DE10309268A1

DE10309268A1 - Automatische Belichtungssteuerung für ein digitales Bilderfassungssystem

Info

Publication number: DE10309268A1
Application number: DE10309268A
Authority: DE
Inventors: Kenneth S Kump; Francois S Nicolas; Christopher D Unger; Matthew J Walker
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2003-09-18
Also published as: FR2836738B1; US20030165216A1; JP2003284708A; US6795526B2; FR2836738A1

Abstract

Erfindungsgemäß sind ein Verfahren (200) und ein System zur Definition oder Identifikation von interessierenden Regionen für eine Belichtungssteuerung in einem digitalen Röntgenabbildungssystem und insbesondere im Fall mehrerer aufeinanderfolgender Bilderfassungen ausgebildet. Gemäß dem grundlegendsten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden in einer Matrixkonfiguration (102) angeordnete einfache geometrische Formen verwendet (106), um einen Bediener bei der Identifizierung einer interessierenden Region für ein Diagnoseröntgenbild zu unterstützen. Jede interessierende Region ist aus einem Voraufnahmebild geringer Dosis auswählbar (104) und kann korrigiert (108) oder verarbeitet werden, um die Ergebnisse eines nachfolgenden Diagnosebildes zu verbessern. Die Verarbeitung des Voraufnahmebildes ermöglicht dem System das automatische Treffen von Vorhersagen (110) für die Diagnosebildbelichtungsanforderungen, wodurch unnötige mehrere Bilder vermieden werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Röntgenabbildungssysteme und insbesondere auf eine Belichtungssteuerung in einem Röntgenabbildungssystem.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Herkömmlicherweise wird die Belichtungssteuerung in Röntgenabbildungssystemen durch ein automatisches Belichtungssteuerungssubsystem ausgeführt. Diese Subsysteme verwenden typischerweise eine kleine Anzahl vordefinierter fester Sensorbereiche, die die Belichtung beenden, wenn ein vordefinierter Grenzwert erreicht ist. Die Sensorbereiche sprechen auf Röntgenstrahlen an und beinhalten üblicherweise eine Ionenkammer. Das automatische Belichtungssteuerungssubsystem erfordert eine dedizierte Hardware und eine Kalibrierung, die kostspielig und schwierig aufrechtzuerhalten ist.

Ein weiterer Nachteil dieser Subsysteme mit festen Sensoren besteht darin, dass, wenn überhaupt, minimale Anpassungen auf verschiedene Patientengrößen, anatomische Ansichten/Orientierungen, Pathologien oder Systemgeometrien gemacht werden können. Demzufolge wird nicht immer ein optimales Belichtungsniveau erreicht, insbesondere in Fällen, in denen die Patienteneigenschaften atypisch sind. Der Patient muss derart positioniert werden, dass die interessierende Anatomie dem Ionenkammerort überlagert ist. Dies ist manchmal schwierig und kann zu unterschiedlichen Belichtungen unter den Patienten und unter den Belichtungen führen. Während manche Abschnitte des Patienten richtig belichtet werden, werden andere Abschnitte nicht richtig belichtet, wobei manche Regionen unterbelichtet und andere Regionen überbelichtet werden.

Nicht richtig belichtete Bilder erfordern ein erneutes Röntgen, was eine erhöhte Strahlungsdosis für den Patienten, eine erhöhte Unbequemlichkeit für den Patienten und erhöhte Kosten für das Krankenhaus und eine verringerte Krankenhausproduktivität bedeutet.

KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die geeigneten Parameter für das Belichtungsverfahren für ein Röntgenbild vorherzusagen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Vorhersage optimaler Parameter eines Belichtungsverfahrens für ein Röntgenbild. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Verwendung eines zuvor mit niedriger Dosis aufgenommenen Bildes und "virtueller" Ionenkammern zur Auswahl und Steuerung der in einer folgenden Aufnahme abzubildenden Diagnosebelichtung.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein automatisches Belichtungssteuerverfahren ausgebildet, das ein zuvor mit geringer Dosis aufgenommenes Bild und "virtuelle" Ionenkammern zur Auswahl und Steuerung der Diagnosebelichtung verwendet, die in einer zweiten Aufnahme abzubilden ist, und auf eine identifizierte interessierende Region gerichtet ist. Die virtuellen Ionenkammern können für verschiedene Patientengrößen, anatomische Ansichten/Orientierung, Pathologien und Systemgeometrien konfiguriert werden.

