DE102012201798A1

DE102012201798A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Planung einer Röntgenbildgebung mit geringer Strahlenbelastung

Info

Publication number: DE102012201798A1
Application number: DE201210201798
Authority: DE
Inventors: Rosemarie Banckwitz; Dr. Hoheisel Martin; Andreas Maier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2013-08-08

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren (1) zur Planung einer Röntgenbildgebung mit einer Röntgenbildgebungseinrichtung (20) eines Untersuchungsbereiches eines Untersuchungsobjektes (17) mit geringer Strahlenbelastung, wobei das Untersuchungsobjekt (17) auf einem Lagerungsmittel (16) der Röntgenbildgebungseinrichtung (20) gelagert ist, umfassend folgende Verfahrensschritte: S1) Erhalten von Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20); S2) Bestimmen der Lage wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes (17); S3) Bestimmen wenigstens eines bestrahlten Bereiches des Untersuchungsobjektes (17) in Abhängigkeit der Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20) und der Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes (17). Weiter beschreibt die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Planung einer Röntgenbildgebung mit geringer Strahlenbelastung.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Planung einer Röntgenbildgebung mit geringer Strahlenbelastung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Planung einer Röntgenbildgebung mit geringer Strahlenbelastung.
Medizinische Diagnose- und Interventionssysteme in der Angiographie, Kardiologie und Neurologie nutzen heute vielfach Röntgengeräte oder Röntgenvorrichtungen als Basis für eine Bildgebung. Die Röntgengeräte sind häufig mit einem sogenannten C-Bogen, auch C-Arm genannt, ausgestattet. Ein C-Bogen umfasst meist eine Röntgenquelle und über einen C-förmig ausgeführten, meist metallischen Verbindungsträger, in gegenüberliegender Lage einen Röntgendetektor. Der C-Bogen kann beispielsweise an einem sogenannten Stativ, an der Decke oder an einer roboterähnlichen Vorrichtung montiert sein. Mehrere Bewegungsachsen und Verstellmöglichkeiten, die auch motorisch angetrieben werden können, gestatten eine flexible Positionierung der Röntgenquelle und des Röntgendetektors relativ zu einem Untersuchungsobjekt, beispielsweise einem menschlichen oder tierischen Patienten, das auf einem Untersuchungstisch oder einer Patientenliege liegt. Die Positionierung des C-Bogens und der daran angebrachten Komponenten wird auch als Verfahren des C-Bogens bezeichnet. Zunehmende Bedeutung gewinnen auch Aufnahmeverfahren bei denen der C-Bogen in einer Rotationsbewegung um einen Untersuchungsbereich, auch engl. "Region of Interest", ROI, genannt, verfahren wird, während eine größere Anzahl an Röntgenbildern aufgenommen wird. Mit Hilfe von mathematischen Algorithmen werden diese sogenannten Rotationsröntgenbilder zu einem 3D-Bilddatensatz rekonstruiert. Weiter werden zur medizinischen Bildgebung Computertomografiegeräte, kurz CT-Geräte, eingesetzt. Durch eine rechnerbasierte Bildverarbeitung einer Vielzahl, aus verschiedenen Richtungen aufgenommenen Röntgenaufnahmen eines Untersuchungsobjektes werden sogenannte Schnittbilder erzeugt.
Allen diesen Bildgebungsverfahren ist unter anderem gemein, dass sie auf ionisierender Strahlung beruhen, die von einer Röntgenquelle ausgesendet wird, das Untersuchungsobjekt durchstrahlt, abhängig vom durchstrahlten Material mehr oder weniger absorbiert wird, sodann auf einem Röntgendetektor auftrifft und dort ortsaufgelöst detektiert wird, wodurch ein, der Absorption entsprechendes, Graustufenbild erzeugt werden kann. Es ist naheliegend, dass das durchstrahlte Gewebe einer Strahlenbelastung mit potentiell gesundheitsschädigenden Auswirkungen ausgesetzt ist. Die Strahlenbelastung oder Strahlendosis, z.B. bei einer radiologischen Diagnose, sowohl für den Patienten als auch für das die Röntgenapparatur bedienende Personal so gering wie möglich zu halten, ist eine ständige Herausforderung und Aufgabe für Hersteller und Bediener röntgentechnischer Anlagen.
Eine Möglichkeit, die aufgenommen Strahlendosis gering zu halten, ist eine günstige Positionierung des Patienten bei der Untersuchung. Insbesondere bei Organen, die gegenüber Röntgenstrahlung sehr sensitiv sind und die in der Nähe der zu untersuchenden Bereiche liegen, kann viel Dosis eingespart werden, wenn diese Organe nicht direkt von der Strahlung getroffen werden. Zum Beispiel ist es sinnvoll, bei einem Kopf-CT-Scan die Augen aus dem direkten Strahlengang zu nehmen. Besonders bei CT-Scannern und C-Bogen-CT-Anlagen ist dieses Problem besonders ausgeprägt, da viele Projektionen, d.h. Röntgenaufnahmen, gemacht werden, die aus unterschiedlichen Winkeln aufgenommen werden.
Bisher ist es üblich, bei z.B. CT-Aufnahmen oder C-Bogen-CT-Aufnahmen, einen Patienten manuell für eine Aufnahmen oder einen Scan zu lagern. Erfahrene Anwender achten auf sensitive Organe, die nicht aufgenommen werden sollen, und versuchen, diese aus dem Strahlengang zu nehmen. Dafür kann beispielsweise eine Röntgenmaske, eine Röntgenblende oder ein Kollimator manuell eingestellt und ausgerichtet werden. Oder weitere Parameter der Belichtungseinheit können je nach Position der Strahlenquelle-Detektor-Ausrichtung, bei einem CT-Gerät Gantry genannt, eingestellt werden, wie dies z.B. in dem US-Patent 7,148,923 beschrieben ist. Eine andere Möglichkeit ist, mit verschiedenen Protektoren aus Blei oder aus einem anderen röntgendichten Material empfindliche Stellen abzudecken und damit vor Strahlung zu schützen. Oder der Patient wird in eine Lage gebracht, in der die sensitiven Organe nicht im Strahlengang liegen. Nachteilig an diesen Vorgehensweisen ist, dass der Erfolg der Maßnahme entweder stark von der Erfahrung der Bedienperson, z.B. einem Radiologen oder einem Arzt, abhängt oder dass sie nur wenig auf eine individuelle Aufnahmesituation angepasst werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren anzugeben, das die Planung einer Bildgebung mit einem Röntgengerät mit geringer Strahlenbelastung ermöglicht. Weiter ist es die Aufgabe der Erfindung eine entsprechende Vorrichtung anzugeben.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Planung einer Röntgenbildgebung mit geringer Strahlenbelastung mit den Merkmalen des ersten unabhängigen Patentanspruchs und einer Vorrichtung zur Planung einer Röntgenbildgebung mit geringer Strahlenbelastung mit den Merkmalen des zweiten unabhängigen Patentanspruchs.
