DE102008032296A1 - X-ray device for use as medicine-technical diagnose device for interoperational imaging during application of angiography, has evaluation unit for evaluating image data of object under execution of kalman filtering - Google Patents

X-ray device for use as medicine-technical diagnose device for interoperational imaging during application of angiography, has evaluation unit for evaluating image data of object under execution of kalman filtering Download PDF

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Abstract

The device (1) has an X-ray tube (2), an X-ray detector (3), and an evaluation unit (9) for determining a relative position of the X-ray tube and the X-ray detector. The evaluation unit evaluates image data of an object (6) i.e. screen, under execution of kalman filtering, where the object is detected by the X-ray detector and is subjected to radiation of the X-ray detector. The X-ray detector exhibits a linear degree of freedom relative to the X-ray tube. The evaluation unit is cooperated with an actuator (5) to regulate the position of the detector to the X-ray tube. An independent claim is also included for a method for operating an X-ray tube and an X-ray device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgengerät, welches einen Röntgenstrahler und einen mit diesem nicht starr gekoppelten Röntgendetektor aufweist, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Röntgengerätes.The The invention relates to an X-ray machine, which has a X-ray source and one with this not rigidly coupled Has an X-ray detector, and a method of operation such an x-ray machine.

Aus der DE 10 2006 046 692 B3 ist ein Röntgenbildgebungssystem bekannt, welches einen Träger nach Art eines U-Profils mit zwei einander gegenüberliegenden Schenkeln aufweist, wobei an einem Schenkel ein Röntgendetektor und am anderen Schenkel eine Röntgenquelle angebracht ist. Die beiden Schenkel sind relativ zu einem Zentralelement des Trägers verschiebbar, so dass der Abstand zwischen dem Röntgendetektor und der Röntgenquelle verstellbar ist.From the DE 10 2006 046 692 B3 An X-ray imaging system is known, which has a carrier in the manner of a U-profile with two opposing legs, wherein an X-ray detector is mounted on one leg and an X-ray source is mounted on the other leg. The two legs are displaceable relative to a central element of the carrier, so that the distance between the X-ray detector and the X-ray source is adjustable.

Allgemein ist bei Röntgensystemen, welche mit einem relativ zu einem Röntgenstrahler verstellbaren Röntgendetektor arbeiten, die Notwendigkeit gegeben, sowohl die Absolutposition des Röntgenstrahlers als auch die Absolutposition des Röntgendetektors zu bestimmen.Generally is in X-ray systems, which with a relative to a X-ray source adjustable X-ray detector work, given the need, both the absolute position of the X-ray source as well as the absolute position of the X-ray detector to determine.

Aus der absoluten Position des Röntgenstrahlers und der absoluten Position des Röntgendetektors ist die relative Positionierung des Röntgendetektors in Bezug zum Röntgenstrahler berechenbar. Kommen optische Messsysteme zum Einsatz, so ist typischerweise eine freie Sichtverbindung zwischen einer in definierter Position befindlichen Messeinrichtung und einer Komponente des Röntgensystems, deren Position bestimmt werden soll, erforderlich. Die Verwendung mehrerer Messvorrichtungen, nämlich einer ersten Messvorrichtung zur Bestimmung der Lage des Röntgenstrahlers und einer zweiten Messvorrichtung zur Bestimmung der Lage des Röntgendetektors, bringt jeweils Messungenauigkeiten mit sich, welche sich bei der Bestimmung der relativen Positionierung von Röntgenstrahler und Röntgendetektor im ungünstigsten Fall addieren.Out the absolute position of the X-ray source and the absolute Position of the X-ray detector is the relative positioning the X-ray detector with respect to the X-ray source predictable. If optical measuring systems are used, this is typical a clear line of sight between one in a defined position located measuring device and a component of the X-ray system whose Position to be determined, required. The use of several Measuring devices, namely a first measuring device for determining the position of the X-ray source and a second measuring device for determining the position of the X-ray detector, brings in each case measurement inaccuracies, which in the Determining the relative positioning of X-ray emitters and X-ray detector in the worst case.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Röntgensystemen, welche einen Röntgenstrahler und einen relativ zu diesem verstellbaren Röntgendetektor als Röntgenkomponenten aufweisen, Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik insbesondere hinsichtlich der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Bestimmung der relativen Position der Röntgenkomponenten zu erreichen.Of the Invention is based on the object, in X-ray systems, which one X-ray and a relative to this adjustable X-ray detector as X-ray components show improvements over the prior art especially with regard to accuracy and reliability determining the relative position of the x-ray components to reach.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Röntgengerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb eines Röntgengerätes mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile gelten sinngemäß auch für das Röntgengerät und umgekehrt.These The object is achieved by an X-ray device with the features of the claim 1 and by a method for operating an X-ray machine with the features of claim 8. Hereafter With the method explained embodiments and advantages apply mutatis mutandis for the X-ray machine and vice versa.

