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WO2015014525A1 - Verfahren zur bildgebung mittels eines röntgengeräts und röntgengerät - Google Patents

Verfahren zur bildgebung mittels eines röntgengeräts und röntgengerät Download PDF

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Publication number
WO2015014525A1
WO2015014525A1 PCT/EP2014/062310 EP2014062310W WO2015014525A1 WO 2015014525 A1 WO2015014525 A1 WO 2015014525A1 EP 2014062310 W EP2014062310 W EP 2014062310W WO 2015014525 A1 WO2015014525 A1 WO 2015014525A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ray
ray tube
focal point
detector
image
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/062310
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Biermann
Frank Dennerlein
Michael Fuhrmann
Rainer Graumann
Anna Jerebko
Thomas Mertelmeier
Ralf Nanke
Thomas Schmitt
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to CN201480042965.5A priority Critical patent/CN105407803B/zh
Priority to US14/909,259 priority patent/US10610177B2/en
Publication of WO2015014525A1 publication Critical patent/WO2015014525A1/de

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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A61B6/4452—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being able to move relative to each other
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B6/4064—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis specially adapted for producing a particular type of beam
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    • A61B6/5229—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image
    • A61B6/5235—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image combining images from the same or different ionising radiation imaging techniques, e.g. PET and CT
    • A61B6/5241—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image combining images from the same or different ionising radiation imaging techniques, e.g. PET and CT combining overlapping images of the same imaging modality, e.g. by stitching

Definitions

  • the invention relates to a method for imaging by means of an X-ray device and an X-ray device.
  • the invention relates to various techniques in which a first and a second x-ray image are acquired at a predetermined position of a focal point and at different orientations of an x-ray tube of the x-ray device and a combined x-ray image is generated therefrom.
  • X-rays typically X-rays, ie electromagnetic radiation in the wavelength range of about 10 ⁇ 3 nm to about 10 nm, generated by means of an X-ray tube.
  • the X-rays can be measured after transmission through an examination subject by means of an X-ray detector of the X-ray apparatus and used for imaging.
  • the X-ray apparatus has a so-called cone-beam geometry of the X-rays: in such a case, a ray path of the X-rays is conical, i. it expands from a starting point of the X-ray radiation (focus point) on the X-ray tube with increasing distance to the focal point.
  • a cross-sectional area of the beam path of the X-rays is larger (smaller) at a larger (smaller) distance to the focal point.
  • a central ray of the ray path is typically located in a center of the cross-sectional area. The central ray can e.g. define an orientation of the focal point.
  • the finite cross-sectional area of the beam path of the X-rays limits one to a single one
  • Exposure pass imageable area of the examination subject. If a surface of the examination object to be examined is larger than the imageable area, then it may be necessary. be dig to capture several X-ray images in the context of several exposure passes in succession and then to create a combined X-ray image from the multiple acquired X-ray images.
  • an orientation of the x-ray tube or of the focal point can take place between the detection of two x-ray images.
  • the orientation of the X-ray tube By the orientation of the X-ray tube, the angle of radiation of the X-rays can be changed.
  • the central beam is aligned.
  • Parallax errors typically arise due to the cone beam geometry of the X-ray apparatus: the plurality of detected X-ray images do not fit geometrically or only to a limited extent, since, for example, a magnification and / or a perspective can change from X-ray image to X-ray image.
  • the utility of such combined X-ray images with significant paralysis defects, e.g. in the subsequent medical diagnosis, can not or only partially be possible.
  • techniques are known in which an operator makes a manual alignment of the x-ray tube for each capture of an x-ray image. Such techniques can be relatively time-consuming, error-prone and thus costly.
  • the invention relates to a method of imaging by means of an x-ray device comprising an x-ray tube and an x-ray detector.
  • the position of a focal point of the X-ray tube is adjustable by positioning the X-ray tube.
  • An orientation of the x-ray tube is adjustable by rotation of the x-ray tube about a rotation point. The point of rotation is spaced a distance from the focal point.
  • the method comprises detecting a first x-ray image at a predetermined position of the focal point and at a first orientation of the x-ray tube.
  • the method comprises adjusting the x-ray tube by rotating by a predetermined angle and by positioning, wherein the focus point before adjustment and after adjustment is in the predetermined position and wherein the x-ray tube is in a second orientation after adjustment. Furthermore, the method comprises detecting a second x-ray image at the predetermined position of the focal point and at the second orientation of the x-ray tube. The method further comprises creating a combined X-ray image from at least the first X-ray image and the second X-ray image.
  • the position and / or the orientation can be defined with respect to the examination subject to be imaged. It would also be possible for the position and / or orientation to be defined with respect to a machine coordinate system of the x-ray device.
  • the position and / or the orientation can be defined with reference to another reference coordinate system resulting, for example, from other technical and / or medical constraints.
  • the orientation of the x-ray tube can be directly indicative of the orientation of the focal point.
  • the orientation and the position of the x-ray tube or of the focal point together can also be referred to as a so-called pose.
  • the pose may designate the imaging and alignment of the x-ray tubes and the focal point, respectively, which are relevant for the imaging.
  • the orientation of the X-ray tube is directly indicative of an orientation of the focal point, in particular with respect to a radiation direction of the X-rays or with respect to an alignment of a central ray of the X-rays.
  • the focal point may designate as the starting point of the X-rays the area from which the X-rays emanate.
  • a distinction can typically be made between a thermal focal spot, as that surface of an anode of the X-ray tube, which is struck by an electron beam. The deceleration of electrons of the electron beam can in turn generate the X-radiation.
  • differentiation may be made with respect to an electronic focal spot than the sectional area of the electron beam with a surface of the anode and an optical focal spot which designates the focal point effective for imaging by the X-ray apparatus.
  • an optical focal spot which designates the focal point effective for imaging by the X-ray apparatus.
  • the position of the focus point or the X-ray tube in acquiring the first and second X-ray images i. before and after the adjustment, to be the same within a certain positioning accuracy of the X-ray machine.
  • positioning accuracy of the X-ray apparatus may be e.g. due to technical limitations, such as the use of stepper motors, etc. inherent.
  • Such previously described techniques may also be referred to as virtual rotation about the focal point of the x-ray tube.
  • an orientation is made mechanically by rotating about the rotation point and a corresponding positioning of the X-ray tube, however, the combination of rotation and positioning, ie the adjustment, can be described as the virtual rotation about the focal point.
  • the combined X-ray image has little or no parallax error.
  • the X-ray detector is decoupled from the X-ray tube adjustable.
  • the adjustment can continue Adjusting the X-ray detector by rotating and positioning the X-ray detector comprise.
  • a detector plane of the X-ray detector can each lie perpendicular to the central ray of X-ray beams.
  • a film-focus distance between the focal point and the detector plane may be the same in each case.
  • the central beam may be placed substantially centrally on the X-ray detector.
  • the central beam may, for example, designate an axis of symmetry of the cone beam geometry of the x-ray device.
  • the central beam can therefore start from the focal point of the X-ray tube and lie in each case in the center of a cross-sectional area of the X-rays.
  • the central beam can define the orientation of the focal point or the X-ray tube.
  • the X-ray tube and on the other hand, the X-ray detector can be adjusted.
  • An order of adjustment, in particular of positioning and orientation is often irrelevant here. However, it can be essential that the adjustment is completed before the acquisition of the second x-ray image.
  • the position and orientation of the X-ray detector may be defined according to or analogous to the definition of position and orientation of the X-ray tube.
  • a particularly comprehensive suppression or reduction of Paralaxeconsn can be achieved.
  • the central ray is placed substantially centrally on the X-ray detector, then it can be achieved that the corresponding X-ray image images a particularly large area of the examination object.
  • the film-focus distance can influence or determine the imaging scale of the respective X-ray image. If the film-focus distance is chosen to be the same when acquiring the first and second x-ray images, the magnification for the first and second x-ray images may be the same. This means that the corresponding parameters of the first and second X-ray images can be selected the same and a correspondingly simple creation of the combined X-ray image is possible.
  • the positioning of the focal point may comprise a longitudinal component and / or a transverse component.
  • the longitudinal component and / or the transverse component may be determined based on the distance between the point of rotation and the focal point and based on the predetermined angle.
  • the longitudinal component and the transverse component may indicate a position of the focal point along and perpendicular to the central beam. It would also be possible for the longitudinal component and the transverse component to denote a positioning of the focal point in the horizontal and vertical directions or in the vertical direction and horizontal direction. It would also be possible for the longitudinal component and the transverse component to designate components in the machine coordinate system or in the reference coordinate system.
  • motors with corresponding degrees of freedom may be provided for the positioning of the focus point or the X-ray tube, so that the positioning of the focus point takes place as a superposition of a displacement along the corresponding degrees of freedom of the envisaged motors.
