DE102007038164A1

DE102007038164A1 - Röntgenbildaufnahmesystem und Verfahren zum Definieren oder Durchführen von Kalibrierprozessen

Info

Publication number: DE102007038164A1
Application number: DE102007038164A
Authority: DE
Inventors: Clemens Dr. Jörger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2007-08-13
Filing date: 2007-08-13
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-14
Also published as: US7637661B2; US20090046836A1; DE102007038164B4

Abstract

Röntgenbildaufnahmesysteme können unterschiedliche Betriebsarten haben. Zu jeder Betriebsart gibt es einen Kalibrierprozess. Herkömmlicherweise wird das gesamte System beim Kalibrierprozess genauso angesteuert wie beim Betreiben des Röntgenbildaufnahmesystems (10) mit der zugehörigen Betriebsart. Erfindungsgemäß beschränkt man sich nunmehr darauf, bei den einzelnen Kalibrierprozessen einen zur Betriebsart passenden Flachdetektor-Parametersatz festzulegen, mit dem der Flachdetektor (12) angesteuert wird. Hingegen breucht das übrige System (14) nicht in Abhängigkeit von der zu dem Kalibrierprozess gehörigen Betriebsart angesteuert werden. Es genügt ein fester System-Parametersatz, der von der Betriebsart unabhängig ist. Es hat sich als ausreichend erwiesen, wenn bei sämtlichen Kalibrierprozessen keine Gerätebewegungen durchgeführt werden, der Röntgenstrahlengenerator in Zwei-Punkt-Technik arbeitet und eine Serie von Bildern aufgenommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgenbildaufnahmesystem, das in zumindest zwei unterschiedlichen Betriebsarten betreibbar ist, sowie ein Verfahren zum Definieren oder Durchführen eines Kalibrierprozesses bzw. von Kalibrierprozessen.
Röntgenbildaufnahmesysteme der genannten Art gewinnen zunehmend an Verbreitung. Typischerweise ist eine Betriebsart die Radiografie, bei der Einzelbilder mit einer eine gute Bildqualität gewährleistenden Dosis aufgenommen und abgespeichert werden. Ferner gibt es als Betriebsart die Fluoroskopie, bei der mehrere Bilder in Folge aufgenommen werden, ohne abgespeichert zu werden, wobei bei der Fluoroskopie die Röntgendosis geringer ist als bei der Radiografie. Als Betriebsart ist zudem bekannt ein Mischbetrieb aus Fluoroskopie und Radiografie, bei dem die Fluoroskopie-Bildfolgen durch die Aufnahme von Einzelbildern (im Radiografiemodus) unterbrochen werden. Eine weitere bekannte Betriebsart ist die Tomografie.
In einem neueren System werden bei sämtlichen Betriebsarten der selbe Röntgenflachdetektor und die selbe Röntgenstrahlungsquelle verwendet. Diese werden üblicherweise gemeinsam, gelegentlich auch relativ zueinander, bewegt, zum Beispiel mit Hilfe eines Röntgen-C-Bogens, an dem Röntgenflachdetektor und Röntgenstrahlungsquelle angebracht sind. Eine Steuereinrichtung steuert die Bewegungen und die Einstellungen der Röntgenstrahlungsquelle wie auch des Röntgenflachdetektors. Dies bedeutet, dass die Steuereinrichtung bei jeder Betriebsart zumindest einen Steuerparameter festlegen muss, der auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors bezogen ist, und ferner zumindest einen Steuerparameter festlegen muss, der nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors bezogen ist. Vorliegend stehen solche Betriebsarten im Zentrum des Interesses, die sich in der Festlegung des nicht auf die Ar beitsweise des Röntgenflachdetektors bezogenen Steuerparameters unterscheiden. (Regelmäßig unterscheiden sie sich zusätzlich durch den verwendeten, auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors bezogenen, zumindest einen Steuerparameter.)