Ein Grundgedanke der Erfindung ist ein Verfahren zur Planung einer Röntgenbildgebung mit einer Röntgenbildgebungseinrichtung eines Untersuchungsbereiches eines Untersuchungsobjektes mit geringer Strahlenbelastung, wobei das Untersuchungsobjekt auf einem Lagerungsmittel der Röntgenbildgebungseinrichtung gelagert ist, und wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

S1) Erhalten von Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung;
S2) Bestimmen der Lage wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes;
S3) Bestimmen wenigstens eines bestrahlten Bereiches des Untersuchungsobjektes in Abhängigkeit der Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung und der Lage des Untersuchungsobjektes.

Das Verfahren ist also dazu ausgelegt, die Planung oder die Vorbereitung der Aufnahme eines oder mehrerer Röntgenbilder mit geringer Strahlenbelastung zu unterstützen. Dazu dient unter anderem eine Röntgenbildgebungseinrichtung, wie ein CT-Gerät oder ein C-Bogen-Röntgengerät, die dazu ausgelegt ist, wenigstens einen Teilbereich eines Untersuchungsobjektes, das auf einem Lagerungsmittel, zum Beispiel einer Patientenliege, gelagert ist, aufzunehmen. Unter einem Untersuchungsbereich soll eine echte oder unechte Teilmenge des Untersuchungsobjektes verstanden werden, von der ein 2D- oder 3D-Röntgenbild gewonnen werden soll. Bei Verdacht einer Herzerkrankung kann der Untersuchungsbereich z.B. das Herz eines Patienten sein. Das Verfahren umfasst erfindungsgemäß drei Verfahrensschritte S1 bis S3, wobei die Reihenfolge der Verfahrensschritte S1 und S2 auch vertauscht werden kann.
Im ersten Verfahrensschritt werden Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung erhalten oder empfangen. Unter Einstellparametern werden zum Beispiel Kenngrößen verstanden, wie die Lage eines C-Bogens in x-, y-, z-Richtung, die drei Orientierungswinkel eines C-Bogens, LAO/RAO, cranial/caudal oder der C-Arm-Swivel, der Abstand von Röntgenquelle zu Röntgendetektor, Belichtungszeit, Bildfrequenz, Einstellungen eines Röntgenfilters bzw. Kollimators, Röntgengeneratorparameter, wie Spannung einer Röntgenröhre, Größe eines Röntgenstroms und/oder Bewegungsabfolgen des Lagerungsmittels oder gegebenenfalls auch eine zeitliche Abfolge der Einstellparameter. Der Empfänger der Einstellparameter kann dabei ein elektronischer Rechner der Röntgenbildgebungseinrichtung sein, der die Röntgenbildgebungseinrichtung steuert, oder eine separate Rechen- und Steuereinrichtung, z.B. ein Computer. Die Einstellparameter können z.B. von einer Bedienperson der Röntgenbildgebungseinrichtung, die diese aus einer Bedienungsanleitung für die Röntgenbildgebungseinrichtung entnommen hat, an einem Eingabemittel, z.B. einer Tastatur der Rechen- und Steuereinrichtung, eingegeben worden sein.
Im zweiten Verfahrensschritt wird die Lage wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes bestimmt. Unter der Lage werden die Position und die Orientierung des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes im Raum, vorzugsweise relativ zu einem Bezugspunkt der Röntgenbildgebungseinrichtung verstanden. Das kann auch mehrere Teilbereiche des Untersuchungsobjektes einschließen, wenn beispielsweise ein Patient gekrümmt auf dem Lagerungsmittel liegt.
Im dritten Verfahrensschritt wird wenigstens ein bestrahlter Bereich des Untersuchungsobjektes in Abhängigkeit der Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung und der Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes bestimmt. Aus den Einstellparametern ist bekannt, welche Art von Röntgenstrahlung von welchem Ort des Röntgenstrahlers in welche Richtung emittiert werden soll. Aus der Lage des wenigsten einen Teils des Untersuchungsobjektes wird bestimmt, welche Bereiche des Untersuchungsobjektes von der Röntgenstrahlung durchdrungen werden kann. Es wird somit, gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Zeit, die Schnittmenge aus dem Volumen der geplanten Röntgenstrahlung und dem wenigsten einen Teil des Untersuchungsobjektes bestimmt. Der bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes ist zunächst "virtuell" oder "theoretisch", d.h. es ist derjenige Bereich, der bei tatsächlicher Durchführung einer Bildgebung und Ausführung der Einstellparameter bestrahlt werden würde. Ohne tatsächlicher Röntgenbildgebung wird somit auch keine Röntgenstrahlung appliziert. Erst wenn die Röntgenbildgebung mit den Einstellparametern durchgeführt wird, kommt es zu einer tatsächlichen Strahlenabgabe. Da der potentiell bestrahlte oder der erwartet bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes vor einer Röntgenbildgebung bestimmt wird, können gegebenenfalls die Einstellparameter der Röntgenbildgebungseinrichtung und/oder die Lage des Untersuchungsobjektes vor der tatsächlichen Röntgenbildgebung verändert werden.
Vorzugsweise wird aus der Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes die Lage wenigstens eines Organs des Untersuchungsobjektes bestimmt.
Aus der bestimmten Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes kann auf die Lage von Organen des Untersuchungsobjektes geschlossen werden. Beispielsweise kann aus der bestimmten Lage des Patienten die Größe des Patienten bestimmt werden und unter Zuhilfenahme von Statistiken, beispielsweise einer Statistik, in der abhängig von der Größe eines Patienten die Lage des Magens untersucht wurde, können die Lagen von Organen und/oder Körperregionen sehr genau geschätzt werden. Die Lage des wenigstens einen Organs geht in den wenigstens einen bestrahlten Bereich des Untersuchungsobjektes ein, d.h. es wird beispielsweise überprüft, ob das wenigstens eine Organ im Bereich des bestrahlten Bereiches liegt und damit einer Röntgenstrahlung ausgesetzt sein kann. Weiter kann die Lage zusammen mit dem bestimmten, bestrahlten Bereich in der Rechen- und Steuereinrichtung abgespeichert werden.
Mit besonderem Vorteil gehen in die Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung wenigstens ein Organprogramm und/oder ein Scanprotokoll ein.
Ein Organprogramm ist im Allgemeinen ein Ablaufprogramm für die Aufnahme eines oder mehrerer Röntgenbilder, dessen Parameter speziell an ein bestimmtes Organ angepasst sind. Es werden damit gleichzeitig mehrere Einstellparameter, wie Generatorparameter, Positionierungsparameter von Strahler, Detektor, und/oder Röntgenfilterparameter, ausgewählt, die sich in der Praxis als zielführend für die Aufnahme des bestimmten Organs herausgestellt haben. Häufig können diese Parameter auch von einem Anwender wieder verändert und angepasst werden. Durch die Anwahl eines Organprogramms ist inhärent bekannt, welches Organ aufgenommen werden soll. Beispielsweise ist anzunehmen, dass ein Anwender, der das Organprogramm „Herz“ wählt, eine Röntgenaufnahme des Herzens beabsichtigt. Ein Scanprotokoll ist ebenfalls eine Zusammenfassung von Einstellparametern und/oder eine Abfolge von Einstellparametern.