  • the distance between the point of rotation and the point of focus may be previously known because it is typically structural and does not or only slightly varies as a function of time and / or temperature.
  • the method may further include an X-ray aperture in a beam path of the X-rays such that a first solid angle exposed upon detection of the first X-ray image and a second solid angle exposed upon detection of the second X-ray image have a predetermined overlap.
  • the X-ray diaphragm can absorb X-rays completely or largely.
  • the beam path of the X-rays can be limited or limited.
  • the predetermined angle through which the X-ray tube is rotated in the course of orientation is smaller than an opening angle of the beam path, ie, smaller than the solid angle at which X-rays are emitted upon detection of the first and second X-ray images .
  • the X-ray aperture there may be a significant overlap of the exposed solid angles.
  • the X-ray aperture it can be achieved that a predetermined overlap between the first and second spatial angles is achieved.
  • the predetermined overlap may be comparatively small or zero.
  • a reduction of an X-ray dose that is deposited in the examination subject can be achieved.
  • a Radiation exposure of the examination subject such as an examiner, can be reduced.
  • the combined X-ray image it is possible for the combined X-ray image to be created by superimposing the first X-ray image and the second X-ray image.
  • the first and second X-ray images such as pose, i. Orientation and positioning, magnification, etc. comparable, so the creation of the combined X-ray image can be carried out particularly easily by superposition.
  • it can be dispensable to apply further image processing algorithms to the first and second X-ray images in the context of the creation of the combined X-ray image. It can also be dispensable that creating a combined X-ray image requires manual user input.
  • the creation of the combined X-ray image may require comparatively little computing capacity.
  • the method may further include obtaining a solid angle range by means of a user interface to be imaged by the combined X-ray image.
  • the method may further comprise: calculating the predetermined angle as a function of the obtained solid angle range.
  • Imaging can be achieved by means of the X-ray device. In particular, it may be unnecessary for a user to deal with the various geometrical relationships of the X-ray machine that have an impact on the imaging.
  • the corresponding parameters can be determined automatically or largely automatically by means of the techniques described above.
  • the invention relates to an X-ray apparatus which comprises an X-ray tube and an X-ray detector.
  • a position of a focal point of the X-ray tube is adjustable by positioning the X-ray tube.
  • An orientation of the X-ray tube is adjustable by rotation of the X-ray tube about a rotation point. The point of rotation is spaced a distance from the focal point.
  • the X-ray apparatus further comprises a control unit that is configured to perform the following steps: acquiring a first X-ray image at a predetermined position of the focal point and at a first orientation of the X-ray tube; and adjusting the x-ray tube by rotating by a predetermined angle and by positioning.
  • the focus point is before the adjustment and after adjusting in the predetermined position.
  • the X-ray tube is in a second orientation after adjustment.
  • the control unit is further configured to detect a second X-ray image at the predetermined position of the focal point in the second orientation of the X-ray tube.
  • the X-ray apparatus further comprises a computer unit which is set up to perform the following step: creating a combined X-ray image of at least the first X-ray image and the second X-ray image.
  • the X-ray detector can be decoupled from the X-ray height adjustable, wherein the control unit is further configured such that the adjustment further comprises adjusting the X-ray detector by rotating and positioning the X-ray detector.
  • a detector plane of the X-ray detector may each be perpendicular to a central ray of X-rays, and / or a film-focus distance between the focal point and the detector plane may be the same in each case; and / or the central beam may be placed substantially centrally on the detector.
  • the positioning of the focal point may comprise a longitudinal component and / or a transverse component.
  • the longitudinal component and / or the transverse component may be determined based on the distance between the rotation point and the focal point and based on the predetermined angle.
  • the X-ray apparatus may further comprise an X-ray diaphragm, wherein the control unit may be further configured to perform the following step: arranging the X-ray diaphragm in a beam path of the X-rays such that a first solid angle exposed upon detection of the first X-ray image and an exposed upon detection of the second X-ray image second solid angle have a predetermined overlap.
  • the X-ray apparatus according to the present aspect of the invention may be further configured to provide the method for
  • FIG. 1 is a schematic view of an X-ray machine.
  • FIG. 2 shows an X-ray apparatus in which a rotation point of an X-ray tube is spaced from a focal point of the X-ray tube.
  • FIG. FIG. 3 shows the acquisition of a first x-ray image by means of the x-ray device of FIG. 2, wherein the focal point of the X-ray tube is in a first orientation.
  • FIG. 4 shows the acquisition of a second x-ray image by means of the x-ray device of FIG. 2, wherein the focal point of the X-ray tube is in a second orientation.
  • FIG. FIG. 5 shows the creation of a combined X-ray image from the first and second X-ray images of FIGS. 3 and 4, wherein there is a certain overlap between the first and the second X-ray image.
  • FIG. 6 shows the scenario of FIG. 5, where there is less overlap.
  • FIG. 7 shows the scenario of FIG. 4, wherein an X-ray aperture is arranged in a beam path of the X-rays.
  • FIG. 8 is a flowchart of a method for imaging by means of an X-ray apparatus according to various embodiments of the present invention.
  • FIG. 9 illustrates geometric relationships between the focal point and the rotation point in the first and second orientations.
  • an X-ray tube of an X-ray device is adjusted by rotating and positioning between the detection of each X-ray image. Because a focal point of the x-ray tube is spaced from a rotational point about which rotation occurs, the positioning achieves that the position of the focal point does not change significantly from x-ray image to x-ray image.
  • an X-ray machine 100 is shown schematically.
  • the X-ray apparatus 100 includes an X-ray tube 101 configured to generate X-rays.
  • the X-ray apparatus 100 includes an X-ray detector 102, which is set up to detect the X-rays.
  • the x-ray tube 101 and the X-ray detector 102 are separately adjustable, so they can be rotated and positioned. Orientation along with positioning of the x-ray tube 101 defines a pose of the x-ray tube 101. The pose determines a perspective of the corresponding x-ray image.
  • the x-ray device 100 comprises a control unit 150, which is set up to control various operating parameters of the x-ray device 100. For example, the controller 150 may control the pose of the x-ray tube 101. Position and orientation of the X-ray detector 102 can be adjusted in the X-ray apparatus 100 separately from the pose of the X-ray tube 101. These operating parameters can also control the control unit 150.
  • control unit 150 may initiate the acquisition of X-ray images.
  • various parameters such as e.g. Exposure time, dose, etc.
  • an interaction with a user of the x-ray device 100 can take place via a user interface 155 for this purpose.
  • the user interface 155 may include a screen, a mouse, a keyboard, etc. Input and output of information to and from a user is possible.
  • the x-ray device 100 further comprises a computer unit 160 which is set up to produce a combined x-ray image from a plurality of acquired x-ray images. This can e.g. by means of simple superimposition of the various recorded X-ray images. It would also be possible for the computer unit 160 to additionally be set up to perform various image processing steps on the acquired X-ray images. The combined X-ray image may then be output via the user interface 155 to the user of the X-ray apparatus 100. Subsequent diagnostic steps are possible.
  • FIG. 2 mechanical details of the X-ray apparatus 100 are shown.
  • the x-ray tube 101 is attached to the ceiling via a bracket 107.
  • the X-ray detector 102 is attached to the ceiling via a holder 107a.
  • the object to be examined 105 is furthermore drawn in, Ches between the X-ray tube 101 and the X-ray detector 102 is arranged.
  • the focal point 120 which is located at an anode (not shown in FIG. 2) of the x-ray tube 101, is the optically effective starting point of x-ray radiation.
  • the positioning and orientation of the X-ray tube, relative to the examination object 105 or to the X-ray detector 102 or a machine coordinate system, defines a film-focus distance 130.
  • the film-focus distance 130 The film-focus distance
  • the film-to-focus distance 130 connects the focal point 120 to the detector plane 102b, with the film-to-focus distance 130 being parallel to a central ray 260 (shown in dashed lines in FIG.
  • the central beam 260 is above a center of a beam path (not shown in FIG.
  • the x-ray tube 101 and the x-ray detector 102 are arranged such that the central beam 260 is substantially centered, i. near a center 102a of the X-ray detector 102 on which X-ray detector 102 is placed.
  • a rotation point 110 of the x-ray tube 101 is further shown.
  • the rotation point 110 is spaced from the focal point 120 by a certain distance.
  • FIG. 3 is the acquisition of a first x-ray image 201 for the pose of the x-ray tube 101, as shown in FIG. 2 is illustrated.
  • a first solid angle 211 is shown, which is exposed upon detection of the first X-ray image 201.
  • the first solid angle 211 is above the beam path 270 the x-rays defined.
