DE102022210016A1 - Procedure for taking an X-ray - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren (1) zum Aufnehmen einer Röntgenaufnahme eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts (54) mittels eines Röntgensystems aufweisend die Schritte:
a. Erzeugen (2) einer Volumeninformation des Untersuchungsbereichs mittels eines, insbesondere optischen, Kamerasystems,
b. Bestimmen (3) einer Aufnahmetrajektorie zumindest für eine Röntgenquelle zur Aufnahme des Untersuchungsbereichs mittels einer Mehrzahl von Projektionsaufnahmen, aufzunehmen mit einer unabhängig von einem Röntgendetektor beweglichen Röntgenquelle und dem zugeordneten Röntgendetektor,
c. Ermitteln (4) eines Dosisverlaufs für die Aufnahmetrajektorie basierend auf der Volumeninformation,
d. Aufnehmen (5) der Röntgenaufnahme mittels der Mehrzahl von Projektionsaufnahmen unter Verwendung des Dosisverlaufs und der Aufnahmetrajektorie.
The invention relates to a method (1) for recording an X-ray image of an examination area of an examination object (54) using an X-ray system, having the steps:
a. Generating (2) volume information of the examination area by means of a camera system, in particular an optical one,
b. Determining (3) a recording trajectory for at least one X-ray source for recording the examination area by means of a plurality of projection recordings, recorded with an X-ray source that can be moved independently of an X-ray detector and the assigned X-ray detector,
c. determining (4) a dose curve for the uptake trajectory based on the volume information,
i.e. Recording (5) the x-ray recording by means of the plurality of projection recordings using the dose curve and the recording trajectory.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufnehmen einer Röntgenaufnahme und ein Röntgensystem, ein Computerprogrammprodukt sowie ein computerlesbares Medium dazu.The invention relates to a method for taking an X-ray image and an X-ray system, a computer program product and a computer-readable medium for it.
Neuartige Röntgensysteme wie beispielsweise ein robotisches Röntgensystem mit deckengehängter Röntgendetektor und deckengehängter Röntgenquelle bieten die Möglichkeit zur 3D-Bildgebung über das Anfahren flexibler Trajektorien. Der Verlauf und die Aufnahmeparameter werden typischerweise vorab programmiert und können vom Nutzer angewählt werden. Das Problem derartiger 3D-Trajektorien besteht darin, dass die angewählten Parameter überwiegend für eine Prozedur fix sind und nicht an die zu untersuchende Person oder Region angepasst werden. Folglich kann es zu falschen, ungünstigen Aufnahmeparametern oder hoher Dosisbelastung oder Einbußen in der Bildqualität kommen.New X-ray systems such as a robotic X-ray system with a ceiling-mounted X-ray detector and a ceiling-mounted X-ray source offer the possibility of 3D imaging by moving to flexible trajectories. The course and recording parameters are typically programmed in advance and can be selected by the user. The problem with such 3D trajectories is that the selected parameters are mostly fixed for a procedure and are not adapted to the person or region to be examined. As a result, incorrect, unfavorable recording parameters or high dose exposure or losses in image quality can occur.
Moderne Radiographie Systeme verfügen oftmals über eine Tomosynthese-Option, beispielhaft für Lungenaufnahmen oder für Gelenke und Frakturen. Diese Scans werden am Bucky-Wall-Stand (BWS) stets in vertikaler Richtung und im Liegen stets entlang der Tischrichtung durchgeführt. Das Problem derartiger Tomosynthese-Scanrichtungen besteht darin, dass sie für die spezifische klinischen Fragestellungen ungünstig sind. Beispielhaft ist für eine Aufnahme entlang der Wirbelsäule (z.B. zwischen 2 Wirbelkörpern) eine Überlagerung durch andere Knochenstrukturen, die über (oder vor) der Wirbelsäule liegen, problematisch.Modern radiography systems often have a tomosynthesis option, for example for lung images or for joints and fractures. These scans are always performed in the vertical direction on the Bucky Wall Stand (BWS) and always along the direction of the table when lying down. The problem with such tomosynthesis scan directions is that they are unfavorable for specific clinical questions. For example, for a recording along the spine (e.g. between 2 vertebral bodies), an overlay by other bone structures that lie above (or in front of) the spine is problematic.
Ein weiteres Problem ist, dass heutige Systeme (am Tisch oder BWS) nur symmetrische Scans zulassen, was für klinische Fragen spezieller Körperregionen, wie beispielsweise Untersuchungen am Schultergelenk (re, li), ungünstig ist.Another problem is that today's systems (at the table or thoracic spine) only allow symmetrical scans, which is unfavorable for clinical questions of specific body regions, such as examinations of the shoulder joint (right, left).
