DE102012200661B4 - Method and device for determining image acquisition parameters - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung von Bildaufnahmeparametern für eine Durchleuchtungsaufnahme zur Abbildung eines zu untersuchenden Objekts, nämlich eines abzubildenden Patienten, umfassend die Durchführung der folgenden Schritte durch eine Rechnereinheit:
- Laden eines dreidimensionalen Abbildungsdatensatzes des abzubildenden Objekts, nämlich des abzubildenden Patienten,
- Analysieren des Abbildungsdatensatzes hinsichtlich einer zu erwartenden Schwächung von das Objekt durchdringenden Röntgenstrahlen,
- Bestimmung der Bildaufnahmeparameter für die Durchleuchtungsaufnahme unter Verwendung der Analyse des Abbildungsdatensatzes.

Figure DE102012200661B4_0000
Method for determining image acquisition parameters for a radiographic image for imaging an object to be examined, namely a patient to be imaged, comprising the implementation of the following steps by a computer unit:
Loading a three-dimensional image data set of the object to be imaged, namely the patient to be imaged,
Analyzing the image data set with respect to expected attenuation of the X-rays penetrating the object,
- Determining the image acquisition parameters for the fluoroscopic image using the analysis of the image data set.
Figure DE102012200661B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Bildaufnahmeparametern für eine Durchleuchtungsaufnahme zur Abbildung eines zu untersuchenden Objekts, nämlich eines abzubildenden Patienten, und eine entsprechende Vorrichtung. Insbesondere im Rahmen der medizinischen Röntgenbildgebung ist es wichtig, geeignete Bildaufnahmeparameter zu bestimmen, um die gewünschte Qualität der Aufnahme zu gewährleisten.The invention relates to a method for determining image acquisition parameters for a fluoroscopic image for imaging an object to be examined, namely a patient to be imaged, and a corresponding device. Particularly in the context of medical X-ray imaging, it is important to determine suitable image acquisition parameters in order to ensure the desired quality of the image.

Bei der Anfertigung von Röntgenbildern wird, um überflüssige Dosis für den zu behandelnden Patienten zu vermeiden, die Energie der Strahlung auf ein Minimum reduziert, allerdings nur soweit, dass alle medizinisch relevanten Inhalte in guter Qualität sichtbar sind. Die Dosis wird unter anderem indirekt durch den Beschleunigungsstrom der Röntgenröhre und/oder der Belichtungszeit des Detektors bestimmt, die derart gewählt werden, dass die Qualität des Bildes bei gleichzeitig möglichst geringer Dosisbelastung für den Patienten gewährleistet bleibt.In order to avoid unnecessary dose for the patient to be treated, the energy of the radiation is reduced to a minimum during the production of X-ray images, but only to the extent that all medically relevant contents are visible in good quality. Among other things, the dose is determined indirectly by the acceleration current of the X-ray tube and / or the exposure time of the detector, which are selected such that the quality of the image is ensured while at the same time keeping the dose as low as possible for the patient.

Eine feste Einstellung der Bildaufnahmeparameter ist zwar am einfachsten zu bewerkstelligen, allerdings ist dies in der Regel deutlich zu unflexibel. Insbesondere, wenn unterschiedliche Bereiche abgebildet werden sollen, ist die nötige Flexibilität nicht gewährleistet.Although a fixed setting of the image acquisition parameters is the easiest to accomplish, this is generally clearly too inflexible. In particular, if different areas are to be displayed, the necessary flexibility is not guaranteed.

Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von organspezifischen Einstellungen der Bildaufnahmeparameter, sogenannten „Organ Programms“. Dabei werden im Wesentlichen mehrere vorgegebene, feste Einstellungen hinterlegt. Je nach Organ, das durch die Röntgenaufnahme abgebildet werden soll, werden die Parameter entsprechend der für dieses Organ hinterlegten Einstellungen gewählt.Another possibility is the use of organ-specific settings of the image acquisition parameters, so-called "organ program". Essentially, several predefined, fixed settings are stored. Depending on the organ to be imaged by the X-ray, the parameters are selected according to the settings stored for this organ.

Eine weitere Möglichkeit ist es, unmittelbar vor Anfertigung der eigentlichen Röntgenaufnahme eine Testaufnahme mit sehr geringer Dosis, also mit sehr wenig Energie, anzufertigen. Diese Testaufnahme, gelegentlich auch als Fluoro-Aufnahme bezeichnet, kann daraufhin ausgewertet und hierauf basierend das Röntgengerät und insbesondere die Röntgenröhre so eingestellt werden, dass der für die Diagnose relevante Helligkeitsbereich des Bildes in guter Qualität abgebildet wird.Another possibility is to make a test recording with a very small dose, ie with very little energy, immediately before the actual X-ray recording is made. This test recording, sometimes referred to as fluoroscopic recording, can then be evaluated and, based thereon, the x-ray device and in particular the x-ray tube can be adjusted so that the relevant brightness range of the image is displayed in good quality.