Zweckmäßig geht in die Bestimmung der Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes eine Messung mit einem Messmittel von wenigstens einem Teil des Untersuchungsobjekts ein, wobei das Messmittel insbesondere ein oder mehrere Messmittel aus der Gruppe von Kamera im sichtbaren Wellenlängenbereich, IR-Kamera, Time-of-Flight-Kamera, Laserscanner, druckempfindliches Messmittel, auf einem induktiven Messeffekt beruhendes Messmittel, auf einem kapazitiven Messeffekt beruhendes Messmittel, auf Wärmestrahlungserkennung beruhendes Messmittel, eine Nahfeldantenne umfassendes Messmittel, umfasst.
Die Bestimmung der Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes erfolgt vorzugsweise unter Zuhilfenahme einer Messung mit einem Messmittel. Für die Messung können verschiedenste, prinzipiell bekannter, Messmittel verwendet werden. Kameras im sichtbaren Wellenlängenbereich sind weit verbreitet und können z.B. durch stereoskopische Aufnahmen auch eine räumliche Bilddarstellung ermöglichen. Kameras, die im infraroten (IR) Wellenlängenbereich empfindliche Bildaufnehmer besitzen, bieten den Vorteil, dass ein Untersuchungsobjekt auch in einem durch Tücher abgedeckten Zustand aufnehmbar ist. Als sogenannte Time-of-Flight-Kameras (TOF) werden 3D-Kamerasysteme bezeichnet, die mit einem Laufzeitverfahren Abstände messen. Das Prinzip ähnelt dem von Laserscannern, im Gegensatz dazu wird aber mit einem Messvorgang eine Matrix von Abständen erfasst. Unter einem druckempfindlichen Messmittel kann beispielsweise eine Matte mit druckempfindlichen Sensoren verstanden werden. Bei Belastung durch einen Patienten kann aus dem Muster der Druckmesswerte z.B. auf die Größe, die Lage und gegebenenfalls auch auf das Gewicht des Patienten geschlossen werden. Andere Messmittel beruhen auf Messprinzipien wie Änderung einer Induktion, Änderung einer Kapazität oder dem Erfassen von Wärmestrahlung.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der wenigstens eine bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes auf dem Untersuchungsobjekt visualisiert.
Durch eine Visualisierung des bestrahlten Bereiches, d.h. desjenigen Bereiches, der mit den aktuell eingestellten Einstellungsparametern der Röntgenbildgebungseinrichtung und bei einer tatsächlichen Röntgenbildgebung mit Röntgenstrahlung beaufschlagt werden würde, auf dem Untersuchungsobjekt, gewinnt ein Anwender der Röntgenbildgebungseinrichtung, z.B. ein Radiologe oder ein Arzt, eine Vorstellung über das Ausmaß der Strahlenbelastung.
Zweckmäßig erfolgt die Visualisierung durch wenigstens ein Leuchtmittel. Diesem Merkmal liegt die Idee zugrunde, dass der wenigstens eine bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes mit Hilfe eines Leuchtmittels, z.B. einer Leuchte, einer Lampe, eines Lasers, eines Projektors oder eines Scheinwerfers, auf dem Untersuchungsobjekt visualisiert wird. Dazu kann das Leuchtmittel beispielsweise genau den Bereich auf dem Untersuchungsobjekt beleuchten, der dem bestrahlten Bereich entspricht, d.h. demjenigen Bereich, der bei einer Röntgenaufnahme von Strahlung durchdrungen werden würde.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der wenigstens eine bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes auf einem Darstellungsmittel visualisiert wird. Beispielsweise kann der bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes auf einem Computermonitor dargestellt werden. Denkbar ist dabei, dass die Darstellung ein schematisches oder realistisches Bild des Untersuchungsobjektes umfasst, auf dem der bestrahlte Bereich visualisiert, z.B. markiert, ist.
Vorzugsweise geht in die Visualisierung die Strahlendosis des bestrahlten Bereiches ein, wobei insbesondere die Strahlendosis durch eine Farbe einer Farbskala und/oder durch eine Lichtintensität und/oder durch einen Zahlenwert visualisiert wird.
Aus den Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung und der Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes kann neben der qualitativen Bestimmung des wenigstens einen bestrahlten Bereiches des Untersuchungsobjektes auch eine quantitative Bestimmung der Strahlenmenge oder der Strahlendosis des bestrahlten Bereiches erfolgen. Mit der Information der ortsaufgelösten Strahlendosis kann die Visualisierung sehr detailliert und für einen Anwender, z.B. einen Arzt, sehr nutzbringend erfolgen. Denkbar ist beispielsweise, dass der bestrahlte Bereich auf dem Untersuchungsobjekt mittels einer Leuchte visualisiert wird, wobei Gebiete mit einer hohen Strahlendosis heller beleuchtet werden als solche mit einer geringen Strahlendosis. Eine andere Möglichkeit ist, Bereiche mit hoher Strahlendosis mit einer „warmen“ Farbe, d.h. einer eher rötlichen Farbe, und Bereiche mit niedriger Strahlendosis mit einer „kalten“, d.h. einer eher bläulichen Farbe, zu beleuchten. Weiter kann die Strahlendosis summiert werden und so eine effektive Strahlendosis bestimmt werden. Diese effektive Strahlendosis kann als Zahlenwert visualisiert werden. Vorteilhaft kann aus der Lage von wenigstens einem Organ und dem wenigstens einen bestrahlten Bereich des Untersuchungsobjektes eine effektive Organdosis bestimmt werden. Auch diese kann visualisiert werden, indem zum Beispiel der Bereich auf dem Untersuchungsobjekt, der der Lage des Organs entspricht, visualisiert wird. Die Visualisierung kann sowohl auf dem Untersuchungsobjekt selbst, als auch auf dem Darstellungsmittel, z.B. einem Computermonitor, erfolgen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird aus den Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung, insbesondere aus einem aktuell ausgewählten Organprogramm, ein Zielaufnahmebereich bestimmt, der Zielaufnahmebereich wird mit dem bestrahlten Bereich verglichen und es wird zumindest ein neuer Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung so bestimmt, dass der Unterschied aus bestrahltem Bereich und Zielaufnahmebereich minimal ist.
Aus den Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung kann ermittelt werden, welcher Bereich des Untersuchungsobjektes, hier Zielaufnahmebereich genannt, aufgenommen werden soll. Dies ist insbesondere bei einem aktuell ausgewählten Organprogramm leicht möglich, da ein Organprogramm speziell für die Aufnahme eines bestimmten Organs ausgelegt ist. Beispielsweise kann mit einem Organprogramm „Magen-3D“ bevorzugt der Magen in einer räumlichen Darstellung aufgenommen werden. Weiter ist aus der Lage des Untersuchungsobjektes und den Einstellparametern der Röntgenbildgebungseinrichtung der bestrahlte Bereich bekannt. Durch einen Vergleich dieser beiden Informationen wird bestimmt, ob der bestrahlte Bereich größer ist, als der Zielaufnahmebereich. Ist dies der Fall, wird wenigstens ein Einstellparameter der Röntgenbildgebungseinrichtung derart verändert, dass der neu bestrahlte Bereich kleiner als der vorherige bestrahlte Bereich ist, unter der Prämisse, dass der Zielaufnahmebereich im neu bestrahlten Bereich enthalten ist. Vorzugsweise wird der wenigstens eine Parameter so verändert, dass der neu bestrahlte Bereich minimal ist. Ein Einstellparameter, der geändert werden kann, ist z.B. die Position oder ein Anstellwinkel eines C-Bogens. Neben der bestrahlten Fläche kann auch die applizierte Strahlendosis reduziert oder minimiert werden, wobei zweckmäßig die Lage von Organen bestimmt wird. Die Bestimmung der Änderung der Einstellparameter kann zum Beispiel durch einen an sich bekannten Optimierungsalgorithmus erfolgen. Der Parameter und die Änderung des Parameters können einer Bedienperson z.B. auf einem Monitor der Rechen- und Steuereinrichtung der Röntgenbildgebungseinrichtung angezeigt werden.
