FI84695C - Foerfarande vid roentgendiagnostik, speciellt mammografi foer att utfoera en automatisk exponering. - Google Patents

Description

84695

Menetelmä röntgendiagnostiikassa, etenkin mammografiassa automaatti valotu ksen suori ttami seksi Förfarande vid röntgendiagnostik, speciellt mammografi för att utföra en automatisk exponering 5

Keksinnön kohteena on menetelmä röntgendiagnostiikassa, etenkin mammografiassa automaattivalotuksen suorittamiseksi, jossa menetelmässä käytetään mittasignaalia, jota verrataan vertailusignaaliin valotusaikana ja mittasignaalin saavutettua vertailusignaalin 10 suoritetaan säteilyn poiskytkentä, jossa menetelmässä käytetään ajan suhteen muuttuvaa vertailusignaalia.

Lääketieteellisessä röntgendiagnostiikassa pyritään sekä terävään kontrastiin että suureen resoluutioon. Samalla pyrkimyksenä on minimoida potilaan saama säteilyannos. 15

Jotta röntgenkuvauksessa kuvausten onnistuminen olisi taattu kuvattavan kohteen ja kuvantamisvälineiden laadusta riippumatta, on ennestään tunnettua varustaa röntgenlait-teet valotusautomatiikalla, joka huolehtii röntgenfilmin oikeasta valotuksesta ja poistaa näin uusintakuvausten tarpeen.

20

Ennestään tunnetuissa valotusautomatiikoissa on filmiä läpäisevän säteilyn anturina käytetty esim. ionisaatiokammiota tai puolijohdetta, joka on sijoitettu kuvattavan kohteen ja kuvantamisvälineiden taakse mittaamaan filmille tulevaa säteilymäärää. Säteilyyn verrannollinen, sopivasti vahvistettu signaali tarvittaessa linearisoidaan ja sen jälkeen 25 integroidaan ajan suhteen. Integrointitulosta verrataan haluttua filmin tummumaa vastaavaan asetusarvoon ja sen tultua saavutetuksi säteily keskeytetään. Kehittyneemmissä ratkaisuissa anturin ja signaalinkäsittelyasteiden pohja-arvon ryömintä on kompensoitu automaattisella nollauksella, joka suoritetaan aina kuvausten välillä.

30 Esillä olevaan keksintöön liittyen viitataan FI-patenttihakemuksiin 882490 ja 894903 (hakija Automed Oy). Esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta voidaan 2 84695 erityisen hyvin soveltaa juuri em. FI-hakemuksissa selostetuissa menetelmissä ja laitteissa, joihin yhdistettynä keksinnöllä saadaan aikaan tiettyjä synergiaetuja.

Ennestään tunnetuissa ratkaisuissa on kuitenkin tiettyjä epäkohtia, kuten käyttöä ja 5 kalibrointia hankaloittavia tekijöitä, jotka esillä olevalla keksinnöllä on tarkoitus poistaa.

Koska anturisignaali esimerkiksi puolijohdeantureilla ei suoraan korreloi filmin tummumiseen, vaan riippuu käytetystä röntgenputken kV-arvosta, filmityypistä ja vahvistusle-10 vyistä, kasetin tyypistä, hilasta, suodatintyypistä ja kuvausajan pituudesta filmin herkkyyden pienetessä resiprookkilain mukaisesti ajan pidetessä, ei ajan suhteen integroitua anturisignaalia voida suoraan käyttää säteilyn katkaisemiseen kun signaali saavuttaa asetusarvon.

15 Ennestään tunnetut automaattivalotusmenetelmät mittaavat yleensä säteilyä integroimalla säteilyannokseen verrannollista signaalia, kunnes se saavuttaa ennalta asetetun tason. US-patentissa 4 313 055 korjataan tätä tasoa valotusarvojen perusteella, koska siinä kompensoidaan eri valotusarvoista johtuvaa säteilyn loppumisviivettä. Koska filmi ei tummu ajan suhteen lineaarisesti, vaan resiprookkilain mukaisesti - alussa nopeasti ja 20 sitten yhä hitaammin - ei pelkällä säteilyn integrointituloksella saavuteta oikeaa filmin tummumaa. Tätä varten valotusajan pidetessä on myös tarvittavaa säteilyannosta kasvatettava.

