DE9404768U1 - Röntgendiagnostikgerät mit einer Dosisleistungsregelung - Google Patents

Röntgendiagnostikgerät mit einer Dosisleistungsregelung

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DE9404768U1 DE9404768U DE9404768U DE9404768U1 DE 9404768 U1 DE9404768 U1 DE 9404768U1 DE 9404768 U DE9404768 U DE 9404768U DE 9404768 U DE9404768 U DE 9404768U DE 9404768 U1 DE9404768 U1 DE 9404768U1
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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
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
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isii&iiiiii		 liiiillli lllllll ililiiiil llllllllllllll
&Igr;&bgr;&Bgr;&bgr;
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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!
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dünn		 £:&idiagr;:&ngr;:&idiagr;:·:::;:::^
Gewicht sehr
dünn		 sehr
dünn		 sehr
dünn		 normal sehr
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&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
Basisbelichtungspunktezahl
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
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
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;
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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
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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
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
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
Basisbelichtungspunkte der Regelbasis 3: Abb. 12
Korrekturfaktor der kranial-kaudal Bewegung: Abb. 13
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
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)

  1. £46312?
    13 Schut zanspruch
    Röntgendiagnostikgerät mit einer Dosisleistungsregelung, dadurch gekennzeichnet, daß Startwerte für die Dosisleistungsregelung durch eine Fuzzy-Regelung erhalten werden.
DE9404768U 1994-03-21 1994-03-21 Röntgendiagnostikgerät mit einer Dosisleistungsregelung Expired - Lifetime DE9404768U1 (de)

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