Die Druckschrift DE 10 2010 020 287 A1 offenbart ein Verfahren zur Lagebestimmung eines Untersuchungsobjekts. Es wird ein Satz von 2D-Bilddaten, die das Untersuchungsobjekt repräsentieren, erfasst und es werden rechnerisch virtuelle 2D-Bilddaten aus 3D-Volumedaten des Untersuchungsobjekts ermittelt und mit den erfassten 2D-Bilddaten verglichen, um eine Lage des Untersuchungsobjekts zu ermitteln.The publication DE 10 2010 020 287 A1 discloses a method for determining the position of an examination subject. A set of 2-D image data representing the examination subject is detected, and virtual 2D image data of 3-D volume data of the examination subject are computationally determined and compared with the acquired 2-D image data to determine a position of the examination subject.

Aus der Druckschrift DE 10 2006 033 885 A1 ist es bekannt, ein künstliches 2D-Projektionsbild aus einem 3D-Volumendatensatz zu erzeugen. Bei einer Veränderung von mechanischen Parametern einer C-Bogen-Anlage wird ein 2D-Projektionsbild mit entsprechend geänderten Parametern erzeugt und ausgegeben.From the publication DE 10 2006 033 885 A1 It is known to generate an artificial 2D projection image from a 3D volume data set. When changing mechanical parameters of a C-arm system, a 2D projection image is generated and output with correspondingly changed parameters.

Die Druckschrift DE 102 10 646 A1 lehrt eine Registrierung und überlagerte Darstellung eines 2D-Durchleuchtungsbildes und eines 3D-Rekonstruktionsbildes.The publication DE 102 10 646 A1 teaches a registration and superimposed representation of a 2D fluoroscopic image and a 3D reconstruction image.

Aus der Druckschrift DE 10 2004 042 060 A1 ist eine automatische Einstellung einer Röntgendosis zur Herstellung eines Tomogramms bekannt. Betriebsparameter für die Untersuchung eines bestimmten Organs oder Körpergebiets werden aus einer Tabelle ausgewählt.From the publication DE 10 2004 042 060 A1 For example, an automatic setting of an X-ray dose for producing a tomogram is known. Operating parameters for the examination of a particular organ or body area are selected from a table.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem sich die Bildaufnahmeparameter für die Anfertigung einer Durchleuchtungsaufnahme für ein abzubildendes Organ gleichzeitig flexibel und genau ermitteln lassen. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.It is the object of the invention to provide a method with which the image acquisition parameters for the preparation of a fluoroscopic image can be determined simultaneously and flexibly for an organ to be imaged. Furthermore, it is the object of the invention to provide a corresponding device.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.The object of the invention is solved by the subject matters of the independent claims. Further developments of the invention can be found in the features of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung von Bildaufnahmeparametern für eine Durchleuchtungsaufnahme zur Abbildung eines zu untersuchenden Objekts, nämlich eines abzubildenden Patienten, umfasst folgende durch eine Rechnereinheit durchgeführte Schritte:

  • - Laden eines dreidimensionalen Abbildungsdatensatzes des abzubildenden Objekts, nämlich des abzubildenden Patienten,
  • - Analysieren des Abbildungsdatensatzes hinsichtlich einer zu erwartenden Schwächung von das Objekt durchdringenden Röntgenstrahlung,
  • - Bestimmung der Bildaufnahmeparameter für die Durchleuchtungsaufnahme unter Verwendung der Analyse des Abbildungsdatensatzes.
The method according to the invention for determining image acquisition parameters for a fluoroscopic image for imaging an object to be examined, namely a patient to be imaged, comprises the following steps performed by a computer unit:
  • Loading a three-dimensional image data set of the object to be imaged, namely the patient to be imaged,
  • Analyzing the image data record with regard to expected attenuation of the object-penetrating X-radiation,
  • - Determining the image acquisition parameters for the fluoroscopic image using the analysis of the image data set.

Es wurde erkannt, dass die Verwendung von festen, organabhängigen Einstellungen mitunter zu unbefriedigenden Ergebnissen führt, da nicht alle Besonderheiten, die auf Unterschiede zwischen den einzelnen Patienten zurückzuführen sind, ausreichend berücksichtigt werden.It has been recognized that the use of fixed, organ-dependent settings sometimes leads to unsatisfactory results, as not all features due to differences between the individual patients are sufficiently taken into account.

Es wurde auch erkannt, dass die Verwendung einer Fluoro-Aufnahme zur Ermittelung der Parameter den Nachteil mit sich bringt, dass eine zusätzliche Aufnahme - wenn auch mit geringer Energie - notwendig ist. Dies erhöht einerseits den Zeitaufwand, da die Fluoro-Aufnahme eigens angefertigt und ausgewertet werden muss, und geht andererseits auch mit einer erhöhten Strahlenbelastung für den Patienten einher.It has also been recognized that the use of a fluoro-recording to determine the parameters has the disadvantage that a additional intake - albeit with low energy - is necessary. On the one hand, this increases the time required since the fluoro intake must be specially prepared and evaluated, and on the other hand, it is also associated with increased radiation exposure for the patient.

Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass oftmals von dem abzubildenden Patienten bereits eine dreidimensionale Aufnahme vorliegt, in der das abzubildende Organ dargestellt ist. Dies kann beispielsweise eine Computertomographie sein. Diese Volumendarstellung kann nun für den Zweck verwendet werden, die geeigneten Bildaufnahmeparameter zu ermitteln. Dies gewährleistet eine Anpassung der Bildaufnahmeparameter an die individuellen Patienteneigenschaften.The invention is based on the recognition that often already of the patient to be imaged is a three-dimensional image, in which the organ to be imaged is shown. This can be for example a computed tomography. This volume rendering can now be used for the purpose of determining the appropriate image capture parameters. This ensures an adaptation of the image acquisition parameters to the individual patient characteristics.

Insbesondere im Arbeitsablauf bei einer Strahlentherapie, insbesondere der Partikeltherapie, wird bei einem Patienten mehrfach eine Röntgenaufnahme angefertigt, z.B. jeweils vor Beginn einer Bestrahlungssitzung, um einen Patienten korrekt in Bezug auf den Behandlungsstrahl zu positionieren.In particular, in the course of a radiation therapy, in particular particle therapy, an X-ray is repeatedly taken in a patient, e.g. each before the start of a radiation session to properly position a patient with respect to the treatment beam.

In einem derartigen Fall liegt aber bereits eine dreidimensionale Aufnahme des Patienten vor, da diese für die Erstellung der Bestrahlungsplanung angefertigt und verwendet wurde. Diese dreidimensionale Aufnahme, üblicherweise eine Computertomographie, kann nun zweckentfremdet und dafür herangezogen werden, die für die nachfolgende Röntgenaufnahme optimalen Bildaufnahmeparameter zu bestimmen.In such a case, however, there is already a three-dimensional image of the patient, as this was prepared and used for the preparation of the treatment planning. This three-dimensional image, usually a computed tomography, can now be used for other purposes and used to determine the optimal image acquisition parameters for the subsequent X-ray image.

Dabei kann die dreidimensionale Aufnahme herangezogen werden, um die patiententypische Schwächung der Röntgenstrahlung abzuschätzen. Aus dieser Abschätzung können dann die möglichst optimalen Bildaufnahmeparameter für die nachfolgende Durchleuchtungsaufnahme ermittelt werden.In this case, the three-dimensional image can be used to estimate the patient-typical attenuation of the X-ray radiation. From this estimation the most optimal image acquisition parameters for the subsequent transillumination recording can be determined.

So kann beispielsweise im Vorfeld anhand der dreidimensionalen Abbildungsdatensatzes festgestellt werden, dass bei einem Patienten aufgrund der anatomischen Verhältnisse eine besonders starke Schwächung von Röntgenstrahlen zu erwarten ist und dementsprechend die Dosis für die nachfolgende Durchleuchtungsaufnahme angepasst - und in diesem Falle erhöht - werden.For example, it can be ascertained in advance on the basis of the three-dimensional image data set that a patient is to be expected to have a particularly pronounced attenuation of X-rays due to the anatomical conditions and, accordingly, the dose adapted for subsequent fluoroscopy - and in this case increased.

Die Bestimmung der Bildaufnahmeparameter kann in einer Ausführungsvariante zusätzlich unter Verwendung von hinterlegten, von dem zu untersuchenden Objekt abhängigen Daten durchgeführt werden. Bei dieser Variante werden die Bildaufnahmeparameter nicht allein durch die Auswertung des dreidimensionalen Abbildungsdatensatzes bestimmt, sondern es können auch zusätzliche Informationen einfließen, die zuvor organspezifisch z.B. in einer Tabelle hinterlegt worden sind. So kann z.B. aus diesen hinterlegten Daten entnommen werden, wie der Beschleunigungsstrom, die Beschleunigungsspannung und/oder die Belichtungszeit für die Röntgenvorrichtung bzw. für die Röntgenröhre organspezifisch angepasst werden sollen.The determination of the image acquisition parameters can additionally be carried out in a variant embodiment by using stored data dependent on the object to be examined. In this variant, the image acquisition parameters are not determined solely by the evaluation of the three-dimensional image data set, but it is also possible to incorporate additional information that was previously organ-specific, e.g. have been deposited in a table. Thus, e.g. From this deposited data are taken as how the acceleration current, the acceleration voltage and / or the exposure time for the X-ray device or for the X-ray tube are to be adapted organ-specific.

