DE112011103997T5

DE112011103997T5 - Verfahren zur Überwachung einer Strahlungsdosis

Info

Publication number: DE112011103997T5
Application number: DE112011103997T
Authority: DE
Inventors: Vincent Bismuth; Zsolt Szabo; Lionel Desponds; Regis Vaillant; Tamas Ujvari; Pal Tegzes; Gyorgy Szekely
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2013-10-02
Also published as: CN103228213A; WO2012074627A1; US20130243162A1; FR2968187A1; FR2968187B1; CN103228213B; US9095278B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Strahlungsdosis, die einem Patienten verabreicht wird, der einer Strahlung von einem medizinischen Bildgebungssystem ausgesetzt wird oder ausgesetzt worden ist, wobei das medizinische Bildgebungssystem eine Röntgenquelle (3) aufweist, wobei die Quelle eine Trajektorie in einem Referenzkoordinatensystem des Bildgebungssystems mit einem Ursprung (O) beschreibt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen (3051) der momentanen Koordinaten, in dem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems, einer momentanen Region (Z), die einer Strahlung von der Röntgenquelle (3) ausgesetzt ist oder ausgesetzt worden ist, einer Einhüllenden eines Patientenmodells (30), in Bezug auf eine momentane Position der Röntgenquelle (3); Bestimmen (3052), aus den momentanen Koordinaten, eines momentanen Referenzkoordinatensystems mit einem Ursprung (O') der momentanen Position der Röntgenquelle, wobei das momentane Referenzkoordinatensystem auf die momentane Region (Z) zentriert ist; und Anzeigen (300) einer Darstellung der auf das momentane Referenzkoordinatensystem zentrierten momentanen Region (Z).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft das Gebiet der medizinischen Bildgebung unter Verwendung von Strahlung.
Sie betrifft insbesondere die Abschätzung und Überwachung von Strahlungsdosen, denen ein Körper oder irgendwelche Organe von diesem ausgesetzt werden, wenn Bilder mittels eines strahlungsbasierten Bildgebungssystems akquiriert werden.
Die Erfindung findet bemerkenswerterweise vorteilhafte Anwendung bei der Echtzeitüberwachung der Strahlungsdosen, denen ein Patient während eines radiologischen Verfahrens ausgesetzt wird.
STAND DER TECHNIK
Die Beaufschlagung eines Patienten mit Röntgenstrahlen ruft zwei Arten von Auswirkungen hervor:

– stochastische Langzeitauswirkungen (Krebsrisiko) stehen mit der Dosis im Zusammenhang, die von Patienten über ihre Lebensdauer hinweg akkumuliert wird; aus dieser Perspektive muss jede Strahlungsdosis gegen den Nutzen für den Patienten abgewogen werden;
– Kurzzeitauswirkungen über die Stunden, Tage und Wochen hinweg, die nach der Bestrahlung folgen (Verbrennungen); diese stehen mit einer Kurzzeitbestrahlung bei sehr hoher Dosis im Zusammenhang.

Jedoch kann eine strahlungsbasierte Bildgebung einen Patientenkörper oder irgendwelche Teile von diesem Strahlungsdosen aussetzen, die von einer Akquisition zur anderen wesentlich variieren können, insbesondere in Bezug auf die gewählten Richtungen der Bestrahlung.
Ferner wirkt eine Strahlung und insbesondere wirken Röntgenstrahlen sehr unterschiedlich mit den Knochen oder Geweben des menschlichen Körpers wechselweise aufeinander, was eine leichte Erfassung des Strahlungsniveaus, dem ein gegebener Teil des Körpers noch ausgesetzt werden kann, verhindert.
Es besteht folglich ein Bedarf nach der Überwachung der Strahlungsdosen, die durch einen Körper oder durch unterschiedliche Teile desselben während einer Untersuchung aufgenommen werden, die eine oder mehrere Akquisitionen von radiologischen Bildern umfasst.
Es ist ferner erwünscht, bei der Akquisition neuer Bilder eine Akkumulation zu hoher Strahlungsdosen in einigen Körperregionen oder in einigen Organen zu vermeiden und somit in der Lage zu sein, die Akquisitionsbedingungen für nachfolgende Bilder zu bestimmen, die eine Optimierung der in einem Körper akkumulierten Strahlungsdosen ermöglichen.
Es sind Verfahren bekannt, mit denen die Verteilung der in einem Patientenkörper akkumulierten Strahlungsdosen abgeschätzt werden kann.
Jedoch ist es bei diesen Verfahren nicht möglich festzustellen, wie die Position der Röntgenquelle modifiziert werden kann, um eine zu starke Bestrahlung einer Körperregion zu verhindern.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung ist es, in der Lage zu sein, zu allen Zeiten die in Richtung auf eine Körperregion eines Patienten emittierte Dosismenge zu überwachen, und optional in der Lage zu sein festzustellen, wie das medizinische Bildgebungssystem neu zu positionieren ist, um eine andere Region zu bestrahlen.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer Strahlungsdosis, die einem Patienten verabreicht wird, der durch ein medizinisches Bildgebungssystem einer Strahlung ausgesetzt wird oder worden ist, wobei das medizinische Bildgebungssystem eine Röntgenquelle aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– Bestimmen einer Verteilung der Dosis auf eine momentane Region einer Einhüllenden eines Patientenmodells in Bezug auf eine momentane Position der Röntgenquelle, wobei eine derartige Verteilung der Wechselwirkung zwischen der Strahlung der Quelle an der momentanen Position und der momentanen Region entspricht,
– Anzeigen einer Darstellung der Einhüllenden des Patientenmodells mit der momentanen Region.

