DE102004060127A1

DE102004060127A1 - Röntgendiagnostikeinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer Röntgendiagnostikeinrichtung zur Ermittlung von Qualitätswerten

Info

Publication number: DE102004060127A1
Application number: DE102004060127A
Authority: DE
Inventors: Stefan Böhm; Peter Durlak; Volker Dr. Heer; Martin Kolarjk
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: US7539336B2; US7826651B2; JP2006167456A; US20090169088A1; US20060126911A1; DE102004060127B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine angiographische Röntgendiagnostikeinrichtung DOLLAR A - mit einem Röntgenstrahler (3), der eine Röntgenröhre (5) aufweist, DOLLAR A - mit einem Patientenlagerungstisch, der eine strahlentransparente Tischplatte und Matratze aufweist, DOLLAR A - mit einem Röntgenbilddetektor (4), DOLLAR A - mit einem Bildsystem (12) und einer Bildverarbeitung und DOLLAR A - mit einer Messvorrichtung (13), der die Ausgangssignale des Röntgenbilddetektors (4) zugeführt werden und die DOLLAR A - eine erste Vorrichtung (31 bis 34) zur Bestimmung eines die Wiedergabequalität klinisch relevanter Objekte bestimmenden Wertes, DOLLAR A - eine zweite Vorrichtung (39 bis 41) zur Ermittlung von örtlichen Varianzen (V¶r¶) des Rauschens in einem homogenen Bildbereich verschiedener Röntgenbilder und DOLLAR A - eine Vorrichtung (42, 43) zur Bildung des Verhältnisses der Ausgabewerte der beiden Vorrichtungen (31 bis 34, 39 bis 41) aufweist. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiterhin ein Messverfahren zur Überprüfung einer Röntgendiagnostikeinrichtung sowie ein Messverfahren zur Überprüfung von klinisch relevanten Objekten mittels einer genormten Röntgendiagnostikeinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine angiographische Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Röntgenstrahler, der eine Röntgenröhre aufweist, mit einem Patientenlagerungstisch, der eine strahlentransparente Tischplatte und Matratze aufweist, mit einem Röntgenbilddetektor sowie mit einem Bildsystem und einer Bildverarbeitung. Die Erfindung betrifft weiterhin Messverfahren zur Überprüfung einer Röntgendiagnostikeinrichtung sowie Messverfahren zur Überprüfung von klinisch relevanten Objekten mittels einer genormten Röntgendiagnostikeinrichtung.

Derartige fluoroskopische bzw. angiographische Röntgendiagnostikeinrichtungen werden heute üblicherweise bei der Therapie von bestimmten Gefäßerkrankungen verwendet. Dabei wird in einer Intervention dem Patienten ein angiographisches Implantat, beispielsweise ein Stent, an die erkrankte Gefäßstelle eingesetzt. Der Schlüssel zu einem schnellen und präzisen Setzen des Stents liegt in einer hervorragenden Röntgen-Sichtbarkeit von Arbeitsmitteln wie Katheter und Guidewires sowie Implantaten wie Stents. Dabei kommt es häufig vor, dass die Sichtbarkeit der Gebilde von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich ist. Dies liegt zum einen an der Röntgendiagnostikeinrichtung und zum anderen an der Größe der Objekte.

Zur bildqualitätsrelevanten Vermessung von Röntgendiagnostikeinrichtungen sind diverse Messverfahren mit technischen Phantomen wie beispielsweise DQE für Flachbilddetektoren (Detective Quantum Efficiency, wirksame Quantenabsorption), Auflösungstests und Kante bekannt. Diese Verfahren sind beispielsweise im „Handbook of Medical Imaging", Volume 1, Phy sics and Psychophysics, Chapter 3, Image Quality Metrics for Digital Systems, 2000, beschrieben. Sie berücksichtigen allerdings nur isolierte, technische Fragestellungen und nicht das klinisch relevante Verhalten des Gesamtsystems.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass eine Bildqualitätssicherung unter Berücksichtigung der klinischen Relevanz des Gesamtsystems angiographischer Röntgendiagnostikeinrichtungen ermöglicht wird, so dass unterschiedliche Röntgenanlagen sowie klinisch relevante Objekte miteinander verglichen werden können. Die Erfindung geht weiterhin von der Aufgabe aus, Verfahren der eingangs genannten Art derart auszubilden, mittels derer ein Vergleich unterschiedlicher Röntgenanlagen sowie klinisch relevanter Objekte miteinander möglich ist.