Anhand dieser organspezifischen Aufnahmeeinstellungen kann darauf abgestellt werden, was für die anzufertigende Durchleuchtungsaufnahme relevant ist. So ist es beispielsweise vorteilhaft, für Knochen eine höhere Beschleunigerspannung zu verwenden als für andere Organe. Auch kann auf diese Weise z.B. die die bevorzugte maximale Belichtungszeit organspezifisch vorgegeben werden, um so im Falle von bewegten Organen die bevorzugte maximale Belichtungszeit einzustellen. Diese Informationen lassen sich mitunter nicht allein aus einer Analyse des dreidimensionalen Aufnahmendatensatzes gewinnen, sondern müssen zusätzlich hinterlegt werden.On the basis of these organ-specific recording settings, it is possible to focus on what is relevant for the acquisition of the fluoroscopic image to be made. For example, it is advantageous to use a higher accelerator tension for bones than for other organs. Also, in this way, e.g. the preferred maximum exposure time is specified organ-specific, so as to set the preferred maximum exposure time in the case of moving organs. This information can sometimes not be obtained from an analysis of the three-dimensional recording data set, but must also be deposited.

Die hinterlegten Daten sind üblicherweise vom verwendeten Röntgensystem abhängig (z.B. von der Art der Röntgenröhre, des Detektors, usw.). Die hinterlegten Daten können von Erfahrungswerten stammen und/oder durch eine Kalibrierung ermittelt werden.The stored data is usually dependent on the X-ray system used (e.g., the type of X-ray tube, detector, etc.). The deposited data can come from empirical values and / or be determined by a calibration.

Bei der Analyse des Abbildungsdatensatzes hinsichtlich der zu erwartenden Schwächung von Röntgenstrahlung kann ein digital rekonstruiertes Röntgenbild berechnet werden (auch als DRR für engl: „digitally reconstructed radiograph“ bezeichnet). Das DRR hat den Vorteil, dass es der anzufertigenden Röntgenaufnahme hinsichtlich der Bildeigenschaften sehr ähnlich ist. Daher kann anhand der DRR die zu erwartende Qualität einer Durchleuchtungsaufnahme auf einfache Weise abgeschätzt werden. Auf diese Weise können die Parametereinstellungen für eine optimale Qualität bestimmt werden.In the analysis of the image data set with regard to the expected attenuation of X-ray radiation, a digitally reconstructed X-ray image can be calculated (also referred to as DRR for "digitally reconstructed radiograph"). The DRR has the advantage that it is very similar to the X-ray image to be made in terms of image properties. Therefore, the expected quality of a fluoroscopic image can be easily estimated from the DRR. In this way, the parameter settings can be determined for optimum quality.

Besonders vorteilhaft ist es, zur Berechnung der DRR die Abbildungsgeometrie der Röntgenvorrichtung zu verwenden, mit der dann die Durchleuchtungsaufnahme anfertigt werden soll. Dies bedeutet letztlich eine der zu verwendenden Röntgenvorrichtung angepasste Auswertung des dreidimensionalen Abbildungsdatensatzes.It is particularly advantageous to use the imaging geometry of the x-ray device for calculating the DRR, with which the fluoroscopic image is then to be made. This ultimately means one of the x-ray device to be used adapted evaluation of the three-dimensional image data set.

Zur Berechnung der DRR können die in dem dreidimensionalen Abbildungsdatensatz hinterlegten Dichtewerte aufsummiert werden. Im Falle einer computertomographischen Aufnahme können die Hounsfield-Unit-Werte (HU-Werte) einfach aufsummiert werden. Die HU-Werte einer Computertomographie entsprechen der Dichte des abzubildenden Gewebes relativ zu Wasser.To calculate the DRR, the density values stored in the three-dimensional image data record can be summed up. In the case of a CT scan, the Hounsfield Unit (HU) values can simply be summed up. The HU values of a computed tomography correspond to the density of the tissue to be imaged relative to water.

Die Berechnung des DRR kann also mithilfe von patientenspezifischen Daten, z.B. der zu röntgenden Region des Patienten, dem CT-Volumen, usw..., und mithilfe von Daten, die durch den Aufbau der Röntgenvorrichtung gegeben sind, erfolgen. Typische Daten diesbezüglich sind der Abstand Quelle-Detektor (engl.: „source-detector“), der Abstand Quelle-Patient (engl.: „source-patient“), also Daten, die letztlich die Abbildungsgeometrie der Röntgenvorrichtung charakterisieren. The calculation of the DRR can therefore be performed using patient-specific data, for example the region of the patient to be X-rayed, the CT volume, etc., and with data given by the structure of the X-ray device. Typical data in this regard are the distance source detector (English: "source-detector"), the distance source-patient (English: "source-patient"), ie data that ultimately characterize the imaging geometry of the X-ray device.

