DE102010061886A1

DE102010061886A1 - Verfahren zur Steuerung eines Röntgensystems, Verfahren zur Bearbeitung eines Röntgenbildes sowie Röntgensystem

Info

Publication number: DE102010061886A1
Application number: DE102010061886A
Authority: DE
Inventors: Rainer Graumann; Volker Heer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-05-24

Abstract

Zur Steuerung eines Röntgensystems (10), welches eine Röntgenemitter-Anordnung (1) mit mehreren Röntgen-Mikroemittern (4) und einen Röntgendetektor (2) umfasst, wird eine Zielfläche (11) bezüglich eines Untersuchungsobjekts vorgegeben. Anschließend werden automatisch diejenigen der Röntgen-Mikroemitter (4) bestimmt, welche zur Erzeugung von Röntgenstrahlen eingesetzt werden, so dass eine von den Röntgenstrahlen durchstrahlte Fläche des Untersuchungsobjekts im Wesentlichen der Zielfläche (11) entspricht. Darüber hinaus wird zur Bearbeitung eines Röntgenbildes, welches von dem Röntgensystem (10) erstellt wurde, diejenigen der Röntgen-Mikroemitter (4) vorgegeben, welche zur Erstellung des Röntgenbildes aktiv sind. Das Röntgenbild wird automatisch unter Berücksichtigung der aktiven Röntgen-Mikroemitter (6) bearbeitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um ein Röntgensystem, welches mehrere Röntgen-Mikroemitter umfasst, zu steuern und darüber hinaus ein Verfahren, um ein Röntgenbild dieses Röntgensystems zu bearbeiten, sowie entsprechend ausgestaltete Röntgensysteme.
Nach dem Stand der Technik werden in medizinischen Röntgenanlagen als Strahlungsquellen Röntgen-Vakuumröhren eingesetzt. Dabei werden freie Elektronen durch den Röhrenstrom, welcher durch die Glühwendel fließt, freigesetzt und durch das Anlegen der Röntgenspannung zwischen Kathode und Anode beschleunigt. Im Fokus der Anode entsteht die so genannte Bremsstrahlung, welche im Wesentlichen der Röntgenstrahlung entspricht. Aufgrund der Fokussierung des Elektronenstrahls auf die Anode hat der Röntgenfokus eine Ausdehnung von bis zu einem Millimeter. Bei den meisten Fragestellungen kann er daher als punktförmig angesehen werden. Die Röntgendosis (d. h. die von einem Untersuchungsobjekt absorbierte Röntgenstrahlung) wird durch die Höhe des Röhrenstroms und der Röhrenspannung sowie durch eine Vorfilterung bestimmt, welche dazu dient, nicht-bildwirksame niederenergetische Anteile in der Röntgenstrahlung herauszufiltern.
Röntgenstrahlen, welche unerwünschte Bereiche bestrahlen, werden heutzutage durch hauptsächlich aus Blei bestehende Blenden abgeschirmt. In der gewünschten Strahlungsrichtung befindet sich ein Austrittsfenster, aus welchem die Röntgenstrahlen zur Durchstrahlung des entsprechenden Untersuchungsobjekts austreten. Bevor diese Röntgenstrahlen auf das Untersuchungsobjekt auftreffen, erfolgt noch die oben beschriebene Vorfilterung.
Problematisch ist bei den Röntgensystemen nach dem Stand der Technik die Einstellung des Strahlenkegels bezüglich räumlicher Abmessungen und Lage. Dazu werden heutzutage so genannte Tiefenblenden eingesetzt, wobei z. B. symmetrisch um das Kegelzentrum herum angeordnete Bleilamellen in Richtungen senkrecht zur Röntgenstrahlrichtung verschoben werden. Auch der Einsatz von so genannten Iris-Blenden ist bekannt. Prinzipiell können auch nicht nicht-symmtrische Blenden verwendet werden, um den zu durchleuchtenden Bereich eines Untersuchungsobjekts einzuschränken.
Um allerdings den Strahlenkegel auf einen beliebigen vorbestimmten Bereich mit einer beliebigen Form einzublenden, müssen jeweils entsprechend geformte Blenden vorhanden sein. Mit anderen Worten ist es nach dem Stand der Technik schwierig, flexibel eine bestimmte Einblendung hinsichtlich Größe, Form und Lage vorzunehmen. Zwar ist es bekannt, bei der Strahlentherapie Blenden einzusetzen, welche an die zu bestrahlenden Organteile angepasst werden können (sogenannte Multileaf-Kollimatoren). Diese sind aber sehr komplex und schwer, weshalb sie in der Röntgenbildtechnik nicht eingesetzt werden.