Weitere Aspekte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sind die folgenden:

– es weist einen Schritt auf, um die Koordinaten der momentanen Region innerhalb des momentanen Referenzkoordinatensystems zu bestimmen, wobei die momentane Region durch eine geschlossene Oberfläche definiert ist, die durch wenigstens drei Punkte abgegrenzt ist, bestehend aus einer Bestimmung einer Differenz zwischen den Koordinaten der Punkte in dem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems und den Koordinaten der momentanen Position der Röntgenquelle in dem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems;
– es weist die Anzeige einer zweidimensionalen Karte der Modelleinhüllenden auf, wobei die Karte wenigstens eine Region aufweist, die bestrahlt wird oder bestrahlt worden ist, wobei die Anzeige auf der momentanen Region zentriert ist;
– es weist einen Schritt auf, um eine Position der Röntgenquelle in dem Referenzkoordinatensystem des Bildgebungssystems zu bestimmen, um eine anhand der auf das momentane Referenzkoordinatensystem zentrierten Karte bestimmten Region zu bestrahlen;
– es weist einen Schritt auf, um einen Dosiswert jeder Region der Modelleinhüllenden zuzuordnen, wobei die Dosis durch Luftkerma definiert ist;
– die jeder Region zugeordnete Dosis entspricht einer Akkumulation mehrerer Dosiswerte, die aus früherer Bestrahlung abgeleitet werden;
– es weist einen Schritt auf, um ein dreidimensionales Modell des durch eine Einhüllende definierten Patienten zu bestimmen, wobei das Modell aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Zylinder, Kugel, flacher Zylinder;
– die Anzeige der Darstellung der momentanen Region wird einem radiologischen Bild des Patienten überlagert.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen einer Strahlungsdosis, die einem Patienten verabreicht wird, der einer Strahlung durch ein medizinisches Bildgebungssystem ausgesetzt wird oder ausgesetzt worden ist, wobei das medizinische Bildgebungssystem eine Strahlungsquelle aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– Bestimmen einer Verteilung der Dosis auf einer momentanen Region einer Einhüllenden eines Patientenmodells in Bezug auf eine momentane Position der Strahlungsquelle, wobei die Verteilung der Wechselwirkung zwischen der Strahlung der Quelle bei der momentanen Position und der momentanen Region entspricht;
– Anzeigen einer Darstellung der Einhüllenden des Patientenmodells mit der momentanen Region.

Weitere Aspekte des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sind die folgenden:

– für eine Region des Patientenmodells hängt die Bestimmung der Wechselwirkung und Verteilung der akkumulierten Dosis von einem oder mehreren Parametern unter den folgenden ab: • dem Luftkerma, das von einer Bestrahlung und dem Röntgenstrahlbündel abhängt; • der Dosismenge, die durch die Patientenhaut absorbiert wird; • dem Rückstreukoeffizienten; • dem Koeffizienten des Dosiseintrags in den Patienten;
– für eine Region des Patientenmodells hängt die Bestimmung der Wechselwirkung und Verteilung der akkumulierten Dosis ferner von den folgenden Parametern des medizinischen Bildgebungssystems ab: • den geometrischen Emissionscharakteristika • den Eigenschaften der Emissionsröhre • der Größe des Emissionsbrennflecks;
– es weist einen Schritt zur Bestimmung der momentanen Region auf, die der Röntgenquelle bei der momentanen Position ausgesetzt wird oder ausgesetzt worden ist;
– die Darstellung des Patientenmodells ist zweidimensional oder dreidimensional;
– die Anzeige weist ein Zentrieren des Patientenmodells auf der momentanen Region in Bezug auf die momentane Position der Röntgenquelle auf.

Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein medizinisches Bildgebungssystem, das eine Verarbeitungseinheit aufweist, um ein Verfahren gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung zu implementieren.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das Maschineninstruktionen aufweist, um ein Verfahren gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung zu implementieren.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass sie die Überwachung bestrahlter Regionen in Bezug auf die Position der Röntgenquelle des medizinischen Bildgebungssystems ermöglicht.
Durch die Verwendung von Winkelkoordinaten in zweidimensionaler Form kann die Überwachung bestrahlter Regionen, insbesondere hinsichtlich der emittierten Dosis, erleichtert werden.
Bei jeder neuen Position der Röntgenquelle kann ein Arzt feststellen, welche Region bestrahlt wird, und er kann eine mögliche Neupositionierung bestimmen, die auf die Quelle anzuwenden ist, um eine interessierende Region zu bestrahlen.
DARSTELLUNG DER FIGUREN
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung weiter offenkundig, die lediglich veranschaulichend und nicht beschränkend ist und die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist, in denen:
1 ein medizinisches Bildgebungssystem entsprechend der Erfindung veranschaulicht;
2 in schematisierter Weise die Konventionen veranschaulicht, die verwendet werden, um Elemente innerhalb eines Referenzkoordinatensystems eines medizinischen Bildgebungssystems mit dem Ursprung O zu lokalisieren;
3 eine 2D-Karte eines Patientenmodells, das in der Erfindung verwendet wird, veranschaulicht;
4a, 4b und 5 in schematisierter Weise Schritte eines Verfahrens entsprechend der Erfindung veranschaulichen;
6 in schematisierter Weise die Bestimmung einer Region in einer Einhüllenden eines Patientenmodells, das in der Erfindung verwendet wird, veranschaulicht,
7a, 7b und 7c die Lokalisierung einer bestrahlten Region innerhalb des Referenzkoordinatensystems des medizinischen Bildgebungssystems und innerhalb eines momentanen Referenzkoordinatensystems veranschaulichen;
8 in schematisierter Weise ein Zentrieren der Einhüllenden eines Patientenmodells auf eine momentane Region, wie in der Erfindung implementiert, veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Medizinisches Bildgebungssystem
1 veranschaulicht eine medizinische Bildgebungsvorrichtung 10 mit einem C-Arm, die zur Untersuchung eines Patienten verwendet wird.
Diese medizinische Röntgen-Bildgebungsvorrichtung 1 weist einen C-Arm 2 auf, auf dem eine Röntgenquelle 3 und ein Detektor 4 einander zugewandt angeordnet sind. Der C-Arm 2 ist auf einem Ständer 5 montiert. Der C-Arm 2 kann in unterschiedliche Richtungen D, D' in Bezug auf den Ständer 5 bewegt werden.
In einer an sich bekannten Weise werden die Bewegungen der Röntgenquelle in einem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungsgebungssystems angegeben, das durch eine kraniokaudale Achse (CRA/CAU) und durch eine rechts-anterior-schräge links-anterior-schräge Achse (RAO/LAO) definiert ist, die senkrecht zueinander ausgerichtet sind und sich in einem isozentrischen System in einem Isozentrum (O) schneiden. 2 veranschaulicht diese Konventionen.
Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 1 kann einen Tisch 6 aufweisen, der dazu vorgesehen ist, ein abzubildendes Objekt, z. B. einen Patienten, aufzunehmen. Der Tisch 6 ist in diesem Fall auf einer Basis 7 angeordnet und kann in verschiedene Richtungen A, A' in Bezug auf die Basis 7 bewegt werden.
Der Detektor 4 kann ein Halbleiter-Bildsensor sein, der z. B. Cäsiumjodid-Phospor (Szintillator) auf einem Transistor/Photodioden-Array in amorphem Silizium aufweist. Weitere geeignete Detektoren sind: ein CCD-Sensor, digitaler Direktor, der Röntgenstrahlen direkt in digitale Signale umwandelt, oder ein Detektor mit einem Bildaufbereiter. Der in 1 veranschaulichte Detektor 4 ist planar und definiert eine ebene Bildfläche, wobei ersichtlicherweise andere Geometrien geeignet sind.
Die Vorrichtung weist eine Steuereinheit 6 auf, die mit dem C-Arm 2 über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung verbunden ist. Die Steuereinheit 6 wird verwendet, um eine Akquisition durch Einstellung von Parametern, wie beispielsweise Strahlungsdosis, die durch die Röntgenquelle emittiert werden soll, und Winkelposition des C-Arms 2 zu steuern. Die Steuereinheit 6 kann ferner verwendet werden, um die Positionierung des C-Arms 2 zu steuern.
Die Steuereinheit 6 kann eine (nicht veranschaulichte) Lesevorrichtung, z. B. ein Diskettenlesegerät, CD-ROM-, DVD-ROM-Lesegerät oder Verbindungsports zum Lesen der Instruktionen für ein Steuerungs- oder Verarbeitungsverfahren von einem (nicht veranschaulichten) Instruktionsmedium, wie beispielsweise einer Diskette, CD-ROM, DVD-ROM oder einem USB-Stick oder allgemein unter Verwendung eines beliebigen Wechselspeichermediums oder über eine Netzwerkverbindung, aufweisen.
Zusätzlich ist eine Speichereinheit 9 mit der Steuereinheit 8 verbunden, um z. B. Bildparameter aufzuzeichnen, die während einer radiologischen Untersuchung akquiriert werden. Es ist möglich, Vorkehrungen zu treffen, so dass sich die Speichereinheit 9 innerhalb oder außerhalb der Steuereinheit 8 befindet.
Die Speichereinheit 9 kann aus einer Festplatte oder einem SSD oder einem beliebigen sonstigen wechselbaren wiederbeschreibbaren Speichermittel (USB-Sticks, Speicherkarten, etc.) ausgebildet sein. Die Speichereinheit 9 kann ein ROM/RAM-Speicher der Steuereinheit 8, ein USB-Stick, eine Speicherkarte, ein Speicher eines zentralen Servers sein.