Bei einer Vielzahl von Röntgenuntersuchungen erfolgt eine Veränderung der räumlichen Anordnung des Systems Strahlungsquelle / -detektor in Relation zum Patienten. Beispiele hierfür sind die Tomosynthese, aber auch Topogram-Aufnahmen. Problematisch kann dabei eine Dosisregelung sein, die auf Basis des aktuell aufgenommenen Röntgenbildbereichs nicht in der Lage ist, schnell genug die korrekte Dosis für das nächste Röntgenbild zu berechnen. Ein ähnliches Problem tritt bei der Tomosynthese auf. Durch die kontinuierliche Winkelveränderung relativ zum Untersuchungsobjekt ändert sich ebenso kontinuierlich dessen durchstrahlte Dicke. Aus der analogen Schichtbildtechnik ist jedoch bekannt, dass eine gleichmäßige Detektordosisverteilung vorteilhaft ist.In a large number of X-ray examinations, there is a change in the spatial arrangement of the radiation source/detector system in relation to the patient. Examples of this are tomosynthesis, but also topogram recordings. Dose control that is not able to calculate the correct dose for the next X-ray image quickly enough on the basis of the X-ray image area currently recorded can be problematic. A similar problem occurs in tomosynthesis. Due to the continuous change in angle relative to the examination object, its thickness through which radiation passes also changes continuously. However, it is known from analogue tomography technology that a uniform detector dose distribution is advantageous.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Aufnehmen einer Röntgenaufnahme, ein Röntgensystem, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Medium anzugeben, welche eine verbesserte Dosisberechnung für eine individuelles Untersuchungsobjekt ermöglichen.It is the object of the invention to specify a method for taking an X-ray image, an X-ray system, a computer program product and a computer-readable medium which enable improved dose calculation for an individual examination subject.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Aufnehmen einer Röntgenaufnahme nach Anspruch 1, ein Röntgensystem nach Anspruch 13, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14 und ein computerlesbares Medium nach Anspruch 15.The object is achieved according to the invention by a method for taking an x-ray exposure according to claim 1, an x-ray system according to claim 13, a computer program product according to claim 14 and a computer-readable medium according to
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufnehmen einer Röntgenaufnahme eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts mittels eines Röntgensystems aufweisend die Schritte:
- - Erzeugen einer Volumeninformation des Untersuchungsbereichs mittels eines, insbesondere optischen, Kamerasystems,
- - Bestimmen oder Auswählen einer Aufnahmetrajektorie zumindest für eine Röntgenquelle zur Aufnahme des Untersuchungsbereichs mittels einer Mehrzahl von Projektionsaufnahmen, aufzunehmen mit einer unabhängig von einem Röntgendetektor beweglichen Röntgenquelle und dem zugeordneten Röntgendetektor,
- - Ermitteln eines Dosisverlaufs für die Aufnahmetrajektorie basierend auf der Volumeninformation,
- - Aufnehmen der Röntgenaufnahme mittels der Mehrzahl von Projektionsaufnahmen unter Verwendung des Dosisverlaufs und der Aufnahmetrajektorie.
- - Generation of volume information of the examination area by means of a camera system, in particular an optical one,
- - determining or selecting a recording trajectory at least for one x-ray source for recording the examination area by means of a plurality of projection recordings, recorded with an x-ray source that can be moved independently of an x-ray detector and the associated x-ray detector,
- - Determination of a dose profile for the recording trajectory based on the volume information,
- - Recording the X-ray recording by means of the plurality of projection recordings using the dose curve and the recording trajectory.
Das Röntgensystem kann ein robotisches Röntgensystem oder ein Röntgensystem mit Tisch plus Strahlerstativ sein. Der Röntgendetektor kann im Tisch oder am Wandgerät angeordnet sein. Der Detektor fest oder beweglich in Längsrichtung, insbesondere bei Fluoroskopieaufnahmen, sein. Das Verfahren kann auch im Bereich der Mammographie angewendet werden.The X-ray system can be a robotic X-ray system or an X-ray system with a table plus a radiation stand. The X-ray detector can be arranged in the table or on the wall unit. The detector may be fixed or longitudinally movable, particularly in fluoroscopic imaging. The method can also be used in the field of mammography.
Die Volumeninformation kann insbesondere eine dreidimensionale Information sein, insbesondere eine Durchstrahlungslänge /-weg, Tiefeninformation oder Oberflächeninformation. Ggf. kann eine Information über das Material des Untersuchungsbereichs aus Organprogramm (Luft, Weichteil, Knochen) genutzt werden. Der Dosisverlauf für die Aufnahmetrajektorie kann auch als Dosismodulation bezeichnet werden.The volume information can in particular be three-dimensional information, in particular a radiation length/path, depth information or surface information. If necessary, information about the material of the examination area from the organ program (air, soft tissue, bone) can be used. The course of the dose for the recording trajectory can also be referred to as dose modulation.