Darüber hinaus bereiten die Blenden beim Stand der Technik Probleme bei der Bildbearbeitung oder Bildnachbearbeitung des erstellten Röntgenbildes. Dabei betrifft die Bildbearbeitung beispielsweise die Optimierung der Helligkeitsverteilung innerhalb des Röntgenbildes. Bei dieser Bildbearbeitung sollten die von den Blenden im Randbereich des Röntgenbildes verursachten Bildbereiche gesondert behandelt werden, da sie keine Nutzinformation enthalten, was sich aus folgenden zwei Gründen als schwierig erweist. Zum einen ist die genaue Lage der Blenden in der Regel dem System zur Bildbearbeitung nicht bekannt. Zum anderen kommt es aufgrund der Entfernung zwischen dem Röntgenfokus und der jeweiligen Blende zu einem Effekt, welcher zu einer ”verschmierten” Einblendung führt. Da der Röntgenfokus in der Praxis eine Ausdehnung von ca. 1 mm aufweist (und nicht punktförmig ist, was bereits oben beschrieben ist), existiert nachteiligerweise kein klarer (abrupter) Übergang zwischen abgeblendeten und nicht abgeblendeten Bildbereichen im Röntgenbild. Dieser Effekt wird durch die Strahlgeometrie und den ausgedehnten Fokus bewirkt.
Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, diese Probleme nach dem Stand der Technik zumindest abzumildern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung eines Röntgensystems nach Anspruch 1, durch ein Verfahren zur Bearbeitung eines Röntgenbildes nach Anspruch 7, durch ein Röntgensystem nach Anspruch 11 und Anspruch 13, durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15 und durch einen elektronisch lesbaren Datenträger nach Anspruch 16 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung eines Röntgensystems bereitgestellt, wobei das Röntgensystem eine Röntgenemitter-Anordnung und einen Röntgendetektor umfasst. Die Röntgenemitter-Anordnung ihrerseits umfasst mehrere Röntgen-Mikroemitter. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte:

• Es wird manuell oder automatisch (z. B. durch Definition eines zu untersuchenden Bereiches) eine Zielfläche bezüglich eines Untersuchungsobjektes vorgegeben.
• Ausgehend von dieser Zielfläche werden automatisch diejenigen Röntgen-Mikroemitter der Röntgenemitter-Anordnung bestimmt, welche zur Erzeugung von Röntgenstrahlen einzusetzen sind, so dass eine von den Röntgenstrahlen durchstrahlte Fläche des Untersuchungsobjekts im Wesentlichen der Zielfläche entspricht.

Mit anderen Worten werden automatisch diejenigen Röntgen-Mikroemitter aktiviert, so dass die von diesen Röntgen-Mikroemittern erzeugten Röntgenstrahlen im Wesentlichen genau die vorgegebene Zielfläche auf bzw. innerhalb des Untersuchungsobjekts, welches zwischen der Röntgenemitter-Anordnung und dem Röntgendetektor angeordnet ist, durchleuchten. Da jeder Röntgen-Mikroemitter eine bestimmte Ausdehnung (zwischen 1–10 mm²) aufweist und die entsprechende Fläche des Röntgen-Mikroemitters nur entweder Röntgenstrahlen emittieren oder keine Röntgenstrahlen emittieren kann, kann die von den Röntgenstrahlen der Röntgen-Mikroemitter durchleuchtete Fläche zumindest nicht immer genau den Ausmaßen der Zielfläche gleichen, sondern der Zielfläche nur im Wesentlichen entsprechen.
Erfindungsgemäß werden unter der Anordnung von Röntgen-Mikroemittern Röntgen-Mikroemitter verstanden, welche in Halbleitertechnik ausgebildet sowie großflächig und in Matrixstruktur hergestellt sind. Die Anordnung von Röntgen-Mikroemittern, welche auch als Flach-Röntgenemitter bezeichnet wird, ermöglicht eine Parallelstrahlgeometrie und eine individuelle Ansteuerung der einzelnen Röntgen-Mikroemitter oder Emitterzellen. Aufgrund der Parallelstrahlgeometrie entspricht die von den aktiven Röntgen-Mikroemittern gebildete Fläche auf dem Flach-Röntgenemitter im Wesentlichen der von den Röntgenstrahlen durchleuchteten Fläche des Untersuchungsobjekts und damit im Wesentlichen der Zielfläche.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht demnach vorteilhafterweise, dass die erzeugten Röntgenstrahlen relativ genau nur die vorgegebene Zielfläche durchleuchten, ohne dass dazu schwergewichtige Bleiblenden bewegt werden müssen. Die Einblendung oder durchleuchtete Fläche kann dabei vorteilhafterweise beliebige geometrische Formen annehmen. Darüber hinaus tritt durch den Einsatz der Röntgen-Mikroemitter der oben beschriebene Effekt, welcher zu einer ”verschmierten Einblendung führt, nicht auf.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Zielfläche mit Hilfe eines ersten Röntgenbildes (Preshot) von dem Untersuchungsobjekt bestimmt. Dazu wird innerhalb des ersten Röntgenbildes, welches insbesondere mit einer geringen Röntgendosis, aber einem maximalen Belichtungsbereich (alle Röntgen-Mikroemitter sind aktiviert) erzeugt wird, ein zu untersuchender Bereich (ROI (”Region of Interest”)) bestimmt. Die Zielfläche zur Erstellung eines zweiten Röntgenbildes, welches anschließend mit einer normalen Röntgendosis für jeden zu aktivierenden Röntgen-Mikroemitter erzeugt wird, wird dann automatisch von dem zu untersuchenden Bereich abgeleitet, so dass die Zielfläche im Wesentlichen nur diesen zu untersuchenden Bereich umfasst.