Günstig umfasst der zumindest eine neu bestimmte Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung einen Einstellparameter für einen Röntgenfilter und/oder eine Röntgenblende und/oder einen Kollimator. Durch die genannten Mittel kann der bestrahlte Bereich verändert werden, z.B. kann der bestrahlte Bereich durch Einfahren von zusätzlichen Filterlamellen, die Röntgenstrahlung absorbieren, verkleinert werden.
Vorzugsweise wird der zumindest eine neu bestimmte Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung automatisch eingestellt. Nachdem der Einstellparameter und das Maß der Änderung des Einstellparameters bestimmt sind, kann der Einstellparameter durch entsprechende Steuermittel automatisch eingestellt oder verändert werden. So ist beispielsweise denkbar, dass Filterlammelen eines Röntgenfilters durch einen Motor, gesteuert von der Rechen- und Steuereinrichtung, nach Vorgabe der Einstellparameteränderung eingefahren werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass aus den Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung, insbesondere aus einem aktuell ausgewählten Organprogramm, und einer, aus dem wenigstens einen bestrahlten Bereich des Untersuchungsobjektes, bestimmten Strahlendosis, eine neue Lage wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes so bestimmt wird, dass die Strahlendosis kleiner ist und wobei die neue Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes auf einem Darstellungsmittel visualisiert wird.
Bei dieser Ausgestaltung wird somit eine verbesserte Lage des Untersuchungsobjektes bestimmt und auf einem Darstellungsmittel, z.B. einem Monitor der Rechen- und Steuereinrichtung der Röntgenbildgebungseinrichtung, visualisiert. Die verbesserte Lage zeichnet sich durch einen kleineren bestrahlten Bereich und/oder durch eine geringere zu erwartende Strahlendosis aus. Wie zuvor beschrieben kann aus den Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung ermittelt werden, welcher Bereich des Untersuchungsobjektes, der Zielaufnahmebereich, aufgenommen werden soll. Dies ist insbesondere bei einem aktuell ausgewählten Organprogramm leicht möglich, da ein Organprogramm speziell für die Aufnahme eines bestimmten Organs ausgelegt ist. Weiter sind aus der aktuellen Lage des Untersuchungsobjektes und den Einstellparametern der Röntgenbildgebungseinrichtung der bestrahlte Bereich und die zu erwartende Strahlendosis bekannt. Nun wird eine neue Lage des Untersuchungsobjektes so bestimmt, dass der bestrahlte Bereich und/oder die Strahlendosis kleiner sind, als der bestrahlte Bereich und/oder die Strahlendosis bei der aktuellen Lage des Untersuchungsobjektes, unter der Prämisse, dass der Zielaufnahmebereich im neu bestrahlten Bereich enthalten ist. Vorzugsweise sind der bestrahlte Bereich und/oder die Strahlendosis minimal. Denkbar ist, dass in die Bestimmung der neuen Lage des Untersuchungsobjektes ein mathematisches Modell des Untersuchungsobjektes eingeht. Die neue Lage des Untersuchungsobjektes wird z.B. auf einem Monitor der Rechen- und Steuereinrichtung dargestellt.
Mit besonderem Vorteil gehen in die Bestimmung des zumindest einen neuen Einstellparameters für die Röntgenbildgebungseinrichtung und/oder in die Bestimmung des wenigstens einen Teils der neuen Lage des Untersuchungsobjektes ein Expertensystem ein.
Expertensysteme, XPS, sind aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz, KI, bekannt. Ein Expertensystem ist im Allgemeinen ein Computerprogramm, das bei der Lösung von Problemen wie ein menschlicher Experte helfen kann, indem es Handlungsempfehlungen aus einer Wissensbasis ableitet. Über sogenannte Wenn-Dann-Beziehungen kann menschliches Wissen für Computer zugänglich gemacht werden. Ist beispielsweise eine durch menschliche Experten trainierte Wissensbasis in der Rechen- und Steuereinrichtung der Röntgenbildgebungseinrichtung gespeichert, kann das Expertensystem Optionen für die Art eines zu verändernden Einstellparameters oder für eine neue Lage des Untersuchungsobjektes bereitstellen. Denkbar ist z.B. ein Expertensystem mit Wissensbasis, in dem eine Vielzahl an verschiedenen Lagen und den zugehörigen Dosisempfindlichkeiten von Körperbereichen gespeichert sind.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Planung einer Röntgenbildgebung mit einer Röntgenbildgebungseinrichtung eines Untersuchungsbereiches eines Untersuchungsobjektes mit geringer Strahlenbelastung, umfassend eine Röntgenbildgebungseinrichtung, ein Untersuchungsobjekt, ein Lagerungsmittel für das Untersuchungsobjekt, ein Eingabemittel zum Erhaltung von Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung, wenigstens ein Lagebestimmungsmittel zum Bestimmen wenigstens eines Teils der Lage des Untersuchungsobjektes und eine Rechen- und Steuereinrichtung zum Bestimmen wenigstens eines bestrahlten Bereiches des Untersuchungsobjektes in Abhängigkeit der Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung und der Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes.
Vorzugsweise umfasst die Röntgenbildgebungseinrichtung ein Computertomographie-Gerät oder ein C-Bogen-Röntgengerät.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Vorrichtung Mittel zur Ausführung eines der zuvor beschriebenen Verfahren.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren samt Beschreibung. Es zeigen:
1 eine Röntgenbildgebungseinrichtung nach dem Stand der Technik;
2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
5 eine schematische Darstellung einer Visualisierung eines bestrahlten Bereiches;
6 eine schematische Darstellung einer Visualisierung eines reduzierten bestrahlten Bereiches, durch eine neue Lage des Untersuchungsobjektes.