Die Aufnahmetrajektorie kann zumindest für eine Röntgenquelle, ggf. für Röntgendetektor (falls beweglich), ausgebildet sein. Röntgendetektor und Röntgenquelle können insbesondere unabhängig voneinander bewegbar sein, insbesondere im Gegensatz zu einem CT oder C-Arm-System. Der Röntgendetektor kann mehr oder weniger fest (BWS), nur in einer Achse bewegbar (Tisch), oder mit mehreren Freiheitsgraden bewegbar (Detektorstativ) sein. Die Röntgenquelle kann gekippt oder verfahren werden.The recording trajectory can be designed at least for an x-ray source, possibly for an x-ray detector (if movable). X-ray detector and X-ray sources can in particular be movable independently of one another, in particular in contrast to a CT or C-arm system. The X-ray detector can be more or less fixed (BWS), moveable only in one axis (table), or moveable with several degrees of freedom (detector stand). The X-ray source can be tilted or moved.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Röntgenaufnahme eine Tomosyntheseaufnahme, eine Slot-scan-Aufnahme, eine zusammengesetzte Röntgenaufnahme oder eine Mammographieaufnahme. Die Röntgenaufnahme kann insbesondere in Längsrichtung des Patienten erfolgen. Die Röntgenaufnahme kann eine Ortho-Aufnahme oder ein Bild in einer Aufnahme sein. Die Röntgenaufnahme kann einen Mammographieaufnahme sein.According to one aspect of the invention, the x-ray exposure is a tomosynthesis exposure, a slot scan exposure, a composite x-ray exposure or a mammography exposure. The x-ray can be taken in particular in the longitudinal direction of the patient. The radiograph can be an orthograph or an image within an exposure. The X-ray can be a mammogram.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird bei einem Ausführen einer zumindest vorläufigen Aufnahmetrajektorie, insbesondere der Röntgenquelle, die Volumeninformation mittels des Kamerasystems erzeugt.According to one aspect of the invention, the volume information is generated by means of the camera system when an at least provisional recording trajectory, in particular the x-ray source, is executed.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung basiert das Ermitteln des Dosisverlaufs ferner auf einer Voraufnahme mittels der Röntgenquelle und des Röntgendetektors. Die Voraufnahme kann an einer Startposition oder/und 0 Grad-Position aufgenommen werden und ggf. mit einer Volumeninformation kombiniert werden. Die Voraufnahme kann eine Prior-Aufnahme aus Datenbank sein. Die Voraufnahme kann eine Dummy-Voraufnahme aus Datenbank oder Look-up-Table o.ä. sein.According to one aspect of the invention, the determination of the course of the dose is also based on a previous recording by means of the x-ray source and the x-ray detector. The pre-recording can be recorded at a starting position and/or 0 degree position and optionally combined with volume information. The pre-recording can be a prior recording from database. The pre-recording can be a dummy pre-recording from a database or look-up table or similar.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt im Schritt des Aufnehmens eine kontinuierliche Anpassung des Dosisverlaufs basierend auf den Projektionsaufnahmen.According to one aspect of the invention, in the recording step, the course of the dose is continuously adapted based on the projection recordings.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt eine Dosisänderung an aus der Volumeninformation ableitbaren Landmarken. Beispielsweise kann dies bei einem Slotscan oder einer ähnlichen Aufnahme im Bereich von Becken, Schulter oder Hals erfolgen.According to one aspect of the invention, a dose change occurs at landmarks that can be derived from the volume information. For example, this can be done with a slot scan or a similar recording in the area of the pelvis, shoulder or neck.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird bei einem stehenden Untersuchungsobjekt eine Röntgenaufnahme mit horizontal verlaufender Aufnahmetrajektorie aufgenommen. Beispielsweise eine Tomosyntheseaufnahme von Wirbeln, einem Slotscan der Hüfte, einer 3D-Aufnahme von Hüfte oder Knie. Die Aufnahmetrajektorie kann parallel zum Boden oder senkrecht zur Längsachse des Patienten bzw. des Körperteils ausgebildet sein. Die horizontale Aufnahme kann zusätzlich oder statt einer vertikalen Aufnahme, insbesondere am BWS, erfolgen. Das Untersuchungsobjekt kann alternativ liegend untersucht bzw. aufgenommen werden.According to one aspect of the invention, an X-ray image with a horizontally running image trajectory is recorded with a standing examination object. For example, a tomosynthesis image of vertebrae, a slot scan of the hip, a 3D image of the hip or knee. The recording trajectory can be parallel to the floor or perpendicular to the longitudinal axis of the patient or the body part. The horizontal recording can take place in addition to or instead of a vertical recording, in particular on the ESPE. Alternatively, the examination object can be examined or recorded lying down.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die z-Position für die horizontal verlaufenden Aufnahmetrajektorie mittels einer Voraufnahme angepasst wird. Die z-Position kann sich insbesondere auf die Längsachse des Patienten bzw. Untersuchungsobjekts beziehen.Method according to claim 7, wherein the z-position for the horizontally extending acquisition trajectory is adjusted by means of a previous acquisition. The z-position can in particular relate to the longitudinal axis of the patient or examination subject.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Schärfeebene (y) für eine Röntgenaufnahme basierend auf einer Voraufnahme oder auf der Volumeninformation angepasst wird. Für die Auswahl der Schärfeebene kann insbesondere die Voraufnahme genutzt werden, insbesondere bei Wirbelsäulenverkrümmungen wie Skoliose.According to one aspect of the invention, the focal plane (y) for an X-ray exposure is adjusted based on a previous exposure or on which volume information is adjusted. In particular, the previous image can be used to select the focal plane, especially in the case of spinal curvatures such as scoliosis.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden eine optische Aufnahme des Kamerasystems und die Röntgenaufnahme gemeinsam dargestellt.According to one aspect of the invention, an optical recording of the camera system and the X-ray recording are displayed together.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Bereich außerhalb von einem interessierenden Bereich (ROI) in einer Darstellung der Röntgenaufnahme ausgeblendet. Das Ausblenden kann basierend auf einer Bildnachverarbeitung oder Kollimatoreinstellung bei Aufnahme (z.B. winkelabhängig) erfolgen.In accordance with one aspect of the invention, an area outside of a region of interest (ROI) is masked out in a representation of the radiograph. Fading out can be based on image post-processing or collimator setting when recording (e.g. depending on the angle).
