DE9404768U1 - Röntgendiagnostikgerät mit einer Dosisleistungsregelung - Google Patents
Röntgendiagnostikgerät mit einer DosisleistungsregelungInfo
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Description
94 G 3 t 2 7,
• ·
Beschreibung
Röntgendiagnostikgerät mit einer Dosisleistungsregelung
Die Erfindung betrifft eine Dosisleistungsregelung die bei einer Röntgenanlage zur Belichtungsregelung eingesetzt wird
Die Dosisleistung wird hierzu am Eingang eines Bildverstärkers oder einer Aufnahmekassette gemessen und daraufhin entsprechendes
Korrektursignal zur Steuerung eines Strahlensenders erzeugt. Bei Aufnahmetechniken wird die Einstellung der
Aufnahmeparameter Spannung und Strom von einer erfahrenen MTRA oder dem Arzt selbst vorgenommen, wobei die Zeitdauer
der Aufnahme von einer Regelung (mAs-Betrieb) gesteuert wird. Aufgrund des Expertenwissens der Fachkraft und der Kenntnis
der Patientendaten sind so fehlbelichtete Aufnahmen nahezu ausgeschlossen.
Bei den sogenannten Indirekttechniken, d.h. mittels einer elektronischen Bildverarbeitungskette gewonnener Bilddaten,
wird diese Einstellung vollständig einer automatischen Regelung überlassen. Das heißt, bei Beginn einer Durchleuchtung
oder einer Kinoaufnahmeserie wird entweder von den Daten des letzten Durchleuchtungsbildes oder von einem fest vorangestellten
Wert (neuer Patient) ausgegangen. Veränderungen der Patientenposition oder Umlagerung des Patienten sowie ein
Patientenwechsel können auf diese Weise nicht berücksichtigt werden. In einigen Fällen ist so die erste oder die ersten
Aufnahmen fehlbelichtet.
Aufgabenstellung
In Abhängigkeit von Patientendaten (Größe und Gewicht), der Patientenposition (bzw. Tischposition) und der Angulation des
C-Bogens bei einer radiologischen Untersuchung soll eine kV-5 mA-Kombination bzw. ein Organprogramm gefunden werden, das
94 G 3 1 2 ?
eine fehlerfreie Belichtung des ersten oder der ersten Bilder einer Serie oder auch einer Durchleuchtung ermöglicht.
Zusätzlich soll eine Aussage über die zu untersuchende Körperregion gemacht werden können wodurch die Auswahl eines
sogenannten Organprogrammes möglicht ist.
Die Aufgabe wird bei einer Röntgenanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Startwerte für die Dosisleistungsregelung
durch eine Fuzzy - Regelung erhalten wird. 10
Zur Ermittlung einer geeigneten kV-mA-Kombination vor Beginn
einer Untersuchung oder während einer Untersuchung bei Veränderung
der Patientenposition oder Angulation des C-Bogens werden folgende Eingangsdaten verwendet:
15
Patientendaten:
Größe
Gewicht
Größe
Gewicht
Positionsdaten:
Position des Untersuchungstisches Angulation des C-Bogens
Position des C-Bogens am Untersuchungstisch
In Abb. 1 ist die grudsätzliche Struktur des Systems dargestellt.Das
Gesamtsystem mit den Verknüpfungen und den Regelbasen ist in Abb. 2 dargestellt.
Aus der Struktur des Systems ist zu erkennen, daß jeweils zwei Eingangswerte über eine Regelbasis zu einem Zwischenergebnis
verarbeitet werden. Dies wird solange wiederholt, bis aus den letzten beiden Zwischenergebnissen das Endergebnis
gebildet werden kann. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß stets überschaubare Systeme und Regelbasen zu bearbeiten
sind. Jede Regelbasis ist direkt und ohne Zwischenschritte
•3-iG3
&iacgr; 27
• ·
mit dem vorhandenen Expertenwissen programmierbar und verifizierbar
Abb. 2.
Im folgenden wird kurz die Funktion der einzelnen Regelbasen erläutert. Die Verknüpfung der Eingangsgrößen wird anhand von
Relationsmatrizen dargestellt. Die Zwischengrößen {Ausgangsgrößen) der Regelbasen stellen jeweils eine physikalisch oder
geometrisch deutbare Größe dar. Dies ist insofern von Bedeutung, als nur solche Größen auch einer Beschreibung durch Expertenwissen
zuganglich sind. Außerdem können so einige dieser Variablen auch für eine weitere Verarbeitung verwendet
werden.