  • the cone beam geometry of the x-ray apparatus 100 is shown in FIG. 3 illustrated by the expansion of the beam path 270: as shown in FIG. 3, a cross-sectional area of the beam path 270 of the X-rays increases for increasing distances to the focal point 120 along the central beam 260.
  • FIG. 4 the detection of a second x-ray image 202 is shown.
  • the focus point 120 is in the same position as in FIG. 3. While the focus point 120 in FIG. 3 was in a first orientation, the focus point 120 is in FIG. 4 in a second orientation: in particular, a second solid angle 212 is exposed upon detection of the second X-ray image 202 and the central ray 260 of FIG. 4 is opposite the central beam 260 of FIG. 3 rotated by a predetermined angle.
  • the x-ray tube 101 has been adjusted.
  • the x-ray tube 101 or the focal point 120 was rotated by the predetermined angle about the rotation point 110.
  • positioning of the focal point 120 continues as part of the adjustment.
  • the positioning has a longitudinal component 302 and a transverse component 301 ,
  • the adjustment further comprises adjusting the X-ray detector 102 by rotating and positioning.
  • the detector plane 102b of the X-ray detector 102 is perpendicular to the central beam 260.
  • the film-focus distance 130 is the same in each case.
  • the central beam 260 is also substantially centered on the X-ray detector 102.
  • the creation of the combined X-ray image 205 may include overlaying the first and second X-ray images 201, 202. As shown in FIG. 5, in the case of FIGS. 3 and 4, this overlay has a certain overlap 280 (shown in phantom in FIG.
  • FIG. 6 illustrates a situation in which the overlap 280 takes a smaller value than shown in FIG. 5. It may be desirable, in particular, for the overlap 280 to assume a predetermined value. For this purpose, it may be possible to arrange an X-ray diaphragm 140 (cf., FIG. 7) in the beam path of the X-rays. In the case of FIG. 7, the X-ray stop 140 is arranged in the beam path 270 of the X-rays such that the overlap 280 is zero.
  • a solid angle area 213 is further drawn in, e.g. can be obtained by the user interface 155 from a user of the x-ray device 100.
  • the entire solid angle region 213 is imaged by acquiring the first and second X-ray images 201, 202.
  • the combined X-ray image 205 images the solid angle region 213. It is e.g. It is possible for the user of the X-ray apparatus 100 to specify only the solid angle range 213, and for the predetermined angle 290, by which the focal point 120 is rotated in the course of orientation, to be determined as a function of the solid angle range 213.
  • the predetermined angle 290 is defined with respect to the rotation of the central beam 260.
  • FIG. 8 is a flowchart of a method for
  • step XI Imaging by means of the X-ray apparatus 100 according to various aspects of the present invention.
  • the procedure begins in step XI.
  • the first X-ray image 201 is acquired at the predetermined position of the focal point 120 or the X-ray tube 101 and at the first orientation of the focal point 120 or the X-ray tube 101 (step X2).
  • step X3 the adjustment of the X-ray tube 101 and optionally of the X-ray detector 102 takes place.
  • the adjustment comprises the positioning and orientation of the X-ray tube 101, so that the pose of the X-ray tube 101 changes.
  • the X-ray tube 101 is rotated by the predetermined angle 290.
  • the X-ray tube 101 is positioned such that the position of the focus point 120 is equal before and after step X3.
  • the position of the focal point 120 with respect to the examination subject 105 may be the same.
  • step X4 the detection of the second X-ray image takes place at the predetermined position and at the second orientation of the focal point 120.
  • step X5 the combined X-ray image 205 is created, in particular by superimposing the first and second X-ray images 201, 202. In this way, the combined X-ray image 205 may have little or no X-ray image 205
  • Paralax errors are created.
  • the creation of the combined X-ray image 205 can be carried out comparatively quickly.
  • the measurement duration is low.
  • step X6 ends in step X6.
  • FIG. 9 geometric relationships for rotating the focal point 120 upon detecting the first X-ray image 201 and the second X-ray image 202 are shown.
  • the distance 115 between the rotation point 110 and the focal point 120 is shown.
  • the positioning of the focal point 120 in the context of the adjustment takes place in such a way that when the first and second X-ray image 201, 202 are detected, the focal point 120 is located at the same position.
  • This positioning is shown in FIG. 9 shown with a dashed arrow.
  • the positioning can in particular be broken down into the longitudinal and transverse components 301, 302.

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Abstract

Ein erstes Röntgenbild wird bei einer vorgegebenen Position eine Fokuspunkts (120) und bei einer ersten Orientierung einer Röntgenröhre (101) eines Röntgengeräts (100) erfasst. Anschließend erfolgt Verstellen der Röntgenröhre (101) durch Rotieren um einen vorgegebenen Winkel und durch Positionieren, wobei sich der Fokuspunkt (120) vor dem Verstellen und nach dem Verstellen in der vorgegebenen Position befindet. Die Röntgenröhre (101) befindet sich nach dem Verstellen in einer zweiten Orientierung. Anschließend erfolgt Erfassen eines zweiten Röntgenbilds (202) bei der vorgegebenen Position und bei der zweiten Orientierung. Ein kombiniertes Röntgenbild zumindest aus dem ersten und zweiten Röntgenbild wird erstellt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bildgebung mittels eines Röntgengeräts und Röntgengerät
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildgebung mittels eines Röntgengeräts und ein Röntgengerät. Insbesondere betrifft die Erfindung verschiedene Techniken, bei denen ein erstes und ein zweites Röntgenbild bei einer vorgegebenen Po- sition eines Fokuspunkts und bei unterschiedlichen Orientierungen einer Röntgenröhre des Röntgengeräts erfasst werden und daraus ein kombiniertes Röntgenbild erstellt wird.
Es sind Techniken zur Bildgebung mittels eines Röntgengeräts bekannt. Hierbei werden typischerweise Röntgenstrahlen, d.h. elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von ca. 10~3 nm bis ca. 10 nm, mittels einer Röntgenröhre erzeugt. Die Röntgenstrahlen können nach Transmission durch ein Untersuchungsobjekt mittels eines Röntgendetektors des Röntgenge- räts gemessen werden und zur Bildgebung verwendet werden.
Häufig weist das Röntgengerät eine sogenannte Kegelstrahlgeometrie der Röntgenstrahlen auf: in einem solchen Fall ist ein Strahlengang der Röntgenstrahlen kegelförmig, d.h. er weitet sich von einem Ausgangspunkt der Röntgenstrahlung (Fokuspunkt) an der Röntgenröhre mit zunehmendem Abstand zu dem Fokuspunkt auf. Dies bedeutet, dass eine Querschnittsfläche des Strahlengangs der Röntgenstrahlen bei einem größeren (kleineren) Abstand zu dem Fokuspunkt größer (kleiner) ist. Ein Zentralstrahl des Strahlengangs befindet sich typischerweise in einem Zentrum der Querschnittsfläche. Der Zentralstrahl kann z.B. eine Orientierung des Fokuspunkts definieren.
Typischweise limitiert die endliche Querschnittsfläche des Strahlengangs der Röntgenstrahlen einen in einem einzelnen
Belichtungsdurchgang abbildbaren Bereich des Untersuchungsobjekts. Ist eine zu untersuchende Fläche des Untersuchungsobjektes größer als der abbildbare Bereich, so kann es notwen- dig sein, mehrere Röntgenbilder im Rahmen mehrerer Belichtungsdurchgänge nacheinander zu erfassen und anschließend ein kombiniertes Röntgenbild aus den mehreren erfassten Röntgenbildern zu erstellen.
Hierzu kann gemäß verschiedener vorbekannter Techniken zwischen dem Erfassen von zwei Röntgenbildern eine Orientierung der Röntgenröhre bzw. des Fokuspunkts erfolgen. Durch die Orientierung der Röntgenröhre kann der Winkel der Abstrahlung der Röntgenstrahlen verändert werden. Der Zentralstrahl wird ausgerichtet .
Jedoch weisen solche vorbekannten Techniken verschiedene Einschränkungen auf. Typischerweise ist bei herkömmlichen Rönt- gengeräten ein Fokuspunkt beabstandet gegenüber einem Rotationspunkt der Röntgenröhre, um den bei der Orientierung der Röntgenröhre rotiert wird. Bei dem Erstellen des kombinierten Röntgenbilds aus den mehreren erfassten Röntgenbildern kann es deshalb zu sogenannten Paralaxefehlern kommen.