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein energieauflösender, insbesondere ein mehrschichtiger oder photonenzählender, Röntgendetektor verwendet. Beispielsweise kann eine Materialzerlegung oder eine Dual-Energy-Technik verwendet werden.According to one aspect of the invention, an energy-resolving, in particular a multi-layer or photon-counting, X-ray detector is used. For example, a material decomposition or a dual energy technique can be used.
Das bzw. die Probleme können gelöst werden, indem während einer - der Systembewegung entsprechenden - Kalibrierbewegung eine Serie von optischen Aufnahmen des Untersuchungsobjektes mit Hilfe einer Tiefenkamera angefertigt werden können, welche mit Hilfe der Geometrieinformationen des Systems der Serie von Röntgenaufnahmen zugeordnet werden können. Dadurch kann das System die Form und Position der Vorderseite des Objekts erhalten. Die Rückseite des Objekts kann auf dem Tisch aufliegen bzw. an einem Support lehnen. Die Position der Tischplatte / des Supports ist dem System bekannt. Daraus kann die zu durchstrahlende Länge des Objekts berechnet werden.The problem or problems can be solved by using a depth camera to take a series of optical recordings of the examination object during a calibration movement corresponding to the system movement, which can be assigned to the series of X-ray recordings using the geometric information of the system. This allows the system to preserve the shape and position of the front of the object. The back of the object can rest on the table or lean against a support. The position of the table top / support is known to the system. From this, the length of the object to be penetrated can be calculated.
Da die optischen Informationen bereits im Vorfeld vorliegen, kann die zu applizierende Dosismodulation ebenfalls bereits im Vorfeld kalkuliert werden.Since the optical information is already available in advance, the dose modulation to be applied can also be calculated in advance.
Vor der eigentlichen Röntgenaufnahme, insbesondere einer Slotscan-Aufnahme, kann der Patient „eingemessen“ werden. Das bedeutet, dass der Benutzer mit Hilfe der Laserlinie am Röntgenstrahler - welcher die Zentralstrahlebene anzeigt - erst das obere Ende des Aufnahmebereiches und anschließend das untere Ende des Aufnahmebereichs anfahren kann und dem System bekannt machen kann (in diesem Fall durch Knopfdruck). Während der nötigen Bewegung dazwischen kann mit der o.g. Tiefenkamera eine Serie von Bildern aufgenommen werden, welche - ähnlich einer Panoramaaufnahme bei einschlägigen Smartphones oder Digitalkameras - zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden können. Hieraus und mit Hilfe der bekannten Geometrieinformationen des Systems sind die Übergänge Beine - Hüfte bzw. Torso - Hals bereits im Voraus bekannt und an diesen Stellen kann die Dosis entsprechend erhöht bzw. abgesenkt werden.The patient can be "calibrated" before the actual X-ray exposure, in particular a slot scan exposure. This means that the user, with the help of the laser line on the X-ray emitter - which shows the central beam level - first approached the upper end of the recording area and then the lower end of the recording area and make it known to the system (in this case by pressing a button). During the necessary movement in between, a series of pictures can be taken with the above-mentioned depth camera, which - similar to a panorama picture with relevant smartphones or digital cameras - can be put together to form an overall picture. From this and with the help of the known geometry information of the system, the transitions between legs - hips or torso - neck are already known in advance and the dose can be increased or decreased accordingly at these points.
Wenn der Einmess-Schritt automatisiert stattfinden kann, können die Kameradaten, die für das Einmessen verwendet wurden, auch für die Dosisberechnung verwendet werden. Bei der Berechnung der Dosismodulation kann es weiter vorteilhaft sein, einen oder mehrere Röntgenvorschüsse mit der Serie der optischen Kamera zu kombinieren.If the calibration step can be automated, the camera data used for the calibration can also be used for the dose calculation. When calculating the dose modulation, it may also be advantageous to combine one or more X-ray advances with the optical camera series.
Ein Röntgenvorschuss ist prinzipiell dazu in der Lage, die Aufnahmeparameter einer Aufnahme gut zu bestimmen. Aufgrund der oben bereits erwähnten Tatsache, dass sich die zu durchstrahlende Dicke bei der Tomosynthese stark ändert (20° Neigung entsprechen +6,4% mehr Länge), führt dies dazu, dass die nötige Dosis - abhängig von der Patiententiefe - zum Teil deutlich ansteigen kann (im oberen Beispiel bei einem Patienten von 30cm um ca. +56%). Ist nun der Verlauf der durchstrahlten Dicke vor der Aufnahme der Röntgenserie bekannt, kann nötige die Dosismodulation bzw. Dosisaufteilung entsprechend vorausberechnet werden.An advance X-ray is in principle capable of determining the exposure parameters of an exposure well. Due to the fact already mentioned above that the thickness to be irradiated changes greatly during tomosynthesis (20° inclination corresponds to +6.4% more length), this means that the required dose - depending on the depth of the patient - increases significantly in some cases (in the example above with a patient of 30cm by approx. +56%). If the course of the irradiated thickness is known before the X-ray series is recorded, the necessary dose modulation or dose distribution can be calculated accordingly in advance.