Regelbasis 1: Ermittlung der Körperregion
In diesem Modul wird aus den Positionsdaten die Körperregion ermittelt die Gegenstand der Untersuchung ist. Die Eingangsgrößen
sind die X-Position {Körperlängsachse) und die Y-Position (Körperquerachse). Die Ausgangsgröße 'Ort' wird in Form
von linguistischen Variablen wie etwa 'Arm' oder 'Unterschenkel' angegeben. Mit dieser Ausgangsgöße kann also
auch eine Organprogrammauswahl angesteuert werden.
Köperregion
Basis 1 |
X | !!Bill ililiiiil |
eiiii >>;;:;:::yvö'-:iV:;:;>;[;;:>:>: |
lllllll isii&iiiiii |
liiiillli | lllllll | ililiiiil | llllllllllllll &Igr;&bgr;&Bgr;&bgr; |
y | iplpll: | nichts | Arm | Arm | Arm | nichts | nichts | |
nichts | Brust | Brust | Bauch | Ober schenkel |
Unter schenkel |
|||
liiiilli | Kopf | Brust | Herz | Bauch | nichts | nichts | ||
nichts | Brust | Brust | Bauch | Ober schenkel |
Unter schenkel |
|||
nichts | Arm | Arm | Arm | nichts | nichts |
S4 6 3 1 27
• a
Regelbasis 2: Körperklassifikator
In diesem Modul wird aus den Patientendaten Größe und Gewicht der Körpertyp bestimmt. Die Ausgangsgröße des Moduls ist die
linguistische Variable 'Typ' mit Zugehörigkeitsfunktionen der Form 'sehr dick' oder 'dünn1. Aus dieser Größe wird auch die
Skalierung der X- und Y-Achse zur Ermittelung der Körperregion gewonnen. Dazu werden die Ergebnisse in ein Längen-Breiten-Verhältnis
umgewandelt. Zum Beispiel ist eine kleine aber dennoch schwere Person von 'gedrungener' Statur, was zu einem
gänzlich anderen LB-Verhältnis führt als ein Typ der sehr groß und dabei sehr leicht ist!
Körpertyp
Basis 2 | Größe | jllllll | HiIiI l:!i!lisii! |
PiIIiIII! ■; v* ■'>:■:■ ;':■;■!>: &eeacgr; !■:■;■!■!■;·:·;·:·:·!*!·» &igr; ■»,-; '■: '■'.'■: '■', '&idiagr;&iacgr;&iacgr;&iacgr; &iacgr;;: :¥ w;;-;-; ^:':·;': ■:': ·:::': ■ :■:":■;■ |
llllll | sehr dünn |
£:&idiagr;:&ngr;:&idiagr;:·:::;:::^ |
Gewicht | sehr dünn |
sehr dünn |
sehr dünn |
normal | sehr dünn |
||
&bgr;&igr;&bgr;&igr;&idiagr;&igr; | normal | normal | normal | normal | normal | ||
iiiilili W$Mß^miMM |
dick | dick | dick | normal | normal | ||
WtBKKt 1111111 |
sehr dick |
sehr dick |
dick | normal | normal | ||
sehr dick |
sehr dick |
dick | normal | ||||
Regelbasis 3: Basisbelichtungspunktezahl
Aus den beiden Zwischenergebnissen Ort und Typ wird zunächst eine Basisbelichtungspunktezahl gewonnen, die der aktuellen
Untersuchungsregion angemessen ist. Diese Belichtungspunktezahl wird durch die nachfolgenden Module nochmals korrigiert.
94 8 3 1 2 7
Basis 3 |
Ort | IiIlIi iilliiiS |
iiiiiiii Illlll llilililllli |
&bgr;&Igr;&Igr;&Igr;&Igr;&Igr;&Igr; liÜilill iiiiili |
illili iiiiiiii |
§&Igr;!!!§§ ltilllill |
sliiliilii !iliiiii! siliiiil |
very low |
liiif iiiiiiii! iäffliSiiSSjgiiSiSWÄiiif:*·; |
Bill lillllil iiilllli |
Typ | mmm !!lilii |
minute | very very low |
very low |
very low |
very low |
low | very low | high | |
mmmm illlll |
minute | low | very low |
low | low | low | low | high | ||
iiiiiiii | minute | low | very low |
low | low | high | high | very high |
||
iSSiisSiSSiiÄi; iilii IiIlIi Iiiiili SSiSSSSSs! |
minute | low | low | low | high | high | very high | very high |
||
minute | high | low | high | high | extremely high |
very very high |
||||
Regelbasis 4: kranial-kaudal Korrektur
Wird die Untersuchungsexnrichtung (C-Bogen) kranial (zum Kopf
hin) oder kaudal (zu den Beinen hin) geschwenkt, so hat dies in den meisten Fällen eine Veränderung der zu durchstrahlenden
Körpermasse zur Folge. Entsprechend muß bei sehr flachen Einfallswinkeln die Belichtungspunktezahl zu größeren Werten
hin korrigiert werden. Die Ausgangsgröße dieses Moduls ist ein Korrekturwert.