Die Aufgabe wird für eine Röntgendiagnostikeinrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Messvorrichtung vorgesehen ist, der die Ausgangssignale des Röntgenbilddetektors zugeführt werden und die

– eine erste Vorrichtung zur Bestimmung eines die Wiedergabequalität klinisch relevanter Objekte bestimmenden Wertes,
– eine zweite Vorrichtung zur Ermittlung von örtlichen Varianzen des Rauschens in einem homogenen Bildbereich verschiedener Röntgenbilder und
– eine Vorrichtung zur Bildung des Verhältnisses der Ausgangswerte der beiden Vorrichtungen aufweist.

Diese Messvorrichtung kann in der Röntgendiagnostikeinrichtung als Hard- oder Software integriert sein. Sie kann aber auch auf einem getrennten Rechner, beispielsweise einem Personal Computer mit der entsprechenden Software, realisiert sein.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Vorrichtung eine Prädiktionsstufe zur Vorhersage der Position eines klinisch relevanten Objektes aufweist.

Dabei kann erfindungsgemäß die erste Vorrichtung eine Look-up-Table (LUT) mit dem A-priori-Wissen über die Form eines klinisch relevanten Objektes aufweisen.

In vorteilhafter Weise kann die erste Vorrichtung eine Subtraktionsstufe zur Bildung der Differenz eines einer Serie von fortlaufenden Bildern entnommenen aktuellen Bildes und eines Hintergrundbildes aufweisen.

Erfindungsgemäß können die Ausgangssignale der Prädiktionsstufe, der Look-up-Table (LUT) und der Subtraktionsstufe einer Vorrichtung zugeführt werden, die daraus einen die Wiedergabequalität von klinisch relevanten Objekten bestimmenden Wert ermittelt.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die zweite Vorrichtung Mittel zur Bildung der örtlichen Varianz des Rauschens aus einem Hintergrundbild und/oder Mittel zur Bildung der örtlichen Varianz des Rauschens aus einem aktuellen Bild von fortlaufenden aktuellen Bildern aufweist, wobei erfindungsgemäß die zweite Vorrichtung eine Additionsstufe aufweisen kann, die die Summe der Varianzen der beiden Mittel bildet.

In vorteilhafter Weise kann die erste Vorrichtung entweder eine Vorrichtung zur Hough-Transformation, der die Ausgangssignale der Prädiktionsstufe, der Look-up-Table (LUT) und der Subtraktionsstufe zugeführt werden, oder eine Vorrichtung zur Bildung der Varianz aufweisen, der die Ausgangssignale der Prädiktionsstufe, der Look-up-Table (LUT) und der Subtraktionsstufe zugeführt werden.

Der Röntgenstrahler kann mit einer Tiefenblende mit Kollimator und/oder Vorfilterung versehen sein.

Dem Röntgenbilddetektor kann ein Streustrahlenraster zugeordnet sein.

Die klinisch relevanten Objekte können beispielsweise Guidewires, Katheter und/oder Stents sein.

Die Aufgabe wird für ein Messverfahren zur Überprüfung einer Röntgendiagnostikeinrichtung erfindungsgemäß durch folgende Schritte gelöst:

a) Akquisition von fluoroskopischen Serien von Röntgenbildern eines technischen Phantoms (8) und Speicherung der digitalen Daten,
b) Bildung der Differenz aus einem dynamischen Bild und einem Hintergrundbild,
c) Prädiktion eines Messfeldes,
d) Ermittlung von A-priori-Informationen über die Form eines klinisch relevanten Objektes,
e) Bildung der Hough-Transformation auf dem Grauwertbild der Differenz und daraus Bestimmung des Kontrasts des klinisch relevanten Objektes,
f) Quadrierung des Kontrasts,
g) Ermittlung der Rauschvarianz durch Summenbildung der Rauschvarianz aus einem homogenen Bildbereich und der Varianz des Hintergrundbildes,
h) Bildung des Verhältnisses von Kontrast zur Rauschvarianz
i) Dynamische Mittelung des quadrierten Kontrast-Rausch-Verhältnisses und
j) Bildung des CRFP-Index (Clinical Relevant Fluoroscopy Performance) für Röntgenanlagen.