In einem angenommenen Arbeitsablauf bei einer Tomosynthese kann mit Hilfe des Lichtvisiers der zu bestrahlende Bereich orthogonal zur Patientenoberfläche einkollimiert werden. Anschließend kann sich das System in die Startposition der Röntgenserie bewegen. Während dieser Bewegung kann die Serie von Daten der Tiefenkamera aufgenommen werden. Wurde vor der Bewegung kein Röntgenvorschuss aufgenommen, kann hieraus aus dem Verlauf der Tiefeninformation der Kamera der nötige Dosisverlauf unter der Annahme eines Hauptsächlich aus einem Material bestehenden Untersuchungsobjekts und der gesamten zu applizierenden Dosis (z.B. in Einheiten einer elektrischen Ladung = mAs) modelliert werden.In an assumed workflow for a tomosynthesis, the area to be irradiated can be collimated orthogonally to the patient's surface with the help of the light localizer. The system can then move to the start position of the X-ray series. During this movement, the series of depth camera data can be recorded. If no advance X-rays were taken before the movement, the necessary dose curve can be modeled from the depth information of the camera, assuming an examination object consisting mainly of one material and the total dose to be applied (e.g. in units of an electrical charge = mAs).
Wurde zu Beginn der Bewegung zur Startposition ein Vorschuss aufgenommen, kann mit Hilfe dessen, die optimale Dosis unter 0° berechnet werden, von der ausgehend dann auf die Gesamtdosis geschlossen werden kann. Alternativ kann natürlich auch so die Gesamtdosis auf die gesamte Aufnahmeserie verteilt werden. Wird an der Startposition ein weiterer Vorschusses aufgenommen, kann mit dem Zusatzwissen der Dosisverlauf weiter optimiert werden. Aus Workflowgründen würde bei einer symmetrischen Trajektorie der Dosisverlauf gespiegelt, es spricht aber grundsätzlich nichts dagegen, die gesamte Trajektorie im Vorfeld abzufahren.If an advance shot was taken at the beginning of the movement to the starting position, the optimal dose below 0° can be calculated with the help of this, from which the total dose can then be deduced. Alternatively, of course, the total dose can also be distributed over the entire exposure series in this way. If another advance shot is taken at the starting position, the course of the dose can be further optimized with the additional knowledge. For workflow reasons, the course of the dose would be mirrored in the case of a symmetrical trajectory, but there is nothing fundamentally wrong with running the entire trajectory in advance.
Weiter ist es auch möglich, die Dosisverteilung nicht schon komplett vor Beginn der Röntgenserie vorzuberechnen, sondern das vorhandene Wissen des Tiefenverlaufs der gewöhnlichen Dosisregelung als weitere Informationsquelle zur Verfügung zu stellen und damit die Regelung zu beschleunigen.Furthermore, it is also possible not to precalculate the dose distribution completely before the beginning of the X-ray series, but to make the existing knowledge of the depth profile of the usual dose control available as a further source of information and thus to speed up the control.
Alternativ zu den oben beschriebenen Methoden mit Hilfe einer Tiefenkamera können beispielsweise auch mehrere (bspw. zwei) konventionelle 2D Kameras verwendet werden. Mit Hilfe der z.B. beiden Bildern die von zwei Seiten des Kollimators aus den Patienten beobachten kann die Tiefeninformation geschätzt / berechnet werden. Weiter kann die „Form“ des Patienten, welche für die Dosismodulation benötigt wird, auch durch einen Raumkameraansatz und Berechnung eines „Avatars“ des Patienten erhalten werden.As an alternative to the methods described above using a depth camera, several (e.g. two) conventional 2D cameras can also be used, for example. With the help of e.g. the two images that observe the patient from two sides of the collimator, the depth information can be estimated / calculated. Furthermore, the "shape" of the patient, which is required for the dose modulation, can also be obtained by a room camera approach and calculation of an "avatar" of the patient.
Das Röntgenverfahren kann personenspezifische 3D-Trajektorien und Tomosynthesescans ermöglichen. Folgende Ausführungsformen können umfasst sein:
- - Aufnahmeparameter und/oder die genauen Trajektorien von 3D Scans können über einen 3D-Kamera Kalibrierlauf (RGB, Tiefenbildinformation) für die diagnostische Fragestellung ermittelt/angepasst werden.
- - Aufnahmeparameter und/oder die genauen Trajektorien von 3D Scans können über 3D-Raum-Kameras für die diagnostische Fragestellung ermittelt/angepasst werden.
- - Die optimale Position frei beweglicher (z.B. deckengehängter) Detektoren können für 3D über einen 3D-Kamera Kalibrierlauf (RGB, Tiefenbildinformation) für die diagnostische Fragestellung ermittelt werden.
- - Die Informationen des 3D-Kamera Kalibrierlaufes können (in Echtzeit) mit gespeicherten Avatarinformationen und Sollpositionen abgeglichen werden und Hinweise zur Aufnahmeoptimierung über eine Repositionierung des Patienten dem Anwender mitgeteilt werden.
- - 3D-Kamerainformationen können zur Bestimmung der Aufnahmeparameter eines Röntgenbildes allein oder zusammen mit Röntgen-Preshot-Aufnahmen verwendet werden.
- - Tomosynthesescans am BWS können der diagnostischen Fragestellung angepasst auch horizontal, also in einer Höhenebene, erfolgen. Zur Bestimmung der Höhe vor dem Scan kann eine 3D Kamera, ein Körpermodell (Avatar) oder ein Preshot oder eine Kombination verwendet werden.