1 zeigt beispielhaft eine Röntgenbildgebungseinrichtung 20’ nach dem Stand der Technik mit Hilfe derer ein heute übliches Verfahren zur Einstellung und Positionierung einer Röntgenbildgebungseinrichtung erklärt wird. Die Röntgenbildgebungseinrichtung 20’, hier ein C-Bogen-Röntgengerät, weist einen C-Bogen 12’ auf, an dem in gegenüberliegender Lage eine Röntgenquelle 13’ und ein Röntgendetektor 14’ angeordnet sind. Auf einem Lagerungsmittel 16’, z.B. einem Untersuchungstisch, der von einer Säule des Lagerungsmittels gehalten wird, liegt ein Untersuchungsobjekt 17’, hier ein menschlicher Patient. Die Röntgenbildgebungseinrichtung 20’ wird durch ein Rechen- und Steuermittel 11’, hier ein Computer, mit einem Eingabemittel 21’, hier eine Tastatur, gesteuert. Bildaufnahmen können z.B. auf einem Darstellungsmittel 22’, hier ein Monitor, dargestellt werden. Das Rechen- und Steuermittel 11’ ist unter anderem mit einem Aktor 19’, der den C-Bogen 12’ um einen Drehwinkel 18’ rotieren kann, und einem Kollimator 15’, der wie eine Maske die Röntgenstrahlung der Röntgenquelle 13’ beschränken kann, verbunden. Durch eine Eingabe am Eingabemittel 21’ von Einstellparametern, wie der Drehwinkel 18’ und die Größe der Röntgenstrahlmaskierung des Kollimators 15’, kann die Röntgenbildgebungseinrichtung 20’ so eingestellt werden, dass ein Röntgenbild eines Untersuchungsbereiches 27’, d.h. eines interessierenden Bereiches, der z.B. ein erkranktes Organ umfasst, aufgenommen werden kann. Es ist leicht ersichtlich, dass viele Faktoren, wie eine geeignete Lage des Untersuchungsobjektes 17’, die richtige Wahl des Drehwinkels 18’ oder die richtige Einstellung des Kollimators 15’, darüber entscheiden, ob eine Röntgenaufnahme den gewünschten Untersuchungsbereich 27’ umfasst oder ob der Aufnahmebereich zum Beispiel zu groß gewählt wurde und das Untersuchungsobjekt 17’ unnötigerweise mit Strahlung belastet wird. Die Wahl von „guten“ Einstellparametern hängt überwiegend von der Erfahrung und dem Geschick eines Anwenders, z.B. eines Arztes, der die Röntgenbildgebungseinrichtung 20' bedient, ab.
2 zeigt beispielhaft ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zur Planung einer Röntgenbildgebung mit einer Röntgenbildgebungseinrichtung eines Untersuchungsbereiches eines Untersuchungsobjektes mit geringer Strahlenbelastung. Das Verfahren 1 umfasst die Verfahrensschritte S1 bis S3. Es startet, „Start“, mit Verfahrensschritt S1 und endet, „End“, nach Verfahrensschritt S3. Die einzelnen Verfahrensschritte lauten:

S1) Erhalten von Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung;
S2) Bestimmen der Lage wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes;
S3) Bestimmen wenigstens eines bestrahlten Bereiches des Untersuchungsobjektes in Abhängigkeit der Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung und der Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes.

In 3 ist beispielhaft und schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Planung einer Röntgenbildgebung mit einer Röntgenbildgebungseinrichtung 20 eines Untersuchungsbereiches eines Untersuchungsobjektes 17 mit geringer Strahlenbelastung dargestellt. Durch die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden zugleich Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Verfahrensschritten beschrieben. Die Röntgenbildgebungseinrichtung 20, hier ein C-Bogen-Röntgengerät, weist einen C-Bogen 12 auf, an dem in gegenüberliegender Lage eine Röntgenquelle 13 und ein Röntgendetektor 14 angeordnet sind. Auf einem Lagerungsmittel 16, z.B. einem Untersuchungstisch, der von einer Säule des Lagerungsmittels 16 gehalten wird, liegt das Untersuchungsobjekt 17, hier ein menschlicher Patient. Die Röntgenvorrichtung 20 wird durch eine Rechen- und Steuereinrichtung 11, hier ein Computer, mit einem Eingabemittel 21, hier eine Tastatur, gesteuert. Bildaufnahmen können z.B. auf einem Darstellungsmittel 22, hier ein Monitor, dargestellt werden. Die Rechen- und Steuereinrichtung 11 ist unter anderem mit einem Aktor 19, der den C-Bogen 12 um einen Drehwinkel 18 rotieren kann, und einem Kollimator 15, der wie eine Maske die Röntgenstrahlung der Röntgenquelle 13 beschränken kann, verbunden. Durch eine Eingabe am Eingabemittel 21 von Einstellparametern, wie der Drehwinkel 18 und die Größe der Röntgenstrahlmaskierung des Kollimators 15, kann die Röntgenbildgebungseinrichtung 20 so eingestellt werden, dass ein Röntgenbild eines Untersuchungsbereiches, d.h. eines interessierenden Bereiches, der z.B. ein erkranktes Organ umfasst, aufgenommen werden kann. Es wird angenommen, dass ein Anwender, z.B. ein Arzt oder ein Radiologe, Parameter der Röntgenbildgebungseinrichtung 20 ausgewählt und eingestellt hat. Neben den genannten Parametern können auch Kenngrößen, wie die Lage des C-Bogens 12, z.B. in x-, y-, z-Richtung, Orientierungswinkel des C-Bogens, der Abstand von Röntgenquelle 13 zu Röntgendetektor 14, Belichtungszeit, Bildfrequenz, Röntgengeneratorparameter, wie Spannung der Röntgenröhre, Größe des Röntgenstroms und/oder Bewegungsabfolgen des Lagerungsmittels 16 oder gegebenenfalls auch eine zeitliche Abfolge der Einstellparameter, verstanden werden. Die eingestellten Parameter oder Einstellparameter wurden erhalten oder empfangen und liegen somit z.B. im Speicher der Rechen- und Steuereinrichtung 11 vor. Mit Hilfe eines druckempfindlichen Messmittels 23, hier z.B. eine Matte mit druckempfindlichen Sensoren, wird die Lage des Untersuchungsobjektes 17 bestimmt, d.h. die Position und die Orientierung des Untersuchungsobjektes 17. In Abhängigkeit der empfangenen Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung 20 und der Lage des Untersuchungsobjektes 17 kann nun ein bestrahlter Bereich des Untersuchungsobjektes 17 bestimmt werden, denn aus den Einstellparametern ist bekannt, welche Art von Röntgenstrahlung von welchem Ort des Röntgenstrahlers 13 in welche Richtung emittiert werden soll. Aus der Lage des Untersuchungsobjektes 17 wird bestimmt, welche Bereiche des Untersuchungsobjektes 17 von der Röntgenstrahlung durchdrungen werden kann. Es wird somit, gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Zeit, die Schnittmenge aus dem Volumen der geplanten Röntgenstrahlung und dem Untersuchungsobjekt bestimmt. Der bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes ist zunächst "virtuell" oder "theoretisch", d.h. es ist derjenige Bereich, der bei tatsächlicher Durchführung einer Bildgebung und Ausführung der Einstellparameter bestrahlt werden würde. Ohne tatsächliche Röntgenbildgebung wird somit auch keine Röntgenstrahlung appliziert. Erst wenn die Röntgenbildgebung mit den Einstellparametern durchgeführt wird, kommt es zu einer tatsächlichen Strahlenabgabe. Da der potentiell bestrahlte oder der erwartet bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes vor einer Röntgenbildgebung bestimmt wird, können gegebenenfalls die Einstellparameter der Röntgenbildgebungseinrichtung und/oder die Lage des Untersuchungsobjektes vor der tatsächlichen Röntgenbildgebung verändert werden. Im Ausführungsbeispiel der 3 wird der bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes 17 mit Hilfe eines Leuchtmittels 30, hier ein Scheinwerfer, auf dem Untersuchungsobjekt 17, z.B. als schraffierte Fläche 40, visualisiert. Dazu beleuchtet das Leuchtmittel 30 genau den Bereich auf dem Untersuchungsobjekt 17, der dem bestrahlten Bereich entspricht, d.h. demjenigen Bereich, der bei einer Röntgenaufnahme von Strahlung durchdrungen werden würde, wodurch der Anwender der Röntgenbildgebungseinrichtung 20 eine Vorstellung über das Ausmaß der Strahlenbelastung gewinnt. Weiter ist in dem Ausführungsbeispiel der 3 erkennbar, dass der bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes 17 auf dem Darstellungsmittel 22 visualisiert wird, indem der bestrahlte Bereich auf dem Monitor als schraffierte Fläche 42 dargestellt wird. Die schraffierte Fläche 42, d.h. eine Repräsentation des theoretisch bestrahlten Bereiches, wird einem schematischen Bild 41 des Untersuchungsobjektes 17, d.h. einer Repräsentation des Untersuchungsobjektes 17, überlagert. Beide Formen der Visualisierung, die selbstverständlich unabhängig voneinander eingesetzt werden können, geben dem Anwender der Röntgenbildgebungseinrichtung 20 eine Hilfe, um die Einstellparameter der Röntgenbildgebungseinrichtung 20 gegebenenfalls derart zu ändern, dass eine applizierte Strahlendosis verringert, möglichst minimal, wird.