Alternativ wird die Aufgabe für ein Messverfahren zur Überprüfung einer Röntgendiagnostikeinrichtung auch durch folgende Schritte gelöst:

a) Akquisition von fluoroskopischen Serien von Röntgenbildern eines technischen Phantoms (8) und Speicherung der digitalen Daten,
b) Bildung der Differenz aus einem dynamischen Bild und einem Hintergrundbild,
c) Prädiktion einer Region of Interest (ROI),
d) Ermittlung von A-priori-Informationen über die Form eines klinisch relevanten Objektes,
e) Bildung der Varianz des klinisch relevanten Objektes auf dem Grauwertbild der Differenz,
f) Ermittlung der Rauschvarianz durch Summenbildung der Rauschvarianz aus einem homogenen Bildbereich und der Varianz des Hintergrundbildes,
g) Bildung des Verhältnisses von Varianz zur Rauschvarianz,
h) Dynamische Mittelung des Verhältnisses der Varianzen und
i) Bildung des CRFP-Index (Clinical Relevant Fluoroscopy Performance) für Röntgenanlagen.

Ebenfalls wird die Aufgabe für ein Messverfahren zur Überprüfung von klinisch relevanten Objekten mittels einer genormten Röntgendiagnostikeinrichtung durch folgende Schritte gelöst:

a) Akquisition von fluoroskopischen Serien von Röntgenbildern eines klinisch relevanten Objektes und Speicherung der digitalen Daten mittels einer genormten Röntgenanlage.
b) Bildung der Differenz aus einem dynamischen Bild und einem Hintergrundbild,
c) Prädiktion eines Messfeldes,
d) Ermittlung von A-priori-Informationen über die Form eines klinisch relevanten Objektes,
e) Bildung der Hough-Transformation auf dem Grauwertbild der Differenz und daraus Bestimmung des Kontrasts des klinisch relevanten Objektes,
f) Quadrierung des Kontrasts,
g) Ermittlung der Rauschvarianz durch Summenbildung der Rauschvarianz aus einem homogenen Bildbereich und der Varianz des Hintergrundbildes,
h) Bildung des Verhältnisses von Kontrast zur Rauschvarianz,
i) Dynamische Mittelung des quadrierten Kontrast-Rausch-Verhältnisses und
j) Bildung des CRFP-Index (Clinical Relevant Fluoroscopy Performance) für klinisch relevante Objekte.

Alternativ wird die Aufgabe ebenfalls für ein Messverfahren zur Überprüfung von klinisch relevanten Objekten mittels einer genormten Röntgendiagnostikeinrichtung durch folgende Schritte gelöst:

a) Akquisition von fluoroskopischen Serien von Röntgenbildern eines klinisch relevanten Objektes und Speicherung der digitalen Daten mittels einer genormten Röntgenanlage,
b) Bildung der Differenz aus einem dynamischen Bild und einem Hintergrundbild,
c) Prädiktion einer Region of Interest (ROI),
d) Ermittlung von A-priori-Informationen über die Form eines klinisch relevanten Objektes,
e) Bildung der Varianz des klinisch relevanten Objektes auf dem Grauwertbild der Differenz,
f) Ermittlung der Rauschvarianz durch Summenbildung der Rauschvarianz aus einem homogenen Bildbereich und der Varianz des Hintergrundbildes,
g) Bildung des Verhältnisses von Varianz zur Rauschvarianz
h) Dynamische Mittelung des Verhältnisses der Varianzen und
i) Bildung des CRFP-Index (Clinical Relevant Fluoroscopy Performance) für klinisch relevante Objekte.