Das Röntgengerät weist einen Röntgenstrahler und einen mit diesem nicht starr gekoppelten Röntgendetektor auf, wobei ein der Strahlung des Röntgenstrahlers zumindest teilweise ausgesetztes Objekt mittels des Röntgendetektors erkennbar ist, das heißt zur Gewinnung von Bilddaten genutzt wird. Zur Ermittlung der Relativposition zwischen Röntgenstrahler und Röntgendetektor ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, welche als Teil der beanspruchten Vorrichtung zur Auswertung von Bilddaten des Objektes unter Durchführung einer Kalman-Filterung ausgebildet ist. Hierbei wird automatisch eine Signalfolge ausgewertet, welche als verrauscht angenommen wird. Als Voraussetzung dafür, dass die Signalfolge eine Information über die räumliche Relation zwischen dem Röntgendetektor und dem Röntgenstrahler liefert, muss sich das mittels des Röntgendetektors, insbesondere Halbleiter-Flachdetektors, detektierbare Objekt in definierter Anordnung im Strahlengang des Röntgengerätes befinden. Vorzugsweise befindet sich das Objekt in bekannter Anordnung relativ zum Röntgenstrahler. Grundsätzlich ist zur Bestimmung der örtlichen Relation zwischen dem Röntgenstrahler und dem Röntgendetektors jedoch auch ein Objekt geeignet, welches eine definierte Position relativ zum Röntgendetektor aufweist. Das Objekt kann aus wechselbar oder dauerhaft mit einer Komponente der Röntgeneinrichtung, das heißt dem Röntgenstrahler oder dem Röntgendetektor, verbunden sein. In jedem Fall werden mehrere zeitlich aufeinander folgende Messungen durchgeführt, das heißt Bilddaten akquiriert, welche jeweils eine die Position von Röntgenstrahler und Röntgendetektor betreffende Relativlageinformation auf Basis der Detektion des Objektes bereitstellen. Die Kalman-Filterung ist umso effektiver durchführbar, je höher die Frequenz ist, mit der die Bilddaten aufgenommen werden.The X-ray machine has an X-ray source and a non-rigidly coupled to this X-ray detector on, wherein one of the radiation of the X-ray source at least partially exposed object by means of the X-ray detector is recognizable, that is used for the extraction of image data becomes. To determine the relative position between the X-ray source and X-ray detector is provided an evaluation unit, which as part of the claimed device for the evaluation of Image data of the object formed by performing a Kalman filtering is. Here, a signal sequence is evaluated automatically, which is considered noisy. As a prerequisite, that the signal sequence information about the spatial Relation between the X-ray detector and the X-ray source supplies, must by means of the X-ray detector, in particular Semiconductor flat detector, detectable object in a defined arrangement located in the beam path of the X-ray machine. Preferably the object is in a known arrangement relative to the X-ray source. Basically, to determine the local Relation between the X-ray source and the X-ray detector but also an object suitable, which a defined position relative to the X-ray detector. The object can be changed from or permanently with a component of the X-ray device, that is, the X-ray source or the X-ray detector, be connected. In any case, several are chronologically consecutive following measurements, that is image data acquired, each one the position of X-ray and X-ray detector relative position information provide based on the detection of the object. The Kalman filtering is the more effective the higher the frequency is with which the image data is recorded.

