DE102007044549A1

DE102007044549A1 - Verfahren zur Aufnahme eines Röntgenbildes und Röntgensystem

Info

Publication number: DE102007044549A1
Application number: DE102007044549A
Authority: DE
Inventors: Adam K. Galant; Klaus Dr. Klingenbeck-Regn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2009-04-09

Abstract

Es ist ein Verfahren zur Aufnahme zumindest eines Röntgenbildes (1) eines Untersuchungsobjektes (10) mittels eines Röntgensystems (4) vorgesehen, wobei ein interessierender Bereich (3) des Untersuchungsobjektes (10) mit einer ersten Röntgendosis und ein an den interessierenden Bereich angrenzender Bereich (2) mit einer zweiten Röntgendosis aufgenommen wird, wobei die erste Röntgendosis größer ist als die zweite Röntgendosis und wobei das Röntgenbild (1) aus dem abgebildeten interessierenden Bereich (3') und dem abgebildeten angrenzenden Bereich (2') gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme eines Röntgenbildes gemäß dem Patentanspruch 1 sowie ein Röntgensystem zur Durchführung eines derartigen Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 11.
Bei einer großen Anzahl von medizinischen Interventionen, wie zum Beispiel bei dem Einsatz von Kathetern im Körper eines Patienten, ist es notwendig, zur Überwachung dauerhaft Röntgenbilder aufzunehmen, um den Eingriff direkt beobachten und kontrollieren zu können. Einige dieser medizinischen Interventionen wie zum Beispiel die elektrophysiologische Ablation erstrecken sich über mehrere Stunden. In derartigen Fällen ist die Strahlenbelastung, die dabei auf den Patienten und das medizinische Personal einwirkt, ein wichtiges Problem.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Aufnahme eines Röntgenbildes zu schaffen, welches die Strahlenbelastung eines Patienten bzw. des medizinischen Personals insbesondere bei interventionellen Eingriffen zumindest teilweise reduziert ohne die Überwachbarkeit einzuschränken. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Röntgensystem zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Aufnahme eines Röntgenbildes gemäß dem Patentanspruch 1 und durch ein Röntgensystem gemäß dem Patentanspruch 11; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die auf den Patienten beziehungsweise das medizinische Personal einwirkende Röntgendosis zumindest teilweise reduziert, indem der interessierende Bereich (ROI; region of interest) eines Untersuchungsobjekts bei einer ersten, für eine gute Bildqualität optimalen Röntgendosis aufgenommen wird, während der an den interessierenden Bereich angrenzende Bereich mit einer zweiten, deutlich geringeren Röntgendosis aufgenommen wird. In dem angrenzenden Bereich wird also die Röntgendosis reduziert, um die Strahlenbelastung gering zu halten, gleichzeitig ist es aber für den Arzt möglich, einen Überblick über ein ausreichend großes Gebiet um den interessierenden Bereich zu behalten, um den interessierenden Bereich im Zusammenhang mit der umgebenden Anatomie überwachen zu können.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung umgibt der angrenzende Bereich den interessierenden Bereich vollständig. In diesem Zusammenhang kann von dem behandelnden Arzt eine vollständige Einbettung des interessierenden Bereichs in seine Umgebung überblickt werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere Röntgenbilder in Abfolge aufgenommen. Dies ist vor allem bei länger andauernden Eingriffen wichtig.
Nach einer ersten Alternative der Erfindung werden der interessierende Bereich und der angrenzende Bereich gleichzeitig aufgenommen, indem ein das Untersuchungsobjekt durchstrahlender Röntgenstrahl in seinem den angrenzenden Bereich durchstrahlenden Teil derart abgeschwächt wird, dass die zweite, geringere Röntgendosis durch die Abschwächung der ersten Röntgendosis zustande kommt. Hierbei wird also der gesamte, aus dem interessierenden Bereich und dem angrenzenden Bereich bestehende Bereich des Untersuchungsobjekts gemeinsam bestrahlt, der Teil des Röntgenstrahls, der den angrenzenden Bereich bestrahlt, ist jedoch, insbesondere mittels zumindest eines Filters, abgeschwächt, so dass eine entsprechend reduzierte Röntgendosis resultiert. Derartige Filter können in Form von Blendenelementen in einer Blendenvorrichtung oder einem Kollimator angeordnet sein. Diese erste Alternative der Erfindung kann besonders schnell und einfach durchgeführt werden.