- - Horizontale oder (zum Objekt) asymmetrische Tomosynthesescans am BWS oder am Tisch vertikal zur Tischrichtung können beispielhaft durch einen deckengehängten Strahler ausgeführt werden.
- - Für Horizontale oder (zum Objekt) asymmetrische Tomosynthesescans können dem Radiologen oder Benutzer sowohl die Röntgendaten als auch die Kameradaten zur besseren Visualisierung der geometrischen Anordnung und Scanrichtung bereitgestellt werden.
- - Preshot-Aufnahmen können gezielt zur Anpassung/Kontrolle der z-Position genutzt werden. Zusammen mit den Kamerainformationen kann ggf. eine Feinjustage erfolgen.
- - Preshot-Aufnahmen können gezielt zur Anwahl/Kontrolle der Schärfeebene y, z.B. bei einer Skoliose genutzt werden.
- - In einer weiteren Ausführung können für freie 3D-Trajektorien und Tomosynthesescans sogenannte Multi-Layer Detektoren, mit mehreren, energieabhängigen Scintillatorschichten verwendet werden, um gezielt Weichteil- und Knocheninformation zu trennen oder zu überlagern.
- - Es können bei einer Tomosynthese gezielt Bereiche, die außerhalb der Region of Interest liegen, wie beispielhaft vorgelagerte Knochen des Brustkorbs, bei einer Wirbelsäulenuntersuchung, bei einer Bilddaten-Rekonstruktion ausgeblendet werden.
- - Recording parameters and/or the exact trajectories of 3D scans can be determined/adjusted via a 3D camera calibration run (RGB, depth image information) for the diagnostic question.
- - Recording parameters and/or the exact trajectories of 3D scans can be determined/adjusted via 3D room cameras for the diagnostic question.
- - The optimal position of freely movable (eg ceiling-mounted) detectors can be determined for 3D via a 3D camera calibration run (RGB, depth image information) for the diagnostic issue.
- - The information from the 3D camera calibration run can be compared (in real time) with saved avatar information and target positions, and the user can be given information on how to optimize the recording by repositioning the patient.
- - 3D camera information can be used alone or together with X-ray preshot images to determine the exposure parameters of an X-ray image.
- - Tomosynthesis scans on the thoracic spine can also be performed horizontally, i.e. in one height level, adapted to the diagnostic question. To determine the height before the scan can a 3D camera, a body model (avatar) or a preshot or a combination can be used.
- - Horizontal or (to the object) asymmetrical tomosynthesis scans on the BWS or on the table vertical to the direction of the table can be carried out, for example, by a radiator suspended from the ceiling.
- - For horizontal or (to the object) asymmetrical tomosynthesis scans, the radiologist or user can be provided with both the X-ray data and the camera data for better visualization of the geometric arrangement and scan direction.
- - Preshot recordings can be used specifically to adjust/control the z-position. If necessary, a fine adjustment can be made together with the camera information.
- - Preshot recordings can be used specifically to select/check the focal plane y, eg in the case of a scoliosis.
- - In a further embodiment, so-called multi-layer detectors with several energy-dependent scintillator layers can be used for free 3D trajectories and tomosynthesis scans in order to selectively separate or overlay soft tissue and bone information.
- - In a tomosynthesis, areas that are outside the region of interest, such as the bones in front of the thorax, in a spinal column examination, in an image data reconstruction, can be hidden in a targeted manner.
Mit Hilfe dieser Erfindung kann sich das vorhandene Dosisbudget einer Serienaufnahme deutlich besser ausschöpfen lassen, indem Bereiche hoher Absorption mehr Dosis erhalten als Bereiche mit geringerer Absorption. Weiter kann so auch Dosis gespart werden, da nicht der gesamte Patient bei jeder Aufnahme mit der gleichen Dosis belastet wird, die möglicherweise für diesen Körperbereich gar nicht benötigt wird. Weiter kann bei diesem Verfahren (speziell bei Slotscanaufnahmen) die Patienten „geometrie" bereits vor der Messung bekannt sein(vor allem die Ausdehnung in lateraler und dorsoventraler Orientierung). Somit kann für die folgende Aufnahmeserie - auch ohne Röntgenvorschuss - das der Patienten „größe" entsprechende Aufnahmeprogramm (S, M, L oder XL) gewählt werden. Darüber hinaus kann zwischen frontaler und lateraler Aufnahme das Programm aufgrund der Daten das Programm verändert werden. Bei der Tomosynthese kann mit Hilfe dieses Verfahrens sichergestellt werden, dass auch Projektionen, welche unter einem großen Winkel aufgenommen werden, ausreichend belichtet sind und zur finalen Bildentstehung beitragen.With the help of this invention, the existing dose budget of a series of exposures can be utilized much better, in that areas with high absorption receive more dose than areas with lower absorption. In addition, doses can also be saved in this way, since the entire patient is not exposed to the same dose for each exposure, which may not be required at all for this part of the body. Furthermore, with this method (especially with slot scan images), the patient's "geometry" can already be known before the measurement (above all the extent in the lateral and dorsoventral orientation). Thus, for the following series of images - even without an X-ray advance - the patient's "size" can be determined. corresponding recording program (S, M, L or XL) can be selected. In addition, the program can be changed between frontal and lateral exposure based on the data. In tomosynthesis, this method can be used to ensure that projections that are recorded at a large angle are sufficiently exposed and contribute to the final image formation.