Das als Kalman-Filterung bekannte Verfahren ist erstmals in dem Artikel „A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems” (Rudolf E. Kalman, Transactions of the ASME – Journal of Basic Engineering, 82 (Series D): 35–45, 1960) beschrieben. Generell stellt das Kalman-Filter einen zur Zustandsschätzung linearer und nichtlinearer Systeme geeigneten Algorithmus dar, welcher insbesondere die Auswertung von Messungen, die von Rauschen überlagert sind, ermöglicht. Durch die Kalman-Filterung wird der mittlere quadratische Fehler, welcher bei teilweise redundanten Messungen auftritt, minimiert.The method known as Kalman filtering is the first in the article "A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems" (Rudolf E. Kalman, Transactions of the ASME - Journal of Basic Engineering, 82 (Series D): 35-45, 1960) described. In general, the Kalman filter is an algorithm suitable for state estimation of linear and non-linear systems, which in particular enables the evaluation of measurements superimposed by noise. Kalman filtering minimizes the mean square error that occurs in partially redundant measurements.

Im Bereich der Medizintechnik spielt die Kalman-Filterung beispielsweise bei einem in der DE 44 17 628 C1 offenbarten Verfahren zur adaptiven Rauschverminderung für digitale Bildsequenzen eine Rolle. In diesem Fall ist ein zeitliches Filter vom Kalman-Typ verallgemeinert, um eine gleichzeitige Rauschunterdrückung und Bewegungsdetektion zu erreichen.In the field of medical technology, Kalman filtering, for example, plays a role in the DE 44 17 628 C1 disclosed adaptive noise reduction methods for digital image sequences. In this case, a temporal filter is Kal man-type generalized to achieve simultaneous noise suppression and motion detection.

In einem in der EP 0 399 606 B1 offenbarten Röntgenbildsynchronisationsverfahren wird ein Kalman-Filter-Verfahren verwendet, um rekursiv einen Bewegungsrythmus zu beschreiben, wobei nichtsystematische Änderungen des Bewegungsrythmus von systematischen Änderungen unterschieden werden.In one in the EP 0 399 606 B1 As disclosed in the X-ray image synchronization method, a Kalman filter method is used to recursively describe a motion rhythm, with non-systematic changes in the motion rhythm being distinguished from systematic changes.

Eine Kalman-Filterung, die der Relativlagebestimmung zweier Komponenten eines Röntgengerätes, nämlich eines Röntgenstrah lers und eines Röntgendetektors, dient, ist weder in der DE 44 17 628 C1 noch in der EP 0 399 606 B1 offenbart.A Kalman filtering, the relative position determination of two components of an X-ray machine, namely a Röntgenstrah coupler and an X-ray detector, is used, is neither in the DE 44 17 628 C1 still in the EP 0 399 606 B1 disclosed.

Die Auswerteeinheit des erfindungsgemäßen Röntgengerätes ist vorzugsweise zur Durchführung einer erweiterten Kalman-Filterung (EKF, extended Kalman filter), insbesondere einer iterativen erweiterten Kalman-Filterung, ausgebildet. Das erweiterte Kalman-Filter beruht auf einer Taylor-Näherung erster Ordnung der Systemgleichungen und ermöglicht auch die Schätzung von Zuständen nichtlinearer Systeme.The Evaluation unit of the X-ray device according to the invention is preferable for performing extended Kalman filtering (EKF, extended Kalman filter), in particular an iterative extended Kalman filtering, trained. The advanced Kalman filter is based on a first-order Taylor approximation of the system equations and also allows the estimation of states nonlinear systems.

Das mit dem Röntgendetektor erfasste Objekt, welches zur Bestimmung der örtlichen Relation zwischen dem Röntgenstrahler und dem Röntgendetektor verwendet wird, ist vorzugsweise als Blende ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist beispielsweise die Anordnung mehrerer einzelner Objekt im Randbereich, insbesondere in den Ecken, eines mit Röntgenstrahlung beaufschlagbaren Querschnitts, möglich. Allgemein umfasst das in den Strahlengang eingebrachte Objekt, welches als Referenzobjekt fungiert, mindestens drei, vorzugsweise mindestens vier, definierte Punkte. Im Fall einer Blende als Referenzobjekt sind beispielsweise deren Ecken als Referenzpunkte verwendbar. Befinden sich Referenzstrukturen innerhalb eines mit einer Röntgenaufnahme erfassten Abbildungsbereiches, so ist die Möglichkeit gegeben, die Röntgenstrukturen nachträglich softwaretechnisch aus dem Röntgenbild zu eliminieren.The detected with the X-ray detector object, which for determination the local relation between the X-ray source and the X-ray detector is preferably used designed as a diaphragm. Alternatively or additionally for example, the arrangement of several individual objects in the edge area, especially in the corners, one can be acted upon by X-rays Cross-section, possible. In general, this includes introduced into the beam path Object, which acts as a reference object, at least three, preferably at least four, defined points. In the case of a diaphragm as a reference object For example, their corners can be used as reference points. Are located reference structures within one with an x-ray recorded image area, so there is the possibility the x-ray structures later by software technology to eliminate from the X-ray image.

