WO2010099869A1 - Test specimen and method for evaluating radiological snapshots of a test specimen - Google Patents

Abstract

The invention relates to a test specimen, to a method for automatically evaluating radiological snapshots of a test specimen and to a computer program product. The test specimen, suitable for checking a radiological facility using a radiological snapshot produced by the test specimen, comprises a plurality of structural elements with predetermined absorption properties, wherein at least one structural element from the plurality of structural elements, from which element a Dirac pulse can be produced, is provided at right angles to the scanning direction. This provides a simple, very accurate, reproducible and inexpensive way of evaluating radiological snapshots of a test specimen automatically and by machine.

Description

PRÜFKÖRPER UND VERFAHREN ZUM AUSWERTEN VON RADIOLOGISCHEN AUFNAHMEN EINES PRÜFKÖRPERS TEST BODY AND METHOD FOR EVALUATING RADIOLOGICAL RECORDING OF A TEST BODY

Die Erfindung betrifft einen Prüfkörper, geeignet zum Überprüfen einer radiologischen Einrichtung anhand einer vom Prüfkörper erstellten radiologischen Aufnahme, umfassend wenigstens ein Strukturelement mit vorbestimmten Absorptionseigenschaften, insbesondere vor- bestimmten Abbildungseigenschaften.The invention relates to a test specimen suitable for testing a radiological device on the basis of a radiological image produced by the specimen, comprising at least one structural element having predetermined absorption properties, in particular predetermined imaging properties.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum automatischen Auswerten von radiologischen Aufnahmen eines Prüfkörpers mit wenigstens einem Strukturelement mit vorbestimmten Absorptionseigenschaften, wobei absorptionsäquivalente Zahlenwerte aus einer digitalen radiologischen Aufnahme des Prüfkörpers in einen Datensatz ausgelesen werden. Zudem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt umfassend eine Code- Einrichtung, die geeignet zum Ausführen der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.The invention also relates to a method for the automatic evaluation of radiological images of a test specimen having at least one structural element with predetermined absorption properties, wherein absorption-equivalent numerical values are read from a digital radiological image of the specimen into a data set. Moreover, the invention relates to a computer program product comprising a code device which is suitable for carrying out the steps of the method according to the invention when it is executed on a computer.

Der erfindungsgemäße Prüfkörper wird vorzugsweise in der Radiologie, insbesondere in der diagnostischen Radiographie, in der digitalen Tomographie in der allgemeinen Radiographie, insbesondere in der digitalen Volumentomographie in der Dentalradiographie, und in der To- mosynthese in der Mammographie sowie bei bildgebenden Verfahren der Strahlentherapie, wie bei Verifikationsaufnahmen oder Bestrahlungsplanungen verwendet. Der Begriff der „diagnostische Radiographie" umfasst sowohl tomographische Verfahren, wie die Computertomographie in der allgemeinen Radiologie oder die Strahlentherapie, die digitale Volumento- mographie in der Dentalradiographie, die Tomosynthese in der Mammographie, aber auch projektionsradiographische Verfahren.The test specimen according to the invention is preferably used in radiology, in particular in diagnostic radiography, in digital tomography in general radiography, in particular in digital volume tomography in dental radiography, and in tomosynthesis in mammography and in imaging methods of radiation therapy, such as Used in verification or radiation planning. The term "diagnostic radiography" includes both tomographic methods, such as computed tomography in general radiology or radiation therapy, digital volume tomography in dental radiography, tomosynthesis in mammography, but also projection radiography methods.

BESTÄT5GUNGSKOPIE Die Radiologie als Teilgebiet der Medizin befasst sich mit der Anwendung von Strahlen zu diagnostischen, therapeutischen und wissenschaftlichen Zwecken. Traditionell werden in der Radiologie Röntgenstrahlen verwendet. Da ein wesentlicher Einsatzzweck die Bildgebung ist, werden auch andere bildgebende Verfahren wie die Sonographie und die Magnetoresonanztomographie, im Folgenden auch als MRT bezeichnet, zur Radiologie gerechnet, obwohl bei diesen Verfahren keine ionisierenden Strahlen zum Einsatz kommen. Die bildgebenden Verfahren in der diagnostischen Radiologie umfassen die Projektionsradiographie und die Schnittbildverfahren, wie beispielsweise Röntgen-Computertomographie, Sonographie und MRT. Bei all diesen Verfahren können Substanzen eingesetzt werden, die die Darstellung und/oder die Abgrenzung bestimmter Strukturen erleichtern und/oder Aufschluss über die Funktion eines Systems geben. Solche Substanzen werden als Kontrastmittel bezeichnet. Die Auswahl des Verfahrens und die Entscheidung, Kontrastmittel einzusetzen, richten sich nach der klinischen Fragestellung und einer Kosten-Risiko-Nutzen-Abwägung. Bei den radiogra- phischen Verfahren wird der Körper des Patienten oder ein Teil des Körpers aus einer Richtung mit Röntgenstrahlung durchstrahlt. Auf der Gegenseite wird die Strahlung mit geeigneten Materialien registriert und in ein Bild umgewandelt. Dies geschieht in analoger Weise auch bei tomographische Verfahren.BESTÄT5GUNGSKOPIE Radiology as a branch of medicine deals with the application of radiation for diagnostic, therapeutic and scientific purposes. Traditionally, X-rays are used in radiology. Since imaging is an essential application, other imaging techniques, such as sonography and MRI, hereafter referred to as MRI, are also considered radiology, although no ionizing radiation is used in these procedures. Diagnostic radiology imaging techniques include projection radiography and cross-sectional imaging techniques such as X-ray computed tomography, sonography, and MRI. In all of these methods, it is possible to use substances which facilitate the representation and / or delimitation of specific structures and / or provide information about the function of a system. Such substances are referred to as contrast agents. The selection of the method and the decision to use contrast agents are based on the clinical question and a cost-risk-benefit assessment. In radiographic methods, the patient's body or part of the body is irradiated with X-rays from one direction. On the opposite side, the radiation is registered with suitable materials and converted into an image. This is done in an analogous manner also in tomographic methods.

Die MRT weist ähnlich wie die Computertomographie, im Folgenden auch als CT bezeichnet, verschiedene Vorteile auf. Im Unterschied zur CT bietet sie dabei einen besseren Weichteilkontrast, keine ionisierenden Strahlen, aber auf der anderen Seite einen höheren zeitlichen und apparativen Aufwand und damit höhere Kosten. Außerdem wird die MRT vom Patienten meist weniger gut vertragen als die CT. Die digitale Volumentomographie, im Folgenden auch als DVT bezeichnet, ist ein dreidimensionales, zahnärztliches bzw. kieferorthopädisches bildgebendes Tomographie-Verfahren, bei dem Röntgenstrahlen zum Einsatz kommen. Ähnlich wie bei der CT oder der MRT ermöglicht die DVT die Erzeugung von Schnittbildern. Ein digitaler Volumentomograph besitzt eine um einen bestimmten Winkelbereich um den Kopf drehbare, gekoppelte Einheit von Röntgenröhre und Detektor, der die durch den Schädel transmittierte Strahlung in Bilder umwandelt. Bei der Bilderstellung rotieren Röntgenröhre und Detektor um die fixierte Patientenlagerung, mit anderen Worten um die Drehachse. Dabei wird pro Grad, mit anderen Worten pro Schrittweite, je ein zweidimensionales Summations- Einzelbild erstellt und aus den letztlich gewonnenen N Bildern ein dreidimensionales Modell berechnet. Daraus werden vorzugsweise primär transversale Schichten erzeugt, deren Schichtstärke frei gewählt werden kann.Similar to computed tomography, hereafter referred to as CT, MRI has several advantages. In contrast to CT, it offers a better soft tissue contrast, no ionizing rays, but on the other hand, a higher time and equipment expense and thus higher costs. In addition, MRI is usually less well tolerated by the patient than CT. Digital volume tomography, also referred to as DVT in the following, is a three-dimensional, dental or orthodontic imaging tomography method in which X-rays are used. Similar to CT or MRI, the DVT enables the generation of slice images. A digital volume tomograph has a certain angular range around the head rotatable, coupled unit of X-ray tube and detector, which converts the radiation transmitted through the skull into images. When imaging, the x-ray tube and detector rotate around the fixed patient support, in other words around the axis of rotation. In this case, a two-dimensional summation single image is created per degree, in other words per increment, and a three-dimensional model is calculated from the finally obtained N images. This preferably produces primarily transverse layers whose layer thickness can be chosen freely.

In der Radiologie werden zur Prüfung von Röntgeneinrichtungen Prüfkörper verwendet, wo- bei die Überprüfung einer Röntgeneinrichtung anhand einer vom Prüfkörper erstellten Röntgenaufnahme visuell erfolgt. Mit anderen Worten werden die Aufnahmen vom Prüfkörper vorzugsweise visuell ausgewertet. Diese Prüfkörper sind häufig in Normen beschrieben und sind so aufgebaut, dass sie insbesondere homogene Streukörper aufweisen, wie Polymethyl- metacrylat-Platten, auch als Plexiglas bezeichnet, und ihre Strukturelemente in einer zweidi- mensionalen Strukturplatte enthalten. Dies ermöglicht keine Aussagen über die räumlichen Übertragungseigenschaften des jeweiligen Systems, das vorzugsweise einen dreidimensionalen Datensatz erzeugt. Typischerweise wird im englischen Sprachraum für einen Prüfkörper auch der Ausdruck „Testphantom" verwendet.In radiology, test specimens are used for testing x-ray equipment, whereby the examination of an x-ray device is performed visually on the basis of an x-ray image produced by the specimen. In other words, the images of the test specimen are preferably evaluated visually. These test specimens are frequently described in standards and are constructed in such a way that in particular they have homogeneous scattering bodies, such as polymethyl methacrylate plates, also referred to as Plexiglas, and contain their structural elements in a two-dimensional structural plate. This does not allow statements about the spatial transmission properties of the respective system, which preferably generates a three-dimensional data record. Typically, the term "test phantom" is also used in the English-speaking world for a test specimen.