Durch diese Verfahren lässt sich die Sichtbarkeit von Guidewiren und Stents in Röntgenbildern unter genormten Aufnahmebedingungen quantitativ erfassen. Damit ist eine bildqualitative Zertifizierung von Guidewiren und Stents möglich, um eine bestimmte Mindestgüte bei der Sichtbarkeit sicherzustellen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung,
2 ein Röntgenbild eines Testphantoms,
3 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zur Bestimmung eines Qualitätsmesswertes gemäß 1 und
4 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zur Bestimmung eines Qualitätsmesswertes gemäß 1.
In der 1 ist eine Röntgendiagnostikeinrichtung dargestellt, die einen an einem Ständer 1 drehbar gelagerten C-Bogen 2 aufweist, an dessen Enden ein Röntgenstrahler 3 und ein Röntgenbilddetektor 4 angebracht sind.
Anstelle des dargestellten Ständers 1 können auch Boden- und/- oder Deckenstative Verwendung finden. Der C-Bogen 2 kann auch durch einen so genannten elektronischen C-Bogen 2 ersetzt werden, bei dem eine elektronische Kopplung von Röntgenstrahler 3 und Röntgenbilddetektor 4 erfolgt. Der Röntgenstrahler 3 enthält eine Röntgenröhre 5 und ist mit einer Tiefenblende 6 versehen, die einen Kollimator und eine Vorfilterung aufweist.
Zu Test- und Messzwecken ist auf einem Patientenlagerungstisch 7 ein technisches Phantom 8 angeordnet, das durch den Röntgenstrahler 3 durchstrahlt wird, so dass auf dem Röntgenbilddetektor 4 ein entsprechend der Strahlentransparenz des Phantoms 8 geschwächtes Signal fällt. Der Patientenlagerungstisch 7 weist üblicherweise eine Tischplatte 9 und eine Matratze 10 auf.
Vor dem Röntgenbilddetektor 4 ist ein Streustrahlenraster 10 angeordnet, das in bekannter weise verhindert, dass durch das Untersuchungsobjekt, in diesem Falle das Phantom 8, gestreute Strahlung auf den Röntgenbilddetektor 4 fällt.
Das Ausgangssignal des Röntgenbilddetektors 4 wird von der Röntgendiagnostikeinrichtung an ein Bildsystem 12 geliefert, das die Steuerung der Röntgendiagnostikeinrichtung sowie die weitere Verarbeitung der digitalen Bildsignale bewirkt. Die derart verarbeiteten digitalen Bildsignale werden im Falle der erfindungsgemäßen Ermittlung eines die Qualität der Röntgendiagnostikeinrichtung bestimmenden Wertes über ein Receiver-Board 13 einer Messvorrichtung 14 zugeführt, die weiter unten noch beschrieben wird.
Die digitalen Bildsignale können beispielsweise im Falle einer Röntgenuntersuchung über ein Netzwerk geleitet und/oder in einem Archiv 15 abgespeichert werden. Das Bildsystem 12 erzeugt in bekannter Weise aus den digitalen Bildsignalen Videosignale, die auf Betrachtungsmonitoren 16 wiedergegeben werden können.
Das Receiver-Board 13 weist eine DICOM-Schnittstelle 17 auf, der die digitalen Bildsignale im DICOM-Standard zugeführt werden können. Alternativ können dem Receiver-Board 13 auch die Videosignale zugeführt werden, die mittels eines Framegrabber 18 digitalisiert werden und durch das Softwaremodul 19 zur Messwerterfassung durch die Messvorrichtung 14 umgesetzt werden.
Zur erfindungsgemäßen Vermessung der Röntgendiagnostikeinrichtung wird ein klinisch relevantes Phantom mit den folgenden Eigenschaften verwendet.

– Es weist einen statischen Hintergrund aus anatomischen Strukturen, beispielsweise einen Thorax, und/oder technische Gebilde auf.
– Es weist einen dynamischen (bewegten) Vordergrund auf, der die zu messenden klinisch relevanten Gebilde wie Guidewire und/oder Stents enthält.
– Es ist eine genormte Ausführung des Phantoms für den Vergleich unterschiedlicher Röntgensysteme miteinander vorhanden.

