DE19962281A1 - Röntgenuntersuchungsgerät - Google Patents
RöntgenuntersuchungsgerätInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Röntgenuntersuchungsgerät mit einer Röntgenquelle, einem Röntgendetektor, mit einem Absorptionsmittel, das zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor angeordnet ist, einer Steuereinheit zur Einstellung des Absorptionsgrades der Absorptionsmittel, einer Bildverarbeitungseinheit und einer Anzeigeeinheit, bei der in Abhängigkeit benutzerspezifischer Parameter (r) und/oder gerätespezifischer Parameter (s) und/oder Strukturparametern DOLLAR I1 und/oder den Gegenstand der Aufnahme klassifizierenden Parametern (r) der Absorptionsgrad optimieren wird, um eine automatische Einstellung der Absorptionsmittel vorzunehmen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Röntgenuntersuchungsgerät mit einer Röntgenquelle,
einem Röntgendetektor, mit einem Absorptionsmittel, das zwischen Röntgenquelle und
Röntgendetektor angeordnet ist, einer Steuereinheit zur Einstellung des Absorptionsgrades
der Absorptionsmittel, einer Bildverarbeitungseinheit und einer Anzeigeeinheit.
Absorptionsmittel werden bei Röntgenuntersuchungsgeräten eingesetzt, um den
Röntgenstrahlengang zu begrenzen. Dazu sind diese zwischen Röntgenquelle und
Röntgendetektor angeordnet. Einerseits wird durch diese Begrenzung des
Röntgenstrahlengangs die zu durchleuchtende Region des Patienten auf ein notwendiges
Optimum begrenzt. Andererseits wird durch diese Begrenzung das vom Arzt zu
diagnostizierende Röntgenbild auf den Bereich begrenzt, der das zu untersuchende Organ
darstellt, ohne daß zusätzliche Bereiche dargestellt werden, die keine nützliche Information
liefern, sondern das Röntgenbild in seiner Qualität beeinträchtigen könnten.
Ein Röntgenuntersuchungsgerät mit Absorptionsmittel wird in der US 5287396
beschrieben. Dieses Röntgenuntersuchungsgerät umfaßt eine Bildverarbeitungseinheit, die
einen Speicher beinhaltet, in dem Absorptionswerte eines Röntgenbildes in Matrixform
gespeichert sind. Mittels Detektionsmitteln wird das Röntgenbild in Unterbereiche
segmentiert. Anhand eines Schwellenwertes für den Absorptionswert wird das Bild in
Vordergrund und Hintergrund eingeteilt. Mittels einer Berechnungseinheit und der
Unterteilung wird nun die Position der Absorptionsmittel berechnet. Die
Absorptionsmittel werden dann mittels einer Antriebseinheit an die berechnete Position
verschoben. Die Absorptionsmittel werden automatisch so positioniert, daß sich eine
maximale Fläche des abgedeckten Hintergrundes bei minimaler Fläche des abgedeckten
Vordergrundes ergibt.
Nachteilig bei der beschriebenen automatischen Positionierung der Absorptionsmittel ist
die Unterteilung oder Segmentierung des Bildes in zwei binäre Klassen. Die Positionierung
der Absorptionsmittel wird basierend auf dieser Unterteilung vorgenommen. Diese Art der
Segmentierung stellt eine unnötige Einschränkung bei der Berechnung der Position der
Absorptionsmittel dar, da nicht nur die lokale Bildhelligkeit für die Positionierung der
Absorptionsmittel ausschlaggebend ist. Absorptionsmittel weisen an ihren Rändern häufig
eine schwache Dämpfung auf, wodurch bei Abdeckung diagnostisch relevanter Bereiche
das Röntgenbild weniger gedämpft wird. Dies wird in der US 5287396 hier nicht
berücksichtigt.
Bei einer vom Arzt vorgenommenen manuellen Einstellung der Absorptionsmittel werden
weitere Informationen zur Einstellung genutzt. Letztlich findet der Arzt einen Kompromiß
zwischen allen berücksichtigten Parametern.