Eine automatische Auswertung von Röntgenaufnahmen eines Prüfkörpers wird bislang nur in der CT und in der MRT angewendet. Durch die Digitalisierung der Aufnahmesysteme und die Entwicklung neuer Technologien stoßen die bisher durchgeführten Qualitätsprüfungen an ihre Grenzen. Ein wesentlicher Qualitätsparameter muss die Beurteilung des Verhältnisses von Bildqualität und Dosis ermöglichen. Dieser ist durch einfache visuelle Prüfungen mit ausrei- chender Genauigkeit nicht erfassbar, weshalb Qualitätsprüfungen heutzutage an ihre Grenzen stoßen. Bei analogen Systemen und insbesondere bei Systemen, bei denen die primäre Information unmittelbar auf Film aufgezeichnet wurde, konnte bislang durch die Prüfung der visuellen optischen Dichte und des visuellen Auflösungsvermögens zumindest eine sichere Abschätzung vorgenommen werden, ob der Qualitätsparameter in einem angemessenem Rahmen liegt. Ein Beispiel für ein solches analoges System sind Film-Folien-Systeme in der Projek- tionsradiographie. Bei digitalen Systemen gibt es keine einfache Möglichkeit den Qualitätsparameter durch eine visuelle Prüfung zu bestimmen, da die Bildhelligkeit von der bei der Aufnahme verwendeten Dosis entkoppelt ist.An automatic evaluation of X-ray images of a specimen is so far only used in CT and MRI. Due to the digitization of the recording systems and the development of new technologies, the quality checks carried out so far have reached their limits. An essential quality parameter must allow the assessment of the relationship between image quality and dose. It can not be detected by simple visual examinations with sufficient accuracy, which is why quality checks are nowadays reaching their limits. In analog systems, and in particular in systems where the primary information has been recorded directly on film, at least a reliable estimate has been made as to whether the quality parameter is within an appropriate range by checking the visual optical density and the visual resolution. An example of such an analogous system are film-film systems in projection radiography. In digital systems, there is no easy way to determine the quality parameter by visual inspection, since the image brightness is decoupled from the dose used in the recording.

In analogen Systemen ist die visuelle optische Dichte ein wesentliches Kennzeichen, während dies bei digitalen Systemen das Rauschen ist. Das Auflösungsvermögen anhand von Bleistrichrasteraufnahmen zu bestimmen, wird bei digitalen Systemen erheblich durch Artefakte, auch als Aliasartefakte bezeichnet, gestört und das Rauschen in Aufnahmen kann nur in aufwändigen Experimenten bestimmt werden, die aber in Abnahme- oder Konstanzprüfungen nach Röntgenverordnung nicht angewendet werden können, weil sie geschultes Personal erfordern und auch Werkzeuge der digitalen Bildverarbeitung. Zudem sind solche Prüfungen sehr zeitaufwändig und damit mit hohen Kosten verbunden. Beispielsweise existieren bei der DVT in der Dentalradiographie, bei der Tomosynthese in der Mammographie oder bei der digitalen Tomographie keine PrüfVorschriften, die spezielle Probleme dieser genannten Ver- fahren berücksichtigen. Bei anderen Verfahren nimmt man der Einfachheit halber an, dass der Qualitätsparameter in einem angemessenen Rahmen liegt, wenn auch andere in der Regel Herstellervorgaben entsprechenden Kenngrößen in einem vorgegebenen Toleranzrahmen liegen.In analog systems, visual optical density is a significant feature, while in digital systems it is noise. Determining the resolution using lead bar scanning is significantly disturbed in digital systems by artifacts, also known as alias artifacts, and the noise in recordings can only be determined in complex experiments, but can not be applied in acceptance or constancy tests according to X-ray regulations, because they require trained personnel and also tools of digital image processing. In addition, such tests are very time-consuming and therefore associated with high costs. For example, in DVT in dental radiography, in tomosynthesis in mammography or in digital tomography, there are no test regulations which take into account specific problems of these methods. In other methods, for the sake of simplicity, it is assumed that the quality parameter lies within an appropriate range, even if other parameters which generally correspond to manufacturer specifications lie within a predetermined tolerance range.

Neben dem Fehlen von den Qualitätsparameter für die diagnostische Radiographie bewertenden Prüfungen, besteht in der Strahlentherapie ebenfalls Handlungsbedarf. Durch neue Planungssysteme, Verifikationssysteme, wie „electronic portal imaging devices", auch als EPIDs bezeichnet, und Therapiesysteme und/oder durch Konzepte werden beispielsweise Planungs- daten im CT erhoben. Diese Daten erlauben aber keine Bestrahlungsplanung, welche die Elektronendichte im Zielvolumen berücksichtigt, da diese Daten durch das CT nicht zur Verfugung gestellt werden. Auch die Genauigkeit bei der Bestimmung des zu bestrahlenden Zielvolumens wird vorzugsweise durch visuelle Abschätzungen aus Bilddaten festgelegt und ist mit einer erheblichen Unsicherheit behaftet. Diese Unsicherheit bei der Abschätzung des Zielvolumens ist dann von besonderer Bedeutung, wenn Bestrahlungen mit Hochdosisverfahren vorgenommen werden.In addition to the lack of the quality parameters for the diagnostic radiography evaluating tests, there is also need for action in radiotherapy. New planning systems, verification systems such as "electronic portal imaging devices", also referred to as EPIDs, and therapy systems and / or concepts are used, for example, for planning Data collected on CT. However, these data do not permit treatment planning that takes into account the electron density in the target volume since these data are not provided by the CT. Also, the accuracy in determining the target volume to be irradiated is preferably determined by visual estimates from image data and is subject to considerable uncertainty. This uncertainty in the estimation of the target volume is of particular importance when irradiations are carried out with high-dose procedures.

Somit bedarf es also neuer Verfahren zur genaueren Bestimmung des Zielvolumens unter Berücksichtigung der Übertragungseigenschaften, insbesondere der räumlichen Übertragungseigenschaften, der für die Planung verwendeten Systeme für die Elektronendichte, da Hounsfield-Daten eines CTs nicht genau genug mit der Elektronendichte korreliert sind. Der lineare Absorptionskoeffizient μ beschreibt, wie stark monochromatische Röntgenstrahlung beim Durchdringen von Materie entlang des durchstrahlten Wegs abgeschwächt wird. Im Rahmen der CT ist es besonders interessant, die Schwächung der Röntgenstrahlung bestimmten Geweben zuzuordnen und darüber pathologische Abweichungen von gesundem Gewebe feststellen zu können. Hounsfield hat die CT-Zahl vorgeschlagen, um unabhängig von den energieabhängigen Schwächungskoeffizienten zu sein. Diese wird für ein bestimmtes Material bzw. für ein bestimmtes Gewebe folgendermaßen berechnet:Thus, new methods are needed to more accurately determine the target volume, taking into account the transmission characteristics, in particular the spatial transmission properties, of the electron density systems used for planning, since Hounsfield data from a CT is not correlated accurately enough with the electron density. The linear absorption coefficient μ describes how strongly monochromatic X-ray radiation is attenuated when penetrating matter along the irradiated path. In the context of CT, it is particularly interesting to assign the attenuation of X-rays to certain tissues and to be able to detect pathological deviations from healthy tissue. Hounsfield has proposed the CT number to be independent of the energy-dependent attenuation coefficients. This is calculated for a particular material or fabric as follows:

[CT-Zahl](μ_Gewebe) = ^{μGewebe ~ μvVass}" -1000[CT number] (μ _tissue ) = μ _tissue ^{~ μvVass} "-1000

H WasserH water

Luft absorbiert Röntgenstrahlung nahezu überhaupt nicht und hat daher eine CT-Zahl von - 1000 HU, wobei die Abkürzung HU für „Hounsfield Unit" (Hounsfield-Einheit) steht. Fettgewebe absorbiert Röntgenstrahlung etwas weniger als Wasser und hat daher eine CT-Zahl von etwa -50 HU bis -100 HU. Wasser hat gemäß der Definition 0 HU. Knochen haben je nach Dichte, Werte von 500 HU bis 1000 HU. Die Hounsfield-Skala ist theoretisch nach oben offen, in der Praxis hat sich der Bereich von -1024 HU bis 3071 HU durchgesetzt. Neben den oben genannten Aspekten ist heutzutage eine der wichtigen Aufgaben in der Strahlentherapie Verfahren zu entwickeln, mit denen die Bilddaten unterschiedlicher radiologischer bildgebender Verfahren „passgenau" übereinander gelegt werden können. Solche Verfahren werden auch als „Matching- Verfahren" bezeichnet. Dies betrifft beispielsweise das Matching von CT-Daten und MRT-Daten. Damit können die Vorteile der unterschiedlichen Gewebedifferenzierung beider Verfahren in einem Bilddatensatz dargestellt werden. Die im Stand der Technik verwendeten Verfahren liefern eine für hochgenaue Dosisplanungen und Dosisbestrahlungen nicht ausreichende Genauigkeit.Air almost does not absorb X-rays and therefore has a CT number of - 1000 HU, where the abbreviation HU stands for "Hounsfield Unit." Adipose tissue absorbs X-rays a little less than water and therefore has a CT count of about -50 HU to -100 HU. Water is defined as HU 0. Bones have a density of between 500 HU and 1000 HU The Hounsfield scale is theoretically open at the top, in practice the range is -1024 HU enforced to 3071 HU. In addition to the above-mentioned aspects, one of the important tasks in radiation therapy nowadays is to develop methods with which the image data of different radiological imaging methods can be superimposed on one another, which are also referred to as "matching methods". This concerns, for example, the matching of CT data and MRI data. Thus, the advantages of different tissue differentiation of both methods can be represented in an image data set. The methods used in the prior art provide an insufficient accuracy for high-precision dose planning and dose irradiation.