Paralaxefehler entstehen typischerweise aufgrund der Kegelstrahlgeometrie des Röntgengeräts: die mehreren erfassten Röntgenbilder passen geometrisch nicht oder nur eingeschränkt zusammen, da sich zum Beispiel ein Abbildungsmaßstab und/oder eine Perspektive von Röntgenbild zu Röntgenbild verändern können. Die Verwendbarkeit solcher kombinierten Röntgenbilder mit signifikanten Paralaxefehlern, z.B. in der nachfolgenden medizinischen Diagnose, kann nicht oder nur eingeschränkt möglich sein. Zur Lösung dieser Einschränkungen sind Techniken bekannt, bei denen ein Bedienpersonal eine manuelle Ausrichtung der Röntgenröhre für jedes Erfassen eines Röntgenbilds vornimmt. Solche Techniken können vergleichsweise zeitintensiv, fehlerbehaftet und somit kostenintensiv sein.
Weiterhin sind Techniken bekannt, welche mittels Bildbearbei- tungs-Algorithmen die Paralaxefehler entfernen oder zumindest reduzieren. Jedoch kann das Verwenden solcher Bildbearbei- tungs-Algorithmen vergleichsweise aufwendig sein. Zum Beispiel kann es notwendig sein, dedizierte Rechnerkapazität für das Durchführen der Bildbearbeitungs-Algorithmen vorzusehen. Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Techniken zur Bildgebung mittels eines Röntgengeräts, bei dem ein kombiniertes Röntgenbild aus mehreren Röntgenbildern erstellt wird. Insbesondere besteht ein Bedarf für solche Techniken, welche ein besonders einfaches Erstellen des kombinierten Röntgenbilds ermöglichen. Es besteht ein Bedarf für Techniken, bei denen das kombinierte Röntgenbild keine oder nur geringe Paralaxenfehler aufweist.
Diese Aufgabe wird von den Merkmalen der unabhängigen Ansprü- che gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen .
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bildgebung mittels eines Röntgengeräts, das eine Röntgenröhre und einen Röntgendetektor umfasst. Die Position eines Fokuspunkts der Röntgenröhre ist durch Positionieren der Röntgenröhre verstellbar. Eine Orientierung der Röntgenröhre ist durch Rotation der Röntgenröhre um einen Rotationspunkt verstellbar. Der Rotationspunkt ist um einen Abstand gegenüber dem Fokuspunkt beabstandet. Das Verfahren umfasst Erfassen eines ersten Röntgenbilds bei einer vorgegebenen Position des Fokuspunkts und bei einer ersten Orientierung der Röntgenröhre. Weiterhin umfasst das Verfahren Verstellen der Röntgenröhre durch Rotieren um einen vorgegebenen Winkel und durch Positionieren, wobei sich der Fokuspunkt vor dem Verstellen und nach dem Verstellen in der vorgegebenen Position befindet und wobei sich die Röntgenröhre nach dem Verstellen in einer zweiten Orientierung befindet. Weiterhin umfasst das Verfahren das Erfassen eines zweiten Röntgenbilds bei der vorgege- benen Position des Fokuspunkts und bei der zweiten Orientierung der Röntgenröhre. Das Verfahren umfasst weiterhin Erstellen eines kombinierten Röntgenbilds zumindest aus dem ersten Röntgenbild und dem zweiten Röntgenbild. Z.B. können die Position und/oder die Orientierung in Bezug auf das abzubildende Untersuchungsobjekt definiert sein. Es wäre auch möglich, dass die Position und/oder die Orientierung in Bezug auf ein Maschinenkoordinatensystem des Röntgengeräts definiert sind. Es wäre auch möglich, dass die Position und/oder die Orientierung in Bezug auf ein anderweitiges Referenzkoordinatensystem definiert sind, welches sich z.B. aus anderen technischen und/oder medizinischen Randbedingungen ergibt. Die Orientierung der Röntgenröhre kann unmittelbar indikativ für die Orientierung des Fokuspunkts sein. Die Orientierung und die Position der Röntgenröhre bzw. des Fokuspunkts können zusammen auch als sogenannte Pose bezeichnet werden. Die Pose kann die für die Bildgebung relevante Anordnung und Ausrichtung der Röntgenröhren bzw. des Fokuspunkts bezeichnen .
Es ist möglich, dass die Orientierung der Röntgenröhre unmittelbar indikativ für eine Orientierung des Fokuspunkts ist, insbesondere in Bezug auf eine Abstrahlrichtung der Röntgenstrahlen bzw. in Bezug auf eine Ausrichtung eines Zentralstrahls der Röntgenstrahlen. Entsprechend kann der Fokuspunkt als Ausgangspunkt der Röntgenstrahlen diejenige Fläche bezeichnen, von der die Röntgenstrahlen ausgehen. In Bezug auf den Fokuspunkt kann typischerweise unterschieden werden zwischen einem thermischen Brennfleck, als diejenige Fläche einer Anode der Röntgenröhre, die von einem Elektronenstrahl getroffen wird. Das Abbremsen von Elektronen des Elektronenstrahls kann wiederum die Röntgenstrahlung erzeugen. Weiterhin kann differenziert werden bezüglich eines elektronischen Brennflecks als die Schnittfläche des Elektronenstrahls mit einer Oberfläche der Anode und einem optischen Brennfleck, der den für die Bildgebung mittels des Röntgengeräts wirksamen Fokuspunkt bezeichnet. Nachfolgend wird insbesondere auf den optisch wirksamen Fokuspunkt Bezug genommen.
Wenn der Rotationspunkt um einen Abstand gegenüber dem Fokuspunkt beabstandet ist, so bewirkt typischerweise eine Orien- tierung der Röntgenröhre durch Rotation um den Rotationspunkt gleichzeitig eine Änderung der Position des Fokuspunkts.
Durch das Verstellen der Röntgenröhre kann jedoch erreicht werden, dass diese Veränderung der Position des Fokuspunkts durch entsprechendes Positionieren kompensiert wird. Dadurch kann erreicht werden, dass bei dem Erfassen des ersten und zweiten Röntgenbilds sich lediglich die Orientierung der Röntgenröhre bzw. des Fokuspunkts verändert, die Position des Fokuspunkts bzw. der Röntgenröhre jedoch im Wesentlichen gleich bleibt. Das Rotieren und Positionieren kann in beliebiger Reihenfolge und/oder zumindest teilweise parallel erfolgen .
Zum Beispiel kann die Position des Fokuspunkts bzw. der Rönt- genröhre bei dem Erfassen des ersten und zweiten Röntgenbilds, d.h. vor und nach dem Verstellen, innerhalb einer gewissen Positioniergenauigkeit des Röntgengeräts gleich sein. Eine solche Positioniergenauigkeit des Röntgengeräts kann z.B. durch technische Limitationen, etwa durch die Verwendung von Schrittmotoren etc., inhärent gegeben sein.
Solche vorbeschriebenen Techniken können auch als virtuelle Drehung um den Fokuspunkt der Röntgenröhre bezeichnet werden. Zwar erfolgt mechanisch eine Orientierung durch Rotieren um den Rotationspunkt und ein entsprechendes Positionieren der Röntgenröhre, jedoch kann die Kombination des Rotierens und des Positionierens, also das Verstellen, als die virtuelle Drehung um den Fokuspunkt beschrieben werden. Mittels solcher voranstehend beschriebenen Techniken kann es möglich sein, dass das kombinierte Röntgenbild keine oder nur geringe Paralaxefehler aufweist. Außerdem kann es möglich sein, die Zeitspanne bis zum Erstellen des kombinierten Röntgenbilds (Messdauer) zu reduzieren. Dies kann es erlauben, Kosten zu reduzieren.
Es ist möglich, dass der Röntgendetektor entkoppelt von der Röntgenröhre verstellbar ist. Das Verstellen kann weiterhin Verstellen des Röntgendetektors durch Rotieren und Positionieren des Röntgendetektors umfassen. Vor dem Verstellen und nach dem Verstellen kann eine Detektorebene des Röntgendetektors jeweils senkrecht zu dem Zentralstrahl von Röntgenstrah- len liegen. Alternativ oder zusätzlich kann vor dem Verstellen und nach dem Verstellen ein Film-Fokus-Abstand zwischen dem Fokuspunkt und der Detektorebene jeweils gleich sein. Alternativ oder zusätzlich kann vor dem Verstellen und nach dem Verstellen der Zentralstrahl im Wesentlichen mittig auf dem Röntgendetektor platziert sein.