In der 2 ist ein Röntgenbild eines derartigen technischen Phantoms 8 dargestellt, das in der Röntgendiagnostikeinrichtung zur erfindungsgemäßen Ermittlung des die Qualität der Röntgendiagnostikeinrichtung bestimmenden Wertes zum Einsatz kommen kann. Das Phantom 8 weist eine drehbare Scheibe 20 auf, in der Guidewires 21 eingelassen sind. In Fortsetzung der Guidewires 21 sind Marker 22 eingebracht, die eine höhere Erkennbarkeit aufweisen und als Hilfsmittel zur automatischen Detektion der Guidewires 21 dienen können. Den Hintergrund 23 können beispielsweise Plexiglaseinsätze, die ein patientenähnliches Streustrahlungsverhalten aufweisen, Kupfertreppen und Kontrastplateaus bilden.
In der 3 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung beschrieben, bei der aus dem Röntgenbild eines in dem Phantom 8 enthaltenen Guidewires 21 ein Qualitätswert gebildet wird. Die Röntgendiagnostikeinrichtung liefert ein Gebersignal 30, das der SID-Angulation (Source-Imager-Distanz) entspricht. Aus dem Gebersignal 30 bildet eine Prädiktionsstufe 31 eine Vorhersage der Position des Guidewires 21. In einer Look-up-Table (LUT) 32 ist das apriori-Wissen über die Form der Guidewires 21 in der Projektionsebene enthalten, das abgerufen und zusammen mit dem Ausgangssignal der Prädiktionsstufe 31 einer Vorrichtung 33 zur Durchführung der beispielsweise aus der US 3,069,654 bekannten Hough-Transformation zugeführt wird. Die Form der Guidewires 21 kann linear oder quadratisch sein, so dass sich eine Gerade oder eine Parabel ergeben.
In einer Subtraktionsstufe 34 wird von einem einer Serie von fortlaufenden Bildern 35 entnommenen aktuellen Bild 36 ein Hintergrundbild 37 subtrahiert, wobei das Ausgangssignal der Subtraktionsstufe 34 einem dritten Eingang der Vorrichtung 33 zur Durchführung der Hough-Transformation zur Verfügung steht. Nach durchgeführter Hough-Transformation erfolgt eine Kontrastberechnung in einer Kontraststufe 38, die beispielsweise aus dem Rauschen des Signals der Hough-Transformation den negativen Peak, der die Guidewires 21 im Röntgenbild kennzeichnet, detektiert und die Differenz des Peaks zum Mittelwert des umgebenen Rauschens bildet, so dass er ein dem Kontrast C der Guidewires 21 entsprechendes Signal erhält. Dieses Ausgangssignal der Kontraststufe 38 wird einer Quadrierstufe 39 zugeführt.
Die digitalen Bildsignale des Hintergrundbildes 37 werden weiterhin einer Vorrichtung 40 zur Bildung der örtlichen Varianz aus dem Rauschen des Hintergrundbildes 37, dem so genannten Hintergrundrauschen, und die digitalen Bildsignale des jeweiligen aktuellen Bildes 36 der fortlaufenden Bilder 35 einer Vorrichtung 41 zur Bildung der örtlichen Varianz aus dem Rauschen eines homogenen Bildbereichs des aktuellen Bildes 36 zugeführt. Die Ausgangssignale der beiden Vorrichtungen 40 und 41, die Varianzen V², werden in einer Additionsstufe 42 summiert. Eine nachgeordnete Divisionsstufe 43 teilt das Quadrat des Kontrasts C² durch die Varianzen V². Von dem Ausgangssignal der Divisionsstufe 43 wird in einer Mittelwertstufe 44 der dynamische Mittelwert gebildet, der einen so genannten CRFP-Index (Clinical Relevant Fluoroscopy Performance Index) für Guidewires als Qualitätswert bildet.
In der 4 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung beschrieben, bei der aus dem Röntgenbild eines in dem Phantom 8 enthaltenen Stents 50 ein Qualitätswert gebildet wird. Die Stents 50 befinden sich innerhalb einer Region of Interest (ROI) 51 in fortlaufenden Röntgenbildern 52, in denen wiederum Marker 22 zur besseren Erkennung angeordnet sind. Das jeweils letzte der fortlaufenden Röntgenbilder 52 ist das aktuelle Röntgenbild 53.
