DE10019242A1

DE10019242A1 - Röntgendiagnostikeinrichtung mit Festkörperbildwandler für die Mammographie

Info

Publication number: DE10019242A1
Application number: DE2000119242
Authority: DE
Inventors: Martin Hoheisel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2020-04-19
Also published as: DE10019242B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Hochspannungsgenerator (1), mit einer eine Röntgenstrahlung (3) erzeugenden Röntgenröhre (2), mit einem digitalen Festkörperbildwandler (5) mit Bereichen mit direkter (15) und durch ein Untersuchungsobjekt (4) geschwächter Strahlung (16), mit einem Bildverarbeitungssystem (7), mit einem Monitor (8) sowie mit einer Steuervorrichtung (14) für den Hochspannungsgenerator (1), die den Hochspannungsgenerator (1) derart steuert, dass das Ausgangssignal des Festkörperbildwandlers (5) in Bereichen (15) mit direkter Strahlung unterhalb der Vollaussteuerung des Festkörperbildwandlers (5) liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Hochspannungsgenerator, mit einer eine Röntgenstrahlung erzeugenden Röntgenröhre, mit einem digitalen Festkörperbild wandler mit Bereichen mit direkter und durch ein Untersu chungsobjekt geschwächter Strahlung, mit einem Bildverarbei tungssystem, mit einem Monitor sowie mit einer Steuervorrich tung für den Hochspannungsgenerator. Eine derartige Röntgen diagnostikeinrichtung lässt sich beispielsweise in der Mammo graphie verwenden.

Bekannte Mammographie-Röntgengeräte basieren auf Film-Folien- Systemen. Die verwendeten Filme machen es erforderlich, dass die Röntgendosis sehr genau eingestellt wird, damit der Film optimal belichtet wird. Die automatische Regelung der Aus steuerung (AEC = automatic exposure control) erfolgte bei den obengenannten Systemen mit einem Sensor, der im Strahlengang hinter dem Film angeordnet ist und der die vom Film-Folien- System nicht absorbierte Strahlung misst. Dabei muss die spektrale Zusammensetzung der Strahlung berücksichtigt wer den.

Zur Zeit sind neue Geräte mit digitalen Festkörperbildwand lern in Entwicklung. Da die Röntgenstrahlung fast vollständig vom Festkörperbildwandler absorbiert wird, lässt sich ein Sensor hinter dem Festkörperbildwandler nicht einsetzen. Eine Messung der transmittierten Strahlung würde zu ungenau. Eine Messung der Dosis jedoch vor dem Festkörperbildwandler würde einen für Röntgenstrahlung weitgehend transparenten Sensor erfordern. Ein solcher Sensor ist aber für die bei der Mammo graphie verwendete niederenergetische Strahlung schwer zu re alisieren.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine automatische Re gelung der Aussteuerung und damit der Röntgendosis bei einem Festkörperbildwandler zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuervorrichtung den Hochspannungsgenerator derart steuert, dass das Ausgangssignal des Festkörperbildwandlers in Berei chen mit direkter Röntgenstrahlung nahe, aber noch unterhalb der Vollaussteuerung des Festkörperbildwandlers liegt. Der Erfindung lag die Überlegung zugrunde, dass digitale Festkör perbildwandler einen ausgedehnten linearen Bereich aufweisen. Deshalb muss für die Aussteuerung nicht von einem optimalen Wert wie beim Film ausgegangen werden. Vielmehr sind die Ü bersteuerung des Festkörperbildwandlers und die Abbildung des Hautsaums wichtige Kriterien. Deshalb wird bei der erfin dungsgemäßen Lösung die Dosis in denjenigen Bereichen des Festkörperbildwandlers, die direkter Strahlung ausgesetzt sind, derart eingestellt, dass ein Ausgangssignal des Fest körperbildwandlers knapp unterhalb der Vollaussteuerung er zielt wird. Dadurch wird erfindungsgemäß nicht mehr die Dosis hinter dem Objekt als bestimmendes Kriterium konstant gehal ten, wie es der Film erfordert hatte, sondern vielmehr die Dosis vor dem Objekt bzw. die Dosis, die bei direktem Einfall auf den Festkörperbildwandler trifft, auf einen konstanten Wert geregelt.