Neben der Strahlentherapie erfordern invasive Eingriffe, beispielsweise Gewebe-Exzissionen, Punktionen oder Stanzbiopsie, eine hohe Genauigkeit der bildgebenden Verfahren. Die Bestimmung der Lage einer verdächtigen Bildstruktur mit einem bildgebenden System, im Folgenden auch als Modalität bezeichnet, geschieht beispielsweise in der Mammographie durch mehrere projektionsradiographische Aufnahmen in unterschiedlicher Aufnahmegeometrie, die visuelle Bewertung der Aufnahmen, invasive Markierung der verdächtigen Stelle, beispielsweise durch Setzen von Drahtschlingen und einer anschließenden Stanzbiopsie unter radiographischer Kontrolle. Durch eine Tomosynthese in der Mammographie, ein einen dreidimensionalen Datensatz lieferndes Verfahren, kann prinzipiell mit einer radiologischen, bildgeben- den Untersuchung die Lage einer verdächtigen Stelle genau lokalisiert werden und die Stanzbiopsie könnte automatisiert durchgeführt werden. Die Bestimmung der örtlichen Übertragungseigenschaften im gesamten erfassten Volumen kann aber bisher nicht oder zumindest nicht mit ausreichender Genauigkeit geprüft werden, da eine Voraussetzung zur automatisierten Untersuchung, nämlich die genaue Bestimmung der örtlichen Übertragungseigenschaften eines Systems, nicht erfüllt ist.In addition to radiotherapy, invasive procedures, such as tissue excisions, punctures or punch biopsy, require a high degree of accuracy of the imaging procedures. The determination of the position of a suspicious image structure with an imaging system, also referred to as modality, is done for example in mammography by several projection radiographies in different recording geometry, the visual assessment of the images, invasive marking of the suspicious spot, for example by setting wire loops and a subsequent punch biopsy under radiographic control. By means of a tomosynthesis in mammography, a method providing a three-dimensional data set, the position of a suspicious spot can in principle be precisely localized by means of a radiological image-forming examination and the punch biopsy could be carried out automatically. The determination of the local transmission properties in the entire recorded volume can not yet or at least not be tested with sufficient accuracy, since a prerequisite for automated examination, namely the accurate determination of the local transmission characteristics of a system is not met.

Als Anwendungsbeispiel sind auch Operationen an einem Patienten zu erwähnen. Operationen können vorgenommen werden und die Lageinformation kann durch eine Durchleuchtung mit Röntgenstrahlen mit einem projektionsradiographischem System gewonnen werden. Auch bei diesem Verfahren werden die teilweise erheblichen Verzeichnungen der Aufnahmesysteme, wie Vignettierungen und Verzerrungen, nicht quantitativ, bezogen auf einen dreidimensionalen Körper, bewertet und dem Operateur ein Bild angeboten, in dem die räumlichen Ver- Zeichnungen korrigiert sind. Beispiele für derartige Systeme sind angiologische oder kardiologische Untersuchungen mit therapeutischen Eingriffen.As an application example, operations on a patient should also be mentioned. Surgeries can be made and the location information can be through a fluoroscopy be obtained with X-rays using a projection radiographic system. Also in this method, the sometimes considerable distortions of the recording systems, such as vignetting and distortions, not quantitatively, based on a three-dimensional body, assessed and offered the surgeon an image in which the spatial drawings are corrected. Examples of such systems are angiological or cardiological examinations with therapeutic interventions.

Aus dem Stand der Technik ist also bekannt, dass bei technischen Prüfungen von Röntgeneinrichtungen folgende Probleme bestehen: Es fehlen Möglichkeiten in der radiologischen Dia- gnostik, den Qualitätsparameter bei digitalen Systemen einfach und belastbar zu prüfen. Ferner fehlen Möglichkeiten in der Strahlentherapie in ursprünglich für die Diagnostik entwickelten Modalitäten die Elektronendichte versus Hounsfield-Einheiten zu bestimmen und die Ortsinformation mit hoher Genauigkeit zu ermitteln. Des Weiteren fehlen Möglichkeiten Matching- Verfahren mit ausreichender Genauigkeit durchzuführen, beispielsweise MRT- und CT-Datensätze passgenau zu matchen. Dies geschieht beispielsweise durch Verwendung von Prüfkörpern mit derselben Geometrie, aber mit an die jeweilige Modalität angepassten Materialien. Alternativ kann dies auch durch Verwendung eines Prüfkörpers erfolgen, der sowohl in der CT, als auch in der MRT Verwendung finden kann. Ferner fehlt bei invasiven Eingriffen die Möglichkeit, die Ortsinformation mit ausreichender Genauigkeit zu bestimmen, bei- spielsweise bei interventionellen Eingriffen unter radiologischer Kontrolle.It is therefore known from the prior art that the following problems exist in technical tests of X-ray equipment: There are no possibilities in radiological diagnostics for simply and reliably testing the quality parameters in digital systems. Furthermore, radiotherapy options in modalities originally developed for diagnosis lack the ability to determine the electron density versus Hounsfield units and to determine the location information with high accuracy. Furthermore, there is a lack of possibilities to carry out matching methods with sufficient accuracy, for example, to match MRT and CT data records accurately. This is done for example by using test specimens with the same geometry, but with adapted to the particular modality materials. Alternatively, this can also be done by using a test specimen which can be used both in CT and in MRI. In addition, the possibility of determining the location information with sufficient accuracy, for example during interventional interventions under radiological control, is lacking in invasive procedures.

Im Stand der Technik ist es abgesehen vom CT und MRT nicht üblich, Prüfkörperaufnahmen automatisiert und maschinell auszuwerten, sondern die Auswertung geschieht in der Radio- graphie visuell, gelegentlich werden mit einfachen Werkzeugen der Bildanalyse Grauwerte erfasst, Abstände werden beispielsweise mit der Linealfunktion und/oder der Lupenfunktion berechnet. Verfahren zur Bestimmung einer nichtlinearen Übertragung eines dreidimensionalen Körpers in den zwei- oder dreidimensionalen Bildraum oder dreidimensionale Verzerrungen werden bislang nicht angewendet. Die Struktur der Prüfkörper ist auf eine visuelle Auswertung abgestimmt und enthält vorzugsweise keine Strukturelemente, die es gestatten, die verzerrte Ab- bildung eines dreidimensionalen Körpers zu erfassen. Bei radiographischen Systemen wird die Elektronendichte nicht erfasst. Bei Matching- Verfahren werden Verfahren verwendet, die sich an manuell durchzuführende Contouring- Verfahren in der Bildverarbeitung anlehnen. Vollautomatische Matching-Verfahren sind nach bestem Wissen des Erfinders nicht in Anwendung. Es lässt sich somit festhalten, dass es äußerst aufwändig, ungenau und kosteninten- siv ist, Röntgenaufnahmen oder überhaupt radiologische Aufnahmen eines Prüfkörpers automatisiert und/oder maschinell auszuwerten.In the prior art, apart from the CT and MRI, it is not customary to evaluate specimen recordings automatically and by machine, but the evaluation is done visually in the radiography, occasionally gray values are recorded with simple image analysis tools, distances are determined, for example, with the ruler function and / or the magnifier function calculated. Methods for determining a nonlinear transmission of a three-dimensional body into the two- or three-dimensional image space or three-dimensional distortions are not yet used. The structure of the test specimens is tuned to a visual evaluation and preferably contains no structural elements that make it possible to detect the distorted image of a three-dimensional body. In radiographic systems, the electron density is not detected. Matching methods use methods that are based on manually performed image processing contouring methods. Fully automatic matching methods are not in the best of the inventor's knowledge. It can thus be stated that it is extremely time-consuming, inaccurate and cost-intensive to automatically and / or machine-evaluate X-ray images or even radiological images of a test specimen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine einfache, sehr genaue, reproduzierbare und kostengünstige Möglichkeit bereitzustellen, radiologische Aufnahmen eines Prüfkörpers automati- siert und maschinell auszuwerten.It is the object of the invention to provide a simple, very accurate, reproducible and cost-effective way to automated radiological recordings of a test specimen and to evaluate them by machine.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Prüfkörper, geeignet zum Überprüfen einer radiologischen Einrichtung anhand einer vom Prüfkörper erstellten radiologischen Aufnahme, bereitgestellt wird, wobei der Prüfkörper eine Mehrzahl von Strukturelementen mit vorbe- stimmten Absorptionseigenschaften umfasst, wobei wenigstens ein Strukturelement aus der Mehrzahl von Strukturelementen orthogonal zur Abtastrichtung vorgesehen ist, aus welchem ein Dirac-Puls erzeugt werden kann.This object is achieved by providing a test body suitable for testing a radiological device on the basis of a radiological image produced by the test body, wherein the test body comprises a plurality of structural elements with predetermined absorption properties, wherein at least one structural element of the plurality of structural elements is provided orthogonal to the scanning direction, from which a Dirac pulse can be generated.

In einer Ausgestaltung umfasst der Prüfkörper wenigstens ein Strukturelement, bevorzugt eine Mehrzahl von Strukturelementen, mit vorbestimmten Absorptionseigenschaften, insbesondere Abbildungseigenschaften, wobei wenigstens ein Strukturelement an dem Prüfkörper vorgesehen ist und einen Kontrast aufweist, der einem Signal-Rausch-Verhältnis von > 100 und/oder < 400 entspricht. Vorzugsweise umfasst das Signal-Rausch- Verhältnis das Signal- Rausch-Leistungsverhältnis. Besonders bevorzugt entspricht das Signal-Rausch- Verhältnis dem Signal-Rausch-Leistungsverhältnis.In one embodiment, the test specimen comprises at least one structural element, preferably a plurality of structural elements, with predetermined absorption properties, in particular imaging properties, wherein at least one structural element is provided on the specimen and has a contrast which has a signal-to-noise ratio of> 100 and / or <400 corresponds. Preferably, the signal-to-noise ratio comprises the signal Noise power ratio. Particularly preferably, the signal-to-noise ratio corresponds to the signal-to-noise power ratio.