Im Unterschied zu DRR-Berechnungsalgorithmen, wie sie für herkömmliche DRR-Berechnungen verwendet werden, kann hier ein vereinfachter DRR-Berechnungsalgorithmus eingesetzt werden. Dies ist möglich, da die berechnete DRR nicht für die Bilddarstellung verwendet wird, sondern lediglich dazu dient, die Qualität der DRR abzuschätzen bzw. die Parametereinstellungen für die nachfolgende Durchleuchtungsaufnahme zu ermitteln. Es ist z.B. möglich, die HU-Werte entlang der virtuellen Röntgenstrahlen einfach lediglich aufzusummieren. Auch die Luft außerhalb des CT-Volumens kann dabei berücksichtigt werden. Ein derartiger Summationsalgorithmus ist besonders einfach zu implementieren.Unlike DRR calculation algorithms, which are used for conventional DRR calculations, a simplified DRR calculation algorithm can be used here. This is possible because the calculated DRR is not used for the image display, but merely serves to estimate the quality of the DRR or to determine the parameter settings for the subsequent fluoroscopy. It is e.g. it is possible to simply sum up the HU values along the virtual X-rays. The air outside the CT volume can also be taken into account. Such a summation algorithm is particularly easy to implement.

Die Bestimmung der Bildaufnahmeparameter für die Durchleuchtungsaufnahme kann nun durch Auswertung der DRR erfolgen. So kann das DRR-Bild automatisch ausgewertet werden, z.B. hinsichtlich der berechneten Grauwerte. Beispielsweise kann für den Fall, dass lediglich die HU-Werte aufsummiert werden, der minimale aufsummierte HU-Wert, der maximale aufsummierte HU-Wert und/oder der Durchschnitt der aufsummierten HU-Werte bestimmt werden. Aus diesen Werten lässt sich abschätzen, wie stark Röntgenstrahlung bei dem Durchgang durch das abzubildende Objekt absorbiert wird, und wie demzufolge die Bildaufnahmeparameter für eine optimale Durchleuchtungsaufnahme einzustellen sind.The determination of the image acquisition parameters for the transillumination recording can now be carried out by evaluation of the DRR. Thus, the DRR image can be automatically evaluated, e.g. with regard to the calculated gray values. For example, in the case where only the HU values are added up, the minimum accumulated HU value, the maximum accumulated HU value and / or the average of the accumulated HU values can be determined. From these values it can be estimated how much X-ray radiation is absorbed during the passage through the object to be imaged, and how, therefore, the image acquisition parameters are to be set for optimum transillumination.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung von Bildaufnahmeparametern für eine Durchleuchtungsaufnahme zur Abbildung eines zu untersuchenden Objekts, nämlich eines abzubildenden Patienten, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst eine Rechnereinheit mit:

  • einer Schnittstelle zum Laden eines dreidimensionalen Abbildungsdatensatzes des abzubildenden Objekts, nämlich des abzubildenden Patienten, einer Komponente zum Analysieren des Abbildungsdatensatzes hinsichtlich einer zu erwartenden Schwächung von das Objekt durchdringenden Röntgenstrahlen, und einer Komponente zum Bestimmung der Bildaufnahmeparameter für die Durchleuchtungsaufnahme unter Verwendung der Analyse des Abbildungsdatensatzes.
The inventive apparatus for determining image acquisition parameters for a radiographic image for imaging an object to be examined, namely a patient to be imaged, according to the inventive method comprises a computer unit comprising:
  • an interface for loading a three-dimensional image data set of the object to be imaged, the patient to be imaged, a component for analyzing the imaging data set with respect to an expected attenuation of the object-penetrating X-rays, and a component for determining the image acquisition parameters for the fluoroscopic image using the analysis of the imaging data set.

Die Vorrichtung kann beispielsweise in eine Steuerungsvorrichtung für das Röntgenaufnahmegerät integriert sein.The device can be integrated, for example, in a control device for the X-ray recording device.

Die Vorrichtung ist derart ausgebildet bzw. konfiguriert, um im Betrieb das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.The device is designed or configured to perform the method according to the invention during operation.

Die vorangehende und die folgende Beschreibung der einzelnen Merkmale, deren Vorteile und deren Wirkungen bezieht sich sowohl auf die Vorrichtungskategorie als auch auf die Verfahrenskategorie, ohne dass dies im Einzelnen in jedem Fall explizit erwähnt ist; die dabei offenbarten Einzelmerkmale können auch in anderen als den gezeigten Kombinationen erfindungswesentlich sein.The preceding and following description of the individual features, their advantages and their effects relates both to the device category and to the process category, although this is not explicitly mentioned in detail in each case; The individual features disclosed in this case can also be essential to the invention in combinations other than those shown.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:

  • 1 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2 eine stark schematisierte Darstellung einer Röntgenbildgebungsvorrichtung.
Embodiments of the invention will be described with reference to the following drawing, but without being limited thereto. Show it:
  • 1 a flow diagram of an embodiment of the method according to the invention,
  • 2 a highly schematic representation of an x-ray imaging device.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens. Ziel des Verfahrens ist es, Parametereinstellungen für ein Röntgengerät zu ermitteln, die es erlauben, von einem abzubildenden Organ eines Patienten ein qualitativ möglichst hochwertiges Röntgenbild zu erstellen. 1 shows a flowchart of an embodiment of the method. The aim of the method is to determine parameter settings for an X-ray device, which make it possible to produce a high-quality X-ray image of a patient's organ to be imaged.