Die Strahlungsparameter des Röntgensystems, wie Anodenmateri al, Filter, Röhrenspannung, Strom, Strahlungsdauer, werden bei bekannter Geometrie des Systems in Abhängigkeit von der Dicke der komprimierten Mamma derart gewählt, dass die Kon trast-Detail-Erkennbarkeit optimal ist. Dabei können komplet te die Aufnahme beeinflussende Parametersätze vorab während eines Kalibriervorganges in dem Bereich mit direkter Röntgen strahlung ermittelt, rechnerisch optimiert und in einem Ta bellenspeicher der Steuervorrichtung gespeichert sein. Die Einstellung des Hochspannungsgenerators erfolgt dann während der Aufnahme, ohne dass es einer Messung bedarf. Wichtig ist, dass nicht die Dosis in dem Bereich mit direkter Röntgen strahlung- gemessen und danach geregelt werden muss - das fin det nur bei der Kalibrierung statt -, sondern feste, optimale Werte verwendet werden können.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine die Dicke der Mamma ermittelnde Messvorrichtung mit der Steuervorrichtung verbunden ist, so dass diese die Parameter beeinflussende Größe exakt gemessen werden kann. Dabei kann die Messvorrich tung eine Kompressionsvorrichtung aufweisen, an der ein Füh ler zur Dickenmessung der komprimierten Mamma angeordnet ist.

Zur Beeinflussung der Strahlenqualität können in dem Strah lengang der Röntgenstrahlung auswechselbare Filter angeordnet sein.

Die in dem Tabellenspeicher abgespeicherten optimalen Werte für Anodenmaterial, Röhrenspannung und/oder Röhrenstrom der Röntgenröhre, Material und Dicke der Filter und/oder die Dau er des Röntgenstrahlungspulses sollen in Abhängigkeit von der Dicke der Mamma und/oder von der vom Alter und Klimakterium der Patientin abhängigen, wahrscheinlichen Gewebezusammenset zung derart berechnet sein, dass sich diagnostisch relevante Details mit maximalem Kontrast abbilden.

Die in dem Tabellenspeicher abgespeicherten optimalen Werte für den Röhrenstrom der Röntgenröhre und die Dauer des Rönt genstrahlungspulses in Abhängigkeit von der bekannten Geomet rie des Abstandes Röhrenfokus-Festkörperbildwandler und den übrigen, eingestellten Parametern sollen derart berechnet sein, dass das Ausgangssignal des Festkörperbildwandlers in direkt bestrahlten Bereichen zwischen 80% und 100% des Aus steuerbereiches beträgt, wobei die Werte bei einer Kalibrie rung des Festkörperbildwandlers und/oder durch den Eingriff vermittels einer externen Bedieneroberfläche korrigiert wer den können.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der Figur ist ein erfindungsgemäßes Mammographie-Röntgen gerät mit einer von einem Hochspannungsgenerator 1 mit Hoch- und Heizspannung versorgte Röntgenröhre 2 dargestellt, die eine kegelförmige Röntgenstrahlung 3 erzeugt, die die zu un tersuchende Mamma 4 eines Patienten durchdringt und auf einem für Röntgenstrahlung 3 empfindlichen digitalen Festkörper bildwandler 5 Strahlenbilder erzeugt. Der Festkörperbildwand ler 5 enthält beispielsweise Schaltelemente aus amorphem Si lizium (a-Si:H) und weist in einer Matrix angeordnete Bild punkte auf.

In der Röntgenstrahlung 3 sind nahe der Röntgenröhre 2 aus wechselbare Filter 6 angeordnet. Das Ausgangssignal des Fest körperbildwandlers 5 wird einem Bildverarbeitungssystem 7 zu geführt, das Wandler, Bildspeicher und Verarbeitungsschaltun gen aufweisen kann. Es ist zur Wiedergabe der erfassten Rönt genbilder mit einem Monitor 8 verbunden. Die Bedieneroberflä che 9 ist über eine Systemsteuerung und -kommunikation 10 mit den übrigen Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung ver bunden.