Bevorzugt ist ein einem Signal-Rausch-Verhältnis von > 40 dB und/oder < 60 dB entspre- chender Kontrast durch das Strukturelement vorgesehen. Vorzugsweise weist wenigstens das an dem Prüfkörper vorgesehene Strukturelement einen Durchmesser kleiner oder gleich dem eines Bildelements der radiologischen Aufnahme des Prüfkörpers auf. Somit wird das Signal- Rausch-Verhältnis ausreichend hoch, derart dass ein Strukturmerkmal mit ausreichender Genauigkeit detektiert wird. Mit anderen Worten wird das Signal-Rausch- Verhältnis eingestellt oder gewählt, so dass störende Bildartefakte verhindert oder minimiert werden und/oder der Dynamikbereich des Detektors eingehalten wird. Damit wird der Detektor nicht übersteuert.Preferably, a contrast corresponding to a signal-to-noise ratio of> 40 dB and / or <60 dB is provided by the structural element. Preferably, at least the structure element provided on the test body has a diameter smaller than or equal to that of a picture element of the radiological image of the test body. Thus, the signal-to-noise ratio becomes sufficiently high that a feature of structure is detected with sufficient accuracy. In other words, the signal-to-noise ratio is set or selected so that disturbing image artifacts are prevented or minimized and / or the dynamic range of the detector is maintained. Thus, the detector is not overdriven.

Gemäß einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird mit wenigstens einem Strukturelement ein Dirac-Puls erzeugt und aus dem Dirac-Puls eine Modulationsübertra- gungsfunktion, auch als MTF bezeichnet, berechnet. Vorzugsweise weist der Prüfkörper ein Strukturmerkmal auf, das mittels der digitalen Bildverarbeitung so ausgewertet wird, dass ein Dirac-Puls abgeleitet oder extrahiert wird. Vorzugsweise erfolgt dies durch die Auswertung einer Abbildung eines Rohres. Besonders bevorzugt wird ein an dem Prüfkörper vorgesehenes Strukturelement aus der Mehrzahl von Strukturelementen an dem Prüfkörper gespannt oder mit geeigneten Befestigungsmitteln, wie Klebern, befestigt. Das zur Erzeugung des Dirac- Pulses vorgesehene Strukturelement ist vorteilhafter Weise so ausgebildet, dass bei der Abtastung nur wenige und/oder schwache Artefakte erzeugt werden.According to a preferred exemplary embodiment of the invention, a Dirac pulse is generated with at least one structural element and a modulation transmission function, also referred to as MTF, is calculated from the Dirac pulse. Preferably, the test specimen has a structural feature which is evaluated by means of the digital image processing so that a Dirac pulse is derived or extracted. This is preferably done by evaluating an image of a pipe. Particularly preferably, a structural element provided on the test specimen of the plurality of structural elements is tensioned on the test specimen or fastened with suitable fastening means, such as adhesives. The structural element provided for generating the Dirac pulse is advantageously designed so that only a few and / or weak artifacts are generated during the scanning.

Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Mehrzahl von Strukturelementen vorgesehen und wenigstens ein Strukturelement aus der Mehrzahl von Strukturelementen ist orthogonal zur Abtastrichtung vorgesehen. Vorzugsweise weisen wenigstens zwei an dem Prüfkörper vorgesehene Strukturelemente unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Absorptionseigenschaften, insbesondere unterschiedliche Elektronen- dichten und/oder Protonendichten, auf. Vorzugsweise weisen wenigstens zwei an dem Prüfkörper unter einem festgelegten Winkel zueinander vorgesehene Strukturelemente einen Kontrast auf, der einem Signal-Rausch- Verhältnis von > 10, vorzugsweise > 100, entspricht. Somit wird das Signal-Rausch- Verhältnis so gewählt, dass eine ausreichend sichere Detektion, mit anderen Worten eine Detektion mit ausreichender Genauigkeit, erfolgt. Vorzugsweise wird der Winkel anhand der Geometrie der an dem Prüfkörper vorgesehenen Strukturelemente festgelegt.According to another preferred embodiment of the invention, a plurality of structural elements are provided and at least one structural element of the plurality of structural elements is provided orthogonal to the scanning direction. Preferably, at least two structural elements provided on the test body have different materials with different absorption properties, in particular different electron beams. dense and / or proton densities. Preferably, at least two structural elements provided on the test specimen at a fixed angle to one another have a contrast which corresponds to a signal-to-noise ratio of> 10, preferably> 100. Thus, the signal-to-noise ratio is chosen so that a sufficiently reliable detection, in other words a detection with sufficient accuracy, takes place. The angle is preferably determined on the basis of the geometry of the structural elements provided on the test body.

Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist wenigstens ein Teil aus der Mehrzahl von Strukturelementen zweidimensional oder dreidimensional ausgestaltet. Vorzugsweise ist ein Strukturelement, besonders vorzugsweise die Mehrzahl von Strukturelementen, als Draht und/oder als Faden und/oder als Schnur ausgestaltet.According to another preferred embodiment of the invention, at least a part of the plurality of structural elements is configured two-dimensionally or three-dimensionally. Preferably, a structural element, particularly preferably the plurality of structural elements, as a wire and / or as a thread and / or as a string configured.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist wenigstens ein Teil aus der Mehrzahl von Strukturelementen kugelförmig und/oder röhrenförmig ausgestaltet. In einer Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispiels kann der Durchmesser der kugelförmig ausgestalteten Strukturelemente im Bereich von 0,5 mm bis 10 mm, vorzugsweise 1 mm bis 8 mm liegen. Der Durchmesser der röhrenförmig ausgestalteten Strukturelement kann in einem Bereich von 0,5 mm bis 2 cm, bevorzugt 0,8 mm bis 1,2 cm, noch bevorzugter um 1 cm liegen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Prüfkörper zwischen 50 und 200, vorzugsweise 80 bis 120, noch bevorzugter 100 kugelförmige Strukturelemente auf. Die Strukturelemente können zufällig über den gesamten Prüfkörper verteilt sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Strukturelemente einer festen und geometrischen Anordnung folgend über den Prüfkörper verteilt. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel verläuft ein röhrenförmiges Strukturelement im Wesentlichen durch den gesamten Prüfkörper. Vorzugsweise umfasst das Material eines Strukturelements, besonders vorzugsweise das Material der Mehrzahl von Strukturelementen, Kunststoff und/oder Aluminium und/oder Wolfram und/oder Nylon. Besonders bevorzugt werden Materialien verwendet, die in ihren Absorptionseigenschaften, insbesondere in ihren Abbildungseigenschaften, den Protonendichten und anderen ähnlichen Eigenschaften, den natürlichen Materialien eines menschlichen Körpers entsprechen. Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird Luft als Medium mit der geringsten Absorption und Knochen mit der höchsten Absorption durch Aluminium simuliert, insbesondere ist dies für Röntgenverfahren vorgesehen. Fettgewebe, Drüsengewebe und Muskelgewebe werden vorzugsweise durch Kunststoff simuliert. Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird Luft als Medium mit der geringsten Protonendichte und Wasser als Medium mit der höchsten Protonendichte simuliert, insbesondere ist dies bei der MRT vorgesehen. Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Hohlkörper gefüllt mit Kontrastmitteln, insbesondere gefüllt mit Kontrastmitteln der MRT, sehr hohe Signalintensitäten. Vorzugsweise wird zur Erzeugung eines Dirac-Pulses ein Material hoher Röntgendichte gewählt und/oder der Durchmesser des Strukturelements wird deutlich kleiner als die Auflösung, auch als Pixel- Pitch bezeichnet, gewählt. Mit anderen Worten wird ein Strukturelement bevorzugt verwendet, das die Berechnung eines Dirac-Pulses ermöglicht. Bei anderen Strukturelementen, wie Nylonfäden, wird vorzugsweise ein Durchmesser gewählt, der zumindest mehrere Pixel ab- deckt. Die effektive Größe dieser Strukturelemente richtet sich vorzugsweise nach der Auflösung oder dem Pixel-Pitch der jeweiligen Modalitäten.According to a further preferred embodiment of the invention, at least a part of the plurality of structural elements is spherical and / or tubular. In one embodiment of this embodiment, the diameter of the spherically configured structural elements in the range of 0.5 mm to 10 mm, preferably 1 mm to 8 mm. The diameter of the tubular structural member may be in a range of 0.5 mm to 2 cm, preferably 0.8 mm to 1.2 cm, more preferably 1 cm. In a preferred embodiment of the invention, the test specimen has between 50 and 200, preferably 80 to 120, more preferably 100 spherical structural elements. The structural elements can be randomly distributed over the entire specimen. In a preferred embodiment, the structural elements of a solid and geometric arrangement are distributed over the specimen following. In a further preferred embodiment, a tubular structural element extends substantially through the entire test body. Preferably, the material of a structural element, particularly preferably the material of the plurality of structural elements, plastic and / or aluminum and / or tungsten and / or nylon. Particular preference is given to using materials which correspond in their absorption properties, in particular in their imaging properties, the proton densities and other similar properties, to the natural materials of a human body. According to another preferred embodiment of the invention, air is simulated as the medium with the least absorption and bone with the highest absorption by aluminum, in particular this is intended for X-ray methods. Adipose tissue, glandular tissue and muscle tissue are preferably simulated by plastic. According to another preferred embodiment of the invention, air is simulated as the medium with the lowest proton density and water as the medium with the highest proton density, in particular, this is provided in the MRI. According to another preferred embodiment of the invention, a hollow body filled with contrast agents, in particular filled with contrast agents of the MRI, comprises very high signal intensities. Preferably, a material of high radiopacity is selected to produce a Dirac pulse and / or the diameter of the structural element is chosen to be significantly smaller than the resolution, also referred to as pixel pitch. In other words, a structural element which allows the calculation of a Dirac pulse is preferably used. In the case of other structural elements, such as nylon threads, a diameter is preferably selected which covers at least several pixels. The effective size of these features preferably depends on the resolution or pixel pitch of the particular modalities.