Ennestään tunnetut menetelmät ovat kuitenkin varsin työläitä, koska niissä tarvitaan 25 suuria kompensointitaulukoita mikroprosessorin muistissa, joiden luominen empiirisen tutkimuksen perusteella on erittäin hankalaa.

Em. kompensointitaulukosta mm. kV-arvosta, suodatuksesta ja filmi/vahvistuslevy-tyypistä riippuen otetaan käyttöön oikea taulukkoarvo säteilyn katkaisulle. Lisäksi 30 mainitut taulukot vievät paljon muisti- ja ohjelmatilaa ja niiden muuttaminen on yhtä hankalaa kuin uuden taulukon luominen.

ί i 3 84695

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin kehittää uusi signaalin käsittelytapa, joka mahdollistaa uusien filmi/vahvistuslevytyyppien tai suodatinmateriaalien adaptoimisen nopeasti ja jopa käyttäjän toimesta, eikä keksinnössä vaadita muistitilaa kuin muutaman 5 muistipaikan verran kutakin tyyppikombinaatiota kohden.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen menetelmä mammogra-fiakuvauksen valotusautomatiikkaan, että erilaiset kuvattavat kohteet saadaan mahdollisimman optimaalisesti kuvatuiksi riittävän pienellä säteilyannoksella.

10

Keksinnön lisätarkoituksenaon aikaansaada mammografian automaattivalotusmenetelmä, joka on ominaisuuksiltaan monipuolinen ja toteutukseltaan edullinen.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että määri-15 tellään mainittu vertailusignaali alkuarvonsa ja kulmapisteidensä ja niiden välisten kulmakertoimien avulla ja että uusia laiteasetuksia ja/tai välineitä käyttöön otettaessa muutetaan mainittua alkuarvoa ja/tai yhtä tai useampia mainituista kulmakertoimista.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen 20 kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovellusesimerkkeihin, joihin keksintöä ei ole mitenkään ahtaasti rajoitettu.

Kuvio 1 esittää mittaus- ja ohjausjäijestelmää lohkokaaviona.

25 Kuvio 2 esittää vahvistinasteita ja summaus- ja integrointiastetta.

Kuvio 3 esittää vahvistuksensäätösignaalin jäljestämistä lohkokaaviona.

Kuvio 4 esittää säteilyn katkaisua mittasignaalin vertailun perusteella.

Kuvio 5 esittää ohjausjäijestelmän lohkokaaviona.

30 4 84695

Aluksi selostetaan kuviossa 1 esitetyn järjestelmän perusrakenne. Ohjausjäijestelmä 8 käynnistää röntgensäteilyn röntgenputkesta 1, jolloin säteilykeila X kulkee kuvattavan kohteen 2, esim. rinnan, läpi ja filmikasetin 3 läpi kasetissa olevalle filmille F muodostaen sille latentin kuvan kuvattavasta kohteesta 2. Säteilykeila X kulkee edelleen 5 säteilyä mittaaviin antureihin 4a...4n. Kunkin anturin 4a...4n antama säteilyyn verrannollinen signaali vahvistetaan kukin omalla vahvistimellaan 5a...5n ja johdetaan sitten summaus- ja integrointielimeen 6, josta ajan suhteen integroitu signaali MS (kuvio 4) edelleen takaisinkytketään ohjausjärjestelmään 8. Kun signaali MS saavuttaa asetuseli-mellä 7 valitun asetusarvotason, ohjausjärjestelmä 8 sammuttaa keilan X säteilyn.

10

Kuvio 5 esittää erään mahdollisen ohjausjärjestelmän 8 toteutusvaihtoehdon. Kello-oskillaattori 13 käyttää mikroprosessorikeskusyksikköä 14, joka liittyy osoiteväylän 15 ja dataväylän 16 avulla ohjelmamuistiin 17, mihin järjestelmän suoritusohjelmisto on tallennettu. Edelleen mikroprosessori liittyy väylien avulla rinnakkaisporttiin 18, jolla 15 annetaan kuviossa 3 tarkemmin esitetyille pulssinleveysgeneraattoreille 19 sopivat asetusarvot ja lisäksi ohjataan nollaussignaalia O. Rinnakkaisliityntäportin 21 avulla mikroprosessori lukee näppäimistöä 7 ja ohjaa röntgengeneraattoria 22, josta saadaan takaisinkytkentä analogi/digitaalimuuntimen 20 avulla mikroprosessorille. Samaa muunninta käytetään myös MS signaalin konvertoimiseen mikroprosessorin käsiteltä-20 vään digitaaliseen muotoon.