4 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Rahmen der Beschreibung von Merkmalen der Vorrichtung 10 werden wiederum mögliche Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Planung einer Röntgenbildgebung mit einer Röntgenbildgebungseinrichtung 20 eines Untersuchungsbereiches eines Untersuchungsobjektes 17 mit geringer Strahlenbelastung beschrieben. Die Röntgenbildgebungseinrichtung 20 gleicht der Röntgenbildgebungseinrichtung aus 3 und ist in einer Draufsicht gezeichnet. Sie weist wieder einen C-Bogen 12 auf, an dem in gegenüberliegender Lage eine nicht dargestellte Röntgenquelle und ein Röntgendetektor 14 angeordnet sind. Auf einem Lagerungsmittel 16, z.B. einem Untersuchungstisch liegt das Untersuchungsobjekt 17, hier ein menschlicher Patient. Die Röntgenbildgebungseinrichtung 20 wird durch eine Rechen- und Steuereinrichtung 11, hier ein Computer, mit einem Eingabemittel 21, hier eine Tastatur, gesteuert. Bildaufnahmen können z.B. auf einem Darstellungsmittel 22, hier ein Monitor, dargestellt werden. Lage und Ausrichtung des C-Bogens 12, sowie weitere Parameter der Röntgenbildgebungseinrichtung 20 können von der Rechen- und Steuereinrichtung 11 so eingestellt werden, dass ein Röntgenbild eines Untersuchungsbereiches, d.h. eines interessierenden Bereiches, der z.B. ein erkranktes Organ umfasst, aufgenommen werden kann. Im folgenden Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass ein Anwender, z.B. ein Arzt oder ein Radiologe, ein Organprogramm „Herz“ ausgewählt hat. Bei dem Organprogramm „Herz“ sind Parameter der Röntgenbildgebungseinrichtung 20, die sich besonders zur Aufnahme des Herzens eignen, z.B. in einem Speicher der Rechen- und Steuereinrichtung 11, abgelegt. Es werden damit gleichzeitig mehrere Einstellparameter, wie Generatorparameter, Positionierungsparameter von Röntgenstrahler, Röntgendetektor 14, und/oder Röntgenfilterparameter, ausgewählt, die sich in der Praxis als zielführend für die Aufnahme des Herzens herausgestellt haben. Der Anwender kann die Parameter anpassen, indem er beispielsweise den C-Bogen abhängig von der individuellen Lage des Untersuchungsobjektes 17 verfährt. Die eingestellten Parameter oder Einstellparameter wurden erhalten oder empfangen und liegen somit z.B. im Speicher der Rechen- und Steuereinrichtung 11 vor. Weiter wird die Lage des Untersuchungsobjektes 17 bestimmt, d.h. die Position und die Orientierung des Untersuchungsobjektes 17. In diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere Messmittel dargestellt, die einzeln oder als Gruppe zur Bestimmung der Lage des Untersuchungsobjektes 17 oder wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes 17 verwendet werden können. Kameras 25 im sichtbaren Wellenlängenbereich können z.B. durch stereoskopische Aufnahmen auch eine räumliche Bilddarstellung ermöglichen. Eine Kamera 24, die im infraroten (IR) Wellenlängenbereich empfindliche Bildaufnehmer besitzt, bietet den Vorteil, dass ein Untersuchungsobjekt auch in einem durch Tücher abgedeckten Zustand aufnehmbar ist. Eine Time-of-Flight-Kamera (TOF) 26 misst über Laufzeitverfahren Abstände, wodurch ein räumliches Bild der Oberfläche des Untersuchungsobjektes 17 bestimmt werden kann. Aus der bestimmten Lage des Untersuchungsobjektes 17 bzw. des Umrisses des Untersuchungsobjektes 17 kann auch auf die Lage von Organen des Untersuchungsobjektes 17 geschlossen werden. Beispielsweise kann aus der bestimmten Lage des Patienten die Größe des Patienten bestimmt werden und unter Zuhilfenahme von Statistiken, beispielsweise einer Statistik, in der abhängig von der Größe eines Patienten die Lage des Herzens untersucht wurde, kann die Lage des Herzens im individuellen Fall sehr genau geschätzt werden. In Abhängigkeit der empfangenen Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung 20 und der Lage des Untersuchungsobjektes 17 kann nun wieder ein bestrahlter Bereich des Untersuchungsobjektes 17 bestimmt werden, denn aus den Einstellparametern ist bekannt, welche Art von Röntgenstrahlung von welchem Ort des nicht dargestellten Röntgenstrahlers in welche Richtung emittiert werden soll. Aus der Lage des Untersuchungsobjektes 17 wird bestimmt, welche Bereiche des Untersuchungsobjektes 17 von der Röntgenstrahlung durchdrungen werden kann. Da der potentiell bestrahlte oder der erwartet bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes vor einer Röntgenbildgebung bestimmt wird, können gegebenenfalls die Einstellparameter der Röntgenbildgebungseinrichtung und/oder die Lage des Untersuchungsobjektes vor der tatsächlichen Röntgenbildgebung verändert werden. Im Ausführungsbeispiel der 4 wird der bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes 17 mit Hilfe eines Leuchtmittels 30, das hier einen Scheinwerfer und gegebenenfalls weitere Projektionsmittel und/oder einen Laser umfasst, auf dem Untersuchungsobjekt 17 als schraffierte Fläche visualisiert. Dazu beleuchtet das Leuchtmittel 30 genau den Bereich auf dem Untersuchungsobjekt 17, der dem bestrahlten Bereich entspricht, d.h. demjenigen Bereich, der bei einer Röntgenaufnahme von Strahlung durchdrungen werden würde, wodurch der Anwender der Röntgenbildgebungseinrichtung 20 eine Vorstellung über das Ausmaß der Strahlenbelastung gewinnt. Da die Lage des Herzens bekannt ist, kann sie ebenfalls, z.B. als schraffierte Fläche 45, auf dem Untersuchungsobjekt 17 visualisiert werden. Weiter ist in dem Ausführungsbeispiel der 4 erkennbar, dass der bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes 17 auf dem Darstellungsmittel 22 visualisiert wird, indem der bestrahlte Bereich auf dem Monitor als schraffierte Fläche 42 dargestellt wird. Die schraffierte Fläche 42, d.h. eine Repräsentation des theoretisch bestrahlten Bereiches, wird einem schematischen Bild 41 des Untersuchungsobjektes 17, d.h. einer Repräsentation des Untersuchungsobjektes 17, überlagert. Überdies wird eine Repräsentation 44 des Herzens auf dem Darstellungsmittel 22 visualisiert. Beide Formen der Visualisierung, die selbstverständlich unabhängig voneinander eingesetzt werden können, geben dem Anwender der Röntgenbildgebungseinrichtung 20 eine Hilfe, um die Einstellparameter der Röntgenbildgebungseinrichtung 20 gegebenenfalls derart zu ändern, dass eine applizierte Strahlendosis verringert, möglichst minimal, wird.