Nach einer zweiten Alternative werden getrennt ein erstes Teilbild und ein zweites Teilbild derart aufgenommen und an schließend zusammengesetzt, dass insgesamt der interessierende Bereich mit einer ersten Röntgendosis und der angrenzende Bereich mit einer zweiten Röntgendosis bestrahlt werden, wobei zur Aufnahme des ersten Teilbildes der interessierende Bereich und der angrenzende Bereich gleichzeitig mit jeweils höchstens der zweiten Röntgendosis bestrahlt werden. Werden hier mehrere Röntgenbilder in Serie aufgenommen, kann zum Beispiel eine Kalibrationsbild als das erste Teilbild für mehrere Röntgenbilder verwendet werden und entsprechend jeweils mit mehreren zweiten Teilbildern zu je einem Röntgenbild zusammengesetzt werden. Hierdurch kann insbesondere die auf den benachbarten Bereich abgestrahlte Gesamtdosis, also über viele Röntgenbilder aufsummierte Röntgendosis, signifikant gesenkt werden.
Die Realisierung der zweiten Alternative kann auf zwei verschiedene Arten durchgeführt werden:
Erstens wird vorteilhafterweise das erste Teilbild mit der zweiten Röntgendosis aufgenommen und bildet das zweite Teilbild ausschließlich den interessierenden Bereich ab. Insbesondere wird dabei das zweite Teilbild derart aufgenommen, dass der Röntgenstrahl im angrenzenden Bereich vollständig ausgeblendet ist.
Zweitens wird vorteilhafterweise das erste Teilbild mit einer Röntgendosis geringer als die zweite Röntgendosis aufgenommen und bildet das zweite Teilbild den interessierenden und den angrenzenden Bereich ab, wobei der Röntgenstrahl im angrenzenden Bereich abgeschwächt wird. Hierdurch kann eine besondere präzise Zusammensetzung der beiden Teilbilder erzielt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufnahme eines Röntgenbildes oder einer Serie von Röntgenbildern wird insbesondere während eines interventionellen medizinischen Eingriffs durchgeführt.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt; es zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erstelltes Röntgenbild;
2 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Röntgensystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 eine Ansicht des Aufnahmesystems des Röntgensystems gemäß 2 mit einem ausgesendeten Röntgenstrahl;
4 ein schematischer Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Alternative.
In der 1 ist ein Röntgenbild 1 gezeigt, welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erstellt wurde. Das Röntgenbild 1 weist zentral einen abgebildeten interessierenden Bereich 3 auf, welcher von einem abgebildeten angrenzenden Bereich 2' umgeben ist. Der abgebildete interessierende Bereich 3' wurde bei einer höheren Röntgendosis aufgenommen als der abgebildete angrenzende Bereich 2, so dass die Bildqualität des abgebildeten interessierenden Bereichs 3' höher ist als die Bildqualität des abgebildeten angrenzenden Bereichs 2.
In der 2 ist ein erfindungsgemäßes Röntgensystem 4 gezeigt. Das Röntgensystem 4 weist einen C-Bogen 12 mit einer Röntgenquelle 5 und einem Röntgendetektor 6 sowie eine Systemsteuerung 7 und ein Bildsystem 8 auf. Auf einer Patientenliege 11 ist ein Untersuchungsobjekt 10 in Form eines Patienten angeordnet. Durch das Röntgensystem 4 können Röntgenbilder des Untersuchungsobjekts 10 erstellt werden. Die Röntgenquelle 5 sendet von einem Fokuspunkt 16 aus einen Röntgenstrahl 13 aus, welcher durch den Kollimator 9 beziehungsweise dessen Blendenelemente 14; 15 geformt werden kann. Dies ist vergrößert in der 3 gezeigt. Es sind dabei verschiedene Blendenelemente 14; 15 vorhanden: Röntgenundurchlässige Blendenelemente 15 verblenden den Röntgenstrahl 13 oder einen Teil des Röntgenstrahls 13 komplett und teiltransparente Blendenelemente 14 rufen eine Abschwächung des Röntgenstrahls 13 oder eines Teils des Röntgenstrahls 13 hervor und mindern dadurch dessen Röntgendosis. Es können auch in einem Kollimator 9 teiltransparente Blendenelemente 14 unterschiedlicher Transparenz vorgesehen sein.