Der Röntgendetektor kann relativ zum Röntgenstrahler lineare und/oder rotative Freiheitsgrade aufweisen. In jedem Fall wird die Position des Röntgendetektors relativ zum Röntgenstrahler unter Nutzung der Kalman-Filterung vorzugsweise bestimmt, ohne die Absolutpositionen des Röntgenstrahlers sowie des Röntgendetektors zu messen. Messvorrichtungen, welche der Bestimmung der Positionen von Röntgenstrahler und Röntgendetektor dienen, sind optional zusätzlich vorhanden. Solche Messvorrichtungen erreichen jedoch typischerweise nicht die Genauigkeit, die bei der mit dem Röntgengerät realisierten direkten, bildbasierten, durch eine Kalman-Filterung optimierten Relativlagebestimmung erreicht wird.Of the X-ray detector can relative to the X-ray source have linear and / or rotary degrees of freedom. In any case becomes the position of the X-ray detector relative to the X-ray source preferably determined using the Kalman filtering, without the Absolute positions of the X-ray source and the X-ray detector to eat. Measuring devices, which determine the positions of X-ray and X-ray detectors, are optionally available in addition. Such measuring devices however, typically do not achieve the accuracy that is required in the realized with the X-ray machine direct, image-based, is achieved by a Kalman filtering optimized relative position determination.

In bevorzugter Ausgestaltung ist nicht nur eine Bestimmung, sondern auch eine Regelung der Lage des Röntgendetektors relativ zum Röntgenstrahler vorgesehen, wobei die die Funktion einer Regeleinheit erfüllende Auswerteeinheit mit mindestens einem Aktuator zusammenwirkt, welcher die Verstellung des Röntgenstrahlers und/oder des Röntgendetektors ermöglicht. Während einer Stellbewegung sind fortlaufend Bilddaten akquirierbar, welche in den Regelkreis eingehen.In preferred embodiment is not only a provision, but also a regulation of the position of the X-ray detector relative provided to the X-ray source, where the the function a control unit fulfilling evaluation unit with at least one Actuator cooperates, which is the adjustment of the X-ray source and / or the X-ray detector allows. While an adjusting motion image data can be continuously acquired, which enter the control loop.

Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, dass zur Regelung der Position des Röntgendetektors relativ zum Röntgenstrahler die absoluten Positionen der genannten Röntgenkomponenten nicht bekannt zu sein brauchen, jedenfalls im Datenverarbeitungsprozess nicht zu berücksichtigen sind. Die Bildinformation wird direkt zur Lageregelung verwendet, ohne als Zwischenschritt eine Lageberechnung vorzunehmen. Damit ist der in den Regelungsprozess implementierte Algorithmus sehr rasch sowie mit geringem apparativem Aufwand durchführbar. Zudem zeichnet sich die Positionsregelung unter Verwendung des Kalman-Filters durch ein sehr gutes Einschwingverhalten aus.From particular advantage is the fact that to control the position of the X-ray detector relative to the X-ray source the absolute positions of said X-ray components need not be known, at least in the data processing process not to be considered. The picture information becomes used directly for position control, without an intermediate step Position calculation. This is the one implemented in the regulatory process Algorithm very quickly and with little equipment cost feasible. In addition, the position control using the Kalman filter is characterized by a very good transient response.

