicht auf eine Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 110 einer Brustbildgebungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, bei der eine elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche des Klemmpaddels 2 gemessen wird. Die Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 110 weist eine Vielzahl von Kontakten 111, 112, 113 und 114 auf, mit denen ein hochfrequenter elektrischer Wechselstrom in das Klemmpaddel 2 eingekoppelt wird.
In den Bereichen, in denen das Klemmpaddel 2 eine Kontaktfläche F mit der Brust 3 aufweist, wird der Wechselstrom aufgrund der differenten Leitfähigkeit der Brust gedämpft.
Anders ausgedrückt kommt es durch den Kontakt mit der Brust 3 zu einer Impedanzänderung an der entsprechenden Stelle. Aufgrund der Impedanzänderung kommt es an der Grenzfläche zu einer Teil-Reflexion des hochfrequenten Strompulses, wobei sich der verbleibende Teil gedämpft weiterbewegt.
Erfolgt eine rasterartige Abtastung mit Hilfe eines Messstroms, so kann anhand der pro Rasterpunkt ermittelten Impedanzwertepaare ermittelt werden, wo sich die Kontaktfläche ausdehnt, nämlich dort, wo beide Impedanzwerte erhöht sind.
Die reflektierte Welle kann ebenfalls zur Flächenmessung verwendet werden, wenn man die Laufzeit der Welle zur Brust und zurück misst und die Propagationsgeschwindigkeit der Welle in der Klemmplatte 2 kennt.
Zur stromlosen Messung der Impedanz kann zum Beispiel eine Kelvinbrücke, auch Thomsonbrücke genannt, verwendet werden. In ähnlicher Weise kann auch eine Wärmeleitfähigkeitsmessung anstatt einer Impedanzmessung durchgeführt werden.
In 12 ist eine Draufsicht auf eine Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 120 einer Brustbildgebungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, bei der akustische Oberflächenwellen, sogenannte Lamb-Wellen bzw. Lamb-Waves zur Messung einer Ausdehnung einer Kontaktfläche F genutzt werden. Die Lamb-Wellen werden von den an einer Längsseite und einer Breitseite des Klemmpaddels 2 angeordneten Emittern 111, 113 in das Klemmpaddel 2 eingekoppelt und von an der jeweils gegenüberliegenden Längsseite bzw. Breitseite angeordneten Empfängern 112, 114 registriert. Bei einem Kontakt der Brust 3 mit der Klemmpaddelfläche 2 wird die Oberflächenwelle gedämpft, je nachdem wie lang die Kontaktstrecke zwischen Klemmpaddel 2 und Brust 3 ist. Infolge der rasterartigen Abtastung kann dann auf die Position sowie die Ausdehnung der Kontaktfläche F geschlossen werden.
In 13 ist eine Frontansicht einer Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 130 einer Brustbildgebungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei der die Kontaktfläche F (siehe 15) zwischen der Brust 3 und dem Klemmpaddel 2 durch Anwendung eines vertikalen und eines horizontalen Lichtvorhangs ermittelt wird. Zur Erzeugung des vertikalen Lichtvorhangs sind vertikale Lichtsensoren 131 oberhalb des Klemmpaddels 2 angeordnet, welche sowohl Licht emittieren können als auch Licht detektieren können. Die vertikalen Lichtsensoren 131 emittieren Licht, welches in 13 gestrichelt gezeichnet ist, in vertikaler Richtung. Passiert das Licht die Brust 3, so wird es von der unterhalb der Lagerplatte 4 befindlichen Detektorplatte 6 reflektiert und wieder zu den Lichtsensoren 131 zurückgeworfen. Die vertikalen Lichtsensoren 131 erfassen das Licht und erzeugen ein Schattenbild von einer Draufsicht der Brust 3. Analog dazu wird auch von den seitlich angeordneten horizontalen Lichtsensoren 132 Licht seitlich in horizontaler Richtung auf die Brust 3 emittiert. Passiert das Licht die Brust 3, so wird es von einer zusätzlichen Reflexionsplatte 6a, die den horizontalen Lichtsensoren 132 gegenüberliegend angeordnet ist, in Richtung der horizontalen Lichtsensoren 132 zurückgeworfen. Die horizontalen Lichtsensoren 132 erfassen das von der zusätzlichen Reflexionsplatte 6a reflektierte Licht und erzeugen ein Schattenbild einer Seitenansicht der Brust 3. Auf Basis der Seitenansicht und der Draufsicht lässt sich nun eine Kontaktfläche der Brust 3 mit dem Klemmpaddel 2 bzw. auch mit der Lagerplatte 4 ermitteln.
In 14 ist die in 13 bereits dargestellte Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 130 in einer Seitenansicht gezeigt. In 14 sind nur die vertikale Lichtsensoren 131 gezeigt.
In 15 ist eine Draufsicht auf die in 13 und 14 gezeigte Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 130 dargestellt. In 15 sind im Gegensatz zu 14 die horizontalen Lichtsensoren 132, die Licht seitlich in horizontaler Richtung auf die Brust 3 emittieren, zu erkennen. Weiterhin ist auch die bereits in 13 gezeigte zusätzliche Reflexionsplatte 6a, die den horizontalen Lichtsensoren 132 gegenüberliegend angeordnet ist, und das gestrichelt gezeichnete Licht in Richtung der horizontalen Lichtsensoren 132 zurückwirft, ersichtlich. 15 zeigt auch die Brustkontaktfläche F zwischen Klemmpaddel und Brust 3.