Die erste Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zum Beispiel durch einen derartigen Kollimator 9 realisiert werden. Hierbei wird ein Röntgenbild 1 aufgenommen, wobei der Teil des Röntgenstrahls 13, der den interessierenden Bereich 3 des Untersuchungsobjekts 10 bestrahlt, keine Abschwächung erfährt, so dass die einwirkende Röntgendosis den interessierenden Bereich 3 mit hoher Qualität abbildet. In dem Teil des Röntgenstrahls 13, der den angrenzenden Bereich 2 bestrahlt, sind ein oder mehrere teiltransparente Blendenelemente 14 derart in den Strahlengang eingebracht, dass die einwirkende Röntgendosis deutlich abgeschwächt ist. Hierdurch wird dieser angrenzende Bereich 2 mit geringerer Qualität abgebildet. Das resultierende Röntgenbild 1 ist beschaffen wie in 1 gezeigt.
Die erste und die zweite Röntgendosis beziehungsweise die Abschwächung werden dabei so gewählt, dass eine möglichst geringe Röntgendosis auf den Patienten und das medizinische Personal einwirkt, während gleichzeitig die Bildqualität ausreichend hoch für den jeweiligen Zweck bleibt. Zusätzlich kann der angrenzende Bereich mit einer unterschiedlichen Fensterfunktion (window level) und mit größerem Filterkern (kernel) prozessiert werden, um die Intensität und das Rauschen auf dem abgebildeten angrenzenden Bereich dem auf dem abgebildeten interessierenden Bereich ähnlich zu machen.
Die zweite Alternative der Erfindung ist in der 4 gezeigt. Zuerst wird in einem ersten Schritt 17 ein erstes Teilbild aufgenommen, anschließend wird in einem zweiten Schritt 18 ein zweites Teilbild aufgenommen und im Anschluss daran werden in einem dritten Schritt 19 die beiden Teilbilder zusammengesetzt. Das Zusammensetzen der Teilbilder kann zum Beispiel dadurch realisiert werden, dass das Bildsystem 8 des Röntgensystems 4 die Bilddaten der beiden Teilbilder Pixel für Pixel zusammenzählt.
In einer ersten Variante der zweiten Alternative der Erfindung wird bei der Aufnahme des ersten Teilbildes die zweite, geringere Röntgendosis verwendet, wobei mit dieser zweiten Röntgendosis der gesamte, sich aus dem interessierenden und dem angrenzenden Bereich zusammensetzende Bereich aufgenommen wird. Anschließend wird das zweite Teilbild aufgenommen, wobei hier nur der interessierende Bereich 3 der Röntgenstrahlung ausgesetzt wird, also der angrenzende Bereich 2 vollständig mit Blenden oder Filtern, zum Beispiel den röntgenundurchlässigen Blendenelementen 15, ausgeblendet wird.
Die Röntgendosis, die auf den interessierenden Bereich 3 einwirkt, wird bei dieser ersten Variante derart gewählt, dass die gesamte Röntgendosis, die in Summe während des ersten Teilbildes und des zweiten Teilbildes auf den interessierenden Bereich 3 einwirkt, für eine gute Bildqualität sorgt. Die zweite geringere Röntgendosis wird so gewählt, dass die Strahlenbelastung für den Patienten und das medizinische Personal möglichst gering ist.