Die Positionierung erfolgt in heutigen Systemen entweder unmittelbar manuell
mechanisch oder durch motorische Positionierung an eine manuell nach Bildeindruck
gewählte Position. Diese manuelle Einstellung benötigt Untersuchungszeit, ist für den Atzt
störend und lenkt von der eigentlichen Untersuchung und der Betreuung des Patienten ab.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Röntgenuntersuchungsgerät anzugeben, bei dem
der Absorptionsgrad der Absorptionsmittel automatisch optimal eingestellt ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß vorgesehen ist, in Abhängigkeit von
benutzerspezifischen, gerätespezifischen Parametern, Strukturparametern oder den
Gegenstand der Aufnahme klassifizierenden Parametern,
den Absorptionsgrad zu optimieren.
Die von der Röntgenquelle ausgestrahlte Röntgenstrahlung passiert die Absorptionsmittel
und durchleuchtet den Patienten. Auf einem Röntgendetektor wird das durch die
Röntgenstrahlung erzeugte Röntgenbild dargestellt. Dieses Röntgenbild wird nach einer
Umwandlung in ein elektrischen Bildsignal zu einer Bildverarbeitungseinheit übertragen
und dort gespeichert, gleichzeitig wird es auf einem Monitor dargestellt.
Bei medizinischen Röntgenuntersuchungen werden bei einer Röntgenaufnahme die
Absorptionsmittel so positioniert, daß die Strahlung in Bildbereichen, in denen der
Detektor von direkter, nicht durch den Patienten geschwächter Röntgenstrahlung
getroffen wurde, abgeschwächt oder ausgeblendet wird, um störende Überstrahlungen zu
vermeiden, die Röntgenstrahlung in diagnostisch irrelevanten Bereichen abgeschwächt
wird, um unnötige Patientendosis und Streustrahlung zu vermeiden, die Röntgenstrahlung
in diagnostisch relevanten Bereichen, die z. B. anatomische Strukturen enthalten, nicht
ausgeblendet wird, um einen optimalen diagnostischen Nutzen zu ermöglichen. Diese
Maßnahmen führen zu einer Optimierung der Bildqualität und der Patientendosis.
Für die Einstellung der Absorptionsmittel lassen sich folgende Parameter klassifizieren.
Basis für eine optimale Einstellung ist die Vorstellung des diagnostizierenden Arztes wie
das dargestellte Röntgenbild auszusehen hat. Diese Vorstellung wird in den
benutzerspezifischen Parametern zusammengefaßt. Die gerätespezifischen Parameter
beinhalten Angaben, wie Art des Röntgenuntersuchungsgerätes, Röhrenspannung,
Röhrenstrom und Belichtungszeit. Strukturparameter sind Werte, die aus dem
Röntgenbild ermittelt werden.
Strukturparameter enthalten Angaben zu den Graustufenwerteverlauf über eine Gruppe
von Bildpixeln. Strukturparameter enthalten ebenso Angaben über den Bildkontrast. Dazu
wird über die Graustufenwerte des gesamten Bildes ein Histogramm erstellt, in dem das
Auftreten der jeweiligen Graustufenwerte aufgezeigt wird. Die sich dabei ergebende
Verteilung kann als Maß für den Kontrast verwendet werden.
Den Gegenstand der Aufnahme klassifizierende Parameter enthalten Angaben über das
Organ oder die Körperregion, die mittels Röntgenstrahlung durchleuchtet werden soll.
Die benutzerspezifischen Parameter und die den Gegenstand der Aufnahme
klassifizierenden Parameter werden als Wissensbasis zusammengefaßt.
In der Bildverarbeitungseinheit sind Rechenmittel angeordnet, denen diese Parameter
zugeführt werden und die anhand dieser Parameter eine optimale Einstellung der
Absorptionsmittel berechnen. Diese Parameter sind in Speichern gespeichert oder werden
aus dem aufgenommen Röntgenbild extrahiert. Die Parameter werden in einer
Gütefunktion zusammengefaßt, die in vorzugebender Weise optimiert wird. Die auf diese
Weise berechnete Einstellung wird der Steuereinheit zugeführt, über die die
Absorptionsmittel in die berechnete Position gebracht werden oder mittels der die
Absorptionsmittel die berechnete Einstellung einnehmen.