Der Vorteil personenspezifischer 3D-Trajektorien und Tomosynthesescans besteht hierin, dass Aufnahme- und Scanparameter von 3D-Trajektorien individuell angepasst werden können, die Organ-Dosis reduziert werden kann, die Bildqualität optimiert und verbessert werden kann, die Scantrajektorien durch 3D-Kamera-Kalibrierläufe optimiert werden können und durch asymmetrische Tomosynthesescans sowie durch Scantrajektorien vertikal zum Tischlänge die diagnostische Genauigkeit erhöht werden kann.The advantage of person-specific 3D trajectories and tomosynthesis scans is that recording and scanning parameters of 3D trajectories can be individually adjusted, the organ dose can be reduced, the image quality can be optimized and improved, the scan trajectories can be optimized by 3D camera calibration runs and the diagnostic accuracy can be increased by asymmetric tomosynthesis scans and by scan trajectories vertical to the table length.
Die Erfindung betrifft ferner ein Röntgensystem zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, aufweisend:
- - ein Kamerasystem zum Erzeugen einer Volumeninformation des Untersuchungsbereichs,
- - eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Aufnahmetrajektorie zur Aufnahme des Untersuchungsbereichs mittels einer Mehrzahl von Projektionsaufnahmen und einer beweglichen Röntgenquelle in Verbindung mit einem zugeordneten Röntgendetektor,
- - eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Dosisverlaufs für die Aufnahmetrajektorie basierend auf der Volumeninformation,
- - eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen der Röntgenaufnahme mittels der Mehrzahl von Projektionsaufnahmen unter Verwendung des Dosisverlaufs und der Aufnahmetrajektorie.
- - a camera system for generating volume information of the examination area,
- - a determination unit for determining a recording trajectory for recording the examination area by means of a plurality of projection recordings and a movable x-ray source in connection with an associated x-ray detector,
- - a determination unit for determining a dose profile for the recording trajectory based on the volume information,
- - a recording unit for recording the X-ray recording by means of the plurality of projection recordings using the dose curve and the recording trajectory.
Die Bestimmungseinheit kann eine Benutzereingabe ermöglichen. Die Bestimmungseinheit kann auf eine Datenbank mit Voraufnahmen oder Dummy-Aufnahmen o.ä. zugreifen.The determination unit can allow user input. The determination unit can access a database with previous recordings or dummy recordings or the like.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Speichereinrichtung einer Steuereinrichtung eines erfindungsgemäßen Röntgensystems ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Steuereinrichtung des Röntgensystems ausgeführt wird.The invention also relates to a computer program product with a computer program that can be loaded directly into a memory device of a control device of an X-ray system according to the invention, with program sections to carry out all the steps of a method according to the invention when the computer program is executed in the control device of the X-ray system.
Die Erfindung betrifft ferner ein computerlesbares Medium, auf welchem von einer Rechnereinheit einlesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn die Programmabschnitte von dem erfindungsgemäßen Röntgensystem ausgeführt werden.The invention also relates to a computer-readable medium on which program sections that can be read and executed by a computer unit are stored in order to carry out all the steps of a method according to the invention when the program sections are executed by the X-ray system according to the invention.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
-
1 schematisch eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens; -
2 schematisch eine Darstellung eines erfindungsgemä-ßen Röntgensystems in einer ersten Ausführungsform; -
3 schematisch eine Darstellung einer erfindungsgemä-ßen horizontalen Aufnahmetrajektorie; -
4 schematisch eine Darstellung einer erfindungsgemä-ßen Anpassung der Schärfeebene; und -
5 schematisch eine Darstellung eines erfindungsgemä-ßen Röntgensystems in einer zweiten Ausführungsform;
-
1 a schematic representation of a method according to the invention; -
2 a schematic representation of an X-ray system according to the invention in a first embodiment; -
3 a schematic representation of a horizontal recording trajectory according to the invention; -
4 a schematic representation of an inventive adjustment of the focal plane; and -
5 a schematic representation of an X-ray system according to the invention in a second embodiment;
Die
- -
Erzeugen 2 einer Volumeninformation des Untersuchungsbereichs mittels eines, insbesondere optischen, Kamerasystems, - - Bestimmen 3 einer Aufnahmetrajektorie zumindest für eine Röntgenquelle zur Aufnahme des Untersuchungsbereichs mittels einer Mehrzahl von Projektionsaufnahmen, aufzunehmen mit einer unabhängig von einem Röntgendetektor beweglichen Röntgenquelle und dem zugeordneten Röntgendetektor,
- - Ermitteln 4 eines Dosisverlaufs für die Aufnahmetrajektorie basierend auf der Volumeninformation,
- -
Aufnehmen 5 der Röntgenaufnahme mittels der Mehrzahl von Projektionsaufnahmen unter Verwendung des Dosisverlaufs und der Aufnahmetrajektorie.
- -
Generation 2 of volume information of the examination area by means of a camera system, in particular an optical one, - - Determination 3 of a recording trajectory for at least one X-ray source for recording the examination area by means of a plurality of projection recordings, recorded with an X-ray source that can be moved independently of an X-ray detector and the associated X-ray detector,
- - Determining 4 a dose profile for the recording trajectory based on the volume information,
- -
Recording 5 the X-ray recording by means of the plurality of projection recordings using the dose curve and the recording trajectory.