Wird eine Serie von Röntgenbildern angefertigt, so kann folgendermaßen vorgegangen werden. Zuerst wird eine Sequenz von Fluoroskopie-Bildern über einen gewissen Zeitraum, währenddessen eine periodische Patientenbewegung stattfindet, erstellt. Eine solche Patientenbewegung ist zum Beispiel ein Atemzyklus oder ein Herzschlagzyklus. Jedes dieser Bilder aus der Sequenz stellt ein erstes Teilbild für den entsprechenden Zeitpunkt der periodischen Patientenbewegung dar. Anschließend wird der Röntgenstrahl 13 derart verblendet, dass ausschließlich der interessierende Bereich 3 bestrahlt wird, und es werden für zumindest eine weitere periodische Patientenbewegung zweite Teilbilder aufgenommen.
Jedes erste Teilbild wird mit einem zu dem entsprechenden Zeitpunkt der periodischen Patientenbewegung aufgenommenen zweiten Teilbild zusammengesetzt. Um zu gewährleisten, dass jeweilige, zu demselben Zeitpunkt der periodischen Patientenbewegung gehörige erste und zweite Teilbilder zusammengesetzt werden, können bekannte Techniken der Bildregistrierung verwendet werden oder es kann auf die Hilfe von ECG und Atemsignalen zurückgegriffen werden.
Die Sequenz von ersten Teilbildern kann auch als eine Sequenz von Kalibrierbildern für mehrere Zyklen von zweiten Teilbildern verwendet werden. Hierbei wird zur Erstellung mehrerer Röntgenbilder ein erstes Teilbild mit verschiedenen zweiten Teilbildern zusammengesetzt. Die Kalibrierbilder können dann in regelmäßigen Zeitabständen erneuert werden, um nicht-periodische Patientenbewegungen zu berücksichtigen. Bei dieser zweiten Variante kann die Röntgendosis, die während des gesamten Eingriffs, also für eine größere Abfolge von Röntgenbildern auf den angrenzenden Bereich abgestrahlt wird, besonders gering gehalten werden, wenn z. B. die Sequenz von ersten Teilbildern erst in relativ großen Zeitabständen neu erstellt wird.
In einer zweiten Variante der zweiten Alternative der Erfindung werden für ein Röntgenbild ebenfalls getrennt ein erstes Teilbild und ein zweites Teilbild erstellt und zusammengesetzt. Das erste Teilbild beinhaltet sowohl den interessierenden als auch den angrenzenden Bereich und wird bei einer gleichmäßigen geringen Röntgendosis, die geringer ist als die zweite Röntgendosis, aufgenommen. Für das erste Teilbild werden also beide Bereiche mit gleicher Röntgendosis bestrahlt. Anschließend wird ein zweites Teilbild erstellt, für welches unterschiedliche Röntgendosen für den interessierenden Bereich und den angrenzenden Bereich verwendet werden. Werden anschließend das erste und das zweite Teilbild zusammenge setzt, ergibt sich wiederum ein Röntgenbild, bei welchem der interessierende Bereich insgesamt bei einer ernsten Röntgendosis und der angrenzende Bereich insgesamt bei einer zweiten Röntgendosis aufgenommen wurde, wobei die erste Röntgendosis größer ist als die zweite Röntgendosis.
Auch bei dieser Ausgestaltung können Sequenzen von Röntgenbildern erstellt werden. In diesem Zusammenhang hat die zweite Variante den Vorteil, dass das Zusammensetzen der beiden Teilbilder präziser durchführbar ist, da sich beide Teilbilder über beide Bereiche erstrecken, und dass nichtlineare Bildregistrierungstechniken verwendet werden können, um nicht oder gering vorhersehbare Bewegungen eines Patienten zu kompensieren. Das zweite Teilbild kann derart aufgenommen werden, dass die auf den angrenzenden Bereich einwirkende Röntgendosis sehr gering ist.
Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Zur Reduzierung der Strahlenbelastung eines Patienten bzw. des medizinischen Personals insbesondere bei interventionellen Eingriffen ohne die Überwachbarkeit einzuschränken ist ein Verfahren zur Aufnahme zumindest eines Röntgenbildes eines Untersuchungsobjektes mittels eines Röntgensystems vorgesehen, wobei ein interessierender Bereich des Untersuchungsobjektes mit einer ersten Röntgendosis und ein an den interessierenden Bereich angrenzender Bereich mit einer zweiten Röntgendosis aufgenommen wird, wobei die erste Röntgendosis größer ist als die zweite Röntgendosis, und wobei das Röntgenbild aus dem abgebildeten interessierenden Bereich und dem abgebildeten angrenzenden Bereich gebildet ist.

Claims

Verfahren zur Aufnahme zumindest eines Röntgenbildes (1) eines Untersuchungsobjektes (10) mittels eines Röntgensystems (4), wobei ein interessierender Bereich (3) des Untersuchungsobjektes (10) mit einer ersten Röntgendosis und ein an den interessierenden Bereich angrenzender Bereich (2) mit einer zweiten Röntgendosis aufgenommen wird, wobei die erste Röntgendosis größer ist als die zweite Röntgendosis, und wobei das Röntgenbild (1) aus dem abgebildeten interessierenden Bereich (3') und dem abgebildeten angrenzenden Bereich (2') gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der interessierende Bereich (3) und der angrenzende Bereich (2) gleichzeitig aufgenommen werden, indem ein das Untersuchungsobjekt (10) durchstrahlender Röntgenstrahl (13) in seinem den angrenzenden Bereich durchstrahlenden Teil derart abgeschwächt wird, dass die zweite, geringere Röntgendosis durch die Abschwächung der ersten Röntgendosis zustande kommt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei getrennt ein erstes Teilbild und ein zweites Teilbild derart aufgenommen und anschließend zusammengesetzt werden, dass insgesamt der interessierende Bereich (3) mit einer ersten Röntgendosis und der angrenzende Bereich (2) mit einer zweiten Röntgendosis bestrahlt werden, wobei zur Aufnahme des ersten Teilbildes der interessierende Bereich (3) und der angrenzende Bereich (2) gleichzeitig mit jeweils höchstens der zweiten Röntgendosis bestrahlt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Röntgenstrahl (13) mittels zumindest eines Filters abgeschwächt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das erste Teilbild komplett mit der zweiten Röntgendosis aufgenommen wird und das zweite Teilbild ausschließlich den interessierenden Bereich (3) abbildet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das zweite Teilbild derart aufgenommen wird, dass der Röntgenstrahl (13) im angrenzenden Bereich (2) vollständig ausgeblendet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das erste Teilbild mit einer Röntgendosis geringer als die zweite Röntgendosis aufgenommen wird und das zweite Teilbild den interessierenden Bereich (3) und den angrenzenden Bereich (2) abbildet, wobei der Röntgenstrahl (13) im angrenzenden Bereich (2) abgeschwächt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mehrere Röntgenbilder (1) in Abfolge aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der angrenzende Bereich (2) den interessierenden Bereich (3) vollständig umgibt.
Verfahren zur Aufnahme zumindest eines Röntgenbildes während eines interventionellen medizinischen Eingriffs nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Röntgensystem (4) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit – einer Röntgenquelle (5) zur Aussendung eines Röntgenstrahls (13), – einem Röntgendetektor (6) zur Erfassung des ein Untersuchungsobjekt (10) durchstrahlenden Röntgenstrahles (13), – einem Kollimator (9) zur partiellen und/oder kompletten Abschwächung des Röntgenstrahles (13) in Teilbereichen, – einer Systemsteuerung (7) und einem Bildsystem (8), wobei das Röntgensystem (4) dazu geeignet ist, ein Röntgenbild (1) des Untersuchungsobjekts (10) aufzunehmen, welches einen interessierenden Bereich (3) und einen an den interessierenden Bereich angrenzenden Bereich (2) aufweist, wobei der interessierende Bereich (3) bei einer ersten Röntgendosis und der angrenzende Bereich (2) bei einer zweiten Röntgendosis aufgenommen wurde, wobei die erste Röntgendosis größer ist als die zweite Röntgendosis.