Das Röntgengerät wird vorzugsweise als medizintechnisches Diagnosegerät eingesetzt. Alternativ kommt beispielsweise ein Einsatz in der zerstörungsfreien Materialprüfung in Betracht. Unabhängig vom Einsatzgebiet des Röntgengeräts ist bevorzugt eine Rekonstruktion dreidimensionaler geometrischer Daten des Untersuchungsobjektes vorgesehen.The X-ray device is preferably used as medical technology Diagnostic device used. Alternatively, for example, comes a use in non-destructive material testing into consideration. Regardless of the field of application of the X-ray device is preferably a reconstruction of three-dimensional geometric Data of the examination object provided.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass die Einflüsse von Rauschen bei der Detektion eines Objektes, welches eine definierte Anordnung relativ zu einem Röntgenstrahler sowie definierte geometrischen Eigenschaften aufweist, durch die Anwendung einer Kalman-Filterung so weit minimiert werden, dass die Bilddaten des Objektes zur Bestimmung der Position des Röntgendetektors relativ zum Röntgenstrahler mit hoher Genauigkeit nutzbar sind.Of the Advantage of the invention is in particular that the influences of noise in the detection of an object which has a defined Arrangement relative to an X-ray source as well as defined Having geometric properties, by applying a Kalman filtering be minimized so far that the image data of the Object for determining the position of the X-ray detector usable with high accuracy relative to the X-ray source are.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:following an embodiment of the invention with reference to a Drawing explained in more detail. Herein show:

1 in einer symbolisierten Darstellung ein Röntgengerät, und 1 in a symbolized representation of an x-ray machine, and

2 in einem Flussdiagramm ein mit dem Röntgengerät nach 1 durchführbares Verfahren. 2 in a flowchart with the X-ray device after 1 feasible procedure.

Ein in 1 grob schematisiert dargestelltes Röntgengerät 1 umfasst einen Röntgenstrahler 2 und einen Röntgendetektor 3 als Röntgenkomponenten, welche an einem in der Art eines C-Bogens ausgebildeten Träger 4 gehalten sind. In den Träger 4 ist mindestens ein Aktuator 5 integriert, welcher die Verstellung des Abstandes zwischen dem Röntgenstrahler 2 und dem Röntgendetektor 3, nämlich einem Halbleiter-Flachdetektor, ermöglicht. Insgesamt ist die durch den Träger 4, den Röntgenstrahler 2 und den Detektor 3 gebildete C-Bogen-Anordnung um mindestens eine, vorzugsweise um mehrere, Achsen verschwenkbar. Das Röntgengerät 1 wird beispielsweise für die interoperative Bildgebung bei Angiographieanwendungen verwendet.An in 1 roughly schematized shown X-ray machine 1 includes an X-ray source 2 and an X-ray detector 3 as X-ray components, which on a carrier formed in the manner of a C-arm 4 are held. In the carrier 4 is at least one actuator 5 integrated, which is the adjustment of the distance between the X-ray source 2 and the X-ray detector 3 , namely, a semiconductor flat detector enabled. Overall, that is through the carrier 4 , the X-ray source 2 and the detector 3 formed C-arm arrangement about at least one, preferably pivotable about a plurality of axes. The X-ray machine 1 is used, for example, for interoperative imaging in angiographic applications.

Mit dem Röntgenstrahler 2 ist ein Objekt 6, nämlich eine Blende, welche im in 1 durch gestrichelte Pfeile angedeuteten Strahlengang der Röntgeneinrichtung 1 angeordnet ist, starr verbunden. Ein mit der Röntgeneinrichtung 1 untersuchter Patient, allgemein als Untersuchungsobjekt 7 bezeichnet, befindet sich auf einem Liegenbrett 8, welches in nicht dargestellter Weise verstellbar gelagert ist.With the X-ray source 2 is an object 6 , namely a diaphragm, which in the in 1 indicated by dashed arrows beam path of the X-ray device 1 is arranged, rigidly connected. One with the x-ray device 1 Examined patient, generally as an examination subject 7 referred to, is located on a couch board 8th , which is mounted adjustably in a manner not shown.