G 3 1 2 7
Korrekturfaktor
Basis 4
Ort
kranialkaudal-Angulation
iiiii
lilillii
Will
plllll
plllll
um &idigr; J i 'i'i'i'i'i'i'i'i'i'
■il
!!!!!§1 Illlllll
low
low
low
low
low
low
low
|§§|§&Igr;&Igr;&Igr;
!!Uli!
Iiiiii
high
medium
low
low
low
medium
high
illlli
high
medium
low
low
low
medium
high
illiliiil
illiill
high
medium
low
low
low
medium
high
ISIiIIlIi
iiiiiiii
ilillli
ilillli
high
medium
low
low
low
medium
high
iiiiii iüiiiii
&igr;&igr;&igr;&igr;&igr;&igr;&igr;&igr;
iiiiiii
high
medium
low
low
low
medium
high
ii||i||i
high
medium
low
low
low
medium
high
iiiiii
medium
low
low
low
low
medium
G 3 1 2 7
Regelbasis 5: RAO-LAO Korrektur
Wird die Untersuchungseinrichtung axial um die Körperlangsachse
geschwenkt, so hat dies ebenfalls eine Änderung der Dicke des zu durchstrahlenden Gewebes zur Folge. Auch hier
entsteht als Ausgangsgröße ein Korrekturwert zur weiteren Verarbeitung.
Korrekturfaktor
Basis
Ort
R LAO
mmmmm
illlillllll
llliiiil
!!Uli!!
IiIiIlI
mmwm
iiiliii!
very very
low
very very low
very very low
very very low
very very low
very very
low
very very low
llliiliiil
ililllii
medium
medium
medium
medium
medium
medium
medium
medium
medium
medium
medium
medium
medium
medium
iiiiilii
!«IS!» lllillli
medium
high
very high
high
medium
high
very high medium medium medium medium medium
medium medium
IiIIIIIIi
medium
high
very ■ high
high
medium
high
very high
medium
high
very high
high
medium
high
very high
medium
low
very low
low
medium
low
very low
G 3 t Z1
very | medium | medium | high | medium | high | high | low | |
very low |
||||||||
very | medium | medium | medium | medium | medium | medium | medium | |
very | ||||||||
low | ||||||||
lliil | ||||||||
illlilli iüiillil |
||||||||
mmmrn iiSlilll |
||||||||
■Ulli | ||||||||
iiilliiiiii |
Regelbasis 6 und 7: Korrektur der Basisbelichtungspunktezahl
Beide Regelbasen verarbeiten jeweils eine Belichtungspunktezahl und einen Korrekturfakor zu einer neuen Belichtungspunktezahl.
Als Endergebnis liefert die Regelbasis 7 die Belichtungspunktezahl mit der eine richtig belichtete Aufnahme zu
erwarten ist.
Basis 6 |
Punkt 1 | minute | extremely tow |
very very tow |
Yetyfaw | low | high; | vsty tiigb. | very very high |
«temrfy Mafi |
minute |
minute | minute | minute | minute | minute | minute | minute | minute | minute | very low | ||
Koir.l | iSSSS; wrnsm? KIIlIl |
minute | minute | extremely low |
extremely low |
extremely low |
very very low |
very very low |
very very low |
very low | very high |
iiili | minute | extremely low |
extremely low |
very very low |
very low | very low | low | high | high | huge | |
Hill | minute | extremely low |
very very low |
very low | low | high | very high | very very high |
extremely high |
huge | |
IpIII :!üf§ |
minute | extremely low |
very low | low | high | very very high |
very very high |
huge | huge | huge | |
Iflfii | minute | very very low |
very low | low | very very tiigh |
extremely high |
huge | huge | huge | huge | |
111«: iiilllü illlll |
very very low |
OW | very high | extremely iigh |
huge | huge | huge | huge | |||
lüie Aiii tilgfiiiiSS:' |
|||||||||||
6 3 1 &Pgr;
Basis 7 | Punkt 2 | lilbiss | minute | extremely tow |
&kgr;"* | VstV law |
low | m | very high | Z | extremely high |
huge |
Korr.2 | !!pll | minute | extremely low |
very very tow |
very low |
low | high | extremely high |
very very high |
huge | huge | |
till! ill!!! |
minute | very very low |
very low | low | high | very very high |
huge | huge | huge | huge | ||
low | very high |
extremely high |
huge | huge | ||||||||
In den nachfolgenden Abschnitten werden die einzelnen linguistischen
Variablen und ihre Zugehörigkeitsfunktionen ausführlieh
beschrieben.