In 16 ist eine Frontansicht einer Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung 160 einer Brustbildgebungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei der die Brust 3 mit Hilfe einer Infrarotkamera 161 mit einer Infrarotblitzeinrichtung 161a erfasst wird. Auf der Röntgendetektorplatte 6 ist eine infrarotreflektierende Schicht 162 angeordnet, mit der das von der Infrarotblitzeinrichtung 161a erzeugte Infrarotlicht in Richtung der Infrarotkamera 161 zurückgeworfen wird.
Es kann auch eine in 16 nicht gezeigte seitlich angeordnete Infrarotkamera verwendet werden, mit der im Kompressionszustand aus der seitlichen Perspektive eine direkte Messung an der Hautoberfläche ermöglicht wird.
Dagegen würde allein durch eine Messung von oben eine Messung ohne direkten Kontakt zur Brust durchgeführt werden, da hier das Klemmpaddel 2 wischen Kamera 161 und Brust 3 liegt.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims

Verfahren zum Ermitteln der Brustkontaktfläche (F) einer Patientin bei einer Brustbildaufnahme einer Brustbildgebungseinrichtung (10), aufweisend die Schritte: - Detailfreies Erfassen von Sensordaten (R-UW, ID) von einem potentiellen Kontaktbereich der Brust (3) mit einer Kontakteinheit (2, 4) der Brustbildgebungseinrichtung (10), wobei: - das detailfreie Erfassen der Sensordaten (R-UW, ID) durch ein sensorielles Abtasten eines potentiellen Kontaktbereichs der Brust (3) mit einer Kontakteinheit (2, 4) der Brustbildgebungseinrichtung (10) erfolgt, - ein nicht-bildgebendes Erfassen der Sensordaten (R-UW) erfolgt, - das Erfassen der Sensordaten (ID) eine Biegesensormessung zur Ermittlung eines Verbiegens der Kontakteinheit (2, 4) umfasst und die Brustkontaktfläche (F) in Abhängigkeit von einer Verbiegung der Kontakteinheit (2, 4) ermittelt wird, oder das Erfassen der Sensordaten das Detektieren von Lichtstrahlen eines Lichtvorhangs umfasst, - Ermitteln der Brustkontaktfläche (F) auf Basis der erfassten Sensordaten (R-UW, ID).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sensordaten bereits gespeicherte Voraufnahmen einer Patientin umfassen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - das Erfassen der Sensordaten (R-UW) umfasst: - Emittieren von Sensorwellen (UW) frontal und/oder horizontal oder vertikal in Richtung der Brust (3), - sensorielles Erfassen der reflektierten Sensorwellen (R-UW) - Ermitteln einer ortsabhängigen und/oder richtungsabhängigen Reflexionsdistanz (d(x)) der reflektierten Sensorwellen (R-UW) auf Basis einer Laufzeitmessung, - das Ermitteln der Brustkontaktfläche (F) auf Basis der ermittelten Reflexionsdistanz (d(x)) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Sensorwellen umfassen: - Ultraschallwellen, - sichtbare Lichtwellen, - Infrarotwellen, - Laserlichtwellen, - Lichtleiterfasergeführte Lichtwellen, - Lambwellen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Biegesensor Lichtleiterfasern (103) verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Erfassen der Sensordaten das Messen eines hochfrequenten elektrischen Wechselstroms umfasst und die Ermittlung der Brustkontaktfläche (F) auf Basis einer gemessenen Dämpfung des hochfrequenten Wechselstroms oder der Laufzeit des reflektierten hochfrequenten Wechselstroms erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Erfassen der Sensordaten das Messen einer sich ändernden Temperatur am Rand der Brustkontaktfläche (F) umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Brustkontaktfläche (F) auf Basis einer sensoriellen Messung einer Hautfarbe der Brust (3) in vertikaler Richtung ermittelt wird.
Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung (30, 60, 100, 110, 120, 130, 160), aufweisend: - eine Sensoreinheit (31a, 31b, 102, 104, 111, 112, 113, 114, 131, 132, 161) zum detailfreien Erfassen von Sensordaten (R-UW, ID) von einem potentiellen Kontaktbereich einer Brust (3) mit einer Kontakteinheit (2, 4) einer Brustbildgebungseinrichtung (10), wobei: - das detailfreie Erfassen der Sensordaten (R-UW, ID) durch ein sensorielles Abtasten eines potentiellen Kontaktbereichs der Brust (3) mit einer Kontakteinheit (2, 4) der Brustbildgebungseinrichtung (10) erfolgt, - ein nicht-bildgebendes Erfassen der Sensordaten (R-UW) erfolgt, - das Erfassen der Sensordaten (ID) eine Biegesensormessung zur Ermittlung eines Verbiegens der Kontakteinheit (2, 4) umfasst und die Brustkontaktfläche (F) in Abhängigkeit von einer Verbiegung der Kontakteinheit (2, 4) ermittelt wird, oder das Erfassen der Sensordaten das Detektieren von Lichtstrahlen eines Lichtvorhangs umfasst, - eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln der Brustkontaktfläche (F) auf Basis der erfassten Sensordaten (R-UW, ID).
Brustbildgebungseinrichtung (10), aufweisend: - eine Röntgenbildaufnahmeeinheit und - eine Brustkontaktflächen-Ermittlungseinrichtung (30, 60, 100, 110, 120, 130, 160) nach Anspruch 9.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in einer Speichereinrichtung einer Datenverarbeitungseinrichtung gespeichert ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird.
Computerlesbares Medium, auf welchem von einer Rechnereinheit einlesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Rechnereinheit ausgeführt werden.