Ferner ist die Anzeigeeinheit 11 mit der Steuereinheit 8 verbunden, um ein Kartenbild eines Patientenmodells als ein Teil eines Verfahrens zur Überwachung einer Strahlungsdosis anzuzeigen, die einem Patienten verabreicht wird, der einer Strahlung durch das medizinische Bildgebungssystem ausgesetzt wird oder ausgesetzt worden ist.
Die Anzeigeeinheit 11 kann z. B. ein Computerbildschirm, ein Monitor, ein Flachbildschirm, ein Plasmabildschirm oder eine beliebige sonstige Art einer Anzeigevorrichtung von bekannter Bauart sein.
Die Anzeigeeinheit 11 kann die gleiche sein wie diejenige, die verwendet wird, um radiologische Bilder anzuzeigen, die aus der Akquisition mittels des medizinischen Bildgebungssystems abgeleitet werden.
Um eine Verarbeitung an den akquirierten Bildern vorzunehmen, weist die medizinische Bildgebungsvorrichtung ferner eine Recheneinheit 12 auf.
Eine Übertragung von Daten von der Speichereinheit 9 zu der Recheneinheit 12 kann über ein internes oder externes Computernetzwerk oder mittels eines beliebigen geeigneten physikalischen Speichermediums, wie beispielsweise einer CD-ROM, DVD-ROM, externen Festplatte, eines USB-Sticks, einer SD-Karte, etc., vorgenommen werden.
Die Recheneinheit 12 ist z. B. ein oder mehrere Computer oder ein oder mehrere Prozessoren, ein oder mehrere Mikrocontroller, ein oder mehrere Mikrocomputer, eine oder mehrere programmierbare Logiksteuerungen, eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, andere programmierbare Schaltungen oder andere Vorrichtungen, die einen Computer enthalten, wie beispielsweise eine Workstation.
Als eine Variante kann die Recheneinheit 12 eine (nicht veranschaulichte) Lesevorrichtung, z. B. ein Diskettenlesegerät, ein CD-ROM- oder DVD-ROM-Lesegerät oder Verbindungsports, aufweisen, um die Instruktionen des Verarbeitungsverfahrens aus einem (nicht veranschaulichten) Instruktionsmedium, z. B. einer Diskette, CD-ROM, DVD-ROM oder einem USB-Stick oder allgemeiner einem beliebigen wechselbaren Speichermedium oder über eine Netzwerkverbindung, auszulesen.
Die Recheneinheit 12 kann mit der Anzeigeeinheit 11 (wie in 1) oder mit einer anderen Anzeigeeinheit (nicht veranschaulicht) verbunden sein.
Verfahren zur Überwachung einer Strahlungsdosis, die einem Patienten verabreicht wird, der einer Strahlung eines medizinischen Bildgebungssystems ausgesetzt wird oder ausgesetzt worden ist.
Um eine Dosis (effektive Dosis, absorbierte Dosis) der Strahlung zu überwachen, die einem Patienten verabreicht wird, der einer Strahlung des medizinischen Bildgebungssystems ausgesetzt ist oder ausgesetzt worden ist, bestimmt ein erster Schritt 100 ein dreidimensionales (3D-)Patientenmodell, für das in einem zweiten Schritt 200 ein oder mehrere Dosiswerte ermittelt werden, wobei diese Dosiswerte Regionen des Patientenmodells zugeordnet sind.
Schließlich wird, um dem Arzt zu ermöglichen, die ermittelten Dosen zu visualisieren, die den verschiedenen Regionen des Patientenmodells zugeordnet sind, in einem dritten Schritt 300 eine Darstellung des Patientenmodells angezeigt. Diese Anzeige kann oder kann nicht auf eine momentane Region, die einer momentanen Position der Röntgenquelle entspricht, zentriert sein.
Bestimmung 100 des Patientenmodells
Das Patientenmodell ist ein dreidimensionales (3D-)Modell, das von physiologischen Parametern des Patienten (Gewicht, Höhe, Geschlecht, etc.) und von verschiedenen Parametern des medizinischen Bildgebungssystems abhängen kann. Die physiologischen Parameter werden z. B. aus einer Untersuchung abgeleitet, die vor einer radiologischen Untersuchung durchgeführt wird.
Das 3D-Modell kann durch eine zylindrische Gestalt angenähert werden, die den Patienten umhüllt. Es können komplexere Gestalten vorgesehen werden: sphärische, flacher Zylinder.
Die Gestalt des 3D-Modells kann durch Akquisition von Patientenkonturen oder unter Verwendung herkömmlicher Segmentierungs- und Rekonstruktionstechniken aus mehreren akquirierten 2D-Bildern des Patienten optimiert werden.
Das 3D-Modell kann ferner von Veränderungen der Dichte der verschiedenen Bestandteile des Patienten abhängen.
Das 3D-Modell des Patienten wird gewöhnlich in einer Speichereinheit 9 des medizinischen Bildgebungssystems in Form einer Einhüllenden des Modells gespeichert, die die Gestalt eines Netzes einnimmt, wobei jede Region des Netzes durch mehrere Eckpunkte definiert ist. Die Eckpunkte entsprechen dem Röntgenstrahl-Emissionsfeld für eine momentane Position der Röntgenquelle.
Dieses Netz entspricht einer Abtastung der Einhüllenden des 3D-Patientenmodells im Verhältnis zu der Position der Röntgenquelle.
3 veranschaulicht ein Netz 30, das einer Einhüllenden eines zylindrischen 3D-Modells des Patienten entspricht, in dem die Achsen CRA/CAU und RAO/LAO entsprechend einem liegenden Patienten veranschaulicht sind, wobei das Zentrum O hier das Isozentrum eines isozentrischen medizinischen Bildgebungssystems ist.
Um ein genaueres Patientenmodell zu erhalten, kann das Modell ferner von einer äquivalenten Patientendicke – EPT des Patientenkörpers abhängen. Dies ist eine Schätzung der Dicke des Patientenkörpers, durch die die Röntgenstrahlen durchtreten sollen. Diese Dicke liefert Daten über Röntgenstrahlanforderungen, um in der Lage zu sein, ein Bild einer gegebenen Region des Patientenkörpers aufzunehmen. Es wird verstanden werden, dass die Röntgenstrahlemission umso mehr erhöht werden muss, je größer die Dicke ist.
Wieder können zur Verbesserung der Genauigkeit des Patientenmodells die folgenden Parametern berücksichtigt werden:

– Emissionscharakteristika (Spannung in kV, Intensität in mA);
– Eigenschaften der Emissionsröhre;
– Größe des Emissionsbrennflecks.

Alternativ oder zusätzlich kann das 3D-Modell zu Beginn der Prozedur bestimmt und während der Prozedur aktualisiert werden. Um das 3D-Modell zu aktualisieren, werden die während der radiologischen Untersuchung akquirierten Bilder verwendet.
Bestimmung 200 eines oder mehrerer Dosiswerte, die einer oder mehreren Regionen des Patientenmodells zugeordnet sind.
Die Bestimmung 200 der Dosiswerte für jede Region des Patientenmodells hängt von einem oder mehreren Parametern unter den folgenden ab:

– Luftkerma, abhängig von der Bestrahlung und dem Röntgenstrahlbündel;
– der durch die Haut absorbierten Dosismenge;
– dem Rückstreukoeffizienten, der als ein Röntgenstrahl-Filterungseffekt angesehen werden kann;
– dem Koeffizienten des Dosiseintrags in den Patienten.

Alternativ oder zusätzlich ist es für jeden Dosiswert zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Parametern erforderlich, die mit jeder Bestrahlung verbundene Geometrie, nämlich die folgenden Parameter des medizinischen Bildgebungssystems, zu berücksichtigen:

– die Emissionscharakteristika (Spannung in kV, Intensität mA;)
– die Eigenschaften der Emissionsröhre;
– die Größe des Emissionsbrennflecks.

In bekannter Weise ist für eine optimale Präzision der Dosisberechnung bei jedem akquirierten Bild die Dosisverteilung zu messen und das Patientenmodell zu modifizieren. Jedoch können über eine Untersuchung hinweg bis zu 10⁵ Bilder akquiriert werden, was zu einem Speicherproblem für all diese Daten führt, und der Bedarf hinsichtlich der Rechenleistung ist beträchtlich.
Das Problem wird gelöst, indem die vorstehend erläuterten Parameter für jedes Bild berechnet und diese mit Dosismesswerten akkumuliert werden, die Bildern entsprechen, die bereits unter Verwendung der gleichen Akquisitionsgeometrie akquiriert wurden.
Bei dieser Methode sind die notwendige Speicherkapazität und Rechenleistung reduziert.
Anzeige 300 einer Darstellung des Patientenmodells
Die Anzeige 300 einer Darstellung des Patientenmodells besteht aus einer Anzeige der Dosisverteilung auf der Einhüllenden des Patientenmodells.
Der Zweck besteht darin, verschiedenen Regionen des Patientenmodells einen Dosiswert zuzuordnen.
Die Darstellung der Dosisverteilung auf der Einhüllenden des Patientenmodells weist die Aufeinanderfolge der folgenden Schritte auf:

– Bestimmung 301 von Eckpunkten A, B, C, D, die eine durch die Röntgenquelle bestrahlte Region Z abgrenzen;
– Bestimmung 302 des Zentrums C₁, C₂, C₃, C₄ jedes Strahls R₁, R₂, R₃, R₄, der durch die Röntgenquelle 3 in Richtung auf jeden Eckpunkt A, B, C, D emittiert wird;
– Bestimmung 303 des Winkels α₁, α₂, α₃, α₄ zwischen einem Strahl, der sich von der Röntgenquelle 3 aus in Richtung auf einen Eckpunkt ausbreitet, und der Normalen zu dieser Spitze;
– Zuordnen 304 eines zuvor definierten Dosiswertes zu jeder Region;
– optionales Zentrieren 305 der Anzeige auf eine momentane Region oder interessierende Region.

In anderen Worten wird für jede Position der Röntgenquelle eine Region des Patientenmodells, die durch die Quelle in dieser Position bestrahlt wird, bestimmt, und der für diese Position gemessene Dosiswert wird dieser zugeordnet.
4 veranschaulicht eine Region 2, die durch vier Eckpunkte A, B, C, D entsprechend einem durch die Röntgenquelle emittierten Feld abgegrenzt ist.
Die Anzeige kann die Art der Rückstreuung berücksichtigen, die als ein Filter betrachtet wird, das auf jede Region der Patienteneinhüllenden angewandt wird.
Schließlich kann die Darstellung auf verschiedene Weise vorgenommen werden:

– 3D-Anzeige des vollständigen Patientenmodells mit: • Rendern von 3D-Oberflächen durch feste Oberflächen und eine Farbskala, die die Dosismenge darstellt; • Rendern von 3D-Oberflächen durch halbdurchsichtige Oberflächen und eine Farbskala, die die Dosismenge innerhalb/außerhalb der Oberflächen des Modells darstellt. Auf diese Weise werden einem Arzt Daten außerhalb und innerhalb des Modells dargeboten. • Rendern von 3D-Oberflächen durch halbdurchlässige Oberflächen eines realistischen Patientenmodells (konkave Oberflächen zulässig), das im Inneren positioniert ist. • Kombination aus beliebigen der vorstehenden Darstellungen.
– 2D-Anzeige des Patientenmodells: • Anzeige der entwickelten Einhüllenden (siehe 3), wobei die Abszissenachse in Bezug auf Winkel indexiert ist, die entlang der Achsen RAO/LAO und CRA/CAU erfasst sind, wobei eine Farbskala die Dosismenge darstellt.