I. Patientengröße
Die Patientengröße wird in einem Bereich von 0 cm bis 230 cm erfasst. Die Fuzzifizierung der ingangsgröße geschieht mit
folgenden FUZZY-Sets: Abb. 3
94 S 3 J 2 ?
10
Abb. 311. Patientengewicht
Abb. 311. Patientengewicht
Das Patient engewicht wird in einem Bereich von 2 kg bis 160
kg erfasst. Die Fuzzifizierung der Eingangsgröße geschieht
mit folgenden FUZZY-Sets: Abb. 4
Die Eingangsvariablen Größe und Gewicht werden in der Regelbasis
Nr. 2 zur Zwischengröße 'Typ' verarbeitet. Abb. 5
In der vorliegenden Realisierung des Systems wird keine Unterscheidung
des Geschlechts vorgenommen. Eine Berücksichtigung des Geschlechts würde an dieser Stelle zu einer Verschiebung
der linguistischen Variablen führen, da sich Normalgewicht und Normalgröße von Mann und Frau unterscheiden.
III. Strahlerposition relativ zum Patienten
Die Fuzzifizierung der Positionsdaten wird mittels eines
zweidimensionalen Körpermodells durchgeführt. Dies ist in der
0 schematischen Abb. 8 gezeigt. Die Aufteilung des Körpermodells erfolgt hierbei durch Fuzzysets zur Klassifizierung des
Organs bzw. der Körperregion. Diese Fuzzysets sind sowohl in X- als auch in Y-Richtung auf eins normiert und werden abhängig
von der tatsächlichen Körpergröße skaliert. Dabei wird von dem aus dem Körpertyp ermittelten Seitenverhältnis ausgegangen
.
Die beiden FUZZY-Sets sind in den folgenden Abbildungen nochmals dargestellt. Abb 6, Abb. 7.
30
30
Die Ausgangsgröße der Ortsklassifikation wird durch die linguistische
Variable 'Ort' dargestellt. Die Sets dieser Variablen sind so angeordnet, daß sich bei Defuzzifizierung nach
der Schwerpunktmethode für jeden Ort eine bestimmte Belich-5
tungspuktezahl ergibt. Abb. 9
S4 S 3 t 2 7
Zur Ermittlung der Körperregion im Sinne einer Organprogrammauswahl
muß zur Defuzzifizierung die Maximum-Methode verwendet werden. Hierbei wird das Set ausgewählt, welches
den größten Zugehörigkeitswert aufweist.
IV. Modifikation durch die Strahlerposition
Durch das FUZZY-Set kranial-kaudal Korrektur werden die Winkeleinstellungen
des C-Bogens fuzzifiziert. Es werden Winkel im Bereich +/-60° erfaßt Abb. 10.
Diese Auflösung entspricht dem zu erwartenden Arbeitsbereich der C-Bogen Angulation. Im FUZZY-Set R-LAO werden Angulationen
des C-Bogens um die Patientenlängsachse verarbeitet. Abb. 11
Für die Verarbeitung der Belichtungspunkte bzw. der Zwischengrößen
sind die folgenden vier FUZZY-Sets definiert.
20
20
Basisbelichtungspunkte der Regelbasis 3: Abb. 12
Korrekturfaktor der kranial-kaudal Bewegung: Abb. 13
Belichtungspunktezwischenergebnis : Abb. 14
Belichtungspunktezwischenergebnis : Abb. 14
Korrekturfaktor der R-LAO Korrektur : Abb. 15
Mit der Regelbasis 7 wird aus den beiden Daten Punkt 2 und 0 Korrektur 2 dann das Endergebnis gebildet. Abb. 16
Mit den Ergebnissen Belichtungspunkte und Körperregion kann in einer nachfolgenden Verarbeitung eine optimale kV-mAs-Kombination
ermittelt werden.
35
35
SAG 3 1 &Pgr;
Mit Ausnahme der Ortsermittlung (Körperregion) werden alle
Defuzzifizierungen mit der MAX-MIN-Methode durchgeführt.
Grundsätzlich ist auch die MAX-PROD-Methode anwendbar. Die
Auswahl hängt ausschließlich von der verarbeitenden Hard- bzw. Software ab.
Claims (1)
- £46312?13 Schut zanspruchRöntgendiagnostikgerät mit einer Dosisleistungsregelung, dadurch gekennzeichnet, daß Startwerte für die Dosisleistungsregelung durch eine Fuzzy-Regelung erhalten werden.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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1995
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