Die zu untersuchende Mamma 4 wird durch eine Kompressions platte 11 gegen eine Deckplatte 12 an der Eintrittsseite des Festkörperbildwandlers 5 gedrückt. Ein Fühler 13 misst die Dicke der komprimierten Mamma 4. Die gemessene Dicke wird ei ner Steuervorrichtung 14 übermittelt, der auch Teil des Hoch spannungsgenerators 1 oder des Bildverarbeitungssystems 7 sein kann. Die Röntgenstrahlung 3 durchdringt zum einen Teil die Mamma 4 und fällt geschwächt auf einen Bereich 16 des Festkörperbildwandlers 5. Seitlich der Mamma 4 trifft ein Teil der Röntgenstrahlung 3 ungeschwächt, d. h. direkt auf ei nen Bereich 15 des Festkörperbildwandlers 5.

In der Steuervorrichtung 14 werden die zu der Dicke und der bekannten. Geometrie - dem Abstand Röhrenfokus-Festkörperbild wandler - gehörigen optimalen Werte für Anodenmaterial, Fil ter 6, Röhrenspannung, Röhrenstrom und Dauer des Röntgen strahlungspulses einer in einem Tabellenspeicher 17 oder Look-up-Table (LUT) enthaltenen Tabelle entnommen. Diese Wer te sind erfindungsgemäß beispielsweise während eines Kalib riervorganges in einem Bereich 15 mit direkter Röntgenstrah lung ermittelt und derart berechnet worden, dass in diesen Bereichen 15 stets die Vollaussteuerung des Festkörperbild wandlers 5 gewährleistet ist. Die Steuervorrichtung 14 ist über die Systemkommunikation 10 mit dem Hochspannungsgenera tor 1 verbunden und stellt ihn während der Aufnahme derart ein, dass ohne eine Messung der Festkörperbildwandler 5 immer maximal ausgesteuert ist.

Um Schwankungen des Systems - dem Hochspannungsgenerator 1, der Röntgenröhre 2 und dem Festkörperbildwandler 5 - aus zugleichen, können die Werte in dem Tabellenspeicher 17 wäh rend eines Kalibrierverfahrens des Festkörperbildwandlers 5 korrigiert werden.

Als zusätzliche Möglichkeit kann der in dem Tabellenspeicher 17 enthaltene Parametersatz vom Alter der Patientin und von der Information, ob die Patientin sich vor oder nach dem Kli makterium befindet, abhängig gemacht werden, da bekannt ist, dass die Gewebezusammensetzung vom Alter und Klimakterium ab hängig ist.

Der Anwender kann im Bedarfsfall von seiner Bedieneroberflä che 9 aus die eingesetzte Dosis reduzieren. Dadurch könnte eine Reduktion der mAs-Werte z. B. von 100% auf 50%, 25% usw. der oben berechneten Werte erfolgen.

Eine mögliche Parametertabelle könnte beispielsweise folgen dermaßen aussehen:

Alternative Anwendungsmöglichkeiten dieses Konzeptes können auch andere Röntgen-Aufnahmen sein, bei denen ebenfalls der Hautsaum sichtbar sein soll, wie beispielsweise Hand- oder Fuß-Aufnahmen.

Die wichtigsten Vorteile der erfindungsgemäßen Röntgendia gnostikeinrichtung sind:

- Eine AEC-Messeinrichtung ist nicht erforderlich.
- Die Dosis, die auf die Mamma auftrifft, wird konstant gehalten. Dadurch wird vor allem bei dickeren Mammae Dosis eingespart.
- Es werden immer optimierte Röntgen-Parameter verwendet, wodurch möglichst niedrige Dosis und hohe Bildqualität ge währleistet sind.
- Die Mamma ist immer so ausgesteuert, dass der Hautsaum sichtbar ist.
- Der dynamische Bereich des Festkörperbildwandlers wird op timal ausgenutzt.