Aus dem Gebersignal 30 der SID-Angulation bildet eine Prädiktionsstufe 54 eine Vorhersage der Position des Stents 50. In einer Look-up-Table (LUT) 55 ist das a-priori-Wissen über die Form der Stents 50 in der Projektionsebene enthalten, das abgerufen und zusammen mit dem Ausgangssignal der Prädiktionsstufe 54 einer Vorrichtung 56 zur Bildung der Varianz zugeführt wird. Die Form der Stents 50 kann linear oder quadratisch sein, so dass sich Geraden oder Parabeln ergeben.
In der Subtraktionsstufe 34 wird von einem einer Serie der fortlaufenden Röntgenbilder 52 entnommenen aktuellen Röntgenbild 53 das Hintergrundbild 37 subtrahiert, wobei das Ausgangssignal der Subtraktionsstufe 34 einem dritten Eingang der Vorrichtung 56 zur Bildung der Varianz V_s zur Verfügung steht.
Die digitalen Bildsignale des Hintergrundbildes 37 werden weiterhin der Vorrichtung 40 zur Bildung der örtlichen Varianz aus dem Rauschen des Hintergrundbildes 37 und die digitalen Bildsignale des jeweiligen aktuellen Bildes 53 der fortlaufenden Bilder 52 der Vorrichtung 41 zur Bildung der örtlichen Varianz aus dem Rauschen eines homogenen Bildbereichs des aktuellen Bildes 53 zugeführt. Die Ausgangssignale der beiden Vorrichtungen 40 und 41, die Varianzen V_r werden in einer Additionsstufe 42 summiert. Eine nachgeordnete Divisionsstufe 43 teilt die Varianz V_s durch die Varianzen V_r. Von dem Ausgangssignal der Divisionsstufe 43 wird in einer Mittelwertstufe 44 der dynamische Mittelwert gebildet, der einen so genannten CRFP-Index für Stents bildet.
Durch die Verwendung einerseits des technischen Phantoms 8 in der erfindungsgemäß ausgebildeten Röntgendiagnostikeinrichtung kann ein hochpräzises Messverfahren durchgeführt werden und andererseits enthält das Phantom 8 klinisch relevante Objekte wie Guidewires und Stents, die der Untersucher bei der Applikation am Patienten sieht. Die Röntgendiagnostikeinrichtung wird so betrieben, wie sie für die interventionelle Rou tinearbeit am Patienten ausgelegt ist. Das Messverfahren liefert einen Bildqualitätswert, der zur visuellen Detektierbarkeit der Guidewires und Stents durch eine Röntgendiagnostikeinrichtung korreliert.
Dadurch lässt sich erfindungsgemäß einer Röntgendiagnostikeinrichtung ein messbarer Performance Index zuordnen, der ausdrückt, wie gut die Röntgenanlage klinisch relevante Objekte in der interventionellen Fluoroskopie für den Untersucher darstellt.
Durch das Phantom 8, das die besagten klinisch relevanten fluoroskopischen Eigenschaften wie Objekte (Stents & Guidewire) sowie Dynamikverhalten besitzt, sind Vergleichswerte von Röntgenanlagen messbar.
Das hochpräzise Messverfahren zur Ermittlung der klinisch relevanten Bildgüte der Röntgendiagnostikeinrichtung berücksichtigt insbesondere Guidewire, die an der Sichtbarkeitsschwelle liegen.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann einer interventionellen Röntgendiagnostikeinrichtung mit der Möglichkeit, fluoroskopische Bilder zu akquirieren, anhand Einstellungen für den klinischen Routinebetrieb ein messbarer Performance Index zugeordnet werden, der ausdrückt, wie gut die Anlage klinisch relevante Objekte in der interventionellen Fluoroskopie für den Untersucher darstellt. Die Röntgendiagnostikeinrichtung und deren Konfiguration beinhaltet explizit: Strahlungserzeugung in der Röntgenröhre 5 (kV, mAs, Dosis), Kollimator, Vorfilterung, Einfluss der Tischplatte 9 und Matratze 10, Einfluss des Streustrahlenrasters 11, Einfluss des Röntgenbilddetektors 4, Einfluss des Bildsystems 12 und dessen Bildverarbeitung.