Ausgangspunkt des Verfahrens ist ein dreidimensionaler Abbildungsdatensatz, der für den Patienten bereits vorliegt, und in dessen 3D-Volumen das abzubildende Organ bereits abgebildet ist (Schritt 11). Der Abbildungsdatensatz kann eine Computertomographie sein, die insbesondere Ausgangspunkt für die Erstellung eines Bestrahlungsplans war.The starting point of the method is a three-dimensional image data record that already exists for the patient and in whose 3D volume the organ to be imaged is already displayed (step 11 ). The imaging data set may be a computed tomography, which was in particular the starting point for the preparation of an irradiation plan.

Anhand des dreidimensionalen Datensatzes wird eine DRR berechnet (Schritt 13).Based on the three-dimensional data set, a DRR is calculated (step 13 ).

Vorzugsweise wird der Berechnung der DRR die Abbildungsgeometrie des Röntgengeräts zu Grunde gelegt. Die Positionierung des Abbildungsdatensatzes in Bezug auf den virtuellen Strahlengang, der der Berechnung der DRR zu Grunde liegt, entspricht dabei der Positionierung des Patienten in Bezug auf das Röntgengerät, wie sie für die Anfertigung des Röntgenbildes geplant ist.Preferably, the calculation of the DRR is based on the imaging geometry of the x-ray device. The positioning of the imaging data record with respect to the virtual beam path, which is the basis of the calculation of the DRR, thereby corresponds to the positioning of the patient with respect to the X-ray device, as planned for the preparation of the X-ray image.

In einer Strahlentherapieanlage beispielsweise wird die Positionierung des Patienten in Bezug auf ein Röntgengerät, mit dem eine Positionsverifikation unmittelbar vor Beginn einer Bestrahlung durchgeführt wird, im Rahmen der Planung der Bestrahlungssitzungen festgelegt und ist daher im Vorfeld bekannt. Diese Position ist üblicherweise im System hinterlegt und kann dann zur Berechnung des DRR herangezogen werden.In a radiation therapy system, for example, the positioning of the patient with respect to an X-ray machine, with which a position verification is performed immediately before the start of irradiation, is determined during the planning of the irradiation sessions and is therefore known in advance. This position is usually stored in the system and can then be used to calculate the DRR.

Wie oben bereits geschildert, kann zur Berechnung der DRR ein vereinfachter Algorithmus herangezogen werden, bei dem HU-Dichtewerte einer Computertomographie lediglich entlang der virtuellen Röntgenstrahlen aufsummiert werden.As already described above, a simplified algorithm can be used to calculate the DRR in which HU density values of a computed tomography are only added up along the virtual X-rays.

Nachdem das DRR-Bild berechnet worden ist, erfolgt eine Auswertung des DRR-Bildes (Schritt 15).After the DRR image has been calculated, the DRR image is evaluated (step 15 ).

Aus dem DRR-Bild kann beispielsweise die aufsummierte minimale Dichte, die aufsummierte maximale Dichte, bzw. die aufsummierte Durchschnittsdichte entnommen werden. Diese Größen stellen Werte dar, die die zu erwartende Schwächung von Röntgenstrahlung beim Durchtritt durch den Patienten darstellen.From the DRR image, for example, the accumulated minimum density, the accumulated maximum density or the accumulated average density can be taken. These quantities represent values representing the expected attenuation of X-ray radiation as it passes through the patient.

Basierend auf diesen Werten können dann die Parametereinstellungen für eine optimierte Röntgenaufnahme bestimmt werden. Eine Möglichkeit z.B. ist es, zu den Größen, welche die Schwächung der Röntgenstrahlung beim Durchtritt durch den Patienten charakterisieren, die jeweils passenden Parametereinstellungen in einer Look-Up-Tabelle zu hinterlegen. Die Parametereinstellungen können die Röntgenröhren-Beschleunigerspannung (kV), den Röntgenröhren-Beschleunigerstrom (mA) und/oder die Belichtungszeit (ms) betreffen.Based on these values, the parameter settings for an optimized X-ray image can then be determined. One way, e.g. It is, for the sizes that characterize the attenuation of the X-ray radiation as it passes through the patient, to deposit each of the appropriate parameter settings in a look-up table. The parameter settings may relate to the x-ray tube accelerator voltage (kV), the x-ray tube accelerator current (mA), and / or the exposure time (ms).