Vorzugsweise ist der Prüfkörper abhängig von dem verwendeten radiologischem Anwendungsgerät unterschiedlich ausgeprägt. Besonders vorzugsweise weist der Prüfkörper auch Strukturmerkmale auf, die bei verschiedenen radiologischen Anwendungsgeräten gleich oder ähnlich ausgeprägt sind. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Verfahren zum automatischen Auswerten von radiologischen Aufnahmen eines Prüfkörpers mit wenigstens einem Strukturelement mit vorbestimmten Absorptionseigenschaften bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst das Auslesen absorptionsäquivalenter Zahlenwerte aus einer digitalen radiologischen Aufnahme des Prüfkörpers in einen Datensatz, wobei eine Kennlinie der Grauwerte als Funktion der Dosis durch Umwandlung in relative Dosiswerte bestimmt wird, wobei mit einem orthogonal zur Abtastrichtung vorgesehenem Strukturelement ein Di- rac-Puls erzeugt wird, und durch eine entsprechende Signalverarbeitung die Modulationsüber- tragungsfunktion und/oder das Rauschleistungsdichtespektrum, geeignet zur Bestimmung eines Qualitätsparameters, bestimmt wird. Hierbei ist mit einer „digitalen radiologischen Aufnahme" gemeint, dass die Aufnahme digital erfolgt und/oder ein Teil der Daten oder die gesamten Daten erst nach analoger Aufnahme digitalisiert werden. Vorzugsweise ist der Qualitätsparameter proportional zu dem Verhältnis von Bildqualität und Dosis, aber auch andere Qualitätsparameter können je nach Einsatzgebiet und Bedarf definiert und verwendet werden. Dem Fachmann ist bekannt, was mit dem Ausdruck „ein Dirac-Puls wird mit einem orthogonal zur Abtastrichtung vorgesehenem Strukturelement erzeugt" gemeint ist, nämlich dass durch ein Strukturelement eine Möglichkeit bereitgestellt wird, eine Punktstörung zu erzeugen oder zu verursachen und die Auswirkung dieser Punktstörung auf benachbarte Bereiche, insbesondere in naher Umgebung, um die Punktstörung zu ermitteln. Mit anderen Worten wird dadurch eine Möglichkeit bereitgestellt das nichtideale Übertragungsverhalten des Systems zu bestimmen.Preferably, the test specimen is different depending on the radiological application device used. Particularly preferably, the test specimen also has structural features that are the same or similar in different radiological application devices. According to a further aspect of the invention, the object is achieved by providing a method for automatically evaluating radiological images of a test specimen having at least one structural element with predetermined absorption properties. The method comprises reading absorption-equivalent numerical values from a digital radiological image of the test specimen into a data set, wherein a characteristic of the gray values as a function of the dose is determined by conversion into relative dose values, with a structural element provided orthogonally to the scanning direction generating a diacritic pulse and the modulation transfer function and / or the noise power density spectrum, which is suitable for determining a quality parameter, is determined by a corresponding signal processing. In this context, a "digital radiological recording" means that the recording takes place digitally and / or a part of the data or the entire data is digitized only after analog recording.Preferably, the quality parameter is proportional to the ratio of image quality and dose, but also others Quality parameters may be defined and used depending on the field of application and need The person skilled in the art is aware of what is meant by the expression "a Dirac pulse is generated with a structural element orthogonal to the scanning direction", namely that a possibility is provided by a structural element To create or cause point interference and the impact of this point interference on adjacent areas, especially in close proximity, to detect the point interference. In other words, this provides a way to determine the non-ideal transfer behavior of the system.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Signal Verarbeitung eine Kreisintegralbildung um das den Dirac-Puls erzeugende Strukturelement geeignet zur Rauschreduktion und geeignet zur Reduktion eines zweidimensionalen Raumes in einen eindimensionalen Raum. Die Kreisintegralbildung erfolgt vorzugsweise um das Strukturmerkmal des Strukturelements, aus dem ein Dirac-Puls abgeleitet oder extrahiert wird. Damit wird die Dimension des Datensatzes reduziert und die Verarbeitung erfolgt einfacher und schneller. Vorzugsweise umfasst die Signalverarbeitung die Anwendung eines Kosinus- Filters auf den Datensatz geeignet zur Glättung von Artefakten. Die Artefakte werden insbesondere durch Unstetigkeiten an der Phasengrenze verursacht, jedoch können auch Artefakte anderer Ursache damit verringert werden. Dadurch wird der Einfluss von Artefakten mini- miert und die Genauigkeit des Verfahrens erhöht. Mit dem so gewonnenen Dirac-Puls wird vorzugsweise über weitere mathematische Verfahren eine Fouriertransformation durchgeführt. Vorzugsweise wird so eine Funktion erhalten, die üblicherweise als Modulationstransferfunktion bzw. auch als MTF bezeichnet wird. Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Signalverarbeitung die Ermittlung eines Rauschleis- tungsspektrums in physikalisch homogenen Bereichen, insbesondere in ohne Strukturelemente vorgesehenen Bereichen.According to a preferred embodiment of the invention, the signal processing comprises a circular integral formation around the structure element producing the Dirac pulse for noise reduction and suitable for reduction of a two-dimensional space into a one-dimensional space. The circular integral formation preferably takes place around the structural feature of the structure element, from which a Dirac pulse is derived or extracted. This reduces the dimension of the data set and makes processing easier and more efficient more quickly. Preferably, the signal processing includes the application of a cosine filter to the data set suitable for smoothing artifacts. The artifacts are caused in particular by discontinuities at the phase boundary, but also artifacts of other cause can be reduced. This minimizes the influence of artifacts and increases the accuracy of the process. With the Dirac pulse thus obtained, a Fourier transformation is preferably carried out via further mathematical methods. Preferably, such a function is obtained, which is usually referred to as a modulation transfer function or as MTF. According to another preferred embodiment of the invention, the signal processing comprises the determination of a noise power spectrum in physically homogeneous areas, in particular in areas provided without structure elements.

Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Signalverarbeitung die Anwendung einer Fourier-Transformation auf wenigstens einer Ordinate des Datensatzes, das Bilden des Amplitudenquadrates auf wenigstens einer Ordinate des Datensatzes und das Auftragen wenigstens einer Ordinate als Funktion der Abszisse, insbesondere als Funktion der Ortsfrequenz. Der Datensatz ist vorzugsweise mehrdimensional. Vorzugsweise umfasst der Datensatz wenigstens eine Abszisse und wenigstens eine Ordinate. Bei der Darstellung von Messwerten als komplexe Zahlen werden vorzugsweise wenigstens zwei Ordinaten verwendet. Die Abszisse wird vorzugsweise auf Ortsfrequenzen skaliert.According to another preferred embodiment of the invention, the signal processing comprises applying a Fourier transform to at least one ordinate of the data set, forming the amplitude square on at least one ordinate of the data set, and plotting at least one ordinate as a function of the abscissa, in particular as a function of the spatial frequency. The data set is preferably multidimensional. Preferably, the data set comprises at least one abscissa and at least one ordinate. When displaying measured values as complex numbers, preferably at least two ordinates are used. The abscissa is preferably scaled to spatial frequencies.

Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Elektronendichte festgelegter homogener Strukturelemente aus einer vorbestimmten Tabelle entnommen und mit den im Bilddatensatz vorgesehenen Grauwerten verglichen. Hierbei handelt es sich bei der Tabelle vorzugsweise um eine internationale Tabelle, die der Öffentlichkeit zugänglich ist. Vorzugsweise werden die Datensätze wenigstens zweier radiologischer Aufnahmen des Prüfkörpers überlagert und eine ortsbezogene Lookup-Tabelle, insbesondere eine räumliche Lookup-Tabelle, bestimmt. Vorzugsweise wird eine dreidimensionale Strukturmatrix zur Lagebestimmung der Mehrzahl von Strukturelementen bestimmt. Somit wird eine sehr genaue und reproduzierbare Messung möglich.According to another preferred embodiment of the invention, the electron density of defined homogeneous structural elements is taken from a predetermined table and compared with the gray values provided in the image data set. Preferably, the table is an international spreadsheet that is open to the public. Preferably, the data sets of at least two radiological images of the test specimen are superimposed and a location-related lookup table, in particular a spatial lookup table, determined. Preferably, a three-dimensional structure matrix for Orientation of the plurality of structural elements determined. Thus, a very accurate and reproducible measurement is possible.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Computerprogrammprodukt umfassend eine Code-Einrichtung bereitgestellt wird. Die Code- Einrichtung ist zum Ausfuhren der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.According to a further aspect of the invention, the object is achieved by providing a computer program product comprising a code device. The code device is suitable for exporting the steps of the method according to the invention when it is executed on a computer.

Der erfindungsgemäße Prüfkörper wird in wenigstens einem der folgenden Anwendungsge- biete verwendet: Radiologie, insbesondere diagnostische Radiologie, insbesondere in der digitalen Tomographie, insbesondere in der DVT in der Dentalradiographie, und Tomosynthese in der Mammographie sowie in der Strahlentherapie, insbesondere zur Erstellung von Bestrahlungsplänen und/oder zur Verifikation, insbesondere bei EPIDs.The test specimen according to the invention is used in at least one of the following fields of application: radiology, in particular diagnostic radiology, in particular in digital tomography, in particular in DVT in dental radiography, and tomosynthesis in mammography and in radiotherapy, in particular for the preparation of treatment plans and / or for verification, especially for EPIDs.

Somit wird eine einfache, sehr genaue, reproduzierbare und kostengünstige Möglichkeit bereitgestellt, radiologische Aufnahmen eines Prüfkörpers automatisiert und maschinell auszuwerten.Thus, a simple, very accurate, reproducible and cost-effective way is provided to automatically and automatically evaluate radiological images of a specimen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnah- me auf die Zeichnung weiter im Detail erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt eine Software-basierte Implementierung gemäß einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung.Fig. 1 shows a software-based implementation according to a preferred embodiment of the invention.

Gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch die Aufnahme von Strukturelementen, einem orthogonal zur Abtastrichtung gespannten Wolframdraht mit möglichst geringem Durchmesser ein Dirac-Puls erzeugt, der zur Bestimmung der Modulationsübertragungsfunktion, auch als Modulation Transfer Function (MTF) bezeichnet, verwendet wird. Das Rauschleistungsdichtespektrum, auch als Noise Power Spectrum (NPS) bezeichnet, wird an homogenen Bildstellen bestimmt. Dadurch wird eine Größe äquivalent dem Noise Equivalent Quanta (NEQ) bestimmt und in Bezug zur Dosis gesetzt. Somit wird eine Größe bestimmt, die den Qualitätsparameter eindeutig angibt und/oder beschreibt. Bei einem bekannten Eingangsspektrum wird die detektive Quanteneffϊzienz, auch als detective quantum efficiency (DQE) bezeichnet, bestimmt. Ein Eingangsspektrum gilt als bekannt, wenn die Anzahl und die Energie der einfallenden Quanten pro Flächeneinheit bekannt sind. Das Eingangsspektrum wird bei bekannten Röntgengeräte-Parametern und durch die Bestimmung der Aluminium-Halbwertsschichtdicke ermittelt. Die Röntgengeräte-Parameter umfas- sen unter anderem Anodenmaterial und Winkel, Zusatzfilter-Dicke, Material, Ladung und Leistung.According to a first preferred embodiment of the invention, a Dirac pulse is generated by the inclusion of structural elements, a tungsten wire with the smallest possible diameter that is tensioned orthogonally to the scanning direction, which is designated as modulation transfer function (MTF) for determining the modulation transfer function. is used. The noise power density spectrum, also known as Noise Power Spectrum (NPS), is determined on homogeneous image areas. This determines a size equivalent to the Noise Equivalent Quanta (NEQ) and sets it in relation to the dose. Thus, a variable is determined which uniquely identifies and / or describes the quality parameter. For a known input spectrum, the detective quantum efficiency, also known as detective quantum efficiency (DQE), is determined. An input spectrum is considered to be known if the number and energy of the incident quantum per unit area are known. The input spectrum is determined using known X-ray device parameters and by determining the aluminum half-value layer thickness. The X-ray device parameters include, among others, anode material and angle, additional filter thickness, material, charge and power.

Das erfϊndungsgemäße Verfahren wird bei der Auswertung der Prüfkörperaufnahmen verwendet und ist vorzugsweise als Software bzw. als Computerprogrammprodukt realisiert. Die Grauwerte des jeweiligen radiographischen Verfahrens werden über die Bestimmung der Kennlinie, d.h. die Kennlinie umfassend die Grauwerte als Ordinate aufgetragen über die Dosis als Abszisse, in relative Dosiswerte umgewandelt. Diese Werte weisen eine 16-Bit-Tiefe auf. Eine solche Kennlinie wird auch als Opto Electronic Conversion Function (OECF) bezeichnet. Vorzugsweise werden zur Bestimmung der Kennlinie mehrere Aufnahmen mit un- terschiedlicher Dosis angefertigt, die Auswertung der entsprechenden radiologischen Aufnahmen des Prüfkörpers erfolgt vorzugsweise manuell und/oder automatisch.The erfϊndungsgemäße method is used in the evaluation of Prüfkörperaufnahmen and is preferably implemented as software or as a computer program product. The gray levels of the respective radiographic process are determined by determining the characteristic, i. the characteristic curve comprising the gray values as ordinate plotted over the dose as abscissa, converted into relative dose values. These values have a 16-bit depth. Such a characteristic is also referred to as Opto Electronic Conversion Function (OECF). Preferably, several recordings with different doses are made for the determination of the characteristic curve, the evaluation of the corresponding radiological recordings of the test object preferably takes place manually and / or automatically.

Eine senkrecht zu einem oder mehreren im Prüfkörper vorgesehenem Strukturelement liegende Bildebene, insbesondere eine senkrecht zu einem oder mehreren im Prüfkörper aufge- spanntem Wolframdraht liegende Bildebene, weist einen Dirac-Puls auf. Mit anderen Worten, erlaubt dies die Berechnung eines Dirac-Pulses. Gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um ein radiographisches System. Gemäß anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, wie bei der MRT, wird anstatt Wolfram ein Kunststoff verwendet. Durch eine Kreisintegralbildung um den Dirac-Puls erfolgt eine Rauschreduktion und eine Reduktion eines zweidimensionalen Raumes in einen eindimensionalen Raum. Die Anwendung eines Kosinus-Filters auf den Datensatz vermeidet Probleme bei der nachfolgenden Bildverarbeitung. Denn es ist wichtig, dass an der Phasengrenze die Signalintensität Null beträgt. Zudem wird der Einfluss von Artefakten minimiert. Auf diesen Datensatz wird eine Fourier-Transformation angewendet, und das Amplitudenquadrat wenigstens einer Ordinate des Datensatzes gebildet. Diese Ordinate wird dann gegen die Ortsfrequenz als Abszisse aufgetragen. Das Ergebnis ist die MTF. Eine solche Operation kann in verschiedenen Schnittebenen durchgeführt werden und man erhält auf diese Weise eine In- formation über die MTF im gesamten abgebildeten Körper.An image plane lying perpendicular to one or more structural elements provided in the test body, in particular an image plane perpendicular to one or more tungsten wires mounted in the test body, has a Dirac pulse. In other words, this allows the calculation of a Dirac pulse. According to the first preferred embodiment of the invention is a radiographic system. According to other preferred embodiments of the invention, as in MRI, instead of tungsten a plastic used. A circular integral formation around the Dirac pulse results in a noise reduction and a reduction of a two-dimensional space into a one-dimensional space. Applying a cosine filter to the record avoids problems with subsequent image processing. Because it is important that the signal intensity is zero at the phase boundary. In addition, the influence of artifacts is minimized. A Fourier transform is applied to this data set, and the amplitude square of at least one ordinate of the data set is formed. This ordinate is then plotted against the spatial frequency as the abscissa. The result is the MTF. Such an operation can be carried out in different cutting planes and thus obtains information about the MTF in the entire imaged body.

In derselben Bildebene wird um den Dirac-Puls eine homogene Fläche ausgeschnitten, die die Information des Dirac-Pulses nicht enthält, mit anderen Worten das den Dirac-Puls erzeugende Strukturelement nicht enthält. Die Fourier-Transformation wird durchgeführt und man er- hält das Frequenzspektrum. Zur Reduktion der zweidimensionalen Information in den eindimensionalen Raum wird das Kreisintegral gebildet. Das Amplitudenquadrat wenigstens einer Ordinate wird gegen die Ortsfrequenz aufgetragen. Dadurch erhält man das NPS in eindimensionaler Darstellung. Eine solche Operation wird vorzugsweise an den Stellen oder Bereichen durchgeführt, an denen die MTF bestimmt wurde. Dadurch erhält man eine Information über die Bildqualität im gesamten abgebildeten Körper.In the same image plane, a uniform area is cut out around the Dirac pulse which does not contain the information of the Dirac pulse, in other words does not contain the structure element which generates the Dirac pulse. The Fourier transformation is performed and the frequency spectrum is obtained. To reduce the two-dimensional information in the one-dimensional space, the circular integral is formed. The amplitude square of at least one ordinate is plotted against the spatial frequency. This gives the NPS in one-dimensional representation. Such an operation is preferably performed at the locations or areas where the MTF was determined. This provides information about the image quality throughout the entire body.

Gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch die Aufnahme von Materialien unterschiedlicher Elektronendichte und Schwächungscharakteristik in dem Prüfkörper, beispielsweise in Tortenform, die Übertragungscharakteristik bestimmt. Aus der Übertragungscharakteristik werden die Elektronendichte und die Grauwerte ermittelt. Durch die Aufnahme von Materialien, die zudem dem maximalen und minimalen Absorptionsvermögen natürlicher Komponenten entsprechen, wird die Dynamik überprüft. Gemäß anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, wie bei der DVT, wird Alumini- um als Knochenersatz und Luft als Neben- und Stirnhöhlenfullung als Materialien verwendet. Die Elektronendichte-Information ist neben anderen physikalischen Informationen, wie Protonendichte oder Massenschwächungskoeffizient, in internationalen Tabellenwerken hinterlegt. Anhand dieser Tabellen wird die benötigte Information über die Elektronendichte extra- hiert. Es wird betont, dass je nach Anwendungsbereich geeignete Materialkombinationen für Prüfkörper zu verwenden sind.According to a second preferred embodiment of the invention, the transmission characteristic is determined by the inclusion of materials of different electron density and attenuation characteristic in the test specimen, for example in cake form. From the transfer characteristic, the electron density and the gray values are determined. By absorbing materials that also correspond to the maximum and minimum absorption capacity of natural components, the dynamics are checked. According to other preferred embodiments of the invention, as with the DVT, aluminum used as a bone substitute and air as a sinus and sinus filling as materials. The electron density information is stored in international tables, among other physical information such as proton density or mass attenuation coefficient. Based on these tables, the required information about the electron density is extracted. It is emphasized that suitable material combinations for test specimens should be used, depending on the field of application.

Gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind Prüfkörpermaterialien zu verwenden, deren Elektronendichte wie Schwächungskoeffizienten gegenüber Röntgenstrahlung, wie in der CT-Bildgebung, und deren Protonendichte, wie in der MRT- Bildgebung, bekannt sein müssen. Dadurch lässt sich ein Prüfkörper entwickeln, der sowohl im CT wie auch im MRT verwendet werden kann und damit ein passgenaues automatisches Matching ermöglicht.According to a third preferred embodiment of the invention, test body materials are to be used whose electron density, such as X-ray attenuation coefficients, as in CT imaging, and their proton density, as in MRI imaging, must be known. As a result, a test specimen can be developed that can be used both in CT and in MRI, thus enabling accurate automatic matching.

Um eine möglichst hohe Genauigkeit bei der Überlagerung der Bilddaten verschiedener bildgebender Modalitäten zu erreichen, wird derselbe Prüfkörper verwendet. Für jede Modalität wird eine ortsbezogene Lookup-Tabelle, auch als LUT bezeichnet, gebildet. Jedes primär generierte Voxel bei dreidimensionalen Verfahren, gemäß anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung handelt es sich um Pixel bei zweidimensionalen Verfahren, weist einen Korrekturvektor auf, der für eine Neuberechnung der Bildinformation verwendet wird. Die korrigierten Daten zweier Bilddatensätze werden automatisiert übereinander gelegt. Etwaige Unscharfen bei der automatischen Überlagerung von Patientendaten beruhen dann ausschließlich auf der Bewegungsunschärfe, die durch den Patienten verursacht wird. Dadurch wird mit hoher Genauigkeit ein Matching gewährleistet.In order to achieve the highest possible accuracy when superimposing the image data of various imaging modalities, the same test specimen is used. For each modality, a location-related lookup table, also called LUT, is formed. Each primarily generated voxel in three-dimensional methods, according to other preferred embodiments of the invention, are pixels in two-dimensional methods, having a correction vector used for recalculation of the image information. The corrected data of two image data records are automatically overlaid. Any fuzziness in the automatic overlay of patient data is then based solely on the motion blur caused by the patient. This ensures matching with high accuracy.