Der Detektor 3 ist, wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet, datentechnisch mit einer Auswerteeinheit 9 gekoppelt, welche sich im dargestellten Ausführungsbeispiel innerhalb einer Maschinenkomponente 10 befindet, an welcher der Träger 4 verstellbar, insbesondere verschwenkbar, angelenkt ist. Weiter befindet sich im Ausführungsbeispiel nach 1 innerhalb der beispielsweise verfahrbaren Maschninenkomponente 10 ein Datenspeicher 11, auf welchen nachfolgend noch näher eingegangen wird. Der Datenspeicher 11 ist über die Auswerteeinheit 9 an den mindestens einen Aktuator 5 angebunden und muss keinen bestimmten räumlichen Zusammenhang mit den relativ zueinander verstellbaren Komponenten der Röntgeneinrichtung 1, das heißt mit dem Röntgenstrahler 2 oder mit dem Detektor 3, aufweisen. Eine Folge von Röntgenaufnahmen, welche unter anderem das Objekt 6 zumindest teilweise wiedergibt, wird im Datenspeicher 11 gespeichert.The detector 3 is, as indicated by a dashed line, data technically with an evaluation unit 9 coupled, which in the illustrated embodiment within a machine component 10 located at which the carrier 4 adjustable, in particular pivotable, is hinged. Next is in the embodiment according to 1 within the example movable mashine component 10 a data store 11 , which will be discussed in more detail below. The data store 11 is via the evaluation unit 9 to the at least one actuator 5 connected and does not have a specific spatial relationship with the relatively adjustable components of the X-ray device 1 that is with the X-ray source 2 or with the detector 3 , exhibit. A series of x-rays, including the object 6 is at least partially reproduced in the data store 11 saved.

Im in 2 wiedergegebenen Flussdiagramm, welches das mit der Röntgeneinrichtung 1, insbesondere der eine Komponente dieser Röntgeneinrichtung 1 bildenden Auswerteeinheit 9, durchführbare Verfahren zur Relativlagebestimmung von Röntgenstrahler 2 und zugehörigem Detektor 3 veranschaulicht, ist mit S1 der Start des Verfahrens bezeichnet. Hierbei wird davon ausgegangen, dass sich der Detektor 3 in einer Position relativ zum Röntgenstrahler 2 befindet, welche eine Detektion aller für eine Ortsbestimmung erforderlichen Strukturen des Objektes 6 auf dem mit dem Detektor 3 aufgenommenen Röntgenbild ermöglicht. Weder die Absolutposition des Röntgenstrahlers 2 noch die Absolutposition des Detektors 3 sind dabei notwendigerweise bekannt. Unabhängig hiervon können Messsysteme vorhanden sein, mit denen die Absolutpositionen von Röntgenstrahler 2 und Detektor 3 oder die Relativposition des Detektors 3 in Bezug zum Röntgenstrahler 2 messbar sind. Beispielsweise ist es möglich, ein Längen- und/oder Winkelmessgerät als Teil eines solchen Messsystems in den Aktuator 5 oder in verschiedene, zur separaten Verstellung von Detektor 3 und Röntgenstrahler 2 vorgesehene Aktuatoren zu integrieren. Die im Weiteren erläuterten Schritte des mit Hilfe der Auswerteeinheit 9 durchführbaren Verfahrens zur Bestimmung der Relativposition von Detektor 3 und Röntgenstrahler 2 beinhalten jedoch nicht die Verwendung eines derartigen Messsystems.Im in 2 reproduced flowchart, which with the X-ray device 1 , in particular the one component of this X-ray device 1 forming evaluation 9 , feasible method for determining the relative position of X-ray source 2 and associated detector 3 S1, the start of the method is designated. Here it is assumed that the detector 3 in a position relative to the X-ray source 2 Which is a detection of all required for a location determination structures of the object 6 on the one with the detector 3 recorded X-ray image allows. Neither the absolute position of the X-ray source 2 nor the absolute position of the detector 3 are necessarily known. Regardless of this, measuring systems can be present with which the absolute positions of X-ray sources 2 and detector 3 or the relative position of the detector 3 in relation to the X-ray source 2 are measurable. For example, it is possible to use a length and / or angle measuring device as part of such a measuring system in the actuator 5 or in different, for separate adjustment of detector 3 and X-ray 2 to integrate intended actuators. The steps explained below with the aid of the evaluation unit 9 feasible method for determining the relative position of the detector 3 and X-ray 2 however, do not involve the use of such a measurement system.