Kuviossa 2 on esitetty yksityiskohtaisemmin vahvistin- ja integrointiasteet. Varsinaisen integraattorin muodostavat operaatiovahvistin OA2, integrointikondensaattori CI ja integrointivastus Rl. Ennen mittaustoimintaa pohja-arvo nollataan sulkemalla kytkin KO 25 mainitulla ohjaussignaalilla O samalla kun käytettävät anturit 5a...5n ovat kytkettyinä kytkimillä Ka...Kn käytettäväksi aiotuilla ohjaussignaaleilla Ga...Gn. Tällöin integraattorin ulostulossa mahdollisesti vaikuttava jännite varataan OA1 :n avulla kondensaattoriin CO ja mittasignaali MS nollautuu.

30 5 84695

Varsinaisen mittasignaalin integrointi tapahtuu keilan X säteilytyksen aikana. Oletetaan esimerkiksi, että vain anturi 4a ja vahvistin 5a ovat käytössä ja kytkin Ka on vahvistuk-sensäätösignaalin Ga avulla suljettu. Tällöin mitattu signaali Ma integroituu vastuksen Ra+RI kautta kohdensaattoriin CI ja näkyy säätösignaalina MS kaavan (1) mukaisesti. 5 t, /Ma --------------dt (1)

(Ra+RI)CI

t„

Yllä esitetyn mittasignaalin MS käyttö säteilyn katkaisemisen perusteena ei suoraan käy 15 päinsä. Oikean filmin tummumistuloksen aikaansaamiseksi on otettava huomioon käytetty röntgenputken anodijännite (kV), filmi/vahvistuslevytyyppi, kasetin tyyppi, hila ja suodatus, sekä lisäksi kuluneen kuvausajan vaikutus filmin herkkyyden putoamiseen. Tämä on ennestään tunnetuissa ratkaisuissa toteutettu edellä mainituilla taulukoinneilla, mutta seuraavassa selostetaan lähinnä kuvioon 4 viitaten yksityiskohtaisesti esillä olevan 20 keksinnön mukainen yksinkertainen ratkaisu, jonka vaatima taulukko on niin pieni, että se voidaan säilyttää muutettavassa muistissa ja on jopa käyttäjän muutettavissa, mikä ennestään tunnetuissa ratkaisuissa ei ole ollut mahdollista.

Kuviossa 4 on esitetty mittasignaalin MS vertailu vertailusignaaliin VS ajan suhteen ja 25 säteilyn XR päällekytkentäaika t,-t0 Kuviosta nähdään, että kun säteily XR kytketään päälle ajan hetkellä t„, alkaa anturisignaaiista integroitu mittaus MS kasvaa lineaarisesti ajan mukana. Sen sijaan, että sitä verrattaisiin tiettyyn kiinteään taulukkoarvoon eri ajan hetkinä, jonka saavutettuaan säteily katkaistaisiin, kuten ennestään tunnetuissa ratkaisuissa, on esillä olevan keksinnön mukaisessa ratkaisussa jäijestettykin ajan 30 suhteen muuttuva vertailusignaali VS. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa vertailusignaali VS on määritelty alkuarvon BV ja kulmapisteiden AI...An, sekä niiden välisten kulmakertoimien avulla. Käytännössä on todettu päästävän erittäin suureen tarkkuuteen alkuarvon BV ja kahden kulmakertoimen A, ja A2 määrittelyllä kulmapisteen AI ollessa 6 84695 kiinteästi asetettu tiettyyn ajan hetkeen. Näin ollen esimerkiksi uuden filmityypin käyttöönotto edellyttää alkuarvon BV ja kahden kulmakertoimen A, ja A2 syötön kutakin käytettävää kV-arvoa kohden. Koska mammografialaitteen tyypillinen kV-käyttöalue on 20-35 kV, uusi filmityyppi vaatii 48 uutta lukua, joiden muuttaminen käyttäjän 5 toimesta on täysin mahdollista ennestään tunnettujen ratkaisujen useiden satojen arvojen asemesta. Lisäksi, koska eri kV-arvoille sopivat arvot käyttäytyvät ennustettavissa olevalla tavalla, voidaan järjestelmälle syöttää vain muutaman kV-arvon tarvitsemat arvot, esimerkiksi 20,27 ja 35 kV, joista järjestelmä automaattisesti etsii sopivat väliarvot muille kV-arvoille. Tällä menetelmällä uuden filmityypin käyttöön otto on 10 todella yksinkertaista, edellyttäen vain muutaman lukuarvon syötön. Tunnetuissa laitteissa uuden filmi- tai suodatintyypin käyttöönotto vaati asiantuntijan paikalle vaihtamaan uudet taulukot laitteeseen.