Eine Akquisition von fluoroskopischen Serien kann mittels Speicherung der digitalen Daten oder Digitalisierung des ana logen Videosignals, das auf den Betrachtungsmonitoren 16 angezeigt wird, durch so genannte Framegrabber zur messtechnischen Auswertung erfolgen. Der Röntgenbilddetektor 4 kann ein Flachbilddetektor oder eine Röntgenbildverstärker/Fernsehkette mit analoger Fernsehkamera oder CCD-Kamera sein.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Röntgendiagnostikeinrichtung ein Phantom 8 auf, das klinisch relevantes Verhalten durch Verwendung von kardiologischen Guidewiren und Stents sowie Nachbildung des erforderlichen dynamischen Verhaltens zeigt. Dies kann beispielsweise durch ein Drehphantom erreicht werden, wie es anhand der 2 beschrieben ist.
Darüber hinaus ist die Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Präzisions-Messverfahren für Guidewires, einem Mess-PC mit Mess-Software, versehen, das aus dem dynamischen Bild und dem Hintergrundbild die Differenz bildet. Anschließend wird mit einem prädizierten Messfeld sowie A-priori-Information über die Form des Guidewires die Hough-Transformation auf dem Grauwertbild der Differenz gebildet und daraus der Kontrast des Guidewires bestimmt. Der Kontrast wird quadriert und ins Verhältnis zur Rauschvarianz gesetzt. Die Rauschvarianz besteht aus der Summe der Rauschvarianz aus einem homogenen Bildbereich und der Varianz des Hintergrundbildes. Das quadrierte Kontrast-Rausch-Verhältnis wird dynamisch gemittelt, woraus der endgültige, die Qualität einer Röntgendiagnostikeinrichtung bestimmende CRFP-Index (Clinical Relevant Fluoroscopy Performance) für Guidewires entsteht.
Bei einem erfindungsgemäßen Präzisionsmessverfahren für Stents wird aus dem dynamischen Bild und dem Hintergrundbild wiederum die Differenz gebildet. Anschließend wird mit einem prädizierten Messfeld sowie A-priori-Information über die Form des Stents die Varianz in der prädizierten ROI gebildet. Diese Varianz wird in Verhältnis zur Rauschvarianz gesetzt. Die Rauschvarianz besteht aus der Summe der Rauschvarianz aus einem homogenen Bildbereich und der Varianz des Hintergrund bildes. Das Verhältnis der Varianzen wird dynamisch gemittelt woraus der dynamische CRFP-Index für Stents entsteht.
Mit der erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung kann ein Verfahren zur Bildqualitätssicherung von angiographischen Röntgendiagnostikeinrichtungen durchgeführt werden, das einem Untersucher beispielsweise den Vergleich unterschiedlicher Röntgendiagnostikeinrichtungen miteinander ermöglicht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Röntgendiagnostikeinrichtungen eine Mindestanforderung an Bildgüte aufweisen.
Auch lässt sich kardiologischen Arbeitsmitteln wie beispielsweise Guidewire und Stents durch Akquirierung von Röntgenbildern mittels einer genormten Röntgendiagnostikeinrichtung ein messbarer Performance Index zugeordnet werden, der ausdrückt, wie gut die Sichtbarkeit der Arbeitsmittel in der interventionellen Fluoroskopie ist. Das Messverfahren liefert einen Bildqualitätswert, die klinisch relevante Bildgüte, der zur visuellen Detektierbarkeit der Guidewires und Stents korreliert, die an der Sichtbarkeitsschwelle liegen. Hierzu werden in einer genormten Röntgendiagnostikeinrichtung die kardiologischen Arbeitsmittel nach dem erfindungsgemäßen Verfahren untersucht und vermessen. Der CRFP-Index kann dann diesen kardiologischen Arbeitsmitteln vergeben werden und deren Sicht- und Erkennbarkeit im Röntgenbild angeben, so dass der Arzt bereits bei deren Kauf durch den CRFP-Index weiß, ob sie bei seiner Anlage noch sichtbar sind, oder ob er kardiologische Arbeitsmittel mit einem besseren CRFP-Index nehmen sollte.