Im Schritt S2 wird ein Röntgenbild bei nicht bekannter oder nur mit eingeschränkter Genauigkeit bekannter örtlicher Relation zwischen dem Detektor 3 und der Röntgenstrahler 2 aufgenommen. Die Datenaufnahme unterliegt einer Störung, welche mit ST bezeichnet ist. Im Schritt S3 wird das aufgenommene Röntgenbild gespeichert. Dieser Vorgang, welcher die Schritte S2 und S3 umfasst, wird vielfach iterativ durchgeführt. Die Störung ST bedeutet hierbei ein Verrauschen der Messsignale. Das Messrauschen kann mit guter Näherung als gaußverteilt und mittelwertfrei mit konstanten Kovarianzmatrizen angenommen werden.In step S2, an X-ray image is obtained with unknown local relationship or known with limited accuracy between the detector 3 and the X-ray source 2 added. The data acquisition is subject to a fault, which is designated ST. In step S3, the recorded X-ray image is stored. This process, comprising steps S2 and S3, is often iterated. The disturbance ST here means a noise of the measurement signals. The measurement noise can be assumed as a good approximation as gaussian distributed and mean free with constant covariance matrices.

Auf Basis einer Mehrzahl an gespeicherten Röntgenbildern wird im Schritt S4 eine Filterung nach dem Kalman-Verfahren durchgeführt. Hierbei wird ein erweitertes Kalman-Filter verwendet, dessen System- und Messgleichungen nichtlinear sind. Optional erfolgt eine iterative erweiterte Kalman-Filterung, bei welcher mehrere Iterationen über einer Messung durchgeführt werden. Der Abschluss des Verfahrens ist in jedem Fall mit S5 bezeichnet.On Basis of a plurality of stored X-ray images In step S4, filtering is performed according to the Kalman method. An extended Kalman filter is used, whose system and measurement equations are nonlinear. Optionally, an iterative advanced Kalman filtering, where multiple iterations over a measurement. The completion of the procedure is in each case designated S5.

Die Kalman-Filterung ist Bestandteil eines Regelungsverfahrens, welches der Regelung der Position des Detektors 3 relativ zum Röntgenstrahler 2 dient. Somit stellt die mit dem Detektor 3 sowie mit dem Aktuator 5 zusammenwirkende Auswerteeinheit 9 zugleich eine Regelungseinheit dar. Anwendbar ist das Regelungsverfahren beispielsweise bei trapezförmigen Geschwindigkeitsverläufen des den Röntgenstrahler 2 und den Detektor 3 umfassenden Bildaufnahmesystems. Typisch für derartige Geschwindigkeitsverläufe sind stationäre Bewegungszustände der Röntgenkomponenten 2, 3. Die Verwendung eines Proportional/Integral-Lagereglers trägt maßgeblich zu einer Reduzierung des relativen Lagefehlers bei dem der als Rauschen modellierbaren Störung ST ausgesetzten System bei. Die konstante Relativlage von Röntgenstrahler 2 und Detektor 3 erlaubt es, eine Führungsgröße für die Regelung bereits vor der Durchführung des Regelungsverfahrens zu ermitteln, das heißt eine Schätzung des Kalman-Filters festzulegen, die der gewünschten Relativlage zugeordnet wird.Kalman filtering is part of a control procedure that regulates the position of the detector 3 relative to the X-ray source 2 serves. Thus, that poses with the detector 3 as well as with the actuator 5 cooperating evaluation unit 9 At the same time, the control method is applicable, for example, in the case of trapezoidal velocity profiles of the X-ray source 2 and the detector 3 comprehensive image acquisition system. Typical of such speed profiles are stationary movement states of the X-ray components 2 . 3 , The use of a proportional / integral position controller significantly contributes to a reduction of the relative positional error in the system which is susceptible to noise modelable disturbance ST. The constant relative position of X-ray source 2 and detector 3 Allows to determine a reference variable for the regulation before the implementation of the regulatory procedure, that is, to establish an estimate of the Kalman filter set, which is assigned to the desired relative position.

11
RöntgengerätX-ray machine
22
RöntgenstrahlerX-ray
33
RöntgendetektorX-ray detector
44
Trägercarrier
55
Aktuatoractuator
66
Blende, ObjektCover, object
77
Untersuchungsobjektobject of investigation
88th
Liegenbrettstretcher board
99
Auswerteeinheitevaluation
1010
Maschinenkomponentemachine components
1111
Datenspeicherdata storage
S1, ... S5S1, ... S5
Schrittstep
STST
Störungdisorder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • - EP 0399606 B1 [0010, 0011] - EP 0399606 B1 [0010, 0011]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims (10)