On painokkaasti korostettava, että edellä on esitetty vain eräitä keksinnön sovel-15 lusesimerkkejä ja keksinnön piiriin kuuluvat myös useat, alan ammattimiehelle ilmeiset keksinnön menetelmien ja laitteiden modifikaatiot, joista mainittakoon vain seuraavat: vahvistuksen säätökytkimet ovat korvattavissa muunlaisilla automatiikan säätämillä vastuksilla, kalibrointitoiminnon erilaiset variaatiot tai kuvantamismenetelmät, joissa filmin F sijasta käytetään muuta kuvan tallennusmenetelmää, kuten CCD-ilmaisimia.

20

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnällisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä esitetyistä.

25

Claims (5)

1. Menetelmä röntgendiagnostiikassa, etenkin mammografiassa automaattivalotuksen suorittamiseksi, jossa menetelmässä käytetään mittasignaalia (MS), jota verrataan S vertailusignaaliin (VS) valotusaikana (t,-t0) ja mittasignaalin (MS) saavutettua vertailusig-naalin (VS) suoritetaan säteilyn poiskytkentä, jossa menetelmässä käytetään ajan suhteen muuttuvaa vertailusignaalia (VS), tunnettu siitä, että määritellään mainittu vertailusignaali (VS) alkuarvonsa (BV) ja kulmapisteidensä (AI...An) ja niiden välisten kulmakertoimien avulla ja että uusia laiteasetuksia ja/tai välineitä käyttöön 10 otettaessa muutetaan mainittua alkuarvoa (BV) ja/tai yhtä tai useampia mainituista kulmakertoimista (AI...An).

1 84695

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään mainittuna vertailusignaalina (VS) kahden kulmakertoimen (A, ja A2) avulla 15 määriteltyä nousevaa vertailusignaalia, joista ensimmäinen kulmapiste (AI) on kiinteästi asetettu tiettyyn aika-arvoon.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä röntgendiagnostiikassa, etenkin mammografiassa filmin (F) tai vastaavan valotuksen säätämiseksi optimaaliseksi, jossa 20 menetelmässä mitataan anturijäijestelyllä (4a...4n) kuvauskohteen (2) läpi mennyttä säteilyä ja tämän mittauksen perusteella säädetään valotusaikaa tai vastaavaa, tunnettu siitä, että anturista (4a) tai eri antureista (4a...4n) mittaussignaalit johdetaan kunkin anturin omalle vahvistimelle (5a.. .5n) ja että erityiseen kalibrointitilaan saatetulla ohjausjäijestelmällä säädetään mainittujen vahvistimien (5a...5n) vahvistukset erilais-25 ten kuvauskohteiden valotuksen edellyttämäksi ja että järjestelmän normaalitoimintati-lassa suoritetaan valotusmittaus edellä mainitulla tavalla säädettyjä vahvistusarvoja käyttäen.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä 30 käytetään useita kiinteästi sijoitettuja antureita (4a...4n), joista valitaan kulloinkin tarpeellinen määrä ja joiden anturien (4a.. .4n) anturisignaaleista muodostetaan sopivasti 8 84695 painotettu integroitu signaali (MS), jonka saavutettua tietyn arvon filmin (F) tai vastaavan valotus katkaistaan.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu-5 ja antureita (4a.. .4n) kalibroitaessa ohjausjäijestelmä (8) asetetaan erityiseen kalibrointi-toimintaan ja kuvattavana kohteena käytetään referenssiä, että ohjausjärjestelmällä (8) suoritetaan lyhyt koesäteilytys tietyllä röntgenlähteen kV-arvolla ja tietyllä mAs-arvolla käyttäen ennalta määriteltyä vahvistusarvoa ja että säteilytyksen päättyessä ohjausjärjestelmällä (8) mitataan mittasignaali (MS) ja verrataan sitä ennalta määrättyyn 10 vertailuarvoon sekä korjataan vahvistuksen säätösignaalin pulssisuhde tai vastaava sellaiseksi, että sillä saavutetaan oikea signaaliarvo. 9 84695