Claims

Angiographische Röntgendiagnostikeinrichtung – mit einem Röntgenstrahler (3), der eine Röntgenröhre (5) aufweist, – mit einem Patientenlagerungstisch, der eine strahlentransparente Tischplatte und Matratze aufweist, – mit einem Röntgenbilddetektor (4), – mit einem Bildsystem (12) und einer Bildverarbeitung gekennzeichnet durch eine Messvorrichtung (13), der die Ausgangssignale des Röntgenbilddetektors (4) zugeführt werden und die – eine erste Vorrichtung (31 bis 34) zur Bestimmung eines die Wiedergabequalität klinisch relevanter Objekte bestimmenden Wertes, – eine zweite Vorrichtung (39 bis 41) zur Ermittlung von örtlichen Varianzen (V_r) des Rauschens in einem homogenen Bildbereich verschiedener Röntgenbilder und – eine Vorrichtung (42, 43) zur Bildung des Verhältnisses der Ausgangswerte der beiden Vorrichtungen (31 bis 34, 39 bis 41) aufweist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorrichtung (31 bis 34) eine Prädiktionsstufe (31) zur Vorhersage der Position eines klinisch relevanten Objektes aufweist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorrichtung (31 bis 34) eine Look-up-Table (LUT) (32) mit dem A-priori-Wissen über die Form eines klinisch relevanten Objektes aufweist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorrichtung (31 bis 34) eine Subtraktionsstufe (34) zur Bildung der Differenz eines einer Serie von fortlaufenden Bildern (35, 52) entnommenen aktuellen Bildes (36, 53) und eines Hintergrundbildes (37) aufweist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale der Prädiktionsstufe (31), der Look-up-Table (LUT) (32) und der Subtraktionsstufe (34) einer Vorrichtung (33, 56) zugeführt werden, die daraus einen die Wiedergabequalität von klinisch relevanten Objekten bestimmenden Wert ermittelt.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtung (39 bis 41) Mittel (39) zur Bildung der örtlichen Varianz des Rauschens (V_r) aus einem Hintergrundbild (37) aufweist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtung (39 bis 41) Mittel (40) zur Bildung der örtlichen Varianz des Rauschens (V_r) aus einem aktuellen Bild (36) von fortlaufenden aktuellen Bildern (35) aufweist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtung (39 bis 41) eine Additionsstufe (41) aufweist, die die Summe der Varianzen der beiden Mittel (39, 40) bildet.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorrichtung (31 bis 34) eine Vorrichtung (33) zur Hough-Transformation aufweist, der die Ausgangssignale der Prädiktionsstufe (31), der Look-up-Table (LUT) (32) und der Subtraktionsstufe (34) zugeführt werden.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorrichtung (31 bis 34) eine Vorrichtung (33) zur Bildung der Varianz (V_s) aufweist, der die Ausgangssignale der Prädiktionsstufe (31), der Look-up-Table (LUT) (32) und der Subtraktionsstufe (34) zugeführt werden.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgenstrahler (3) eine Tiefenblende (6) mit Kollimator und/oder Vorfilterung aufweist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Röntgenbilddetektor (4) ein Streustrahlenraster (11) zugeordnet ist.
Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die klinisch relevanten Objekte Guidewires, Katheter und/oder Stents sind.
Messverfahren zur Überprüfung einer Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Akquisition von fluoroskopischen Serien von Röntgenbildern eines technischen Phantoms (8) und Speicherung der digitalen Daten, b) Bildung der Differenz aus einem dynamischen Bild und einem Hintergrundbild, c) Prädiktion eines Messfeldes, d) Ermittlung von A-priori-Informationen über die Form eines klinisch relevanten Objektes, e) Bildung der Hough-Transformation auf dem Grauwertbild der Differenz und daraus Bestimmung des Kontrasts des klinisch relevanten Objektes, f) Quadrierung des Kontrasts, g) Ermittlung der Rauschvarianz durch Summenbildung der Rauschvarianz aus einem homogenen Bildbereich und der Varianz des Hintergrundbildes, h) Bildung des Verhältnisses von Kontrast zur Rauschvarianz, i) Dynamische Mittelung des quadrierten Kontrast-Rausch-Verhältnisse und, j) Bildung des CRFP-Index (Clinical Relevant Fluoroscopy Performance) für Röntgendiagnostikeinrichtungen.
Messverfahren zur Überprüfung einer Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Akquisition von fluoroskopischen Serien von Röntgenbildern eines technischen Phantoms (8) und Speicherung der digitalen Daten, b) Bildung der Differenz aus einem dynamischen Bild und einem Hintergrundbild, c) Prädiktion einer Region of Interest (ROI). d) Ermittlung von A-priori-Informationen über die Form eines klinisch relevanten Objektes, e) Bildung der Varianz des klinisch relevanten Objektes auf dem Grauwertbild der Differenz, f) Ermittlung der Rauschvarianz durch Summenbildung der Rauschvarianz aus einem homogenen Bildbereich und der Varianz des Hintergrundbildes, g) Bildung des Verhältnisses von Varianz zur Rauschvarianz h) Dynamische Mittelung des Verhältnisses der Varianzen und i) Bildung des CRFP-Index (Clinical Relevant Fluoroscopy Performance) für Röntgendiagnostikeinrichtungen.
Messverfahren zur Überprüfung von klinisch relevanten Objekten mittels einer genormten Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 gekennzeichnetdurch folgende Schritte: a) Akquisition von fluoroskopischen Serien von Röntgenbildern eines klinisch relevanten Objektes und Speicherung der digitalen Daten mittels einer genormten Röntgenanlage, b) Bildung der Differenz aus einem dynamischen Bild und einem Hintergrundbild, c) Prädiktion eines Messfeldes, d) Ermittlung von A-priori-Informationen über die Form eines klinisch relevanten Objektes, e) Bildung der Hough-Transformation auf dem Grauwertbild der Differenz und daraus Bestimmung des Kontrasts des klinisch relevanten Objektes, f) Quadrierung des Kontrasts, g) Ermittlung der Rauschvarianz durch Summenbildung der Rauschvarianz aus einem homogenen Bildbereich und der Varianz des Hintergrundbildes, h) Bildung des Verhältnisses von Kontrast zur Rauschvarianz, i) Dynamische Mittelung des quadrierten Kontrast-Rausch-Verhältnisses. j) Bildung des CRFP-Index (Clinical Relevant Fluoroscopy Performance) für klinisch relevante Objekte.
Messverfahren zur Überprüfung von klinisch relevanten Objekten mittels einer genormten Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Akquisition von fluoroskopischen Serien von Röntgenbildern eines klinisch relevanten Objektes und Speicherung der digitalen Daten mittels einer genormten Röntgenanlage, b) Bildung der Differenz aus einem dynamischen Bild und einem Hintergrundbild, c) Prädiktion einer Region of Interest (ROI), d) Ermittlung von A-priori-Informationen über die Form eines klinisch relevanten Objektes, e) Bildung der Varianz des klinisch relevanten Objektes auf dem Grauwertbild der Differenz, f) Ermittlung der Rauschvarianz durch Summenbildung der Rauschvarianz aus einem homogenen Bildbereich und der Varianz des Hintergrundbildes, g) Bildung des Verhältnisses von Varianz zur Rauschvarianz, h) Dynamische Mittelung des Verhältnisses der Varianzen und i) Bildung des CRFP-Index (Clinical Relevant Fluoroscopy Performance) für klinisch relevante Objekte.