Durch die Anwahl des Organprogramms „Herz“ ist inhärent bekannt, welches Organ aufgenommen werden soll, d.h. der Zielaufnahmebereich der Aufnahme ist bekannt. Die Lage des Herzens geht in den wenigstens einen bestrahlten Bereich des Untersuchungsobjektes 17 ein, d.h. es wird beispielsweise überprüft, ob das Herz im Bereich des bestrahlten Bereiches liegt und damit einer Röntgenstrahlung ausgesetzt sein kann. Weiter kann die Lage zusammen mit dem bestimmten, bestrahlten Bereich in der Rechen- und Steuereinrichtung 11 abgespeichert werden. Durch einen Vergleich dieser beiden Informationen, nämlich des bestrahlten Bereiches und des Zielaufnahmebereiches, kann bestimmt werden, ob der bestrahlte Bereich größer ist, als der Zielaufnahmebereich. Ist dies der Fall, kann ein Einstellparameter der Röntgenbildgebungseinrichtung 20, z.B. der Anstellwinkel des C-Bogens, derart verändert werden, dass der neu bestrahlte Bereich kleiner als der vorherige bestrahlte Bereich ist, unter der Prämisse, dass der Zielaufnahmebereich im neu bestrahlten Bereich enthalten ist. Vorzugsweise wird der Parameter so verändert, dass der neu bestrahlte Bereich minimal ist. Die Bestimmung der Änderung der Einstellparameter kann zum Beispiel durch einen an sich bekannten Optimierungsalgorithmus erfolgen. Der Parameter und die Änderung des Parameters können einer Bedienperson z.B. auf dem Darstellungsmittel 22 der Rechen- und Steuereinrichtung 11 der Röntgenbildgebungseinrichtung 20 angezeigt werden. Vorzugsweise wird der neu bestimmte Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung 20 automatisch eingestellt.
Da bekannt ist, welche Bereiche des Untersuchungsobjektes 17 theoretisch durchstrahlt werden, kann über alle durchstrahlten Volumenelemente summiert werden und so eine effektive Strahlendosis bestimmt werden. Diese effektive Strahlendosis kann als Zahlenwert visualisiert werden, indem der Zahlenwert z.B. mit Hilfe des Leuchtmittels 30 auf das Untersuchungsobjekt projiziert wird oder als Zahlenwert 48 auf dem Darstellungsmittel 22 dargestellt wird. Eine besonders genaue Bestimmung der effektiven Strahlendosis erhält man, wenn die Lage von Organen, wie z.B. die Lage des Herzens, in die effektive Strahlendosis eingeht.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Visualisierung eines bestrahlten Bereiches, analog derer aus den Ausführungsbeispielen der 3 und 4. Eine Rechen- und Steuereinrichtung 11, hier ein Computer, stellt auf einem Darstellungsmittel 22, hier ein Monitor, eine Repräsentation 41 eines Untersuchungsobjektes, hier ein Mensch, dar. In diesem Ausführungsbeispiel soll der Magen des Untersuchungsobjektes aufgenommen werden, was der Rechen- und Steuereinrichtung 11 durch Eingabe eines Organprogramms „Magen“ durch eine Bedienperson, bekannt ist. Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren kann eine Repräsentation des theoretisch bestrahlten Bereiches auf der Repräsentation 41 eines Untersuchungsobjektes visualisiert werden. Man erkennt, dass im Falle einer Röntgenbildaufnahme der Bauchbereich 42 und zwei Unterarmbereiche 43 bestrahlt werden würden.
In 6 ist als vorteilhafte Weiterführung des Ausführungsbeispiels von 5 eine schematische Darstellung einer Visualisierung eines reduzierten bestrahlten Bereiches, durch eine neue Lage des Untersuchungsobjektes dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung wird eine verbesserte Lage des Untersuchungsobjektes bestimmt und auf dem Darstellungsmittel 22 der Rechen- und Steuereinrichtung 11 der Röntgenbildgebungseinrichtung, visualisiert. Die verbesserte Lage zeichnet sich durch einen kleineren bestrahlten Bereich und/oder durch eine geringere zu erwartende Strahlendosis aus. In diesem Ausführungsbeispiel zeigt die Repräsentation 46 des Untersuchungsobjektes, dass durch eine veränderte Lage der Arme 47 des Untersuchungsobjektes, der bestrahlte Bereich nunmehr den Bauchbereich 42, mit dem Zielaufnahmebereich „Magen“, umfasst. Wie zuvor beschrieben kann aus den Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung, insbesondere einem gewählten Organprogramm, ermittelt werden, welcher Bereich des Untersuchungsobjektes, der Zielaufnahmebereich, aufgenommen werden soll. Nun wird eine neue Lage des Untersuchungsobjektes so bestimmt, dass der bestrahlte Bereich und/oder die Strahlendosis kleiner sind, als der bestrahlte Bereich und/oder die Strahlendosis bei der aktuellen Lage des Untersuchungsobjektes, unter der Prämisse, dass der Zielaufnahmebereich im neu bestrahlten Bereich enthalten ist. Vorzugsweise sind der bestrahlte Bereich und/oder die Strahlendosis minimal. Denkbar ist, dass in die Bestimmung der neuen Lage des Untersuchungsobjektes ein mathematisches Modell des Untersuchungsobjektes eingeht, das z.B. ein Anatomiemodell des Untersuchungsobjektes umfasst, um so theoretisch mögliche neue Lagen bestimmen kann. Denkbar ist auch, für die Bestimmung einer günstigeren Lage des Untersuchungsobjektes ein Expertensystem, XPS, einzusetzen. Dazu kann beispielsweise eine durch menschliche Experten trainierte Wissensbasis, die in der Rechen- und Steuereinrichtung 11 der Röntgenbildgebungseinrichtung gespeichert ist, dienen. Damit kann das Expertensystem Optionen für eine neue Lage des Untersuchungsobjektes oder auch für die Art eines zu verändernden Einstellparameters bereitstellen. Denkbar ist z.B. ein Expertensystem mit Wissensbasis, in dem eine Vielzahl an verschiedenen Lagen und den zugehörigen Dosisempfindlichkeiten von Körperbereichen gespeichert sind.