Erfindungsgemäß ist eine virtuelle Ionenkammer oder ein "weicher" Sensorbereich durch eine Überlagerung definiert, die Unterteilungen enthält, wodurch die gesamte oder ein Teil der Überlagerung zum Definieren einer interessierenden Region in einem digitalen Röntgenbild ausgewählt werden kann. Die interessierende Region kann durch eine beliebige Konfiguration oder Kombination von Formen und Größen innerhalb eines gegebenen Röntgenbildes definiert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die interessierende Region unter Verwendung einer Matrix aus N × M einfachen geometrischen Formen definiert.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt ein einfaches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 2 zeigt ein Posterior-Anterior-Röntgenbild der Brust mit einer Überlagerung einer 1 × 1-Quadratmatrix.
Fig. 3 zeigt ein Posterior-Anterior-Röntgenbild der Brust mit einer Überlagerung einer 2 × 2-Quadratmatrix.
Fig. 4 zeigt ein Posterior-Anterior-Röntgenbild der Brust mit einer Überlagerung einer 3 × 3-Quadratmatrix.
Fig. 5 zeigt ein Posterior-Anterior-Röntgenbild der Brust mit einer Überlagerung einer 4 × 4-Quadratmatrix.
Fig. 6 zeigt ein Posterior-Anterior-Röntgenbild der Brust mit einer Überlagerung einer 5 × 5-Quadratmatrix.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Kombination einer interessierenden Region, die aus einer N × M-Matrix konstruiert ist, wobei N = M = 5 ist.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer Kombination einer interessierenden Region, die aus einer N × M-Matrix konstruiert ist, wobei N = M = 5 ist.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer Kombination einer interessierenden Region, die aus einer N × M-Matrix konstruiert ist, wobei N = M = 5 ist.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer Kombination einer interessierenden Region, die aus einer N × M-Matrix konstruiert ist, wobei N = M = 5 ist.
Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer Kombination einer interessierenden Region, die aus einer N × M-Matrix konstruiert ist, wobei N = M = 5 ist.
Fig. 12 zeigt dreieckige Unterregionen in den interessierenden Regionen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei N = M = 1 ist.
Fig. 13 zeigt dreieckige Unterregionen in den interessierenden Regionen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei N = M = 2 ist.
Fig. 14 zeigt dreieckige Unterregionen in den interessierenden Regionen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei N = M = 3 ist.
Fig. 15 zeigt dreieckige Unterregionen in den interessierenden Regionen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei N = M = 4 ist.
Fig. 16 zeigt dreieckige Unterregionen in den interessierenden Regionen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei N = M = 5 ist.
Fig. 17 zeigt ein Beispiel geordneter Halbtonstufen, die für die Gewichtung von interessierenden Regionen gemäß der Erfindung verwendet werden.
Fig. 18 zeigt eine Tabelle mehrerer geometrischer Transformationen für variierende Systemgeometrien gemäß der Erfindung.
Fig. 19 zeigt ein Röntgenbild, das eine erfindungsgemäße Segmentierung einer interessierenden Unterregion darstellt.
Fig. 20 zeigt eine grafische Darstellung eines Histogrammsegmentierverfahrens zum Ausschließen roher Strahlung, die einen Abschnitt einer interessierenden Region in Fig. 6 sättigt.
Fig. 21 zeigt ein Röntgenbild, das eine offene Region darstellt, was einen bestimmten Abschnitt der Anatomie angeben kann, die außerhalb des Ansichtfeldes liegt.
Fig. 22 zeigt ein Beispiel eines Ortsegmentierverfahrens, das erfindungsgemäß zum Vorschlagen potenzieller Fehler aus offenen Regionen verwendet wird.
Fig. 23 zeigt ein ausführliches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Fig. 1 zeigt ein einfaches Ablaufdiagramm 100 der Erfindung. Eine Konfiguration für eine Überlagerung wird beruhend auf dem gewünschten Diagnosebild, einer bestimmten Anatomie und Patienteneigenschaften, wie der Größe, usw. ausgewählt oder bestimmt 102. Ein erstes Bild niedriger Dosis wird erfasst 104, das nachstehend Voraufnahmebild genannt wird, und die Konfiguration wird dem Bild überlagert 104, wodurch alle oder ein Teil der Konfiguration zur Angabe einer interessierenden Region für ein nachfolgendes Diagnosebild oder nachfolgende Diagnosebilder ausgewählt wird.