Die Ableitung oder Bestimmung der Zielfläche ausgehend von dem ROI kann dabei von der Art des ROIs abhängen. Wenn es sich bei dem ROI beispielsweise um ein Organ (z. B. die Leber) handelt, wird die Zielfläche derart bestimmt, dass sie das Organ und einen bestimmten Randbereich um das Organ herum umfasst. Wenn es sich dagegen bei dem ROI um einen Kontrastmittelbolus, welcher sich über der Zeit innerhalb eines Blutgefäßes bewegt, handelt, kann die Zielfläche derart bestimmt werden, dass die Zielfläche neben dem Kontrastmittelbolus und einem Randbereich um diesen herum auch gewisse Teile des Blutgefäßes umfasst, in welchem sich der Kontrastmittelbolus bewegt. Mit anderen Worten umfasst die Zielfläche jeweils den vorab bestimmten ROI und entsprechende Randbereiche um diesen ROI herum, deren Ausmaße jeweils von dem Typ des ROI abhängen.
Dabei kann der zu untersuchende Bereich oder ROI mittels einer Segmentierung oder mittels einer Registrierung automatisch oder manuell aus dem ersten Röntgenbild bestimmt werden.
Bei einer Segmentierung wird ein bestimmter Bereichtyp (z. B. ein Organ, wie die Niere) vorgegeben und im ersten Röntgenbild automatisch der entsprechende Bereich (z. B. das Abbild der Niere) bestimmt. Bei einer Registrierung wird ein bestimmter Bereich innerhalb des ersten Röntgenbildes automatisch bestimmt, welcher einem Bereich innerhalb eines zeitlich vorher aufgenommenen Röntgenbildes entspricht. Mit anderen Worten dient die Segmentierung oder die Registrierung dazu den ROI in dem ersten Röntgenbild automatisch zu bestimmen, um dann ein zweites Röntgenbild zu erstellen, welches im Wesentlichen nur noch diesen ROI umfasst.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die vorliegende Erfindung auch zur Fluoroskopie, d. h. zur Erstellung von mehreren zeitlich aufeinanderfolgenden Röntgenbildern, eingesetzt werden. Dazu wird in dem zeitlich ersten dieser Röntgenbilder ein ROI bestimmt, über welchen dann die Zielfläche des zeitlich folgenden Röntgenbildes ermittelt wird. Im zweiten bis vorletzten Röntgenbild wird ebenfalls der ROI bestimmt, um abhängig davon die Zielfläche für das jeweils zeitlich folgende Röntgenbild zu ermitteln.
Durch dieses Vorgehen, dass die Zielfläche jeweils dem ROI im Vorgängerbild entspricht, kann bei Fluoroskopie-Szenen automatisch ein sich mit der Zeit verändernder Bildinhalt verfolgt werden. Anders ausgedrückt ist die vorliegende Erfindung in der Lage, dass bei einer Fluoroskopie-Szene die Einblendung (d. h. die Menge der aktiven Röntgen-Mikroemitter) an die jeweilige Lage des ROI angepasst wird, so dass auch ein sich bewegender ROI nahezu optimal verfolgt werden kann.
Gerade bei Fluoroskopie-Szenen ist es wichtig, dass die Zielfläche nicht zu eng bezüglich des ROI bestimmt wird, da sich sonst der sich bewegende ROI nicht mehr vollständig in dem bezüglich der Zielfläche erstellten Röntgenbild befindet. In solchen Fällen kann die Bewegungsrichtung des ROI bei der Bestimmung der Zielfläche berücksichtigt werden und die Zielfläche derart bestimmt werden, dass die Zielfläche beim Umfangsabschnitt des ROI in der Bewegungsrichtung einen größeren Randbereich aufweist als an anderen Umfangsabschnitten des ROI.
Die Röntgenbilder einer Fluoroskopie-Szene können dabei auch als Summationsbild erstellt werden, wobei das Summationsbild das aktuelle Röntgenbild und diejenigen Röntgenbilder, welche zeitlich vor dem aktuellen Röntgenbild erstellt wurden, bezüglich ihrer Pixelwerte aufsummiert.