Gemäß einem vierten bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung werden in Prüfkörpern, die der jeweiligen Einrichtung in Größe und Form angepasst sind, Drähte unter bekannten Winkeln gespannt. Das Material dieser Drähte muss der jeweiligen Aufnahmetechnik ange- passt sein. Gemäß anderen bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen der Erfindung, wie in der Mammographie, müssen Kunststoffdrähte und/oder Fäden verwendet werden. Gemäß anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, wie in der CT, werden Drähte aus Aluminium verwendet. Die Absorption der Drähte wird so gewählt, dass nach Möglichkeit keine störenden Rekonstruktions-Artefakte erzeugt werden, aber dennoch eine Detektion der Drähte mit hoher Genauigkeit möglich ist.According to a fourth preferred embodiment of the invention, wires are clamped at known angles in test specimens which are adapted to the respective device in size and shape. The material of these wires must be adapted to the respective recording technique. fits. According to other preferred embodiments of the invention, as in mammography, plastic wires and / or threads must be used. According to other preferred embodiments of the invention, as in the CT, aluminum wires are used. The absorption of the wires is chosen so that, if possible, no disturbing reconstruction artifacts are generated, but nevertheless a detection of the wires with high accuracy is possible.

Die zu verwendende Materialkombination wird vorzugsweise als Funktion von der verwendeten Röntgenröhrenspannung gewählt. Beispielsweise wird in der Mammographie eine „wei- che" Strahlenqualität von etwa 30 kV, in der DVT eine Strahlenqualität „mittlerer Härte" von etwa 70 kV und in der CT eine relativ „harte" Strahlenqualität von etwa 125 kV verwendet. Nachdem die Röntgenab Sorption bzw. die Photoabsorption proportional zu der Ordnungszahl der Elemente ist, ergibt sich die vorzugsweise zu verwendende Materialkombination.The combination of materials to be used is preferably chosen as a function of the X-ray tube voltage used. For example, in mammography, a "soft" beam quality of about 30 kV is used, in DVT a "medium hardness" beam quality of about 70 kV and in CT a relatively "hard" beam quality of about 125 kV or the photoabsorption is proportional to the atomic number of the elements, the material combination preferably to be used results.

Die Geometrie der die Prüfkörper durchlaufenden Drähte ist so ausgestaltet, dass durch eine Winkelung zur Abtastmatrix eine Überabtastung möglich ist. Durch die Überabtastung kann eine sehr genaue, mit anderen Worten subpixelgenaue, Ortsinformation über die Lage der Drähte und anderer Strukturelemente gewonnen werden. In der Radiographie werden in den einzelnen Schnittebenen Drähte aus Aluminium orthogonal geschnitten, deren Lage in der Pixelmatrix bestimmt und mit Sollwerten verglichen wird. Gemäß anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, wie bei der MRT, handelt es sich um Nylon-Schnüre. Daraus lässt sich ein Verschiebevektor bestimmen. Gemäß diesem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegen in einer Schnittebene wenigstens drei angeschnittene Drähte, die jeweils unterschiedliche Verschiebevektoren besitzen.The geometry of the wires passing through the test pieces is designed so that an oversampling is possible by angling to the scanning matrix. By oversampling, a very accurate, in other words subpixel accurate, location information about the location of the wires and other structural elements can be obtained. In radiography, aluminum wires are cut orthogonally in the individual cutting planes, whose position in the pixel matrix is determined and compared with nominal values. Other preferred embodiments of the invention, such as MRI, are nylon cords. From this, a shift vector can be determined. According to this fourth preferred embodiment of the invention, in a sectional plane at least three truncated wires, each having different displacement vectors.

Werden mehrere Ebenen mit orthogonalen Schnitten der Drähte betrachtet, lässt sich die Ebene bestimmen, in der ein Draht liegt. Dieser Draht liegt dann unter einem bestimmten Winkel zur Bildmatrix. Durch die Bestimmung dieses Verkippungswinkels kann eine Überabtastung vorgenommen werden, mit der eine Genauigkeit erreicht wird, die subpixelgenau ist. Für zwischen den exakt lagebestimmenden Pixeln liegende Pixel werden Zwischenwerte für die Verschiebevektoren interpoliert. Ist die Bildmatrix größer als die Größe des Prüfkörpers, so werden auch Konturverzeichnungen des Prüfkörpers für die Lagebestimmung verwendet.When viewing multiple planes with orthogonal sections of the wires, you can determine the plane in which a wire lies. This wire is then at a certain angle to the image matrix. By determining this tilt angle, oversampling can be done which achieves an accuracy that is subpixel accurate. Intermediate values for the shift vectors are interpolated for the pixels lying exactly between the position-determining pixels. If the image matrix is larger than the size of the test specimen, contour distortions of the test specimen are also used for the position determination.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Software-basierten Implementierung gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß diesem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die bereitgestellte Einheit 1 eine Verarbeitungseinheit 2, auch als Processing Unit (PU) bezeichnet, die auf einem einzelnen Chip oder auf einem Chipmodul bereitgestellt wird. Die Verarbeitungseinheit 2 umfasst jegliche Prozessoreinheit oder jegliche Computereinheit, die eine Steuereinheit umfasst, welche eine Steuerung mithilfe von Software-Routinen eines Steuerprogramms ausführt, wobei die Software-Routinen in einer Speichereinheit 3, auch als Memory (MEM) bezeichnet, gespeichert sind. Programmcodeanweisungen werden von der MEM 3 geholt und in die Steuerein- heit der PU 2 geladen, um die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Die Verarbeitungsschritte der Blöcke 1 und 2 können auf der Basis von Eingangsdaten, auch als Data Input (DI) bezeichnet, ausgeführt werden und können Ausgangsdaten, auch als Data Output (DO) bezeichnet, erzeugen, wobei die Eingangsdaten DI Daten oder Signalen entsprechen, die kommuniziert und/oder erfasst wurden, und die Aus- gangsdaten DO können Daten oder Signalen entsprechen, die mit anderen Einheiten kommuniziert werden oder kommuniziert werden sollen.1 shows a schematic block diagram of a software-based implementation according to a fifth preferred embodiment of the invention. According to this fifth preferred embodiment of the invention, the provided unit 1 comprises a processing unit 2, also referred to as a processing unit (PU), which is provided on a single chip or on a chip module. The processing unit 2 comprises any processor unit or any computer unit which comprises a control unit which executes a control by means of software routines of a control program, the software routines being stored in a memory unit 3, also referred to as memory (MEM). Program code instructions are fetched from the MEM 3 and loaded into the control unit of the PU 2 in order to carry out the individual method steps of the method according to the invention. The processing steps of blocks 1 and 2 may be performed on the basis of input data, also referred to as data input (DI), and may generate output data, also referred to as data output (DO), where the input data DI correspond to data or signals which have been communicated and / or detected, and the output data DO may correspond to data or signals that are to be communicated or communicated with other entities.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Prüfkörper, ein Verfahren zum automatischen Auswerten von radiologischen Aufnahmen eines Prüfkörpers und ein Computerprogramm- produkt. Durch die Aufnahme von Strukturelementen in den Prüfkörper werden einzelne Parameter bestimmt, mithilfe derer die Bildqualität bestimmbar wird. Dies wird vorzugsweise über die MTF und/oder über das Wienerspektrum bzw. über das NPS ermittelt. Somit wird der Qualitätsparameter genau und schnell ermittelbar. Neben der Verbesserung der Ortsauflö- sung kann durch die Bestimmung der Korrelation von Grauwert und Elektronendichte die Dosis- Wirkungsbeziehung bei der Bestrahlungsplanung besser berücksichtigt werden. Zudem kann durch die Verwendung von Prüfkörpermaterialien in einem Prüfkörper, der sich für die Bildgebung im CT wie auch im MRT eignet, ein hochgenaues Matching durchgeführt wer- den. Durch eine subpixelgenaue Lagebestimmung aller ortsfester Strukturen bzw. Strukturelementen, die am Prüfkörper vorgesehen sind, und die damit mögliche lagegenaue Detektion und Zuordnung von Strukturen oder Strukturelementen des Prüfkörpers im Raum, wird eine dreidimensionale Strukturmatrix gebildet, mit der alle Verzeichnungen im Raum bestimmbar werden. Dadurch werden alle Voxel bei dreidimensionalen Verfahren bzw. Pixel bei zweidi- mensionalen Verfahren von radiographischen Aufnahmen ortskorrigiert. Somit wird es möglich, allen Pixeln bzw. Voxeln eine gesicherte Ortsinformation zuzuordnen. Alle so erhaltenen radiologischen Aufnahmen des Prüfkörpers werden automatisch und maschinell ausgewertet.In summary, the invention relates to a test specimen, a method for the automatic evaluation of radiological images of a specimen and a computer program product. The inclusion of structural elements in the test specimen determines individual parameters with which the image quality can be determined. This is preferably determined via the MTF and / or via the Wieners spectrum or via the NPS. Thus, the quality parameter can be determined accurately and quickly. In addition to improving the location resolution By determining the correlation between gray value and electron density, the dose-response relationship can be better taken into account in the treatment planning. In addition, highly accurate matching can be achieved by using specimens in a specimen that is suitable for CT and MRI imaging. By a subpixel accurate position determination of all stationary structures or structural elements, which are provided on the specimen, and thus possible accurate registration and assignment of structures or structural elements of the specimen in space, a three-dimensional structure matrix is formed, with all distortions in space can be determined. As a result, all voxels are spatially corrected for radiographic images in the case of three-dimensional methods or pixels in two-dimensional methods. Thus, it becomes possible to assign a secure location information to all pixels or voxels. All radiological images of the test specimen thus obtained are evaluated automatically and by machine.