Unter Verwendung der Überlagerungskonfiguration als Referenz wird das Voraufnahmebild bei Bedarf beruhend auf gewünschten Ergebnissen für das nachfolgende Diagnosebild korrigiert 108. Eine Vorhersage wird beruhend auf den Anforderungen für die Diagnosebelichtung und den aus dem Voraufnahmebild erfassten Informationen durchgeführt 110. Diese Vorhersage wird zur Steuerung der Belichtung 112 des Diagnosebilds zum Optimieren der Ergebnisse für die ausgewählte interessierende Region verwendet. Dieser Vorgang kann entweder manuell oder automatisch durchgeführt werden, was nachstehend näher beschrieben wird. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung beinhalten Veränderungen bezüglich der N × M-Matrix zum Optimieren der Ergebnisse des Diagnosebildes.
In Fig. 2 ist ein veranschaulichendes Bild, ein Posterior- Anterior-Röntgenbild der Brust 10 gezeigt. Obwohl die Erfindung anhand des Röntgens der Brust beschrieben ist, ist die Erfindung auch bei allen anderen Röntgenbildern anwendbar. Erfindungsgemäß werden interessierende Regionen aus einer Überlagerung ausgewählt, die durch eine Konfiguration von Formen und Größen in einem gegebenen Röntgenbild definiert ist. Die interessierenden Regionen werden vorzugsweise aus einer Konfiguration unter Verwendung einer Matrix aus N × M einfachen geometrischen Formen ausgewählt, wie Vierseite, Kreise oder Dreiecke. In ihrer einfachsten Form definiert die Erfindung ein Array aus N × M Quadraten, wobei sowohl N als auch M größer oder gleich 1 sind, N kleiner oder gleich der Anzahl von Reihen in einem digitalen Röntgenbild und M kleiner oder gleich der Anzahl von Spalten in einem digitalen Röntgenbild ist. Fig. 2 zeigt N = M = 1.
In Fig. 3 ist das gegebene Röntgenbild 10 als 2 × 2-Matrix konfiguriert, in Fig. 4 ist das Bild 10 als 3 × 3-Matrix konfiguriert, in Fig. 5 ist das Bild 10 als 4 × 4-Matrix konfiguriert und in Fig. 6 ist das Bild als 5 × 5-Matrix konfiguriert. Es ist ersichtlich, dass die gezeigten Unterteilungen Beispiele sind, und dass die Variationen virtuell unbegrenzt sind.
Die Unterteilungen der Überlagerungskonfiguration, die zur Definition der interessierenden Regionen im Bild ausgewählt werden, werden auch Zellen, "weiche" Sensoren oder virtuelle Ionenkammern genannt. Eine Voraufnahme mit niedriger Strahlungsdosis wird bei dem Patienten durchgeführt, und liefert ein nützliches Bezugssystem, das eine Steuerung der Diagnosebelichtung unter Verwendung von Informationen aus den ausgewählten interessierenden Regionen ermöglicht. Die Parameter für die Diagnoseröntgenbildbelichtung können beruhend auf den Ergebnissen des Voraufnahmebildes optimiert werden. Beispielsweise kann die Überlagerung für verschiedene Patientengrößen, anatomische Ansichten/Orientierungen, für die Pathologie und Systemgeometrie konfiguriert werden. Die Belichtungszeit, die Spitzen-Kilovolt, der Röhrenstrom, die Brennpunktgröße, Kollimation, die Quellen-Zu-Abbilder- Entfernung (SID) und/oder ein Spektralfilter können beruhend auf den Ergebnissen des Voraufnahmebildes moduliert werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht es dem Röntgenbild, sich auf eine bestimmte interessierende Region zu konzentrieren. Durch die Auswahl oder Nichtauswahl von Unterteilungen oder Zellen in einer gegebenen N × M-Matrix ist eine beliebige Zahl von Konfigurationen möglich. Die Fig. 7 bis 11 stellen ein Beispiel einiger möglicher Konfigurationen der interessierenden Region für ein Röntgenbild 10 dar, das aus einer 5 × 5-Matrix konstruiert ist. Schräg schraffierte Bereiche geben interessierende Bereiche für die Bestimmung einer Diagnosebildparametereinstellung an. Beispielsweise ist Fig. 7 auf das Herz, Fig. 8 auf jeden Lungenflügel und Fig. 9 auf die Wirbelsäule gerichtet. Es ist auch möglich, Bereiche wie in Fig. 10 gezeigt auszuwählen, wobei die interessierenden Regionen viele und über das gesamte Bild verstreut sind. Fig. 11 zeigt eine weitere mögliche Konfiguration. Diese Interpretationen sind für das veranschaulichte Bruströntgenbild verfügbar, jedoch ist das Verfahren für eine beliebige anatomische Region anwendbar, die abgebildet wird.