Röntgenflachdetektoren bestehen üblicherweise aus einem Halbleiter, über dem sich ein Szintilator befindet. Es gibt bei Röntgenflachdetektoren Inhomogenitäten über die gesamte Sensorfläche. Diese Inhomogenitäten können durch defekte Pixel, durch Nichtlinearitäten in der Verstärkung oder unterschiedliche Dunkelströme zustande kommen. Die von dem Röntgenflachdetektor aufgenommenen Bilder sollen einem Korrekturschritt unterzogen werden, damit der Einfluss der Inhomogenitäten beseitigt wird. Die Inhomogenitäten müssen somit vorab in irgendeiner Form erfasst werden. Die geschieht im Rahmen eines Kalibrierprozesses. Beispielsweise kann bei der Kalibrierung ein Bild ohne Röntgenstrahlung aufgenommen werden, oder es können Bildserien aufgenommen werden, bei denen die Röntgenstrahlungsintensitäten variabel sind.
Bisher nun wird beim Kalibrierprozess die Betriebsart in allen Einzelheiten simuliert. Dies bedeutet, dass regelmäßig die nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors bezogenen Steuerparameter beim Kalibrierprozess genau gleich festgelegt werden wie beim Betreiben des Röntgenbildaufnahmegerätes mit der zugehörigen Betriebsart.
Beispielsweise wird zu jeder Betriebsart die so genannte Röntgentechnik definiert. Man unterscheidet zwischen Null-Punkt-Technik, Ein-Punkt-Technik, Zwei-Punkt-Technik und Drei-Punkt-Technik. Bei Null-Punkt-Technik wird die Röntgenstrahlenquelle auf die Dosis geregelt, die zuvor im Fluoroskopiemodus verwendet wurde. Bei der Ein-Punkt-Technik wird die Dosis festgelegt, aus der das System dann die Röhrenspannung (in kV) sowie die Dauer der Bestrahlung multipliziert mit der Strömstärke (in mAs) festlegt. Bei der Zwei-Punkt-Technik werden Röhrenspannung und der mAs-Wert jeweils ein zeln als Parameter festgelegt. Bei der Drei-Punkt-Technik wird zusätzlich zu diesen beiden Parametern noch die Pulszeit festgelegt, über die die Röntgenstrahlungsquelle abstrahlt.
Die Fluoroskopie geht üblicherweise mit der Null-Punkt-Technik einher, bei der Radiografie wird Ein-Punkt-Technik, Zwei-Punkt-Technik oder auch Drei-Punkt-Technik verwendet. Im Mischmodus wird Null-Punkt-Technik oder Ein-Punkt-Technik verwendet. Bei der Tomografie wird Zwei-Punkt-Technik verwendet und alternativ dazu eine Art Ein-Punkt-Technik, bei der die Zeit durch Verfahrgeschwindigkeit und Verfahrwinkel vorgegeben ist.
Eine andere Art von Steuerparametern legt die Gerätebewegung fest. Vereinfachend kann der Parameter so aussehen, dass festgelegt wird, ob überhaupt Gerätebewegungen stattfinden. Gerätebewegungen sind bei der Fluoroskopie möglich, bei der Radiografie nicht und dementsprechend auch beim Mischmodus nicht. Bei der Tomografie gibt es Gerätebewegungen.
Ein weiterer Steuerparameter legt fest, ob eine Serie von Bildern oder Einzelbilder aufgenommen werden. Bei der Fluoroskopie werden Serienbilder aufgenommen, bei der Radiografie Einzelbilder, im Mischmodus Serienbilder und Einzelbilder. Bei der Tomografie werden ebenfalls Einzelbilder aufgenommen.
Stand der Technik ist nun, dass diese genannten Steuerparameter beim Kalibrierprozess genauso eingestellt sind wie sonst. Es wird die jeweilige Röntgentechnik verwendet, die bei der Betriebsart verwendet wird, und Gerätebewegungen finden statt, wenn sie in der Betriebsart auch stattfinden.