Mittels eines solchen Summationsbildes kann beispielsweise der Weg eines Kontrastmittelbolus und damit ein entsprechendes Gefäß vollständig dargestellt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Bearbeitung eines Röntgenbildes bereitgestellt. Dabei wird das Röntgenbild von einem Röntgensystem erstellt, welches eine Röntgenemitter-Anordnung und einen Röntgendetektor umfasst, wobei die Röntgenemitter-Anordnung ihrerseits wiederum mehrere Röntgen-Mikroemitter umfasst. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

• Diejenigen Röntgen-Mikroemitter des Röntgensystems, welche zur Erstellung des Röntgenbildes aktiv waren, werden vorgegeben.
• Unter der Berücksichtigung der aktiven Röntgen-Mikroemitter wird das Röntgenbild bearbeitet, insbesondere optimiert.

Damit wird erfindungsgemäß die Information über die Einblendung (d. h. die Menge der aktiven Röntgen-Mikroemitter) von dem Röntgensystem oder einem Bilddarstellungssystem des Röntgensystems, welches das Röntgenbild zur Anzeige bringt, ausgewertet, um abhängig davon eine optimale Bilddarstellung oder Bildbearbeitung vorzunehmen.
Beispielsweise können Bereiche des Röntgenbildes oder Röntgendetektors, welche nicht aktiven Röntgen-Mikroemitter zugeordnet sind, bei der Bildbearbeitung nicht berücksichtigt werden.
Da die Menge der Röntgen-Mikroemitter bekannt ist und da die aktiven Röntgen-Mikroemitter Parallelstrahlen erzeugen, können ausgehend von den aktiven Röntgen-Mikroemittern diejenigen Zellen oder Bereiche des Röntgendetektors bestimmt werden, auf welche die von den aktiven Röntgen-Mikroemittern erzeugten Röntgenstrahlen auftreffen. Indem bei der Bildbearbeitung diejenigen Zellen oder Bereiche des Röntgendetektors, welche nicht aktiven Röntgen-Mikroemittern zugeordnet sind, nicht berücksichtigt werden (d. h. die Messwerte dieser Zellen werden als nicht existent interpretiert), können Ergebnisse von Störstrahlen oder entsprechende Messfehler bezüglich dieser Zellen die Bildbearbeitung nicht negativ beeinflussen.
Dabei können beispielsweise Bereiche des Röntgenbildes, welche nicht aktiven Röntgen-Mikroemitter zugeordnet sind, denselben vorgegebenen Pixelwert erhalten.
Anders ausgedrückt erhält ein Pixel innerhalb des Röntgenbildes, welches einer Röntgendetektorzelle entspricht, die einem nicht aktiven Röntgen-Mikroemitter zugeordnet ist, jeweils denselben vorbestimmten Pixelwert, unabhängig davon welchen Messwert die entsprechende Röntgendetektorzelle tatsächlich bereitstellt bzw. misst.
Durch die vorliegende Erfindung kann auch die Bildbearbeitung mittels einer Histogrammanalyse verbessert werden. Dabei wird durch ein Histogramm eine örtliche Pixelwertverteilung innerhalb eines bestimmten Bereiches des Röntgenbildes (oder des gesamten Röntgenbildes) erfasst. Bei der Erstellung des Histogramms werden Bereiche des Röntgenbildes, welche nicht aktiven Röntgen-Mikroemittern zugeordnet sind, nicht berücksichtigt. Abhängig von dem Histogramm wird dann eine Helligkeitsverteilung des Röntgenbildes optimiert.
Durch die Nicht-Berücksichtigung derjenigen Bereiche des Röntgenbildes, welche nicht aktiven Röntgen-Mikroemitter zugeordnet sind, wird vorteilhafterweise vermieden, dass das Histogramm durch Störstrahlen oder Messwertverfälschungen seitens des Röntgendetektors verfälscht wird. Durch die Vermeidung der Verfälschung des Histogramms kann somit die mittels des Histogramms durchzuführende Bildbearbeitung oder Bildoptimierung verbessert werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Röntgensystem bereitgestellt, welches eine Röntgenemitter-Anordnung mit mehreren Röntgen-Mikroemittern, einen Röntgendetektor und eine Steuerung umfasst. Dabei ist die Steuerung zur Vorgabe einer Zielfläche bezüglich eines Untersuchungsobjekts ausgestaltet. Die Steuerung bestimmt abhängig von der Zielfläche eine Menge von zu aktivierenden Röntgen-Mikroemittern. Durch die Aktivierung dieser Menge der Röntgen-Mikroemitter werden Röntgenstrahlen erzeugt, die eine Fläche des Untersuchungsobjekts durchstrahlen, welche im Wesentlichen der Zielfläche entspricht.