In einer Ausführung des erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes sind die
Absorptionsmittel für Röntgenstrahlung im wesentlichen nicht transparent. Die
Absorptionsmittel können vorteilhafterweise eine nicht hundertprozentige Absorption
hervorrufen, so daß auf dem Röntgenbild ein sanfter Übergang zwischen belichtetem
Bereich und abgedecktem Bereich entsteht. Dazu ist beispielsweise die Form der
Absorptionsmittel keilförmig, so daß sich an der Spitze des Keils eine nicht vollständige
Absorption ergibt. Auch dieser Verlauf der Dämpfung geht mit in die Wissensbasis ein.
Die Absorptionsmittel können in einer Blendenvorrichtung so angeordnet sein, daß sie
mittels Schiebevorrichtung, die elektrisch oder hydraulisch angetrieben werden, in die
berechnete Position gebracht werden. Hierbei werden die oben beschriebenen Keile oder
Plattenblenden verwendet. Die Absorptionsmittel sind so angeordnet, daß sie den
kegelförmigen Röntgenstrahlengang von allen Seiten begrenzen können oder durch
partielles Einschieben einer Einzelblende nur an einer Stelle den Röntgenstrahlengang
begrenzen.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes
wird ein aus einer Vielzahl füllbarer Filterelemente bestehendes Filter als Absorptionsmittel
eingesetzt. Hierbei kann der Füllungsgrad einer Röntgenstrahlen dämpfenden Flüssigkeit
elektrisch eingestellt werden. So kann eine über den Strahlenquerschnitt variierende
Röntgendämpfung realisiert werden.
Als vorteilhaft erweist es sich, eine berechnete Einstellung der Absorptionsmittel der
Darstellung der Röntgenbildes auf dem Monitor zu überlagern, bevor die Einstellung
definitiv mittels der Steuereinheit vorgenommen wird. Der untersuchende Arzt kann die
berechnete Einstellung somit werten und gegebenenfalls korrigieren.
Ebenso erweist es sich als vorteilhaft, den Verlauf der Parameteränderung zu speichern, um
Erfahrungswerte zu sammeln und anhand dieser Erfahrungswerte die Parameter der
Wissensbasis zu adaptieren. Der Grad der Adaption kann dabei eingestellt werden.
Dadurch wird ein Lernprozeß realisiert, der letztlich eine schnellere, automatische und
korrektere Einstellung der Absorptionsmittel ermöglicht.
Im folgenden wird beschrieben, wie die Parameter in einer Gütefunktion Z
zusammengefaßt werden und einer Optimierung unterzogen werden. Die Parameter für
die Einstellung der Absorptionsmittel werden in einem Einstellungsparametervektor p akt
gespeichert. Dies können zum Beispiel ein Winkel und die Einschublänge einer
semitransparenten Blende sein.
Durch eine Simulation, z. B. mit Röntgenstrahlverfolgung, kann die Dämpfungswirkung
der im aktuellen Röntgenbild angewendeten Einstellung der Absorptionsmittel berechnet
und durch Division aus dem in der Bildverarbeitungseinheit gespeichertem Röntgenbild
entfernt werden.
Aus dem Ergebnisbild werden in der Bildverarbeitungseinheit für N verschiedene
Bildbereiche M den Bildinhalt charakterisierende Parameter berechnet. In der Regel
werden diese Bildbereiche lückenlos oder überlappend aneinandergefügte Rechtecke sein.
Die das Bild charakterisierenden Parameter sind z. B. die mittlere Helligkeit oder Maße für
Bildkontrast und enthaltene Struktur. Alle berechneten Parameter werden in einer M × N
Parametermatrix zusammengefaßt. Der Kontrast kann beispielsweise mittels
Varianzberechnung ermittelt werden. Auch eine Parameterberechnung basierend auf
Haralick (IEEE 67(5): 610-621, 1979), in der statistische und strukturelle Verfahren zur
Textur oder Beschaffenheit von Bildern beschrieben werden, können verwendet werden.
Alternativ zu dieser direkten Berechnung der Parameter können die Parameter der Matrix
aus dem im Bildspeicher abgelegten Bild direkt berechnet werden und die Auswirkung
der aktuellen Dämpfung durch die Absorptionsmittel durch eine Korrektur der Parameter
berücksichtigt werden. Bei dem obengenannten Beispielsparameter der mittleren Helligkeit
ist die Division der mittleren Helligkeit durch die mittlere Dämpfung eine solche
Korrekturmöglichkeit.