Durch das Verfahren können die Einstellungen des Röntgengerätes an die individuellen Unterschiede verschiedener Patienten angepasst werden, ohne vorher eine Fluoro-Aufnahme tätigen zu müssen.Through the method, the settings of the X-ray machine can be adapted to the individual differences of different patients, without having to make a fluoroscopic recording beforehand.

Letztlich wird die Computertomographie dazu verwendet, die optimale Strahlungsenergie und/oder die Belichtungszeit für die nachfolgende Röntgenaufnahme abzuschätzen. Dadurch verringert sich die Zeit, bis eine qualitativ hochwertige Röntgenaufnahme getätigt wird. Zudem wird die Dosis für den Patienten verringert.Finally, computed tomography is used to estimate the optimal radiant energy and / or exposure time for the subsequent radiograph. This will reduce the time it takes to get a high quality X-ray. In addition, the dose for the patient is reduced.

In einem optionalen Schritt (Schritt 17) können die Parametereinstellungen noch zusätzlich - abhängig von dem abzubildenden Organ - modifiziert werden. So kann z.B. bei einem für Knochen optimierten Röntgenbild die Parametereinstellungen (zusätzlich zu der Anpassung an die Patientenspezifika) anders gewählt werden als bei einem für ein Weichteilorgan optimierten Röntgenbild. So kann z.B. für Knochen ein höherer kV-Wert vorgegeben werden als für abdominelle Organe. Auch kann im Falle von bewegten Organen eine bevorzugte maximale Belichtungszeit vorgegeben werden. Letztlich erfolgt damit eine Anpassung der Parametereinstellungen nicht nur lediglich an die inter-individuellen Gegebenheiten, sondern auch an die organ-spezifischen Erfordernisse. Auch die organspezifische Anpassung kann anhand einer Look-Up-Tabelle implementiert werden.In an optional step (step 17 ) the parameter settings can be additionally modified depending on the organ to be imaged. Thus, for example, in the case of an x-ray image optimized for bone, the parameter settings (in addition to the adaptation to the patient specifics) can be chosen differently than in the case of an x-ray image optimized for a soft tissue organ. For example, a higher kV value can be specified for bones than for abdominal organs. Also, in the case of moving organs, a preferred maximum exposure time can be specified. Ultimately, this means that the parameter settings are adapted not only to the inter-individual circumstances but also to the organ-specific requirements. The organ-specific adaptation can also be implemented using a look-up table.

Da die organspezifischen Einstellungen, die in der Look-Up-Tabelle hinterlegt sind, stark vom verwendeten Röntgensystem abhängen (z.B. von der Röntgenröhre, von dem Detektor, usw.) werden sie vorzugsweise aus Erfahrungswerten und/oder durch Kalibrierung ermittelt.Since the organ-specific settings deposited in the look-up table are highly dependent on the x-ray system used (e.g., the x-ray tube, the detector, etc.), they are preferably determined from experience and / or calibration.

Nachdem die Parametereinstellungen ermittelt worden sind, kann eine Röntgenaufnahme für das Organ des Patienten angefertigt werden (Schritt 19).Once the parameter settings have been determined, an X-ray can be taken for the patient's organ (step 19 ).

2 zeigt stark schematisiert ein Röntgengerät. Zu sehen ist eine Röntgenröhre 31 und ein gegenüberliegender Detektor 33. Ein Patient 35 wird zur Bildgebung im Strahlengang positioniert. 2 shows a highly schematized X-ray machine. You can see an x-ray tube 31 and an opposing detector 33 , A patient 35 is positioned in the beam path for imaging.

Das Röntgengerät wird durch eine Steuerungsvorrichtung 37 gesteuert. Die Steuerungsvorrichtung umfasst eine Rechnereinheit 39, in der das oben beschriebene Verfahren implementiert ist. Hierzu verfügt die Rechnereinheit über einen Eingang 41, über den ein bereits existierender Volumendatensatz bereitgestellt werden kann. Nachdem der Volumendatensatz geladen ist, kann die Rechnereinheit 39 unter Vorgabe des abzubildenden Organs das oben beschriebene Verfahren ausführen und so die durchzuführende Röntgenaufnahme an das abzubildende Organ und an die Individualität des Patienten 35 angepassten Parametereinstellungen ermitteln.The X-ray machine is controlled by a control device 37 controlled. The control device comprises a computer unit 39 in which the method described above is implemented. For this purpose, the computer unit has an input 41 via which an already existing volume data set can be provided. After the volume data set has been loaded, the computer unit can 39 with specification of the organ to be imaged, perform the method described above and thus perform the X-ray to be performed on the organ to be imaged and on the individuality of the patient 35 determine adjusted parameter settings.