Darüber hinaus wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Röntgensystem bereitgestellt, welches ebenfalls eine Röntgenemitter-Anordnung mit mehreren Röntgen-Mikroemittern, einen Röntgendetektor und eine Steuerung umfasst. Diese Steuerung ist derart ausgestaltet, dass der Steuerung eine Menge von zu aktivierenden Röntgen-Mikroemittern vorgegeben werden kann. Zur Erstellung eines Röntgenbildes aktiviert das Röntgensystem die vorgegebene Menge der Röntgen-Mikroemitter, wodurch ein Röntgenbild erstellt wird. Bei der Bearbeitung, insbesondere Optimierung, des Röntgenbildes berücksichtigt das Röntgensystem die Menge der aktivierten Röntgen-Mikroemitter.
Die Vorteile der beiden vorab beschriebenen Röntgensysteme entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen der entsprechenden erfindungsgemäßen Verfahren, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt, insbesondere ein Computerprogramm oder eine Software, welche man in einen Speicher einer programmierbaren Steuerung bzw. einer Recheneinheit eines Röntgensystems laden kann. Mit diesem Computerprogrammprodukt können alle oder verschiedene beschriebene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuerung oder Steuereinrichtung des Röntgensystems läuft. Dabei benötigt das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, z. B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen der Verfahren zu realisieren. Mit anderen Worten soll mit dem auf das Computerprogrammprodukt gerichteten Anspruch insbesondere ein Computerprogramm oder eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden kann bzw. welche diese Ausführungsform ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode (z. B. C++), der noch compiliert (übersetzt) und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder um einen ausführbaren Softwarecode handeln, der zur Ausführung nur noch in die entsprechende Recheneinheit zu laden ist.
Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung einen elektronisch lesbaren Datenträger, z. B. eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuerung bzw. Recheneinheit eines Röntgensystems gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur medizinischen Untersuchung eines Menschen geeignet, da mit einer vergleichsweise niedrigen Patientendosis hinsichtlich Lage und Abmessungen an den jeweiligen Patienten angepasste optimale Röntgenbilder erzielt werden können. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung auch zur Erstellung von Röntgenbildern von beliebigen nicht menschlichen Untersuchungsobjekten geeignet ist.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
1 stellt schematisch ein erfindungsgemäßes Röntgensystem dar.
In 2 ist schematisch eine Anordnung von Röntgen-Mikroemittern dargestellt.
In 3 und 4 ist dargestellt, wie durch eine individuelle Ansteuerung von Röntgen-Mikroemittern auf das zu belichtende Objekt eingeblendet werden kann.
In 5 und 6 ist dargestellt, dass mit der erfindungsgemäßen Einblendung auch eine dreieckige Form realisiert werden kann.
In 7 und 8 ist ein Preshot dargestellt, zu dessen Erstellung alle Röntgen-Mikroemitter aktiv sind.
In 9 und 10 ist die Erstellung des dem Preshot (siehe 5a und 5b) folgenden Röntgenbildes dargestellt.
11 bis 13 stellen eine erfindungsgemäß erstellte Fluoroskopie-Szene dar.
14 stellt einen Flussablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines Röntgensystems dar.
15 stellt einen Flussablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung eines Röntgenbildes dar.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Röntgensystem 10 schematisch dargestellt, welches einen Flach-Röntgenemitter 1, einen Röntgendetektor 2, eine Steuerung 3 und ein Terminal 13 umfasst. Die Steuerung 3 steuert den Flach-Röntgenemitter 1 und den Röntgendetektor 2 und erfasst Ausgaben (z. B. Intensitätsmesswerte) des Röntgendetektors 2. Darüber hinaus sind das Terminal 13, welches einen Bildschirm 14, eine Tastatur 15 und eine Maus 16 umfasst, und die Steuerung 3 miteinander verbunden. Dadurch können Röntgenbilder auf dem Bildschirm 14 dargestellt und Steueranweisungen von dem Terminal 13 an die Steuerung 3 weitergegeben werden. Auf der in 1 dargestellten DVD 21 befindet sich ein Computerprogrammprodukt bzw. eine Software, welche sowohl ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung eines Röntgensystems 10 als auch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bearbeitung eines Röntgenbildes umfasst.
Um erfindungsgemäß ein Röntgenbild von einem Untersuchungsobjekt (nicht dargestellt) zu erstellen, wird das Untersuchungsobjekt zwischen dem Flach-Röntgenemitter 1 und dem Röntgendetektor 2 angeordnet. Die einzelnen Sensorzellen des Röntgendetektors 2 erfassen die von den jeweiligen aktivierten Röntgen-Mikroemittern 4 abgestrahlten und den entsprechenden Bereich des Untersuchungsobjekts durchleuchtenden Röntgenstrahlen. Ausgehend von den Messergebnissen der Sensorzellen des Röntgendetektors 2 wird dann das Röntgenbild erzeugt. Mit anderen Worten entspricht jedes Pixel des Röntgenbildes einer entsprechenden Sensorzelle des Röntgendetektors 2.