Der Zentralstrahl kann zum Beispiel eine Symmetrieachse der Kegelstrahlgeometrie des Röntgengeräts bezeichnen. Der Zentralstrahl kann also von dem Fokuspunkt der Röntgenröhre aus- gehen und jeweils im Mittelpunkt einer Querschnittsfläche der Röntgenstrahlen liegen. Wie obenstehend erläutert, kann der Zentralstrahl die Orientierung des Fokuspunkts bzw. der Röntgenröhre definieren. Im Rahmen des Verstellens kann also einerseits die Röntgenröhre als auch andererseits der Röntgendetektor verstellt werden. Eine Reihenfolge des Verstellens, insbesondere des Positionierens und des Orientierens ist hierbei häufig unerheblich. Wesentlich kann jedoch sein, dass das Verstellen vor dem Erfassen des zweiten Röntgenbilds abgeschlossen ist. Die Position und die Orientierung des Röntgendetektors können entsprechend oder analog der Definition von Position und Orientierung der Röntgenröhre definiert sein. Durch das Verstellen der Röntgenröhre und des Röntgendetektors kann eine besonders umfassende Unterdrückung bzw. Reduzierung von Paralaxefehlern erreicht werden. Wird der Zentralstrahl im Wesentlichen mittig auf dem Röntgendetektor platziert, so kann erreicht werden, dass das entsprechende Röntgenbild einen besonders großen Bereich des Untersuchungsobjekts abbildet. Der Film-Fokus-Abstand kann den Abbildungsmaßstab des jeweiligen Röntgenbilds beeinflussen bzw. festlegen. Wird der Film-Fokus-Abstand bei dem Erfassen des ersten und zweiten Röntgenbilds gleich gewählt, so kann der Abbildungsmaßstab für das erste und zweite Röntgenbild gleich sein. Dies bedeutet, dass die entsprechenden Parameter des ersten und zweiten Röntgenbilds gleich gewählt werden können und ein entsprechend einfaches Erstellen des kombinierten Röntgenbilds möglich ist.
Gleiches gilt für das Verstellen des Röntgendetektors derart, dass der Zentralstrahl jeweils senkrecht zu der Detektorebene des Röntgendetektors liegt. Eine Verkippung der Detektorebene weg von dieser Konfiguration kann nämlich bewirken, dass in dem entsprechenden Röntgenbild Verzerrungen vorliegen, welche das Erstellen des kombinierten Röntgenbilds erschweren oder verhindern .
Das Positionieren des Fokuspunkts kann eine Längskomponente und/oder eine Querkomponente umfassen. Die Längskomponente und/oder die Querkomponente können basierend auf dem Abstand zwischen dem Rotationspunkt und dem Fokuspunkt und basierend auf dem vorgegebenen Winkel bestimmt werden. Zum Beispiel können die Längskomponente und die Querkomponente eine Posi- tionierung des Fokuspunkts entlang und senkrecht zu dem Zentralstrahl bezeichnen. Es wäre auch möglich, dass die Längskomponente und die Querkomponente eine Positionierung des Fokuspunkts in horizontaler und vertikaler Richtung oder in vertikaler Richtung und horizontaler Richtung bezeichnen. Es wäre auch möglich, dass die Längskomponente und die Querkomponente Komponenten in dem Maschinenkoordinatensystem oder in dem Referenzkoordinatensystem bezeichnen. Im Allgemeinen können für das Positionieren des Fokuspunkts bzw. der Röntgenröhre Motoren mit entsprechenden Freiheitsgraden vorgesehen sein, sodass das Positionieren des Fokuspunkts als eine Überlagerung einer Verschiebung entlang der entsprechenden Freiheitsgrade der vorgesehenen Motoren stattfindet. Der Abstand zwischen dem Rotationspunkt und dem Fokuspunkt kann vorbekannt sein, da er typischerweise baulich bedingt ist und nicht oder nur geringfügig als Funktion der Zeit und/oder der Temperatur schwankt. Zusammen mit der Kenntnis des vorgegebenen Winkels, um den die Rotation im Rahmen der Orientierung der Röntgenröhre bzw. des Fokuspunkts erfolgt, kann es dann möglich sein, mittels geometrischer Überlegungen festzustellen, wie das Positionieren des Fokuspunkts zu erfolgen hat, sodass vor und nach dem Verstellen der Fokuspunkt an derselben Position liegt. Es wäre auch möglich, Drifts des Fokuspunkts als Funktion der Zeit und/oder Temperatur zu berücksichtigen .
Das Verfahren kann weiterhin umfassen, eine Röntgenstrahlen- blende in einem Strahlengang der Röntgenstrahlen derart umfassen, dass ein beim Erfassen des ersten Röntgenbilds belichteter erster Raumwinkel und ein beim Erfassen des zweiten Röntgenbilds belichteter zweiter Raumwinkel eine vorbestimmte Überlappung aufweisen.
Die Röntgenstrahlenblende kann Röntgenstrahlung ganz oder großteils absorbieren. Dadurch kann der Strahlengang der Röntgenstrahlen eingeschränkt bzw. begrenzt werden. Diesbezüglich kann es zum Beispiel möglich sein, dass der vorgegebene Winkel, um den die Röntgenröhre im Rahmen des Orientierens rotiert wird, kleiner als ein Öffnungswinkel des Strahlengangs ist, d.h. kleiner als derjenige Raumwinkel, in dem Röntgenstrahlen beim Erfassen der ersten und zweiten Röntgenbilds abgestrahlt wird. In einem solchen Fall kann ohne Anordnen der Röntgenstrahlblende eine signifikante Überlappung der belichteten Raumwinkel vorliegen. Durch Anordnen der Röntgenstrahlblende kann erreicht werden, dass eine vorbestimmte Überlappung zwischen dem ersten und zweiten Raum- winkel erzielt wird. Zum Beispiel kann die vorbestimmte Überlappung vergleichsweise klein sein oder Null betragen. Hierdurch kann eine Reduktion einer Röntgenstrahldosis , die in dem Untersuchungsobjekt deponiert wird, erreicht werden. Eine Strahlenbelastung des Untersuchungsobjekts, etwa einer Untersuchungsperson, kann reduziert werden.
Es ist z.B. möglich, dass das Erstellen des kombinierten Röntgenbilds durch Überlagerung des ersten Röntgenbilds und des zweiten Röntgenbilds erfolgt. Sind nämlich z.B. Parameter des ersten und zweiten Röntgenbilds wie Pose, d.h. Orientierung und Positionierung, Abbildungsmaßstab, etc. vergleichbar, so kann das Erstellen des kombinierten Röntgenbilds be- sonders einfach durch Überlagerung durchgeführt werden. Insbesondere kann es entbehrlich sein, weitere Bildbearbeitungs- Algorithmen auf das erste und zweite Röntgenbild im Rahmen des Erstellens des kombinierten Röntgenbilds anzuwenden. Auch kann es entbehrlich sein, dass das Erstellen eines kombinier- ten Röntgenbilds manuelle Benutzereingaben erfordert.
Derart kann es möglich sein, ein besonders schnelles Erstellen des kombinierten Röntgenbilds zur erreichen. Das Erstellen des kombinierten Röntgenbilds kann vergleichsweise wenig Rechenkapazität erfordern.
Zum Beispiel kann das Verfahren weiterhin das Erhalten eines Raumwinkelbereichs mittels einer Benutzerschnittstelle umfassen, der von dem kombinierten Röntgenbild abgebildet werden soll. Das Verfahren kann weiterhin umfassen: Berechnen des vorgegebenen Winkels in Abhängigkeit von dem erhaltenen Raumwinkelbereicht .
Derart kann ein besonders einfaches Durchführen der
Bildgebung mittels des Röntgengeräts erreicht werden. Insbesondere kann es für einen Benutzer entbehrlich sein, sich mit den verschiedenen geometrischen Beziehungen des Röntgengeräts, die bei der Bildgebung Einfluss haben, auseinanderzusetzen. Die entsprechenden Parameter können mittels der vor- beschriebenen Techniken automatisch oder weitgehend automatisch festgelegt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Röntgengerät, das eine Röntgenröhre und einen Röntgendetektor um- fasst. Eine Position eines Fokuspunkts der Röntgenröhre ist durch Positionieren der Röntgenröhre verstellbar. Eine Orien- tierung der Röntgenröhre ist durch Rotation der Röntgenröhre um einen Rotationspunkt verstellbar. Der Rotationspunkt ist um einen Abstand gegenüber dem Fokuspunkt beabstandet. Das Röntgengerät umfasst weiterhin eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, um die folgenden Schritte durchzuführen: Erfas- sen eines ersten Röntgenbilds bei einer vorgegebenen Position des Fokuspunkts und bei einer ersten Orientierung der Röntgenröhre; und Verstellen der Röntgenröhre durch Rotieren um einen vorgegebenen Winkel und durch Positionieren. Hierbei befindet sich der Fokuspunkt vor dem Verstellen und nach dem Verstellen in der vorgegebenen Position. Die Röntgenröhre befindet sich nach dem Verstellen in einer zweiten Orientierung. Die Steuereinheit ist weiterhin eingerichtet, um ein zweites Röntgenbild bei der vorgegebenen Position des Fokuspunkts bei der zweiten Orientierung der Röntgenröhre zu er- fassen. Das Röntgengerät umfasst weiterhin eine Rechnereinheit, die eingerichtet ist, um den folgenden Schritt durchzuführen: Erstellen eines kombinierten Röntgenbilds zumindest aus dem ersten Röntgenbild und dem zweiten Röntgenbild. Der Röntgendetektor kann entkoppelt von der Röntgenhöhe verstellbar sein, wobei die Steuereinheit weiterhin derart eingerichtet ist, dass das Verstellen weiterhin Verstellen des Röntgendetektors durch Rotieren und Positionieren des Rönt- gendetektors umfasst. Vor dem Verstellen und nach dem Ver- stellen kann eine Detektorebene des Röntgendetektors jeweils senkrecht zu einem Zentralstrahls von Röntgenstrahlen liegen, und/oder ein Film-Fokus-Abstand zwischen dem Fokuspunkt und der Detektorebene jeweils gleich sein; und/oder der Zentralstrahl im Wesentlichen mittig auf dem Detektor platziert sein.