Claims (11)

Verfahren zur Bestimmung von Bildaufnahmeparametern für eine Durchleuchtungsaufnahme zur Abbildung eines zu untersuchenden Objekts, nämlich eines abzubildenden Patienten, umfassend die Durchführung der folgenden Schritte durch eine Rechnereinheit: - Laden eines dreidimensionalen Abbildungsdatensatzes des abzubildenden Objekts, nämlich des abzubildenden Patienten, - Analysieren des Abbildungsdatensatzes hinsichtlich einer zu erwartenden Schwächung von das Objekt durchdringenden Röntgenstrahlen, - Bestimmung der Bildaufnahmeparameter für die Durchleuchtungsaufnahme unter Verwendung der Analyse des Abbildungsdatensatzes.Method for determining image acquisition parameters for a radiographic image for imaging an object to be examined, namely a patient to be imaged, comprising the implementation of the following steps by a computer unit: Loading a three-dimensional image data set of the object to be imaged, namely the patient to be imaged, Analyzing the image data set with respect to expected attenuation of the X-rays penetrating the object, - Determining the image acquisition parameters for the fluoroscopic image using the analysis of the image data set. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abbildungsdatensatz ein dreidimensionaler computertomographischer Datensatz ist, welcher insbesondere im Rahmen einer Bestrahlungsplanung für den Patienten angefertigt wurde.Method according to Claim 1 , wherein the image data set is a three-dimensional computer tomographic data set, which was prepared in particular in the context of an irradiation planning for the patient. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Bestimmung der Bildaufnahmeparameter zusätzlich unter Verwendung von hinterlegten, von dem zu untersuchenden Objekt abhängigen Daten durchgeführt wird. Method according to one of the above claims, wherein the determination of the image acquisition parameters is additionally performed using stored data dependent on the object to be examined. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, wobei das Analysieren des Abbildungsdatensatzes hinsichtlich der zu erwartenden Schwächung eine Berechnung eines digital rekonstruierten Röntgenbildes umfasst.The method of any of the above claims, wherein analyzing the image data set for expected attenuation comprises calculating a digitally reconstructed x-ray image. Verfahren nach Anspruch 4, wobei zur Berechnung des digital rekonstruierten Röntgenbildes die Abbildungsgeometrie der die Durchleuchtungsaufnahme anfertigenden Röntgenvorrichtung verwendet wird.Method according to Claim 4 , wherein for the calculation of the digitally reconstructed X-ray image, the imaging geometry of the X-ray device making the X-ray exposure is used. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei zur Berechnung des digital rekonstruierten Röntgenbildes die in dem dreidimensionalen Abbildungsdatensatz hinterlegten Dichtewerte aufsummiert werden.Method according to Claim 4 or 5 , wherein for the calculation of the digitally reconstructed X-ray image, the density values stored in the three-dimensional image data record are summed up. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Bestimmung der Bildaufnahmeparameter für die Durchleuchtungsaufnahme durch Auswertung der digital rekonstruierten Radiographie erfolgt.Method according to one of Claims 4 to 6 , wherein the determination of the image acquisition parameters for the fluoroscopic image is carried out by evaluation of the digitally reconstructed radiography. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die digital rekonstruierte Radiographie hinsichtlich der berechneten Grauwerte ausgewertet wird.Method according to one of Claims 4 to 7 , wherein the digitally reconstructed radiography is evaluated with respect to the calculated gray values. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Durchleuchtungsaufnahme zur Positionierung des Patienten in einer Strahlentherapieanlage angefertigt wird.Method according to one of the above claims, wherein the fluoroscopic image for positioning the patient in a radiation therapy system is made. Vorrichtung zur Bestimmung von Bildaufnahmeparametern für eine Durchleuchtungsaufnahme zur Abbildung eines zu untersuchenden Objekts, nämlich eines abzubildenden Patienten, gemäß dem Verfahren nach einem der obigen Ansprüche umfassend eine Rechnereinheit (39) mit: - einer Schnittstelle (41) zum Laden eines dreidimensionalen Abbildungsdatensatzes des abzubildenden Objekts, nämlich des abzubildenden Patienten, - einer Komponente zum Analysieren des Abbildungsdatensatzes hinsichtlich einer zu erwartenden Schwächung von das Objekt durchdringenden Röntgenstrahlen, und - einer Komponente zum Bestimmung der Bildaufnahmeparameter für die Durchleuchtungsaufnahme unter Verwendung der Analyse des Abbildungsdatensatzes.Apparatus for determining image acquisition parameters for a radiographic image for imaging an object to be examined, namely a patient to be imaged, according to the method according to one of the above claims, comprising a computer unit (39) with: an interface (41) for loading a three-dimensional image data record of the object to be imaged, namely the patient to be imaged, a component for analyzing the image data set with respect to an expected attenuation of the object-penetrating X-rays, and a component for determining the image acquisition parameters for the fluoroscopic image using the analysis of the image data set. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung Teil einer Steuerungsvorrichtung (37) eines Röntgenaufnahmegeräts (31, 33) ist.Device after Claim 10 wherein the device is part of a control device (37) of an X-ray recording device (31, 33).
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