In 2 ist schematisch ein Flach-Röntgenemitter 1 dargestellt, welcher eine Anordnung von mehreren (40 in 2) Röntgen-Mikroemittern 4 umfasst. Jeder Röntgen-Mikroemitter 4 weist Abmessungen von ca. 1–10 mm² auf. Der Flach-Röntgenemitter 1 erzeugt eine flächenhafte Röntgenstrahlung, was im Gegensatz zur kegelhaften Strahlung einer heutzutage eingesetzten Röntgen-Vakuumröhre steht.
In 3 und 4 ist dargestellt, wie erfindungsgemäß ein Röntgenbild erzeugt wird. Nach Vorgabe einer Zielfläche 11 werden die zu aktivierenden Röntgen-Mikroemitter bestimmt, so dass die Menge oder der Bereich der aktiven Röntgen-Mikroemitter 6 im Wesentlichen dieser Zielfläche 11 entspricht. Der Bereich der nicht aktiven Röntgen-Mikroemitter ist in 3 mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet.
Aufgrund der Parallelstrahlgeometrie der Röntgen-Mikroemitter 4 entspricht der belichtete Bildbereich 8 des Röntgenbildes in 4 von seiner Fläche her dem Bereich der aktiven Röntgen-Mikroemitter 6 in 3. Der nicht belichtete Bildbereich des Röntgenbildes in 4 ist mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet, wobei auch dieser Bereich von seiner Fläche her dem Bereich der nicht aktiven Röntgen-Mikroemitter 5 in 3 entspricht. Mit dem Bezugszeichen 9 sind in 4 Bereiche gekennzeichnet, in welchen Röntgenstrahlen im Wesentlichen unabsorbiert vom Röntgendetektor 2 empfangen werden, so dass sie im Röntgenbild schwarz dargestellt sind.
Auch in 5 und 6 ist dargestellt, wie erfindungsgemäß ein Röntgenbild erzeugt wird. Dabei ist eine dreieckförmige Zielfläche 11 vorgegeben, so dass sowohl der Bereich aktiver Röntgen-Mikroemitter 6 als auch der belichtete Bildbereich 8 des Röntgenbildes in 6 die dreieckige Form der Zielfläche 11 aufweist. Am Beispiel der 5 und 6 wird deutlich, dass die Zielfläche 11 und damit der Bereich der aktiven Röntgen-Mikroemitter 6 und der belichtete Bildbereich 8 quasi beliebige geometrische Formen annehmen kann.
Anhand der 7 bis 10 wird dargestellt, wie mittels eines Preshots ein hinsichtlich seiner Ausmaße nahezu optimal auf einen entsprechenden zu untersuchenden Bereich bzw. ROI abgestimmtes Röntgenbild erzeugt wird.
Zur Erstellung eines Preshots werden alle Röntgen-Mikroemitter 4 aktiviert, so dass der Bereich der aktiven Röntgen-Mikroemitter 6 die gesamte Fläche des Flach-Röntgenemitters 1 einnimmt bzw. so dass der Bereich der nicht aktiven Röntgen-Mikroemitter 5 nicht existiert, wie es in 7 dargestellt ist.
Innerhalb dieses Preshots (siehe 8), welcher mit einer möglichst geringen Röntgendosis erstellt wird, wird manuell oder automatisch ein bestimmter interessierender Bereich oder ROI bestimmt, aus welchem sich dann die Zielfläche für das eigentliche Röntgenbild ergibt. Die Zielfläche wird dabei derart erstellt, dass sie den interessierenden Bereich und bestimmte Randbereiche um diesen interessierenden Bereich herum umfasst. Bei einer automatischen Erstellung der Zielfläche wird also die Einblendung (d. h. die Bestimmung der für die Erstellung des folgenden Röntgenbildes zu aktivierenden Röntgen-Mikroemitter) abhängig von dem statischen Bildinhalt des aktuellen Röntgenbildes (z. B. Preshots) gesteuert.
Zur Erstellung des eigentlichen (zweiten) Röntgenbildes werden die Röntgen-Mikroemitter 4 entsprechend der Zielfläche 11 aktiviert, wie es in 9 dargestellt ist. Zur Erstellung des zweiten Röntgenbildes wird eine normale Röntgendosis eingesetzt, welche größer als die bei dem Preshot eingesetzte Röntgendosis ist.
In 10 ist das zweite Röntgenbild dargestellt. Man erkennt, dass der belichtete Bereich 8 des Röntgenbildes vorteilhafterweise quasi nur den interessierenden Bereich oder ROI umfasst.
In 11 bis 13 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform zur Verfolgung eines sich mit der Zeit bewegenden ROI dargestellt. Dabei wird zunächst zu einem Zeitpunkt t₀ der zu betrachtende Bereich oder ROI vom Benutzer festgelegt oder aus einem vor dem Zeitpunkt t₀ aufgenommenen Röntgenbild (Preshot) automatisch bestimmt. In den dem Zeitpunkt t₀ folgenden Zeitpunkten t_i (i > 0) werden jeweils in einem zu dem Zeitpunkt t_i aufgenommenen Röntgenbild der zu betrachtende Bereich im zeitlich folgenden Röntgenbild (Zeitpunkt t_i+1) automatisch bestimmt. Bei der in den 11 bis 13 dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem ROI um einen Kontrastmittelbolus, der einem Blutgefäß 33 zugeführt worden ist, und einem entsprechenden um diesen Kontrastmittelbolus herumliegenden Bereich.