Nun wird die Dämpfung D der Absorptionsmittel in Abhängigkeit möglicher neuer
Einstellungsparameter berechnet. Die zu testenden neuen Einstellungsparameter sind im
Einstellungsparametervektor p zusammengefaßt.
Die Parametermatrix und die Dämpfung D können nun zur Beurteilung der Güte der
Wirkung der Absorptionsmittel herangezogen werden. Hierzu wird eine geeignete
Gütefunktion Z berechnet, die durch mehrere die gewünschte Bildqualität
charakterisierende Faktoren parametrisiert sein kann, wie z. B. durch Gewichtungen für
verschiedene Bildqualitätsmaße oder Parameter. Die Parameter der Gütefunktion Z, die
das Verhalten der Funktion Z in Abhängigkeit von den Funktionsargumenten
charakterisieren, werden im Vektor r zusammengefaßt. In den Vektor r gehen die
benutzerspezifischen Parameter und die den Gegenstand der Aufnahme klassifizierenden
Parameter ein. Benutzerspezifische Parameter enthalten beispielsweise Vorlieben
bestimmter Bediener bei der Darstellung des teilweise abgedeckten Röntgenbildes. Den
Gegenstand der Aufnahme charakterisierende Parameter enthalten Angaben über die
Aufnahmeart. Bei einem Röntgenbild des Herzen wird beispielsweise um das zu
diagnostizierende Herz die sehr hell dargestellte Lunge abgebildet. Dieses Wissen geht in
die den Gegenstand der Aufnahme klassifizierende Parameter ein, die wie die
benutzerspezifischen Parameter im Vektor r, der die Wissensbasis darstellt, enthalten sind.
Die gerätespezifischen Parameter werden im Systemparametervektor s zusammengefaßt.
Der aktuelle Zustand des Röntgenuntersuchungsgerätes oder hieraus errechnete Parameter
fließen in den Systemparametervektor s ein. Hierbei kann es sich z. B. um die im aktuellen
Bild applizierte Röntgendosis handeln. Ebenso kann als abgeleiteter Parameter eine
dosisabhängige Grauwertschwelle für überstrahlte Bereiche in diesen
Systemparametervektor s eingehen.
Die Gütefunktion Z kann entweder heuristisch, oder über regelbasierte Methoden, wie
z. B. die der unscharfen Logik abgeleitet werden. Ebenso ist es möglich, die Gütefunktion
als neuronales Netz zu realisieren, das vor Inbetriebnahme des
Röntgenuntersuchungsgerätes an repräsentativen Bilddaten und gewünschten
Einstellungen der Absorptionsmittel trainiert wird.
Allgemeiner kann jeder lineare oder nichtlineare Funktionenapproximator, der auf der
Basis von Trainingseingangs- und Trainingsausgangsdaten das erwünschte Verhalten
annähert, verwendet werden. Der Vektor r parametrisiert die Einstellregel und stellt somit
die Wissens- oder Regelbasis des Systems dar.
Zur Berechnung einer optimalen Blendenposition oder optimalen Einstellung der
Absorptionsmittel wird ein Optimierungsverfahren verwendet, daß den
Einstellungsparametervektor p variiert und jeweils die Dämpfung D und daraus den
Funktionswert Z(D,r,s) ermittelt. Als Optimierungsverfahren kann z. B. ein einfacher
Algorithmus, wie das Nelder-Mead Simplex Verfahren (Neider, J. A. and Mead, R. 1965,
Computer Journal, vol. 7, pp. 308-313) benutzt werden. Ergebnis der Optimierung ist die
optimierte Einstellung der Absorptionsmittel, die im Einstellungsparametervektor
erfaßt ist.