In der Steuereinrichtung müssen dementsprechend zu jeder Betriebsart ein oder mehrere Kalibrierprozessmöglichkeiten abgespeichert werden. Über eine Eingabeeinrichtung werden die Kalibrierprozesse aufgerufen. Das Programmieren dieser vielfältigen Kalibrierprozesse ist sehr aufwendig. Sind die Ka librierprozesse einmal festgelegt, kann nur schwerlich eine Änderung erfolgen.
Dementsprechend ist es Aufgabe, das Festlegen und Durchführen der Kalibrierprozesse zu vereinfachen, damit das Röntgenbildaufnahmesystem sowohl ökonomisch hergestellt wie auch betrieben werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jeder jeweils bei einem Kalibrierungsprozess von der Steuereinrichtung ausgesandte, nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors bezogene Steuerparameter von der jeweiligen Betriebsweise, zu der der Kalibrierprozess gehört, unabhängig ist.
Mit anderen Worten sind für alle Kalibrierprozesse die jeweils ausgesandten, nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors bezogenen Steuerparameter identisch. Nur die auf den Röntgenflachdetektor bezogenen Steuerparameter werden jeweils an die Betriebsart, zu der der Kalibrierprozess zugehörig ist, angepasst.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die äußeren Bedingungen beim Kalibrierprozess durchaus von denen der zugehörigen Betriebsart verschieden sein können. Es geht um die Erfassung der Inhomogenitäten des Röntgenflachdetektors. Hierzu genügt es, ausschließlich den Röntgenflachdetektor jeweils so zu betreiben wie in den jeweiligen Betriebsarten.
Wie oben bereits erwähnt, dienen die nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors bezogenen Steuerparameter zur Ansteuerung von Gerätebewegungen auslösenden Motoren und/oder zur Festlegung der Röntgentechnik. Es kann nun festgelegt sein, dass bei sämtlichen Kalibrierprozessen überhaupt keine Gerätebewegungen durchgeführt werden. Es kann außerdem festgelegt sein, dass der Röntgenstrahlungsgenerator des Röntgenbildaufnahmegerätes bei sämtlichen Kalibrierprozessen in Zwei-Punkt-Technik arbeitet. Es kann zudem sämtlichen Kalib rierprozessen gemeinsam sein, dass mehrere Bilder hintereinander aufgenommen werden.
Es ist vorteilhaft, wenn auf die Gerätebewegungen verzichtet wird. Die Röntgentechnik kann als Zwei-Punkt-Technik zu allen Betriebsarten passen, und wenn die Kalibrierbilder in Serie aufgenommen werden, enthält die Serie auch genügend Einzelbilder passend zu den Betriebsarten, bei denen lediglich Einzelbilder aufgenommen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Definieren oder Durchführen von Kalibrierprozessen mit einem Röntgenbildaufnahmesystem zu jeweils einer von mehreren Betriebsarten des Röntgenbildaufnahmesystems bereitgestellt. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass bei jedem Kalibrierprozess durch eine Steuereinrichtung sowohl an einen Röntgenflachdetektor des Röntgenbildaufnahmesystems mindestens ein Steuerparameter als auch an zumindest ein von den Röntgenflachdetektoren verschiedenes Bauteil des Röntgenbildaufnahmesystems zumindest ein Steuerparameter abgegeben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kalibrierprozesse ausschließlich darin unterscheiden, dass zumindest ein an den Röntgenflachdetektor abgegebener Steuerparameter unterschiedlich ist. Dies bedeutet umgekehrt, dass sich die Kalibrierprozesse in den nicht an den Röntgenflachdetektor abgegebenen Steuerparametern gerade nicht unterscheiden. Beispielsfälle wurden oben genannt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Röntgenbildaufnahmesystem mit einem Röntgenflachdetektor und mit einer Steuerung bereitgestellt, die dazu ausgelegt ist, den Betrieb des Röntgenbildaufnahmesystems in einer Betriebsart zu ermöglichen, wobei die Gerätebewegungen erfolgen, und die ferner dazu ausgelegt ist, das Durchführen eines Kalibrierprozesses zu der Betriebsart zu ermöglichen. Dieses Röntgenbildaufnahmesystem ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kalibrierprozess keine Gerätebewegungen erfolgen. Bei diesem Aspekt der Erfindung stehen insbesondere die Gerätebewegungen im Zentrum des Interesses. Dadurch, dass im Kalibrierprozess keine Gerätebewegungen erfolgen, ist der Kalibrierprozess besonders unaufwendig durchführbar und auch entsprechend unaufwendig vorzubereiten, zum Beispiel zu Programmieren. Zu diesem Aspekt der Erfindung wird ebenfalls ein Verfahren zum Durchführen eines Kalibrierprozesses zu einer Betriebsart eines Röntgenbildaufnahmesystems bereitgestellt, bei welcher Gerätebewegungen erfolgen. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Kalibrierprozess keine Gerätebewegungen erfolgen.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei
1 anhand eines schematisch dargestellten Röntgenbildaufnahmesystems veranschaulicht, wie die Bauteile bei Eingabe eines Kalibriermodus zu einer ersten Betriebsart Wechselwirken, und
2 das Selbe bei Eingabe eines Kalibriermodus zu einer zweiten Betriebsart veranschaulicht.