Das Positionieren des Fokuspunkts kann eine Längskomponente und/oder eine Querkomponente umfassen. Die Längskomponente und/oder die Querkomponente können basierend auf dem Abstand zwischen dem Rotationspunkt und dem Fokuspunkt und basierend auf dem vorgegebenen Winkel bestimmt sein. Das Röntgengerät kann weiterhin eine Röntgenstrahlblende umfassen, wobei die Steuereinheit weiterhin eingerichtet sein kann, um den folgenden Schritt durchzuführen: Anordnen der Röntgenstrahlenblende in einem Strahlengang der Röntgenstrahlen derart, dass ein beim Erfassen des ersten Röntgenbilds belichteter erster Raumwinkel und ein beim Erfassen des zweiten Röntgenbilds belichteter zweiter Raumwinkel eine vorbestimmte Überlappung aufweisen.
Das Röntgengerät gemäß dem vorliegenden Aspekt der Erfindung kann weiterhin eingerichtet sein, um das Verfahren zur
Bildgebung mittels eines Röntgengeräts gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Für ein solches Röntgengerät können Effekte erzielt werden, welche vergleichbar sind mit den Effekten, die für das Verfahren zur Bildgebung mittels eines Röntgengeräts gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erzielt werden können . Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechend explizit dargelegten Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden . FIG. 1 ist eine schematische Ansicht eines Röntgengeräts.
FIG. 2 zeigt ein Röntgengerät, bei dem ein Rotationspunkt ei- ner Röntgenröhre beabstandet ist gegenüber einem Fokuspunkt der Röntgenröhre.
FIG. 3 zeigt das Erfassen eines ersten Röntgenbilds mittels des Röntgengeräts der FIG. 2, wobei sich der Fokuspunkt der Röntgenröhre in einer ersten Orientierung befindet.
FIG. 4 zeigt das Erfassen eines zweiten Röntgenbilds mittels des Röntgengeräts der FIG. 2, wobei sich der Fokuspunkt der Röntgenröhre in einer zweiten Orientierung befindet.
FIG. 5 zeigt das Erstellen eines kombinierten Röntgenbilds aus dem ersten und zweiten Röntgenbild der FIGs. 3 und 4, wobei eine bestimmte Überlappung zwischen dem ersten und dem zweiten Röntgenbild vorliegt.
FIG. 6 zeigt das Szenario der FIG. 5, bei dem eine geringere Überlappung vorliegt.
FIG. 7 zeigt das Szenario der FIG. 4, wobei eine Röntgen- strahlenblende in einem Strahlengang der Röntgenstrahlen angeordnet wird.
FIG. 8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bildgebung mittels eines Röntgengeräts gemäß verschiedener Ausführungs- formen der vorliegenden Erfindung.
FIG. 9 illustriert geometrische Beziehungen zwischen dem Fokuspunkt und dem Rotationspunkt in der ersten und zweiten Orientierung .
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die ver- schiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindungen oder Kopp- lungen interpretiert werden. Eine Verbindung oder Kopplung kann drahtgebunden oder drahtlos implementiert sein. Funktionelle Einheiten können als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden. Nachfolgend werden Techniken beschrieben, bei denen aus mehreren erfassten Röntgenbildern ein kombiniertes Röntgenbild erstellt wird. Dazu wird zwischen dem Erfassen eines jeden Röntgenbilds eine Röntgenröhre eines Röntgengeräts durch Rotieren und Positionieren verstellt. Weil ein Fokuspunkt der Röntgenröhre beabstandet ist gegenüber einem Rotationspunkt, um den das Rotieren erfolgt, wird durch das Positionieren erreicht, dass sich die Position des Fokuspunkts von Röntgenbild zu Röntgenbild nicht signifikant ändert. In FIG. 1 ist ein Röntgengerät 100 schematisch dargestellt. Das Röntgengerät 100 umfasst eine Röntgenröhre 101, die eingerichtet ist, um Röntgenstrahlen zu erzeugen. Weiterhin umfasst das Röntgengerät 100 einen Röntgendetektor 102, der eingerichtet ist, um die Röntgenstrahlen zu detektieren. Es ist möglich, zwischen der Röntgenröhre 101 und dem Röntgendetektor 102 ein Untersuchungsobjekt anzuordnen, sodass von diesem mittels der Röntgenstrahlen ein oder mehrere Röntgenbilder erfasst werden können. Die Röntgenröhre 101 und der Röntgendetektor 102 sind separat voneinander verstellbar, können also rotiert und positioniert werden. Eine Orientierung zusammen mit einer Positionierung der Röntgenröhre 101 definiert eine Pose der Röntgenröhre 101. Die Pose bestimmt eine Perspektive des entsprechenden Röntgenbilds. Weiter umfasst das Röntgengerät 100 eine Steuereinheit 150, die eingerichtet ist, um verschiedene Betriebsparameter des Röntgengeräts 100 zu steuern. Zum Beispiel kann die Steuer- einheit 150 die Pose der Röntgenröhre 101 steuern. Position und Orientierung des Röntgendetektors 102 können in dem Röntgengerät 100 separat von der Pose der Röntgenröhre 101 verstellt werden. Auch diese Betriebsparameter kann die Steuereinheit 150 steuern.
Weiterhin kann die Steuereinheit 150 das Erfassen von Röntgenbildern initiieren. Dazu können verschiedene Parameter, wie z.B. Belichtungszeit, Dosis, etc., festgelegt werden. Zum Beispiel kann dazu eine Interaktion mit einem Benutzer des Röntgengeräts 100 über eine Benutzerschnittstelle 155 erfolgen. Zum Beispiel kann die Benutzerschnittstelle 155 einen Bildschirm, eine Maus, eine Tastatur, etc. umfassen. Ein- und Ausgabe von Informationen von und zu einem Benutzer ist da- durch möglich.
Das Röntgengerät 100 umfasst weiterhin eine Rechnereinheit 160, die eingerichtet ist, um ein kombiniertes Röntgenbild aus mehreren erfassten Röntgenbildern zu erstellen. Dies kann z.B. mittels einfacher Überlagerung der verschiedenen erfassten Röntgenbilder erfolgen. Es wäre auch möglich, dass die Rechnereinheit 160 zusätzlich eingerichtet ist, um verschiedene Bildbearbeitungsschritte an den erfassten Röntgenbildern durchzuführen. Das kombinierte Röntgenbild kann dann über die Benutzerschnittstelle 155 and den Benutzer des Röntgengeräts 100 ausgegeben werden. Nachfolgende Diagnoseschritte sind dadurch möglich.
In FIG. 2 sind mechanische Details des Röntgengeräts 100 dar- gestellt. Die Röntgenröhre 101 ist über eine Halterung 107 an der Decke befestigt. Entsprechend ist der Röntgendetektor 102 über eine Halterung 107a an der Decke befestigt. In FIG. 2 ist weiterhin das Untersuchungsobjekt 105 eingezeichnet, wel- ches zwischen der Röntgenröhre 101 und dem Röntgendetektor 102 angeordnet ist. Der Fokuspunkt 120, der sich bei einer Anode (in FIG. 2 nicht dargestellt) der Röntgenröhre 101 befindet, ist der optisch wirksame Ausgangspunkt von Röntgen- strahlen.