In 11 ist mit dem Bezugszeichen 31 der Bereich der aktiven Röntgen-Mikroemitter zum Zeitpunkt t₀ und mit dem Bezugszeichen 32 der Bereich der aktiven Röntgen-Mikroemitter zum Zeitpunkt t_n dargestellt. Die 12 stellt das zum Zeitpunkt t₀ erzeugte Röntgenbild dar. Man erkennt das Blutgefäß 33 mit dem darin befindlichen Kontrastmittelbolus 34, welcher sich zu diesem Zeitpunkt am (oberen) Anfang des Blutgefäßes 33 befindet.
13 stellt die zu den Zeitpunkten t₀ bis t_n erzeugten Röntgenbilder als Summation dar. D. h. die Pixelwerte der zu den einzelnen Zeitpunkten t₀ bis t_n erzeugten Röntgenbilder werden aufsummiert, um das in 13 dargestellte Röntgenbild zu erzeugen. Da sich der Kontrastmittelbolus vom Zeitpunkt t₀ bis zum Zeitpunkt t_n vom oberen mittleren Rand bis nach unten rechts entlang des Blutgefäßes 33 bewegt, ist der entsprechende Teil des Blutgefäßes 33 in 13 entsprechend schwarz gefärbt, da das Kontrastmittel des Kontrastmittelbolus 34 die Röntgenstrahlen stark absorbiert. Aufgrund des sich mit der Zeit bewegenden Kontrastmittelbolus 34 ist in dem in 13 dargestellten aufsummierten Röntgenbild das Blutgefäß 33 sehr gut dargestellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass anstelle des in 13 dargestellten Summationsbildes erfindungsgemäß auch in dem jeweiligen zu einem bestimmten Zeitpunkt t_i erzeugten Röntgenbild auch nur der aktuell zu betrachtende Bereich (in diesem Fall also im Wesentlichen der Kontrastmittelbolus 34) abgebildet sein kann.
In 14 ist ein Flussplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines Röntgensystems abgebildet.
Im ersten Schritt S1 wird ein erstes Röntgenbild erstellt, indem alle Röntgen-Mikroemitter mit einer vergleichsweise geringen Röntgendosis aktiviert werden.
Im folgenden Schritt S2 wird innerhalb dieses ersten Röntgenbildes manuell oder automatisch der zu betrachtende Bereich (ROI) bestimmt, so dass im Schritt S3 diejenigen Röntgen-Mikroemitter bestimmt werden können, welche zum Durchleuchten des im Schritt S2 bestimmten ROI zu aktivieren sind.
Schließlich wird im Schritt S4 ein zweites Röntgenbild erstellt, indem die im Schritt S3 bestimmten Röntgen-Mikroemitter mit einer normalen Röntgendosis aktiviert werden.
In 15 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bearbeitung eines Röntgenbildes dargestellt.
Im ersten Schritt S11 wird ein Röntgenbild erstellt, wobei nicht alle Röntgen-Mikroemitter, sondern nur eine ausgewählte Anzahl oder Menge dieser Röntgen-Mikroemitter 4 aktiviert wird.
Im folgenden Schritt S12 wird die Helligkeitsverteilung des im Schritt S11 erstellten Röntgenbildes optimiert, wobei die zur Erstellung dieses Röntgenbildes aktivierte Menge der Röntgen-Mikroemitter bei der Optimierung (z. B. einer Histogrammanalyse des ROI) berücksichtigt wird.