Diese Einstellung der Absorptionsmittel kann direkt automatisch über eine Steuereinheit
realisiert werden. Alternativ können die Absorptionsmittel in Form von Blenden oder
Blendenkanten dem Monitorbild grafisch überlagert werden. Der Bediener hat so die
Möglichkeit zur Korrektur und Bestätigung. Die neue aktuelle Einstellung kann
wiederum verwendet werden, die Wissensbasis, die in Vektor r repräsentiert wird, an das
Benutzerverhalten zu adaptieren. Dies kann entweder über ein erneutes Trainieren des
verwendeten lernenden Systems geschehen. Ebenso ist folgende einfache Adaption der
Regelbasis möglich:
Für die korrigierte Einstellung wird eine Optimierung der Funktion Z in Abhängigkeit von der Wissensbasis r durchgeführt:
Für die korrigierte Einstellung wird eine Optimierung der Funktion Z in Abhängigkeit von der Wissensbasis r durchgeführt:
Je nach Gütefunktion kann die Optimierung eine Maximierung oder Minimierung sein.
Die neue Regelbasis r' wird dann über einen Lernschritt ermittelt:
r' = r + α(r opt-r) (3)
Hierin gibt α die Lernrate an, die im Intervall [0,1] liegt. Für α = 1 wird das System
sprungartig angepaßt, für α = 0 ist das System nicht adaptiv. In der Regel werden kleine
Werte für α verwendet. Die Anpassung erfolgt benutzerspezifisch und wird für
verschiedene Benutzer und Applikationen in einer Datenbank gespeichert. Derartige
Parameter fließen in den Vektor r ein.
Gegenüber dem im Stand der Technik beschriebenen Röntgenuntersuchungsapparat kann
das erfindungsgemäße Röntgenuntersuchungsgerät durch den Wegfall einer binären
Segmentierung in Hintergrund und Bildinhalt und die statt dessen durchgeführte
Bewertung der Gesamtbildqualität eines virtuellen Bildes mit positionierter Blende auch
die Qualität von Teilüberdeckungen relevanter Objekte beurteilen. So kann der Bediener
z. B. bei geeigneter Wahl der Gütefunktion den erlaubten Überdeckungsgrad über die
Einstellung nur eines Parameters festlegen. Diese Einstellung kann benutzer- und
applikationsspezifisch adaptiert und gespeichert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematische Darstellung eines Röntgenuntersuchungsgerätes,
Fig. 2 Aufbau der Bildverarbeitungseinheit.
Die Fig. 1 zeigt den Aufbau des erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgerätes. Die
Röntgenstrahlungsquelle 1 emittiert Röntgenstrahlung 9. Diese Röntgenstrahlung passiert
die Absorptionsmittel 3, die im folgenden auch als Kollimatorblenden 3 bezeichnet
werden. Die Kollimatorblenden 3 werden von der Steuereinheit 4 verschoben. Die von
den Kollimatorblenden 3 durchgelassene Röntgenstrahlung 7 durchleuchtet das zu
untersuchende Objekt 8 und trifft auf den Röntgendetektor 2. Dort wird das Röntgenbild
aufgenommen und in ein elektrisches Bildsignal umgewandelt. Dieses Bildsignal 20 wird
der Bildverarbeitungseinheit 5 zugeführt. Das aufgenommene Bild wird auf der als
Monitor 6 realisierten Anzeigeeinheit dargestellt. Die Bildverarbeitungseinheit 5 ist mit der
Steuereinheit 4 zur Einstellung des Absorptionsgrades der Kollimatorblenden 3 verbunden.
In Fig. 2 wird der Aufbau der Bildverarbeitungseinheit 5 dargestellt. Der
Bildverarbeitungseinheit 5 wird das Bildsignal 20 vom hier nicht dargestellten
Röntgendetektor 2 zugeführt. Dort wird es dem Bildspeicher 21 zur Speicherung
zugeführt und gleichzeitig dem Monitor 6 zur Darstellung zugeführt.
In der Dämpfungsberechnungseinheit 22 wird mittels des im Speicher 29 abgelegten
Einstellungsparametervektor die aktuelle Dämpfting berechnet. Die aktuelle
Dämpfung D(p akt) ist der Wert der Dämpfung der dem aufgenommenen Röntgenbild
anhaftet, da Absorptionsmittel eventuell teilweise in den Röntgenstrahlengang
eingeschoben sind. In der Einheit 35 wird von dem aktuellen Dämpfungswert D der
reziproke Wert gebildet, um diesen dann mit dem im Bildspeicher 21 abgelegten
Röntgenbild zu multiplizieren und somit ein von der Dämpfung D bereinigtes Bild zu
erhalten.