Die Röntgenaufnahme kann eine Tomosyntheseaufnahme, eine Slot-scan-Aufnahme, eine zusammengesetzte Röntgenaufnahme oder eine Mammographieaufnahme sein. Eine optische Aufnahme des Kamerasystems und die Röntgenaufnahme können gemeinsam dargestellt werden.The x-ray exposure can be a tomosynthesis exposure, a slot scan exposure, a composite x-ray exposure or a mammography exposure. An optical recording of the camera system and the X-ray recording can be displayed together.
Bei einem Ausführen einer zumindest vorläufigen Aufnahmetrajektorie, insbesondere der Röntgenquelle, kann die Volumeninformation mittels des Kamerasystems erzeugt werden. Das Ermitteln des Dosisverlaufs kann ferner auf einer Voraufnahme mittels der Röntgenquelle und des Röntgendetektors basieren. Im Schritt des Aufnehmens kann eine kontinuierliche Anpassung des Dosisverlaufs basierend auf den Projektionsaufnahmen erfolgen. Eine Dosisänderung kann an aus der Volumeninformation ableitbaren Landmarken erfolgen.When executing an at least provisional recording trajectory, in particular of the x-ray source, the volume information can be generated by means of the camera system. The determination of the course of the dose can also be based on a previous recording by means of the x-ray source and the x-ray detector. In the recording step, the course of the dose can be continuously adjusted based on the projection recordings. A dose change can take place at landmarks that can be derived from the volume information.
Bei einem stehenden Untersuchungsobjekt kann eine Röntgenaufnahme mit horizontal verlaufender Aufnahmetrajektorie aufgenommen werden. Die z-Position für die horizontal verlaufenden Aufnahmetrajektorie kann mittels einer Voraufnahme angepasst werden. Die Schärfeebene (y), z.B. in y-Richtung, kann für eine Röntgenaufnahme basierend auf einer Voraufnahme oder auf der Volumeninformation angepasst werden.With a stationary examination subject, an X-ray image can be recorded with a horizontal recording trajectory. The z-position for the horizontal recording trajectory can be adjusted by means of a pre-recording. The focal plane (y), e.g. in the y-direction, can be adjusted for an X-ray image based on a previous image or on the volume information.
Ein Bereich außerhalb von einem interessierenden Bereich (ROI) kann in einer Darstellung der Röntgenaufnahme ausgeblendet werden. Ein energieauflösender, insbesondere ein mehrschichtiger oder photonenzählender, Röntgendetektor kann verwendet werden.An area outside of a region of interest (ROI) can be hidden in a representation of the radiograph. An energy resolving, in particular a multilayer or photon counting, X-ray detector can be used.
Die
Die
Die
Die
- -
ein Kamerasystem 57 zum Erzeugen einer Volumeninformation des Untersuchungsbereichs, - - eine Bestimmungseinheit 56 zum Bestimmen einer Aufnahmetrajektorie zur Aufnahme des Untersuchungsbereichs mittels einer Mehrzahl von Projektionsaufnahmen und einer beweglichen Röntgenquelle in Verbindung mit einem zugeordneten Röntgendetektor,
- - eine Ermittlungseinheit 58 zum Ermitteln eines Dosisverlaufs für die Aufnahmetrajektorie basierend auf der Volumeninformation,
- -
52, 53 zum Aufnehmen der Röntgenaufnahme mittels der Mehrzahl von Projektionsaufnahmen unter Verwendung des Dosisverlaufs und der Aufnahmetrajektorie.eine Aufnahmeeinheit
- - a
camera system 57 for generating volume information of the examination area, - - a determination unit 56 for determining a recording trajectory for recording the examination area by means of a plurality of projection recordings and a movable x-ray source in connection with an associated x-ray detector,
- - a determination unit 58 for determining a dose profile for the recording trajectory based on the volume information,
- - a
52, 53 for recording the x-ray recording by means of the plurality of projection recordings using the dose curve and the recording trajectory.recording unit
Das Röntgensystem 55 kann eine Steuereinrichtung 55 umfassen, welche eine Bestimmungseinheit 56 und eine Ermittlungseinheit 58 umfasst. Das Untersuchungsobjekt 54 kann stehend zwischen dem Röntgendetektor 53 und der Röntgenquelle 52 angeordnet werden. An der Röntgenquelle 52 kann ein Kamerasystem 57 angeordnet sein. Die Röntgenquelle 52 ist mittels eines Deckenstativs 50 mit einem Schienensystem 51 verbunden. Der Röntgendetektor 53 ist mittels eines Deckenstativs 50 mit einem Schienensystem 51 verbunden.The
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
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Family Applications (1)
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DE102022210016.6A Pending DE102022210016A1 (en) | 2021-09-30 | 2022-09-22 | Procedure for taking an X-ray |
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Country | Link |
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DE (1) | DE102022210016A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102023206155A1 (en) | 2023-06-29 | 2025-01-02 | Siemens Healthineers Ag | Computer-implemented method for operating an X-ray device, X-ray device, computer program and electronically readable data carrier |
-
2022
- 2022-09-22 DE DE102022210016.6A patent/DE102022210016A1/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102023206155A1 (en) | 2023-06-29 | 2025-01-02 | Siemens Healthineers Ag | Computer-implemented method for operating an X-ray device, X-ray device, computer program and electronically readable data carrier |
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