Die Positionierung und Orientierung der Röntgenröhre, relativ in Bezug auf das Untersuchungsobjekt 105 bzw. auf den Röntgendetektor 102 oder ein Maschinenkoordinatensystem, defi- niert einen Film-Fokus-Abstand 130. Der Film-Fokus-Abstand
130 verbindet den Fokuspunkt 120 mit der Detektorebene 102b, wobei der Film-Fokus-Abstand 130 parallel zu einem Zentralstrahl 260 (in FIG. 2 gestrichelt eingezeichnet) der Röntgenstrahlen ist. Der Zentralstrahl 260 ist über ein Zentrum ei- nes Strahlengangs (in FIG. 2 nicht gezeigt) bzw. über eine
Querschnittsfläche des Strahlengangs der Röntgenstrahlen definiert. In der FIG. 2 sind die Röntgenröhre 101 und der Röntgendetektor 102 derart angeordnet, dass der Zentralstrahl 260 im Wesentlichen mittig, d.h. nahe einem Mittelpunkt 102a des Röntgendetektors 102, auf dem Röntgendetektor 102 platziert ist.
In FIG. 2 ist weiterhin ein Rotationspunkt 110 der Röntgenröhre 101 eingezeichnet. Der Rotationspunkt 110 ist gegenüber dem Fokuspunkt 120 um einen bestimmten Abstand beabstandet.
Wird die Röntgenröhre 101 bzw. der Fokuspunkt 120 durch Rotation orientiert, so erfolgt dieses Rotieren um den Rotationspunkt 110. Bei Rotation ändert sich deshalb die Position des Fokuspunkts 120. Damit ändert sich die Pose, mit der ein Röntgenbild erfasst wird. Das kann wiederum zu
Paralaxefehlern beim Erstellen eines kombinierten Röntgenbilds führen.
In FIG. 3 ist das Erfassen eines ersten Röntgenbilds 201 für die Pose der Röntgenröhre 101, wie sie in FIG. 2 dargestellt ist, illustriert. Ein erster Raumwinkel 211 ist dargestellt, der bei dem Erfassen des ersten Röntgenbilds 201 belichtet wird. Der erste Raumwinkel 211 ist über den Strahlengang 270 der Röntgenstrahlen definiert. Die Kegelstrahlgeometrie des Röntgengeräts 100 ist in FIG. 3 durch das Aufweiten des Strahlengangs 270 illustriert: wie aus FIG. 3 ersichtlich ist, nimmt eine Querschnittsfläche des Strahlengangs 270 der Röntgenstrahlen für zunehmende Abstände zum Fokuspunkt 120 entlang des Zentralstrahls 260 zu.
In FIG. 4 ist das Erfassen eines zweiten Röntgenbilds 202 dargestellt. Der Fokuspunkt 120 befindet sich in derselben Position wie in FIG. 3. Während sich der Fokuspunkt 120 in der FIG. 3 jedoch in einer ersten Orientierung befand, so befindet sich der Fokuspunkt 120 in der FIG. 4 in einer zweiten Orientierung: insbesondere wird ein zweiter Raumwinkel 212 bei dem Erfassen des zweiten Röntgenbilds 202 belichtet und der Zentralstrahl 260 der FIG. 4 ist gegenüber dem Zentralstrahl 260 der FIG. 3 um einen vorgegebenen Winkel rotiert.
Aus einem Vergleich der FIG. 3 mit der FIG. 4 ist ersichtlich, dass die Röntgenröhre 101 verstellt worden ist. Insbe- sondere wurde die Röntgenröhre 101 bzw. der Fokuspunkt 120 um den vorgegebenen Winkel um den Rotationspunkt 110 rotiert. Um zu erreichen, dass sich der Fokuspunkt 120 bei dem Erfassen des ersten und zweiten Röntgenbilds 201, 202 jeweils an derselben vorgegebenen Position befindet, erfolgt im Rahmen des Verstellens weiterhin ein Positionieren des Fokuspunkts 120. Das Positionieren weist eine Längskomponente 302 und eine Querkomponente 301 auf.
Weiterhin ist aus einem Vergleich der FIG. 3 und der FIG. 4 ersichtlich, dass das Verstellen weiterhin Verstellen des Röntgendetektors 102 durch Rotieren und Positionieren um- fasst. Beim Erfassen des ersten und zweiten Röntgenbilds 201, 202 ist jeweils die Detektorebene 102b des Röntgendetektors 102 senkrecht zu dem Zentralstrahl 260. Außerdem ist der Film-Fokus-Abstand 130 jeweils gleich. In beiden Fällen liegt auch der Zentralstrahl 260 im Wesentlichen mittig auf dem Röntgendetektor 102. In einem Fall, wie er in den FIGs. 3 und 4 dargestellt ist, kann das Erstellen des kombinierten Röntgenbilds 205 (vgl. FIG. 5) das Überlagern des ersten und zweiten Röntgenbilds 201, 202 umfassen. Wie aus FIG. 5 ersichtlich ist, weist im Falle der FIGs. 3 und 4 diese Überlagerung eine bestimmte Überlappung 280 (in FIG. 5 gestrichelt dargestellt) auf.
In FIG. 6 ist eine Situation dargestellt, in der die Überlappung 280 einen kleineren Wert annimmt, als in FIG. 5. Es kann insbesondere erstrebenswert sein, dass die Überlappung 280 einen vorgegebenen Wert annimmt. Dazu kann es möglich sein, eine Röntgenstrahlenblende 140 (vgl. Fig. 7) in den Strahlengang der Röntgenstrahlen anzuordnen. Im Falle der FIG. 7 ist die Röntgenstrahlenblende 140 derart im Strahlengang 270 der Röntgenstrahlen angeordnet, dass die Überlappung 280 Null beträgt .
In FIG. 7 ist weiterhin ein Raumwinkelbereich 213 eingezeichnet, der z.B. mittels der Benutzerschnittstelle 155 von einem Benutzer des Röntgengeräts 100 erhalten werden kann. Der gesamte Raumwinkelbereich 213 wird durch das Erfassen des ersten und zweiten Röntgenbilds 201, 202 abgebildet. Das kombinierte Röntgenbild 205 bildet den Raumwinkelbereich 213 ab. Es ist z.B. möglich, dass der Benutzer des Röntgengeräts 100 lediglich den Raumwinkelbereich 213 spezifiziert, und dass in Abhängigkeit des Raumwinkelbereichs 213 der vorgegebene Winkel 290, um den der Fokuspunkt 120 im Rahmen des Orientierens rotiert wird, bestimmt wird. In FIG. 7 ist illustriert, dass der vorgegebene Winkel 290 hinsichtlich der Rotation des Zentralstrahls 260 definiert ist.
Aus FIG. 7 ist weiterhin ersichtlich, dass der Zentralstrahl 260 bei Verwenden der Röntgenstrahlenblende 140 strahlabwärts zu der Röntgenstrahlenblende 140 nicht notwendigerweise im Zentrum des Strahlengangs 270 der Röntgenstrahlen liegen muss . In FIG. 8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur
Bildgebung mittels des Röntgengeräts 100 gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Verfahren beginnt in Schritt XI. Zunächst erfolgt das Erfassen des ersten Röntgenbilds 201 bei der vorgegebenen Position des Fokuspunkts 120 bzw. der Röntgenröhre 101 und bei der ersten Orientierung des Fokuspunkts 120 bzw. der Röntgenröhre 101 (Schritt X2) . Anschließend erfolgt im Schritt X3 das Verstellen der Röntgenröhre 101 und optional des Röntgendetektors 102. Das Verstellen umfasst das Positionieren und Orientieren der Röntgenröhre 101, sodass sich die Pose der Röntgenröhre 101 verändert. Insbesondere wird im Rahmen des Schrittes X3 die Röntgenröhre 101 um den vorgegebenen Winkel 290 rotiert. Außerdem wird im Rahmen des Schrittes X3 die Röntgenröhre 101 derart positioniert, dass vor und nach dem Schritt X3 die Position des Fokuspunkts 120 gleich ist. Insbesondere kann die Position des Fokuspunkts 120 in Bezug auf das Untersuchungs- Objekt 105 gleich sein.
Dann erfolgt in Schritt X4 das Erfassen des zweiten Röntgenbilds bei der vorgegebenen Position und bei der zweiten Orientierung des Fokuspunkts 120.
Im Schritt X5 erfolgt das Erstellen des kombinierten Röntgenbilds 205, insbesondere durch Überlagerung des ersten und zweiten Röntgenbilds 201, 202. Derart kann das kombinierte Röntgenbild 205 mit lediglich geringen oder keinen
Paralaxefehlern erstellt werden. Insbesondere kann das Erstellen des kombinierten Röntgenbilds 205 vergleichsweise schnell durchgeführt werden. Die Messdauer ist gering.
Das Verfahren endet in Schritt X6.