Claims

1. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Hochspannungsge nerator (1), mit einer eine Röntgenstrahlung (3) erzeugenden Röntgenröhre (2), mit einem digitalen Festkörperbildwandler (5) mit Bereichen mit direkter (15) und durch ein Untersu chungsobjekt (4) geschwächter Strahlung (16), mit einem Bild verarbeitungssystem (7), mit einem Monitor (8) sowie mit ei ner Steuervorrichtung (14), die den Hochspannungsgenerator (1) derart steuert, dass das Ausgangssignal des Festkörper bildwandlers (5) in Bereichen (15) mit direkter Röntgenstrah lung (3) unterhalb der Vollaussteuerung des Festkörperbild wandlers (5) liegt.

2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Steuer vorrichtung (14) einen Tabellenspeicher (17) aufweist, in dem optimale Werte für die Aufnahme beeinflussende Parameter ab gespeichert sind, die während eines Kalibriervorganges in dem Bereich (15) mit direkter Röntgenstrahlung (3) ermittelt wur den.

3. Röntgendiagnostikeinrichtung für die Mammographie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass eine die Dicke der Mamma ermitteln de Messvorrichtung (11 bis 13) mit der Steuervorrichtung (14) verbunden ist.

4. Röntgendiagnostikeinrichtung für die Mammographie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (11 bis 13) eine Kompressionsvor richtung (11, 12) aufweist, an der ein Fühler zur Dickenmes sung der komprimierten Mamma angeordnet ist.

5. Röntgendiagnostikeinrichtung für die Mammographie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass in dem Strahlengang der Röntgenstrahlung (3) auswechselbare Filter (6) angeordnet sind.

6. Röntgendiagnostikeinrichtung für die Mammographie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die in dem Tabellenspeicher (17) abgespeicherten optimalen Werte für Anodenmaterial, Röh renspannung der Röntgenröhre (2), Material und Dicke der Fil ter (6) in Abhängigkeit von der Dicke der Mamma derart be rechnet sind, dass sich diagnostisch relevante Details mit maximalem Kontrast abbilden.

7. Röntgendiagnostikeinrichtung für die Mammographie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die in dem Tabellenspeicher (17) abgespeicherten optimalen Werte für Anodenmaterial, Röh renspannung der Röntgenröhre (2), Material und Dicke der Fil ter (6) in Abhängigkeit von der vom Alter und Klimakterium der Patientin abhängigen, wahrscheinlichen Gewebezusammenset zung derart berechnet sind, dass sich diagnostisch relevante Details mit maximalem Kontrast abbilden.

8. Röntgendiagnostikeinrichtung für die Mammographie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die in dem Tabellenspeicher (17) abgespeicherten optimalen Werte für den Röhrenstrom der Röntgenröhre (2) und die Dauer des Röntgenstrahlungspulses in Abhängigkeit von der bekannten Geometrie des Abstandes Röh renfokus-Festkörperbildwandler und den übrigen, eingestell ten Parametern derart berechnet sind, dass das Ausgangssignal des Festkörperbildwandlers (5) in direkt bestrahlten Berei chen 15 zwischen 80% und 100% des Aussteuerbereiches beträgt.

9. Röntgendiagnostikeinrichtung für die Mammographie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet dass die in dem Tabellenspeicher (17) abgespeicherten optima len Werte für den Röhrenstrom der Röntgenröhre (2) und die Dauer des Röntgenstrahlungspulses bei der Kalibrierung des Festkörperbildwandlers (5) derart korrigiert werden, dass das Ausgangssignal des Festkörperbildwandlers (5) in direkt be strahlten Bereichen (15) im Bereich von 80% bis 100% des Aus steuerbereiches beträgt.

10. Röntgendiagnostikeinrichtung für die Mammographie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass die in dem Tabellenspeicher (17) abgespeicherten optimalen Werte für den Röhrenstrom der Röntgenröhre (2) und die Dauer des Röntgenstrahlungspulses durch den Eingriff vermittels einer externen Bedieneroberflä che (9) korrigiert werden können.