Ein in den FIG im Ganzen mit 10 bezeichnetes Röntgenbildaufnahmesystem umfasst einen Röntgen-Flachdetektor 12, der von einer Röntgenstrahlenquelle bestrahlt wird. Das Röntgenbildaufnahmesystem 10 umfasst mit Hilfe von Motoren bewegliche Bauteile. Die von dem Flachdetektor 12 verschiedenen Systemteile sind in den FIG mit 14 bezeichnet, mit Ausnahme der Steuereinrichtung 16. Die Steuereinrichtung steuert sowohl den Flachdetektor 12, als auch das übrige System 14 an. Über eine schematisch als Benutzerschnittstelle angedeutete Eingabeeinrichtung 18 kann die Steuereinrichtung 16 dazu gebracht werden, das Röntgenbildaufnahmesystem in einer bestimmten Betriebsart zu betreiben oder einen Kalibrierprozess zu einer Betriebsart durchzuführen.
In 1 ist gezeigt, dass eine Eingabe dahingehend erfolgt, dass ein Kalibriermodus zur Betriebsart 1 eingestellt wird, d. h. ein Kalibrierprozess zur Vorbereitung des Betreibens des Röntgenbildaufnahmesystems 10 in Betriebsart 1 durchgeführt werden soll. Die Steuerung 16 sendet an den Flachdetektor 12 einen Flachdetektorparametersatz 1, der zur gewählten Betriebsart passt. Der Parametersatz umfasst Informationen zur Matrixgröße, zum Binning von Pixeln (Zusammenschalten von Pixeln), zur Verstärkungsstufe (je nach Vergrößerung) und zur Bildfrequenz.
Die Steuerung 16 sendet einen festen System-Parametersatz an das übrige System 14. Dieser feste System-Parametersatz ist seiner Bezeichnung entsprechend nicht von der Betriebsart abhängig, zu der der Kalibrierprozess durchgeführt werden soll. Vorliegend sollte der feste System-Parametersatz festlegen, dass sich die beweglichen Teile des übrigen Systems nicht bewegen, dass in Zwei-Punkt-Technik gearbeitet wird, und dass eine Serie von Bildern aufgenommen wird.
In 2 ist gezeigt, dass eine Eingabe dahingehend erfolgt, dass ein Kalibriermodus zur Betriebsart 2 eingestellt wird. Nunmehr sendet die Steuerung 16 einen Flachdetektor-Parametersatz 2 an den Flachdetektor 12, und dieser Flachdetektor-Parametersatz 2 ist ein zur Betriebsart 2 passender Flachdetektor-Parametersatz. Hingegen ändert sich nichts an dem festen System-Parametersatz: es wird derselbe System-Parametersatz wie in 1 von der Steuerung 16 an das übrige System gesandt.