In FIG. 9 sind geometrische Beziehungen für das Rotieren des Fokuspunkts 120 beim Erfassen des ersten Röntgenbilds 201 und des zweiten Röntgenbilds 202 dargestellt. Insbesondere ist der Abstand 115 zwischen dem Rotationspunkt 110 und dem Fokuspunkt 120 dargestellt. Das Positionieren des Fokuspunkts 120 im Rahmen des Verstellens erfolgt derart, dass sich bei dem Erfassen des ersten und zweiten Röntgenbilds 201, 202 der Fokuspunkt 120 an derselben Position befindet. Dieses Positionieren ist in FIG. 9 mit einem gestrichelten Pfeil dargestellt. Das Positionieren kann insbesondere in die Längs- und Querkomponente 301, 302 zerlegt werden.
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
100 Röntgengerät
101 Röntgenröhre
102 Röntgendetektor
102a Mittelpunkt Röntgendetektor
102b Detektorebene
105 Untersuchungsperson
107 Halterung
107a Halterung
110 Rotationspunkt
115 Abstand
120 Fokuspunkt
130 FiIm-Fokus-Abstand
140 Röntgenstrahlblende
150 Steuereinheit
155 Benutzerschnittstelle
160 Rechnereinheit
201 erstes Röntgenbild
202 zweites Röntgenbild
205 kombiniertes Röntgenbild
211 erster Raumwinkel
212 zweiter Raumwinkel
213 gesamter Raumwinkel
260 Zentralstrahl
270 Strahlengang
280 Überlappung
290 Winkel
301 Querverstellung
302 Längsverstellung
xl-x8 Schritt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bildgebung mittels eines Röntgengeräts (100), das eine Röntgenröhre (101) und einen Röntgendetektor (102) umfasst,
wobei eine Position eines Fokuspunkts (120) der Röntgenröhre (101) durch Positionieren der Röntgenröhre (101) verstellbar ist,
wobei eine Orientierung der Röntgenröhre (101) durch Ro- tation der Röntgenröhre (101) um einen Rotationspunkt (110) verstellbar ist,
wobei der Rotationspunkt (110) um einen Abstand (115) gegenüber dem Fokuspunkt (120) beabstandet ist,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Erfassen eines ersten Röntgenbilds (201) bei einer vorgegebenen Position des Fokuspunkts (120) und bei einer ersten Orientierung der Röntgenröhre (101),
- Verstellen der Röntgenröhre (101) durch Rotieren um einen vorgegebenen Winkel (290) und durch Positionieren,
wobei sich der Fokuspunkt (120) vor dem Verstellen und nach dem Verstellen in der vorgegebenen Position befindet, wobei sich die Röntgenröhre (101) nach dem Verstellen in einer zweiten Orientierung befindet,
- Erfassen eines zweiten Röntgenbilds (202) bei der vor- gegebenen Position des Fokuspunkts (120) und bei der zweiten
Orientierung der Röntgenröhre (101),
- Erstellen eines kombinierten Röntgenbilds (205) zumindest aus dem ersten Röntgenbild (201) und dem zweiten Röntgenbild (202) .
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei der Röntgendetektor (102) entkoppelt von der Röntgenröhre (101) verstellbar ist,
wobei das Verstellen weiterhin Verstellen des Röntgende- tektors (102) durch Rotieren und Positionieren des Röntgende- tektors (102) umfasst,
wobei vor dem Verstellen und nach dem Verstellen - eine Detektorebene des Röntgendetektors (102) jeweils senkrecht zu einem Zentralstrahl (260) von Röntgenstrahlen liegt; und/oder
ein Film-Fokus-Abstand (130) zwischen dem Fokus- punkt (120) und der Detektorebene jeweils gleich ist;
und/oder
- der Zentralstrahl (260) im Wesentlichen mittig auf dem Röntgendetektor (102) platziert ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
wobei das Positionieren des Fokuspunkts (120) eine Längskomponente (302) und/oder eine Querkomponente (301) um- fasst,
wobei die Längskomponente (302) und/oder die Querkompo- nente (301) basierend auf dem Abstand (115) zwischen dem Rotationspunkt (110) und dem Fokuspunkt (120) und basierend auf dem vorgegebenen Winkel (290) bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das Verfahren weiterhin den folgenden Schritt um- fasst :
- Anordnen einer Röntgenstrahlenblende (140) in einem Strahlengang der Röntgenstrahlen derart, dass ein beim Erfassen des ersten Röntgenbilds (201) belichteter erster Raumwin- kel (211) und ein beim Erfassen des zweiten Röntgenbilds
(202) belichteter zweiter Raumwinkel (212) eine vorbestimmte Überlappung (280) aufweisen.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das Erstellen des kombinierten Röntgenbilds (205) durch Überlagerung des ersten Röntgenbilds (201) und des zweiten Röntgenbilds (202) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte um- fasst : - Erhalten eines Raumwinkelbereichs (213) mittels einer Benutzerschnittstelle (155), der von dem kombinierten Röntgenbild (205) abgebildet werden soll,
- Berechnen des vorgegebenen Winkels (290) in Abhängig- keit von dem erhaltenen Raumwinkelbereich (213) .
7. Röntgengerät (100), das eine Röntgenröhre (101) und einen Röntgendetektor (102) umfasst,
wobei eine Position eines Fokuspunkts (120) der Röntgen- röhre (101) durch Positionieren der Röntgenröhre (101) verstellbar ist,
wobei eine Orientierung der Röntgenröhre (101) durch Rotation der Röntgenröhre (101) um einen Rotationspunkt (110) verstellbar ist,
wobei der Rotationspunkt (110) um einen Abstand (115) gegenüber dem Fokuspunkt (120) beabstandet ist,
wobei das Röntgengerät (100) weiterhin eine Steuereinheit (150) umfasst, wobei die Steuereinheit (150) eingerichtet ist, die folgenden Schritte durchzuführen:
- Erfassen eines ersten Röntgenbilds (201) bei einer vorgegebenen Position des Fokuspunkts (120) und bei einer ersten Orientierung der Röntgenröhre (101),
- Verstellen der Röntgenröhre (101) durch Rotieren um einen vorgegebenen Winkel (290) und durch Positionieren, wobei sich der Fokuspunkt (120) vor dem Verstellen und nach dem Verstellen in der vorgegebenen Position befindet, wobei sich die Röntgenröhre (101) nach dem Verstellen in einer zweiten Orientierung befindet,
- Erfassen eines zweiten Röntgenbilds (202) bei der vorgegebenen Position des Fokuspunkts (120) und bei der zweiten Orientierung der Röntgenröhre (101),
wobei das Röntgengerät (100) weiterhin eine Rechnereinheit umfasst, die eingerichtet ist, um den folgenden Schritt durchzuführen :
- Erstellen eines kombinierten Röntgenbilds (205) zumindest aus dem ersten Röntgenbild (201) und dem zweiten Röntgenbild (202) .
8. Röntgengerät (100) nach Anspruch 7,
wobei der Röntgendetektor entkoppelt von der Röntgenröhre (101) verstellbar ist,
wobei die Steuereinheit (150) weiterhin derart einge- richtet ist, dass das Verstellen weiterhin Verstellen des Röntgendetektors (102) durch Rotieren und Positionieren des Röntgendetektors (102) umfasst,
wobei vor dem Verstellen und nach dem Verstellen
- eine Detektorebene des Röntgendetektors (102) je- weils senkrecht zu einem Zentralstrahl (260) von Röntgenstrahlen liegt; und/oder
ein Film-Fokus-Abstand (130) zwischen dem Fokuspunkt (120) und der Detektorebene jeweils gleich ist;
und/oder
- der Zentralstrahl (260) im Wesentlichen mittig auf dem Röntgendetektor (102) platziert ist.
9. Röntgengerät (100) nach Anspruch 7 oder 8,
wobei das Positionieren des Fokuspunkts (120) eine Längskomponente (302) und/oder eine Querkomponente (301) umfasst,
wobei die Längskomponente (302) und/oder die Querkomponente (301) basierend auf dem Abstand (115) zwischen dem Rotationspunkt (110) und dem Fokuspunkt (120) und basierend auf dem vorgegebenen Winkel (290) bestimmt wird.
10. Röntgengerät (100) nach einem der Ansprüche 7 - 9,
wobei das Röntgengerät (100) weiterhin eine Röntgen- strahlblende (140) umfasst,
wobei die Steuereinheit (150) weiterhin eingerichtet ist, um den folgenden Schritt durchzuführen:
- Anordnen der Röntgenstrahlenblende (140) in einem Strahlengang der Röntgenstrahlen derart, dass ein beim Erfassen des ersten Röntgenbilds (201) belichteter erster Raumwin- kel (211) und ein beim Erfassen des zweiten Röntgenbilds
(202) belichteter zweiter Raumwinkel (212) eine vorbestimmte Überlappung (280) aufweisen.
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