Röntgengerät, mit einem Röntgenstrahler (2) und einem mit diesem nicht starr gekoppelten Röntgendetektor (3), dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Relativposition von Röntgenstrahler (2) und Röntgendetektor (3) eine Auswerteeinheit (9) vorgesehen ist, welche zur Auswertung von Bilddaten eines der Strahlung des Röntgenstrahlers (2) ausgesetzten, mittels des Röntgendetektors (3) erkennbaren Objektes (6) unter Durchführung einer Kalman-Filterung ausgebildet ist.X-ray machine, with an X-ray source ( 2 ) and a non-rigidly coupled to this X-ray detector ( 3 ), characterized in that for determining the relative position of X-ray source ( 2 ) and X-ray detector ( 3 ) an evaluation unit ( 9 ) is provided, which for the evaluation of image data of the radiation of the X-ray source ( 2 ), by means of the X-ray detector ( 3 ) recognizable object ( 6 ) is formed by performing a Kalman filtering. Röntgengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (9) zur Durchführung einer erweiterten Kalman-Filterung ausgebildet ist.X-ray apparatus according to claim 1, characterized in that the evaluation unit ( 9 ) is designed to carry out an extended Kalman filtering. Röntgengerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (9) zur Durchführung einer iterativen erweiterten Kalman-Filterung ausgebildet ist.X-ray apparatus according to claim 2, characterized in that the evaluation unit ( 9 ) is designed to perform an iterative Kalman advanced filtering. Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als mittels des Röntgendetektors (3) erkennbares Objekt (6) eine Blende vorgesehen ist.X-ray apparatus according to one of claims 1 to 3, characterized in that as by means of the X-ray detector ( 3 ) recognizable object ( 6 ) An aperture is provided. Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgendetektor (3) relativ zum Röntgenstrahler (2) einen linearen Freiheitsgrad aufweist.X-ray apparatus according to one of claims 1 to 4, characterized in that the X-ray detector ( 3 ) relative to the X-ray source ( 2 ) has a linear degree of freedom. Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgendetektor (3) relativ zum Röntgenstrahler (2) einen rotativen Freiheitsgrad aufweist.X-ray apparatus according to one of claims 1 to 5, characterized in that the X-ray detector ( 3 ) relative to the X-ray source ( 2 ) has a rotative degree of freedom. Röntgengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (9) in Zusammenwirkung mit einem Aktuator (5) zur Regelung der Position des Röntgendetektors (3) relativ zum Röntgenstrahler (2) ausgebildet ist.X-ray apparatus according to one of claims 1 to 6, characterized in that the evaluation unit ( 9 ) in cooperation with an actuator ( 5 ) for controlling the position of the X-ray detector ( 3 ) relative to the X-ray source ( 2 ) is trained. Verfahren zum Betrieb eines einen Röntgenstrahler (2) und einen mit diesem nicht starr gekoppelten Röntgendetektor (3) aufweisenden Röntgengerätes (1), dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Relativlage zwischen dem Röntgenstrahler (2) und dem Röntgendetektor (3) automatisch Bilddaten eines der Strahlung des Röntgenstrahlers (2) ausgesetzten, mittels des Röntgendetektors (3) detektierten Objektes (6) unter Durchführung einer Kalman-Filterung ausgewertet werden.Method for operating an X-ray source ( 2 ) and a non-rigidly coupled to this X-ray detector ( 3 ) having X-ray device ( 1 ), characterized in that for determining the relative position between the X-ray source ( 2 ) and the X-ray detector ( 3 ) automatically image data of one of the X-ray radiation ( 2 ), by means of the X-ray detector ( 3 ) detected object ( 6 ) are evaluated using Kalman filtering. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Relativposition von Röntgenstrahlers (2) und des Röntgendetektor (3) erfolgt, ohne die Absolutpositionen des Röntgenstrahlers (2) und des Röntgendetektors (4) zu messen.Method according to Claim 8, characterized in that the determination of the relative position of the X-ray source ( 2 ) and the X-ray detector ( 3 ), without the absolute positions of the X-ray source ( 2 ) and the X-ray detector ( 4 ) to eat. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Röntgendetektor (3) aufgenommene Bilddaten automatisch zu dreidimensionalen Bilddaten weiterverarbeitet werden.Method according to claim 8 or 9, characterized in that with the X-ray detector ( 3 ) image data is automatically further processed into three-dimensional image data.
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