Zusammenfassend werden einige Aspekte und weitere Ausführungsformen der Erfindung wiedergegeben. Die Lage eines Patienten wird so ermittelt, dass die Lage aller interessierenden Organe dem System bekannt ist. Weiterhin werden aus Einstellparametern, die zum Beispiel durch Auswahl eines Organprogramms oder eines Scan-Protokolls gewonnen werden, der geplanten Röntgenaufnahme ermittelt, welche Art von Röntgenstrahlung von welchem Ort des Röntgenstrahlers in welche Richtung emittiert werden. Aus diesen Informationen kann das System die Organdosis für jedes betroffene Organ berechnen. Zur Verbesserung des Arbeitsablaufs wird auch eine Vorrichtung vorgeschlagen, die beim Positionieren des Patienten hilft. Diese Vorrichtung unterstützt z.B. das medizinische Personal, indem sie beispielsweise Informationen nach folgenden Ausführungsbeispielen anzeigt:

– Die im Laufe eines geplanten Scan-Protokolls bestrahlten Regionen des Patienten werden auf den Patienten mittels mehrerer fokussierbarer Beleuchtungsmitteln projiziert. Körpergegenden, die mit einer höheren Röntgendosis bestrahlt werden, werden z.B. heller beleuchtet. Die jeweilige Helligkeit wird aus der Abfolge der Projektionen und der Position eines Kollimators bestimmt. Weiterhin stellt das System fest, wenn die bestrahlte Region größer als die zu untersuchende Körpergegend ist und schlägt vor, wie die Kollimatoren des Röntgenstrahlers entsprechend einzustellen sind oder aber die Kollimatoren stellen sich selbständig ein.
– Mit einer 3D-Kamera wird die Position des Patienten in Echtzeit erfasst. Die genaue Lage wird ausgewertet und die Orte der dosissensitiven Organe werden räumlich ermittelt. Da die geplante Folge von Scan-Positionen durch die sogenannte Scan-Trajektorie bekannt ist, kann eine geschätzte, effektive Organ-Dosis patienten- und scan-abhängig ermittelt und angezeigt werden.
– Aus der berechneten Position der dosissensitiven Organe und der Scan-Trajektorie kann eine verbesserte Position des Untersuchungsobjektes berechnet werden. Daraus wird ein Vorschlag für eine optimierte Positionierung des Untersuchungsobjekt, z.B. eines Patienten, ermittelt und angezeigt.

Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung können aktiv eine Dosisvermeidung unterstützen, indem schon vor und gegebenenfalls während einer Untersuchung ein Feedback zur Dosisreduktion geben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7148923 [0005]

Claims

Verfahren (1) zur Planung einer Röntgenbildgebung mit einer Röntgenbildgebungseinrichtung (20) eines Untersuchungsbereiches eines Untersuchungsobjektes (17) mit geringer Strahlenbelastung, wobei das Untersuchungsobjekt (17) auf einem Lagerungsmittel (16) der Röntgenbildgebungseinrichtung (20) gelagert ist, umfassend folgende Verfahrensschritte: S1) Erhalten von Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20); S2) Bestimmen der Lage wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes (17); S3) Bestimmen wenigstens eines bestrahlten Bereiches des Untersuchungsobjektes (17) in Abhängigkeit der Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20) und der Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes (17).
Verfahren (1) nach Anspruch 1, wobei aus der Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes (17) die Lage wenigstens eines Organs des Untersuchungsobjektes (17) bestimmt.
Verfahren (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei in die Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20) wenigstens ein Organprogramm und/oder ein Scanprotokoll eingehen.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in die Bestimmung der Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes (17) eine Messung mit einem Messmittel von wenigstens einem Teil des Untersuchungsobjekts (17) eingeht, wobei das Messmittel insbesondere ein oder mehrere Messmittel aus der Gruppe von Kamera im sichtbaren Wellenlängenbereich (25), IR-Kamera (24), Time-of-Flight-Kamera (26), Laserscanner, druckempfindliches Messmittel (23), auf einem induktiven Messeffekt beruhendes Messmittel, auf einem kapazitiven Messeffekt beruhendes Messmittel, auf Wärmestrahlungserkennung beruhendes Messmittel, eine Nahfeldantenne umfassendes Messmittel, umfasst.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der wenigstens eine bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes (17) auf dem Untersuchungsobjekt (17) visualisiert wird.
Verfahren (1) nach Anspruch 5, wobei die Visualisierung durch wenigstens ein Leuchtmittel (30) erfolgt.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der wenigstens eine bestrahlte Bereich des Untersuchungsobjektes (17) auf einem Darstellungsmittel (22) visualisiert wird.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei in die Visualisierung die Strahlendosis des bestrahlten Bereiches eingeht, wobei insbesondere die Strahlendosis durch eine Farbe einer Farbskala und/oder durch eine Lichtintensität und/oder durch einen Zahlenwert (48) visualisiert wird.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei aus den Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20), insbesondere aus einem aktuell ausgewählten Organprogramm, ein Zielaufnahmebereich bestimmt wird, der Zielaufnahmebereich mit dem bestrahlten Bereich verglichen wird und zumindest ein neuer Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20) so bestimmt wird, dass der Unterschied aus bestrahltem Bereich und Zielaufnahmebereich minimal ist.
Verfahren (1) nach Anspruch 9, wobei der zumindest eine neu bestimmte Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20) einen Einstellparameter für einen Röntgenfilter und/oder eine Röntgenblende und/oder einen Kollimator (15) umfasst.
Verfahren (1) nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei der zumindest eine neu bestimmte Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20) automatisch eingestellt wird.
Verfahren (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei aus den Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20), insbesondere aus einem aktuell ausgewählten Organprogramm, und einer, aus dem wenigstens einen bestrahlten Bereich des Untersuchungsobjektes (17), bestimmten Strahlendosis, eine neue Lage wenigstens eines Teils des Untersuchungsobjektes (17) so bestimmt wird, dass die Strahlendosis kleiner ist und wobei die neue Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes (17) auf einem Darstellungsmittel (22) visualisiert wird.
Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei in die Bestimmung des zumindest einen neuen Einstellparameters für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20) und/oder in die Bestimmung des wenigstens einen Teils der neuen Lage des Untersuchungsobjektes (17) ein Expertensystem eingeht.
Vorrichtung (10) zur Planung einer Röntgenbildgebung mit einer Röntgenbildgebungseinrichtung (20) eines Untersuchungsbereiches eines Untersuchungsobjektes (17) mit geringer Strahlenbelastung, umfassend eine Röntgenbildgebungseinrichtung (20), ein Untersuchungsobjekt (17), ein Lagerungsmittel (16) für das Untersuchungsobjekt (17), ein Eingabemittel (21) zum Erhaltung von Einstellparametern für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20), wenigstens ein Lagebestimmungsmittel zum Bestimmen wenigstens eines Teils der Lage des Untersuchungsobjektes (17) und eine Rechen- und Steuereinrichtung (11) zum Bestimmen wenigstens eines bestrahlten Bereiches des Untersuchungsobjektes (17) in Abhängigkeit der Einstellparameter für die Röntgenbildgebungseinrichtung (20) und der Lage des wenigstens einen Teils des Untersuchungsobjektes (17).
Vorrichtung (10) nach Anspruch 14, wobei die Röntgenbildgebungseinrichtung (20) ein Computertomographie-Gerät oder ein C-Bogen-Röntgengerät umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, wobei die Vorrichtung Mittel zur Ausführung eines Verfahrens (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 13 umfasst.