Vorteilhafterweise kann die Kartenanzeige mit einem akquirierten radiologischen Bild verschmolzen oder diesem überlagert werden, um Strukturen in der abgebildeten Region zu identifizieren, die nicht bestrahlt werden dürfen.
Ebenso vorteilhafterweise kann der Bildsichtpunkt der Röntgenstrahl-Emissionsfokuspunkt anstatt des Zentrums eines Referenzpunktes in dem medizinischen Bildgebungssystem sein.
Zentrieren der Anzeige 305
Die Anzeige einer Darstellung der Einhüllenden des 3D-Modells des Patienten ist vorzugsweise derart, dass die Darstellung auf eine momentane Region oder eine interessierende Region zentriert ist.
Diese sogenannte momentane Region ist entweder eine Region, die gerade einer Bestrahlung durch die Röntgenquelle ausgesetzt ist, oder eine Region, die bereits bestrahlt worden ist: sie ist folglich eine interessierende Region.
Der Zweck liegt folglich darin, einem Arzt zu ermöglichen, die momentane Region, die von Interesse ist, zu visualisieren und zusätzlich festzustellen, wie die Bewegung der Röntgenquelle von dieser momentanen Region aus zu steuern ist.
7a veranschaulicht ein zylindrisches 3D-Modell des Patienten unter Veranschaulichung einer Region Z, die der Röntgenstrahlquelle 3 ausgesetzt ist, und eines Referenzpunktes des medizinischen Bildgebungssystems, der durch einen Ursprung O und zwei Achsen definiert ist, die senkrecht zueinander ausgerichtet sind: die kraniokaudale Achse (CRA/CAU), die links-anterior-schräge/rechts-anterior-schräge Achse (LAO/RAO).
Diese beiden Achsen schneiden einander in dem Ursprung O des somit definierten Referenzpunktes.
Es ist hier angegeben, dass der Referenzpunkt ein beliebiger Referenzpunkt sein kann. Z. B. kann der Ursprung in einem isozentrischen System das Isozentrum des medizinischen Bildgebungssystems sein. Diese Achsen entsprechen einem in dem Feld des medizinischen Bildgebungssystems liegenden Patienten.
Die bestrahlte Region Z ist eine Funktion des Sichtfeldes (FOV) der Röntgenquelle 3.
Erneut unter Bezugnahme auf 3 ist die Region Z hier durch vier Eckpunkte A, B, C, D definiert, die auf der äußeren Einhüllenden des 3D-Patientenmodells erfasst werden. Die Region Z ist eine geschlossene Oberfläche, vorzugsweise konvex, die durch diese vier Eckpunkte definiert ist.
Wie bereits erwähnt, kann die Einhüllende des 3D-Modells in verschiedene Regionen unterteilt werden, wobei jede Region einer Winkelposition der Röntgenquelle entspricht.
Die vier Eckpunkte A, B, C, D werden durch ihre Winkelkoordinaten in dem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems mit dem Ursprung O identifiziert.
Jeder Punkt ist durch zwei Winkelkoordinaten definiert; eine auf der CRA/CAU-Achse, die andere auf der LAO/RAO-Achse.
Diese Winkelkoordinaten sind jeweils die Polarkoordinate der Projektion jedes Punktes, der die Region Z definiert, in den Ebenen, die die CRA/CAU-Achse und die LAO/RAO-Achse enthalten.
Der Begriff „Winkelkoordinaten” wird verwendet, wenn eine Region in dem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems lokalisiert wird.
Die Region Z hängt von der Position der Röntgenquelle ab, die selbst durch Winkelkoordinaten in der gleichen Weise wie die Ecken A, B, C, D, die die Region Z definieren, definiert werden kann.
So dass die Position der bestrahlten Region Z, insbesondere während einer radiologischen Prozedur, ausgenutzt werden kann, werden die Winkelkoordinaten der vier Eckpunkte, die die Region Z abgrenzen, in ein momentanes Referenzkoordinatensystem mit dem Ursprung O', zentriert auf die momentane Region Z (d. h. die Region, die bestrahlt wird, oder die Region, für die eine Akquisition durchgeführt worden ist) projiziert. Das momentane Referenzkoordinatensystem ist hier eine 2D-Referenz.
7b veranschaulicht die Projektion der Winkelkoordinaten der bestrahlten Region auf das momentane Referenzkoordinatensystem mit dem Ursprung O'.
Mit Projektion ist eine Darstellung der Winkelkoordinaten in einer 2D-Referenz gemeint, wobei die Abszisse dem entlang der LAO/RAO-Achse erfassten Winkel entspricht und die Ordinate dem Winkel entspricht, der auf der CRA/CAU-Achse erfasst wird. Diese Konvention ist in keiner Weise beschränkend.
Die Koordinaten der vier Eckpunkte A, B, C, D in dem momentanen Referenzkoordinatensystem sind in der Tat relative Koordinaten, da sie von der momentanen Position der Röntgenquelle 3 abhängen.
Um die Koordinate in dem momentanen Referenzkoordinatensystem zu erhalten, werden die Winkelkoordinaten der Region in dem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems bestimmt und anschließend in Bezug auf ein momentanes Referenzkoordinatensystem mit dem Ursprung O' entsprechend der momentanen Position der Röntgenquelle neu berechnet.
Dies zieht eine Subtraktion der momentanen Winkelkoordinaten der Röntgenquelle (diejenigen, die in dem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems erfasst werden) von den momentanen Koordinaten jedes Punktes, der die momentane Region Z, d. h. die Region in dem momentanen Feld der Röntgenquelle, definiert nach sich.
7c veranschaulicht die Projektion der Winkelkoordinaten einer zu der Region in 7b benachbarten Region Z'. Diese weitere Region Z' weist Eckpunkte A', B', C' und D' auf.
8 veranschaulicht in schematisierter Weise den Wechsel von dem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems mit dem Ursprung O zu dem momentanen Referenzkoordinatensystem mit dem Ursprung O'.
Erneut unter Bezugnahme auf 8 sind die Koordinaten des Eckpunkts A in dem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems X_A und Y_A, und die Koordinaten des Eckpunkts A in dem momentanen Referenzkoordinatensystem mit dem Ursprung O' sind durch Δ_RAO/LAO = X_A – X_O' Δ_CRA/CAU = Y_A – Y_O' gegeben, worin X_O', Y_O' die Koordinaten der Röntgenquelle sind, projiziert in das Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems, die der durch diese Position der Röntgenquelle bestrahlten Region Z entsprechen.
Die Projektion der Winkelkoordinaten in dem momentanen Referenzkoordinatensystem mit dem Ursprung O' ermöglicht die Anzeige einer 2D-Darstellung der auf das momentane Referenzkoordinatensystem zentrierten bestrahlten Region.
Für eine momentane Position der Röntgenquelle ermöglicht dies die Feststellung, welche momentane Region bestrahlt wird.
Vorteilhafterweise kann die Anzeige des 2D-Kartenbildes der Einhüllenden des Patientenmodells auf das momentane Referenzkoordinatensystem zentriert werden.
Ein 2D-Kartenbild für ein zylindrisches 3D-Patientenmodell weist eine rechteckige Form auf, wie in 6 veranschaulicht, unterteilt in verschiedene Regionen.
Jeder Region kann ein Dosiswert zugeordnet werden, wie beispielsweise zuvor beschrieben.
Es kann eine Farb- oder Grauwertskala verwendet werden, um die unterschiedlichen Dosiswerte darzustellen, wobei eine dunkle Farbe möglicherweise anzeigt, das dort ein Risiko besteht, dass die Region stark bestrahlt sein kann oder früher stark bestrahlt wurde.
Die Anzeige des Kartenbildes kann auf verschiedene Weise genutzt werden.
Sie kann z. B. nach einer Bestrahlung des Patienten verwendet werden um zu verifizieren, dass diese Bestrahlung für den Patienten sicher vorgenommen wurde, wobei bestimmte Regionen nicht übermäßig bestrahlt wurden.
Sie kann ferner verwendet werden, um die besten Richtungen für eine Bestrahlung, die für nachfolgende Bestrahlungen verwendet werden sollen, zu bestimmen, um so einige Regionen des Patienten keiner zu hohen Strahlungsdosis auszusetzen.
Die Dosiswerte können bei jeder Neupositionierung der Röntgenquelle aktualisiert werden. Die Dosisverteilung für jede Region, die bestrahlt wird oder bestrahlt worden ist, wird anschließend optional neu berechnet.
Computerprogramm
Das im Vorstehenden beschriebene Verfahren kann vorteilhafterweise in Form eines Computerprogramms implementiert sein, das Maschineninstruktionen aufweist, um die Schritte des Verfahrens durchzuführen.