In der Einheit 23 wird das ungedämpfte Bild in Bildbereiche N unterteilt wird. Dieser
Einheit 23 nachfolgend ist eine Parameterextraktionseinheit 24 zur Berechnung der
Bildparameter, wie Kontrast- oder Strukturparameter angeordnet. In der optionalen
Dämpfungskorrektureinheit könnte anhand des Einstellparametervektors auch die
Dämpfting herausgerechnet werden. Die so gebildete Parametermatrix wird der
Gütefunktionsberechnungseinheit 26 zugeführt. Dieser Einheit 26 werden die
Systemparameter aus der Einheit 32 in Form des Systemparametervektors s und des die
Wissensbasis darstellenden Vektors r zugeführt. Die Wissens- oder Regelbasis in Form des
Vektor r ist in Einheit 31 abgelegt und wird sowohl der Berechnung der Gütefunktion Z
in Einheit 26 zugeführt, als auch der Adaption der Wissensbasis in der
Adaptionseinheit 30.
Die Gütefunktion wird in der Einheit 27 optimiert. Es wird der Einstellungsparameter
vektor berechnet, der die optimierte Einstellung der Absorptionsmittel beinhaltet.
Dieser Einstellungsparametervektor wird einer weiteren Dämpfungskorrektureinheit
33, die der Dämpfungseinheit 22 gleicht, zugeführt, die anhand des Einstellungs
parametervektor die Einstellung der Dämpfung D(p) berechnet, um diese wiederum
der Berechnung der Gütefunktion in Einheit 26 zuzuführen und in einem nächsten
Durchlauf den Einstellungsparametervektor p weiter zu optimieren, bis der optimierte
Einstellungsparametervektor ermittelt wird. Dieser wird dann der Einheit 28
zugeführt, in der überprüft bzw. bestätigt wird, ob die momentane Einstellung der
Blenden, die auch dem Monitor 6 zugeführt wird, korrekt ist. Wird hier die momentane
Einstellung in Form des Einstellungsparametervektor , vom Arzt bestätigt, wird der
Einstellungsparametervektor im Speicher 29 gespeichert und von dort zur
Steuereinheit, die hier nicht dargestellt ist, weitergeleitet. Gleichzeitig wird die im
Einstellungsparametervektor verkörperte Einstellung der Absorptionsmittel in der
Überlagerungseinheit 34 dem aktuellen Röntgenbild überlagert.
Vom Speicher 29, in dem der aktuell angewendete Einstellungsparametervektor
abgelegt ist, wird dieser an die Adaptionseinheit 30 weitergeleitet, in der mittels
Lernprozeß die Wissensbasis adaptiert wird.
Ein einfaches Beispiel soll die Anwendung der Gütefunktionsberechnung verdeutlichen.
Das im Bildspeicher abgelegte Bild I(x,y) wird in N nicht überlappende, rechteckige
Bereiche Ii(x,y) von Nx Pixeln Breite und Ny Pixeln Länge aufgeteilt. Für diese Bereiche
wird die enthaltene Struktur durch die Varianz beschrieben und mit
als Parameter berechnet. Da nur ein Parameter für alle Bildbereiche berechnet wird, hat die
Parametermatrix nur eine Zeile:
= (σ1. . .σN)
Für ein einzelnes Absorptionsmittel, im folgenden eine semitransparente Blende, deren
Position durch den Einstellungsparametervektor p = (l, ϕ) mit Winkel ϕ und Einschublänge
l gekennzeichnet ist, kann die Auswirkung der Strahlabschwächung auf ein Bild I durch eine
Funktion D(p,x,y) so angegeben werden, daß das abgeschwächte Bild ID durch
ID(p,x,y) = D(p,x,y)I(x,y) (5)
gegeben ist. D(p,x,y) kann z. B. über einfache Simulationen näherungsweise bestimmt
werden.