Claims

Röntgenbildaufnahmesystem (10) mit einem Röntgenflachdetektor (12) und mit einer Steuereinrichtung (16), die dazu ausgelegt ist, den wahlweisen Betrieb des Röntgenbildaufnahmesystems (10) in zumindest einer von zwei unterschiedlichen Betriebsarten zu ermöglichen, wobei zu jeder Betriebsart zumindest ein von der Steuereinrichtung (16) an den Röntgenflachdetektor (12) zu sendender, auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors (12) bezogener Steuerparameter und zumindest ein von der Steuereinrichtung (16) an zumindest ein von dem Röntgenflachdetektor verschiedenes Bauteil (14) zu sendender, nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors bezogener Steuerparameter definiert sind, wobei sich die Betriebsarten zumindest in einem nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors (12) bezogenen Steuerparameter unterscheiden, und wobei die Steuereinrichtung ferner dazu ausgelegt ist, zu jeder Betriebsart einen Kalibrierprozess durchzuführen, bei dem jeweils zumindest ein auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors bezogener Steuerparameter und zumindest ein nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors (12) bezogener Steuerparameter von der Steuereinrichtung (16) ausgesandt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder jeweils bei einem Kalibrierprozess ausgesandte, nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors (12) bezogene Steuerparameter von der jeweiligen Betriebsart, zu der der Kalibrierprozess gehört, unabhängig ist.
Röntgenbildaufnahmesystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors bezogenen Steuerparameter zur Ansteuerung von Gerätebewegungen auslösenden Motoren und/oder zur Festlegung der Röntgentechnik dienen.
Röntgenbildaufnahmesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors (12) bezogener Steuerparameter bei allen Kalibrierprozessen bewirkt, dass keine Gerätebewegungen durchgeführt werden.
Röntgenbildaufnahmesystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors (12) bezogener Steuerparameter bei allen Kalibrierprozessen bewirkt, dass ein Röntgenstrahlengenerator des Röntgenbildaufnahmesystems (10) in Zwei-Punkt-Technik arbeitet.
Röntgenbildaufnahmesystem (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein nicht auf die Arbeitsweise des Röntgenflachdetektors (12) bezogener Steuerparameter bei allen Kalibrierprozessen bewirkt, dass mehrere Kalibrierbilder nacheinander aufgenommen werden.
Verfahren zum Definieren oder Durchführen von Kalibrierprozessen mit einem Röntgenbildaufnahmesystem zu jeweils einer von mehreren Betriebsarten des Röntgenbildaufnahmesystems (10), wobei bei jedem Kalibrierprozess durch eine Steuereinrichtung (16) sowohl an einen Röntgenflachdetektor (12) eines Röntgenbildaufnahmesystems (10) zumindest ein Steuerparameter, als auch an zumindest ein von dem Röntgenflachdetektor (12) verschiedenes Bauteil (14) des Röntgenbildaufnahmesystems (10) zumindest ein Steuerparameter abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kalibrierprozesse ausschließlich darin unterscheiden, dass zumindest ein an den Röntgenflachdetektor (12) abgegebener Steuerparameter unterschiedlich ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass: – jeder Kalibrierprozess ohne Gerätebewegungen durchgeführt wird, und/oder – der Röntgenstrahlengenerator bei jedem Kalibrierprozess in Zwei-Punkt-Technik arbeitet, und/oder – bei jedem Kalibrierprozess eine Serie von Kalibrierbildern aufgenommen wird.
Röntgenbildaufnahmesystem mit einem Röntgenflachdetektor und mit einer Steuereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, den Betrieb des Röntgenbildaufnahmesystems in einer Betriebsart zu ermöglichen, bei der Gerätebewegungen erfolgen, und die ferner dazu ausgelegt ist, das Durchführen eines Kalibrierprozesses zu der Betriebsart zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kalibrierprozess keine Gerätebewegungen erfolgen.
Verfahren zum Definieren oder Durchführen eines Kalibrierprozesses zu einer Betriebsart eines Röntgenbildaufnahmesystems, bei der Gerätebewegungen erfolgen, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Kalibrierprozess keine Gerätebewegungen erfolgen.