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich, sich auf nur einen Abschnitt einer bestimmten interessierenden Region zu konzentrieren. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden einige oder alle interessierenden Regionen weiter in Unterregionen unterteilt. Beispielsweise können die diagonalen Scheitelpunkte der interessierenden Regionen zur Bildung dreieckiger Unterregionen verbunden werden. Diese Konfiguration erhöht die Anzahl und Formen, die für die Kombinationen der interessierenden Region möglich sind, die für eine gegebene N × M-Matrix verfügbar sind. Fig. 12 zeigt die dreieckigen Unterregionen für eine 1 × 1-Matrix, Fig. 13 zeigt die dreieckigen Unterregionen für eine 2 × 2-Matrix, Fig. 14 zeigt die dreieckigen Unterregionen für eine 3 × 3- Matrix, Fig. 15 zeigt die dreieckigen Unterregionen für eine 4 × 4-Matrix und Fig. 16 zeigt die dreieckigen Unterregionen für eine 5 × 5-Matrix. Obwohl nur dreieckige Unterregionen gezeigt sind, kann der Fachmann eine Vielzahl von Variationen der Unterregionformen implementieren und Ergebnisse ähnlich der Erfindung bewirken.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ermöglicht eine individuelle Gewichtung jeder interessierenden Region im digitalen Röntgenbild. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die bestimmten Kombinationen der interessierenden Region für eine N × M-Matrix weiter erweitert. Die Gewichtung kann durch zwei Verfahren bewirkt werden. Bei dem ersten Verfahren wird bei einem Röntgenbild aus k interessierenden Regionen jeder interessierenden Region ein auf eins normalisierter Gewichtkoeffizient w_k zum Bezeichnen der relativen Bedeutung der Region zugeordnet.
Bei dem alternativen Verfahren kann eine interessierende Region mit mehr als einer Unterregion durch eine Halbtonbildung gewichtet werden. Die Halbtonbildung enthält lediglich einen Prozentsatz P_HT der in der interessierenden Region enthaltenen Bildelemente. Die in einer interessierenden Halbtonregion enthaltenen Bildelemente können entweder auf geordnete Weise ausgewählt werden, d. h. jedes dritte Bildelement, oder können zufällig in einer gegebenen interessierenden Region ausgewählt werden. Fig. 17 zeigt ein Röntgenbild 10, das in drei interessierende Regionen eingeteilt ist. Jeder dieser drei interessierenden Regionen ist ein Prozentsatz PHT zugeordnet. Beispielsweise sind einer Region 12 50%, einer Region 14 40% und einer Region 16 31% zugeordnet. Dies gibt die Anzahl der Bildelemente an, die während einer statistischen Analyse des Voraufnahmebildes aktiv sein sollen.
Erfindungsgemäß kann ein Satz von Vorgabeüberlagerungskonfigurationen mit dem digitalen Röntgensystem bereitgestellt werden. Die Konfigurationen sind in einer Datenbank als Satz von Bildmasken gespeichert. Die Bildmasken können beruhend auf einer repräsentativen Populationsbasis für jeden Untersuchungstyp entwickelt werden. Beispielsweise ist eine vordefinierte Bildmaske für eine bestimmte anatomische Ansicht- und Orientierungskombination und bei einer typischen geometrischen Systemkonfiguration für einen bestimmten Untersuchungstyp verfügbar. Die Datenbank enthält auch Variationen bei den Bildmasken für eine Anzahl von Patientengrößen, wie klein, mittel und groß.
Bildmasken können zuvor angepasst werden, um allgemeinen Belichtungspräferenzen zu genügen, oder sie können während der Untersuchung zugeschnitten werden. Das Zuschneiden der Bildmasken beinhaltet die Veränderung der Einstellung beruhend auf dem N × M-Matrixmodell. Jede Matrixregion kann ausgewählt werden oder nicht. Jede aus der Matrix ausgewählte interessierende Region kann mit einem auf eins normalisierten Wert oder durch die Verwendung eines Halbtonprozentsatzes wie vorstehend beschrieben gewichtet werden. Es kann auch erwünscht sein, eine Funktion der Auswahl vollständiger Reihen oder Spalten in der Matrix beim Berühren einer Taste bereitzustellen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine grafische Benutzerschnittstelle vorgesehen, mit der jede Matrixregion ausgewählt oder nichtausgewählt und nach Bedarf durch einen Bediener modifiziert werden kann. Die grafische Benutzerschnittstelle weist einen Farb- oder Grauskalamonitor und eine Auswahleinrichtung auf, wie eine Maus, ein Tastenfeld oder einen. Berührungsbildschirm. Unterschiede in den den verschiedenen interessierenden Regionen zugeordneten Gewichten können durch verschiedene Farben oder sich verändernde Graustufen auf der Anzeigeeinrichtung der grafischen Benutzerschnittstelle dargestellt werden. Es ist auch erwünscht, dass das System die Fähigkeit zur Sicherung zugeschnittener Präferenzen in einer Datenbank für eine zukünftige Verwendung hat.