Die Erfindung wird vorzugsweise in der digitalen Radiographie bzw. in digitalen Radiogra- phie-Systemen verwendet. Einige Anwendungsgebiete werden im Folgenden aufgezählt: CT, MRT, DVT, Tomosynthese in der Mammographie und strahlungstherapeutische Planungsund Verifikationssysteme. Besonders vorteilhaft ist, dass die Bestrahlungsplanung mit weit höherer Genauigkeit durchführbar wird. Dies betrifft einzelne Parameter wie die Elektronendichte oder auch die Ortsinformation.The invention is preferably used in digital radiography or in digital radiography systems. Some applications are listed below: CT, MRI, DVT, tomosynthesis in mammography and radiation therapy planning and verification systems. It is particularly advantageous that the treatment planning with far higher accuracy is feasible. This concerns individual parameters such as the electron density or the location information.

Mit dem bereitgestellten Verfahren werden die Bildqualität, die Bilddynamik und die geometrische Verzeichnung radiographischer Modalitäten quantitativ ermittelt. Außerdem sind Datensätze wenigstens zweier verschiedener Bildgebungsverfahren, wie CT und MRT, ortsgenau miteinander kombinierbar. Der bereitgestellte Prüfkörper wird vorzugsweise in den be- schriebenen Verfahren verwendet. Besonders vorteilhaft ist, dass die Anforderungen der radiologischen Diagnostik und der radiologischen Strahlentherapie in Einklang gebracht werden können. So sind mit dem erfindungsgemäßen Prüfkörper prinzipiell Verfahren zur quantitativen Ermittlung der Bildqualität, der Bilddynamik, der geometrischen Verzeichnung radiogra- phischer Modalitäten sowie des Abgleichs von CT- und MRT-Daten durchfuhrbar. Beispielsweise könnten somit diagnostische Informationen unmittelbar in die therapeutische Bestrahlungsplanung einfließen. With the provided method, the image quality, the image dynamics and the geometric distortion of radiographic modalities are determined quantitatively. In addition, data sets of at least two different imaging methods, such as CT and MRI, can be combined with one another with location accuracy. The test specimen provided is preferably used in the described method. It is particularly advantageous that the requirements of radiological diagnostics and radiological radiotherapy can be reconciled. Thus, with the test specimen according to the invention, in principle methods for the quantitative determination of the image quality, the image dynamics, the geometric distortion radiographically phased modalities and the comparison of CT and MRI data. For example, diagnostic information could thus be incorporated directly into therapeutic treatment planning.

Claims

Patentansprüche claims

1. Prüfkörper, geeignet zum Überprüfen einer radiologischen Einrichtung anhand einer vom Prüfkörper erstellten radiologischen Aufnahme, umfassend: eine Mehrzahl von Strukturelementen mit vorbestimmten Absorptionseigenschaften, wobei wenigstens ein Strukturelement aus der Mehrzahl von Strukturelementen orthogonal zur Abtastrichtung vorgesehen ist, aus welchem ein Dirac-Puls erzeugt werden kann.A test specimen suitable for examining a radiological device based on a radiological image prepared by the specimen, comprising: a plurality of structural elements having predetermined absorption properties, wherein at least one structural element of the plurality of structural elements is provided orthogonal to the scanning direction, from which generates a Dirac pulse can be.

2. Prüfkörper nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Strukturelement an dem Prüfkörper vorgesehen ist welches einen Kontrast aufweist, der einem Signal-Rausch- Verhältnis von > 100 und < 400 entspricht.2. Test specimen according to claim 1, wherein at least one structural element is provided on the test specimen which has a contrast which corresponds to a signal-to-noise ratio of> 100 and <400.

3. Prüfkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein an dem Prüfkörper vorgesehenes Strukturelement einen Durchmesser kleiner oder gleich dem eines Bildelements der radiologischen Aufnahme des Prüfkörpers aufweist.3. Test specimen according to one of the preceding claims, wherein at least one provided on the specimen structural element has a diameter smaller than or equal to that of a picture element of the radiological image of the specimen.

4. Prüfkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei an dem Prüfkörper vorgesehene Strukturelemente unterschiedliche Materialien mit unter- schiedlichen Absorptionseigenschaften, insbesondere unterschiedliche Elektronendichten und/oder Protonendichten, aufweisen.4. Test specimen according to one of the preceding claims, wherein at least two provided on the test specimen structural elements have different materials with different absorption properties, in particular different electron densities and / or proton densities.

5. Prüfkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei an dem Prüfkörper unter einem festgelegten Winkel zueinander vorgesehene Struktur- elemente einen Kontrast aufweisen, der einem Signal-Rausch- Verhältnis von > 10, vorzugsweise > 100, entspricht. 5. Test specimen according to one of the preceding claims, wherein at least two provided on the specimen at a predetermined angle to each other provided structural elements have a contrast which corresponds to a signal-to-noise ratio of> 10, preferably> 100.

6. Prüfkörper nach Anspruch 5, wobei der Winkel anhand der Geometrie der an dem Prüfkörper vorgesehenen Strukturelemente festgelegt ist.6. test specimen according to claim 5, wherein the angle is determined by the geometry of the provided on the test specimen structural elements.

7. Prüfkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Strukturelement als Draht und/oder als Faden und/oder als Schnur ausgestaltet ist.7. test specimen according to one of the preceding claims, wherein a structural element is designed as a wire and / or as a thread and / or as a cord.

8. Prüfkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material eines Strukturelements Kunststoff und/oder Aluminium und/oder Wolfram und/oder Nylon umfasst.8. Test specimen according to one of the preceding claims, wherein the material of a structural element comprises plastic and / or aluminum and / or tungsten and / or nylon.

9. Verfahren zum automatischen Auswerten von radiologischen Aufnahmen eines Prüfkörpers mit wenigstens einem Strukturelement mit vorbestimmten Absorptionseigenschaften, wobei absorptionsäquivalente Zahlenwerte aus einer digitalen radiologischen Aufnahme des Prüfkörpers in einen Datensatz ausgelesen werden, wobei eine Kennlinie der Grauwerte als Funktion der Dosis durch Umwandlung in relative Dosiswerte bestimmt wird, wobei mit einem orthogonal zur Abtastrichtung vorgesehenem Strukturelement ein Di- rac-Puls erzeugt wird, und durch eine entsprechende Signal Verarbeitung die Modulati- onsübertragungsfunktion und/oder das Rauschleistungsdichtespektrum, geeignet zur Bestimmung eines Qualitätsparameters, bestimmt wird.9. A method for automatically evaluating radiological images of a test specimen having at least one structural element with predetermined absorption properties, wherein absorbance equivalent numerical values are read from a digital radiological image of the specimen in a data set, wherein a characteristic of the gray values as a function of the dose determined by conversion into relative dose values is generated, wherein with a provided orthogonal to the scanning direction a structural element a dis rac-pulse is generated, and by a corresponding signal processing, the modulation onsübertragungsfunktion and / or the noise power density spectrum, suitable for determining a quality parameter, is determined.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Signalverarbeitung eine Kreisintegralbildung um das den Dirac-Puls erzeugende Strukturelement geeignet zur Rauschreduktion und geeignet zur Reduktion eines zweidimensionalen Raumes in einen eindimensionalen Raum umfasst. 10. The method of claim 9, wherein the signal processing comprises circular integral formation around the structure element generating the Dirac pulse suitable for noise reduction and suitable for reducing a two-dimensional space into a one-dimensional space.

1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, wobei die Signalverarbeitung die Anwendung eines Kosinus-Filters auf den Datensatz geeignet zur Glättung von Artefakten umfasst.A method according to any one of claims 9 and 10, wherein the signal processing comprises applying a cosine filter to the data set suitable for smoothing artifacts.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1, wobei die Signal Verarbeitung die Anwendung einer Fouriertransformation auf wenigstens einer Ordinate des Datensatzes, das Bilden des Amplitudenquadrates auf wenigstens einer Ordinate des Datensatzes und das Auftragen wenigstens einer Ordinate als Funktion der Abszisse, insbesondere als Funktion der Ortsfrequenz, umfasst.12. The method of claim 9, wherein the signal processing comprises applying a Fourier transform to at least one ordinate of the data set, forming the amplitude square on at least one ordinate of the data set, and plotting at least one ordinate as a function of the abscissa, in particular as Function of the spatial frequency, includes.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Datensätze wenigster zweier radiologischer Aufnahmen des Prüfkörpers überlagert werden und eine ortsbezogene Lookup-Tabelle bestimmt wird und/oder eine dreidimensionale Strukturmatrix zur Lagebestimmung der Mehrzahl von Strukturelementen bestimmt wird.13. The method according to any one of claims 9 to 12, wherein the data sets of at least two radiological images of the specimen are superimposed and a location-related lookup table is determined and / or a three-dimensional structure matrix for determining the position of the plurality of structural elements is determined.

14. Computerprogrammprodukt umfassend eine Code-Einrichtung, die geeignet zum Ausführen der Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 13 ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.A computer program product comprising a code device suitable for performing the steps of a method according to any one of claims 9 to 13 when executed on a computer.

15. Verwendung eines Prüfkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in wenigstens einem der folgenden Anwendungsgebiete:15. Use of a test specimen according to one of claims 1 to 8 in at least one of the following fields of application:

Radiologie, insbesondere diagnostische Radiologie, insbesondere in der digitalen Tomographie, insbesondere in der digitale Volumentomographie in der Dentalradiogra- phie, - Tomosynthese in der Mammographie,Radiology, in particular diagnostic radiology, in particular in digital tomography, in particular in digital volume tomography in dental radiography, - tomosynthesis in mammography,

- Strahlentherapie, insbesondere zur Erstellung von Bestrahlungsplänen und/oder zur Verifikation, insbesondere in „electronic portal imaging devices". - Radiotherapy, in particular for the preparation of treatment plans and / or for verification, in particular in "electronic portal imaging devices".