Nun ist für die Optimierung eine Gütefunktion Z(r,s,,D(p)) anzugeben, die von den
zusätzlichen Parametervektoren r und s abhängt. Ein einfaches Beispiel einer solchen
Gütefunktion kann durch die gewichtete Addition mehrerer Einzelgütefunktionen gegeben
werden: Sollen zum Beispiel im wesentlichen Bereiche mit geringer Struktur beseitigt werden,
so kann durch einen Anteil die Abdämpfung strukturhaltiger, diagnostisch relevanter Bereiche
bestraft werden, d. h. solche Bereiche führen zu einer Erhöhung der Gütefunktion, die dann
zu minimieren ist. Ein weiterer Anteil bestraft strukturarme Bereiche, die nicht unter die
eingeschobene Blende gefallen sind. Eine solche Gütefunktion stellt z. B. die folgende dar:
mit
und den Elementen von gemäß
cl,n = {}l,n.
In diesem Beispiel hat die Regelbasis nur eine Komponente r; der Parameter s stellt die
einzige Komponente des Systemparametervektors s dar und gibt eine dosis- und
strahlqualitätsabhängige Normierung des diagnostisch relevanten Kontrastes. Dieser Parameter
kann in Abhängigkeit der verwendeten Strahlqualität aus einer gespeicherten Tabelle
ausgelesen werden. Die Funktion U bestraft zunehmend positive Beiträge. Sie kann z. B. durch
gegeben sein.
Der erste Term der Gütefunktion (6) bestraft somit unstrukturierte Bereiche, die nicht
bedämpft werden.
Der zweite Term der Gütefunktion (6) bewertet den Effekt der eingebrachten Blende auf
Kontraste im diagnostisch relevanten Bereich. Beide Anteile sind widersprüchlich und werden
über r gegeneinander gewichtet. Je größer r gewählt wird, um so mehr wird der
Unterdrückung unstrukturierter Bereiche gegenüber dem Erhalt diagnostisch relevanter
Information Vorrang gegeben.
Die optimale Blendenposition wird nun über die Minimierung der Gütefunktion bestimmt:
Dies kann z. B. numerisch über den Nelder-Mead Simplex Algorithmus erfolgen. Die so
bestimmte Blendenposition wird dann grafisch auf dem Monitor überlagert oder direkt
motorisch eingestellt. Die Korrektur kann, wie bereits beschrieben, benutzt werden, die
benutzer- oder applikationsspezifische Anpassung von r vorzunehmen.
Claims (10)
1. Röntgenuntersuchungsgerät mit einer Röntgenquelle (1), einem Röntgendetektor (2),
mit einem Absorptionsmittel (3), das zwischen Röntgenquelle und Röntgendetektor
angeordnet ist, einer Steuereinheit (4) zur Einstellung des Absorptionsgrades der
Absorptionsmittel, einer Bildverarbeitungseinheit (5) und einer Anzeigeeinheit (6),
dadurch gekennzeichnet,
daß vorgesehen ist, in Abhängigkeit von
- - benutzerspezifischen Parametern (r) und/oder
- - gerätespezifischen Parametern (s) und/oder
- - Strukturparametern () und/oder
- - den Gegenstand der Aufnahme klassifizierenden Parametern (r),
2. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Absorptionsmittel (3) im wesentlichen nicht transparent für Röntgenstrahlung
sind.
3. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Absorptionsmittel (3) eine Röntgenstrahlung absorbierende Blendenvorrichtung
(3) angeordnet ist.
4. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Absorptionsmittel (3) ein aus einer Vielzahl von mit Röntgenstrahlung
absorbierender Flüssigkeit füllbaren Filterelemente angeordnet ist.
5. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Speicher (29) zur Speicherung von optimierten Parametern (p akt) vorgesehen
ist.
6. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bildverarbeitungseinheit (5) Rechenmittel (26, 27) zur Berechnung und
Optimierung des Absorptionsgrades enthält.
7. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Überlagerungseinheit (34) vorgesehen ist, die eine berechnete Einstellung der
Absorptionsmittel einem darzustellenden Röntgenbild überlagert, bevor die Einstellung
der Absorptionsmittel vorgenommen ist.
8. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Adaptionseinheit (30) zur Adaption der Parameter (r) über mehrere
Röntgenaufnahmen vorgesehen ist.
9. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Korrektureinheit (28) zur manuellen Korrektur der Einstellung der
Absorptionsmittel vorgesehen ist.
10. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Parameterextraktionseinheit (24) zur Zuführung des dämpfungsbereinigten Bildes
und zur Extraktion der das Bild charakterisierenden Parameter (), wie Kontrast-
und/oder Strukturgehalt vorgesehen ist.
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