Bezugszeichenliste

1: Flach-Röntgenemitter
2: Röntgendetektor
3: Steuerung
4: Röntgen-Mikroemitter
5: Bereich nicht aktiver Röntgen-Mikroemitter
6: Bereich aktiver Röntgen-Mikroemitter
7: nicht belichteter Bildbereich
8: belichteter Bildbereich
9: Bereich, in welchem Röntgenstrahlen unabsorbiert vom Detektor empfangen werden
10: Röntgensystem
11: Zielfläche
13: Terminal
14: Bildschirm
15: Tastatur
16: Maus
21: DVD
31: Bereich aktiver Röntgen-Mikroemitter zur Zeit t₀
32: Bereich aktiver Röntgen-Mikroemitter zur Zeit t_n
33: Gefäß
34: Kontrastmittelbolus
S1–S12: Verfahrensschritt

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Röntgensystems (10), welches eine Röntgenemitter-Anordnung (1) mit mehreren Röntgen-Mikroemittern (4) und einen Röntgendetektor (2) umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Vorgeben einer Zielfläche (11) bezüglich eines Untersuchungsobjekts, und automatisches Bestimmen derjenigen der Röntgen-Mikroemitter (4), welche zur Erzeugung von Röntgenstrahlen eingesetzt werden, so dass eine von den Röntgenstrahlen durchstrahlte Fläche des Untersuchungsobjekts im Wesentlichen der Zielfläche (11) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Röntgenbild von dem Untersuchungsobjekt erstellt wird, dass in dem ersten Röntgenbild ein zu untersuchender Bereich bestimmt wird, und dass die Zielfläche zur Erstellung eines zweiten Röntgenbildes automatisch derart bestimmt wird, dass die Zielfläche im Wesentlichen nur den zu untersuchenden Bereich umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zu untersuchende Bereich mittels einer Segmentierung automatisch aus dem ersten Röntgenbild bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zu untersuchende Bereich mittels einer Registrierung automatisch aus dem ersten Röntgenbild bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Röntgenbilder zeitlich aufeinander folgend von dem Untersuchungsobjekt erstellt werden, dass ein zu untersuchender Bereich in einem Vorgängerbild der mehreren Röntgenbilder bestimmt wird, und dass die Zielfläche zur Erstellung eines Nachfolgerbildes, welches eines der Röntgenbilder ist und zeitlich direkt nach dem Vorgängerbild erstellt wird, automatisch derart bestimmt wird, dass die Zielfläche im Wesentlichen nur den zu untersuchenden Bereich im jeweiligen Vorgängerbild umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes der Röntgenbilder ein Summationsbild erstellt wird, welches das jeweilige Röntgenbild und diejenigen der Röntgenbilder, welche zeitlich vor dem jeweiligen Röntgenbild erstellt werden, aufsummiert.
Verfahren zur Bearbeitung eines Röntgenbildes, welches von einem Röntgensystem (10) erstellt wurde, das eine Röntgenemitter-Anordnung (1) mit mehreren Röntgen-Mikroemittern (4) und einen Röntgendetektor (2) umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Vorgeben derjenigen der Röntgen-Mikroemitter (4), welche zur Erstellung des Röntgenbildes aktiv sind, und automatisches Bearbeiten des Röntgenbildes unter Berücksichtigung der aktiven Röntgen-Mikroemitter (6).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche (7) des Röntgenbildes, welche nicht aktiven Röntgen-Mikroemittern (5) zugeordnet sind, bei der Bildbearbeitung nicht berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche (7) des Röntgenbildes, welche nicht aktiven Röntgen-Mikroemittern (5) zugeordnet sind, einen selben vorgegebenen Pixelwert erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7–9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Histogramms eine örtliche Pixelwertverteilung in einem Bereich des Röntgenbildes erfasst wird, dass abhängig von dem Histogramm der Bereich des Röntgenbildes bearbeitet wird, um eine Helligkeitsverteilung des Röntgenbildes zu optimieren, und dass Bereiche (7) des Röntgenbildes, welche nicht aktiven Röntgen-Mikroemittern (5) zugeordnet sind, bei einer Erstellung des Histogramms ignoriert werden.
Röntgensystem, welches eine Röntgenemitter-Anordnung (1) mit mehreren Röntgen-Mikroemittern (4), einen Röntgendetektor (2) und eine Steuerung (3) umfasst, wobei die Steuerung (3) zur Vorgabe einer Zielfläche (11) bezüglich eines Untersuchungsobjekts ausgestaltet ist, wobei die Steuerung (3) zur Bestimmung einer Menge der Röntgen-Mikroemitter (4) abhängig von der Zielfläche (11) und zur Aktivierung dieser Menge der Röntgen-Mikroemitter (4) ausgestaltet ist, welche durch diese Aktivierung Röntgenstrahlen auf einer Fläche des Untersuchungsobjekts erzeugt, die im Wesentlichen der Zielfläche (11) entspricht.
Röntgensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgensystem (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–6 ausgestaltet ist.
Röntgensystem, welches eine Röntgenemitter-Anordnung (1) mit mehreren Röntgen-Mikroemittern (4), einen Röntgendetektor (2) und eine Steuerung (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerung (3) eine Menge der Röntgen-Mikroemitter (4) vorgebbar ist, dass die Steuerung (3) zur Aktivierung der Menge der Röntgen-Mikroemitter (4) ausgestaltet ist, um ein Röntgenbild zu erstellen, und dass die Steuerung (3) zur Bearbeitung des Röntgenbildes unter Berücksichtigung der Menge der Röntgen-Mikroemitter (4) ausgestaltet ist.
Röntgensystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgensystem (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7–10 ausgestaltet ist.
Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuerung (3) eines Röntgensystems (10) ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–10 auszuführen, wenn das Programm in der Steuerung (3) des Röntgensystems (10) ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers (21) in einer Steuerung (3) eines Röntgensystems (10) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–10 durchführen.