Claims

Verfahren zur Überwachung einer Strahlungsdosis, die einem Patienten verabreicht wird, der einer Strahlung eines medizinischen Bildgebungssystems ausgesetzt wird oder ausgesetzt worden ist, wobei das medizinische Bildgebungssystem eine Strahlungsquelle (3) aufweist, wobei die Quelle eine Trajektorie in einem Referenzkoordinatensystem des Bildgebungssystems mit einem Ursprung (O) beschreibt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Bestimmen (3051) der momentanen Koordinaten einer Region (Z), die einer Strahlung der Röntgenquelle (3) momentan ausgesetzt ist oder ausgesetzt worden ist, einer Einhüllenden eines Patientenmodells (30), in dem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems, in Bezug auf eine momentane Position der Röntgenquelle (3), – Bestimmen (3052), aus den momentanen Koordinaten, eines momentanen Referenzkoordinatensystems mit einem Ursprung (O') der momentanen Position der Röntgenquelle, wobei das momentane Referenzkoordinatensystem auf die momentane Region (Z) zentriert ist; und – Anzeigen (300) einer Darstellung der momentanen Region (Z), die auf das momentane Referenzkoordinatensystem zentriert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das einen Schritt aufweist, um die Koordinaten der momentanen Region (Z) in dem momentanen Referenzkoordinatensystem zu bestimmen, wobei die momentane Region (Z) durch eine geschlossene Oberfläche definiert ist, die durch wenigstens drei Punkte abgegrenzt ist, bestehend aus einer Bestimmung einer Differenz zwischen den Koordinaten der Punkte in dem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems und den Koordinaten der momentanen Position der Röntgenquelle in dem Referenzkoordinatensystem des medizinischen Bildgebungssystems.
Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das die Anzeige eines zweidimensionalen Kartenbildes der Einhüllenden des Modells aufweist, wobei das Kartenbild wenigstens eine Region aufweist, die bestrahlt wird oder bestrahlt worden ist, wobei die Anzeige auf die momentane Region zentriert ist.
Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das einen Schritt aufweist, um eine Position der Röntgenquelle in dem Referenzkoordinatensystem des Bildgebungssystems zu bestimmen, um eine Region zu bestrahlen, die aus dem Kartenbild bestimmt wird, das auf das momentane Referenzkoordinatensystem zentriert ist.
Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das einen Schritt aufweist, um jeder Region der Einhüllenden des Modells einen Dosiswert zuzuordnen, wobei die Dosis durch Luftkerma definiert ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die jeder Region zugeordnete Dosis einer Akkumulation mehrerer Dosiswerte entspricht, die aus früherer Bestrahlung abgeleitet werden.
Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das einen Schritt aufweist, um ein dreidimensionales Modell des durch eine Einhüllende definierten Patienten zu bestimmen, wobei das Modell aus den folgenden Gruppen ausgewählt ist: einem Zylinder, einer Kugel, einem flachen Zylinder.
Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzeige der Darstellung der momentanen Region einem radiologischen Bild des Patienten überlagert wird.
Medizinisches Bildgebungssystem, das eine Verarbeitungseinheit zur Implementierung eines Verfahrens gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Computerprogramm, das Maschineninstruktionen zur Implementierung eines Verfahrens gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.