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein typisches untersuchungsspezifisches Bild zur Unterstützung eines Bedieners beim Anpassen einer Überlagerungskonfiguration an eine Anwendung verwendet werden. Beispielsweise wird eine vordefinierte N × M-Matrix einem typischen untersuchungsspezifischen Bild überlagert und für den Bediener angezeigt, um ungefähre Orte der interessierenden Regionen hinsichtlich eines bestimmten anatomischen Bereichs anzugeben. Diese Art untersuchungsspezifischen Bildes kann auch dazu verwendet werden, einem Bediener die Auswahl eines bestimmten anatomischen Bereichs im Bild zu ermöglichen, wie einem einzelnen Lungenflügel oder eines Abschnitts der Lunge in einem Brustbild oder der Nasenhöhle in einem Kopfbild oder der Ferse in einem Fußbild. Das System verwendet ein Bildsegmentierverfahren zur Verarbeitung der Voraufnahme geringer Dosis und "Erfassung" des gewünschten anatomischen Bereichs. Dieser gewünschte Bereich wird dann als Steuerregion der interessierenden Region zur Vorhersage und/oder zum Optimieren von Belichtungsparametern bei der diagnostischen (zweiten) Bilderfassung verwendet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung können automatische Anpassungen für die interessierenden Regionen vorgenommen werden. In Fällen, in denen eine bestimmte Systemgeometrie von einer zuvor konfigurierten Einstellung abweicht, ist es möglich, die Geometrie der interessierenden Regionen anzupassen, um einer Kombination aus einer Quelle-Bild-Entfernung (SID), einem lateralen und/oder longitudinalen Röhrenwinkel, einem lateralen und/oder longitudinalen Erfassungseinrichtungswinkel, einem Kollimatoransichtfeld (FOV), einer Kollimatordrehung und einer Röhren-Erfassungseinrichtungs-Fehlausrichtung Rechnung zu tragen. Abweichungen von Systemgeometrien können geschehen, wenn ein Patient ungewöhnlich groß oder klein ist, oder wenn die bestimmte abzubildende Anatomie nicht in der Nähe ihres erwarteten Bereichs liegt.
Fig. 18 zeigt eine Tabelle 20 verschiedener Systemgeometrien und wie ihre Formen verändert werden können, um die Identifikation der interessierenden Region zu optimieren und dadurch die Bildbelichtung erfindungsgemäß zu optimieren. Die Tabelle hat eine Spalte für Systemgeometriewerte 22, die Form der interessierenden Region vor einer Änderung 24, die Form der interessierenden Region nach einer Vergrößerung 26, die Form der interessierenden Region nach einer Verkleinerung 28, und den Typ der geometrischen Transformation 30, die zur Änderung der Form der interessierenden Region geschehen ist. Durch Änderung der Geometrie der Matrixzelle über einer bestimmten interessierenden Region ist es möglich, die gesamte interessierende Region im Detail zu umfassen. Schließlich werden die ausgewählten Bereiche für die Bestimmung der Belichtung des Diagnosebildes verwendet, wodurch die Ergebnisse des nachfolgenden Diagnosebildes optimiert werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet eine Segmentierung einer interessierenden Unterregion zur Verbesserung des Röntgenbildes. Gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung können Histogramm- und/oder örtliche Bildsegmentierverfahren bei einer beliebigen Kombination der interessierenden Regionen in einer interessierenden Region-Konfiguration verwendet werden. Die Segmentierung dient dem Ignorieren bestimmter Bereiche in einer interessierenden Region, die Informationen ohne nützlichen Wert enthalten und mögliche Fehlausrichtungsprobleme hervorheben.
Beispielsweise können Histogrammsegmentierverfahren zum Ausschließen einer rohen Strahlung verwendet werden, die einen Abschnitt einer interessierenden Region sättigen kann. Fig. 19 zeigt ein Beispiel eines Voraufnahmebildes 10 mit einem Gitter 50 in der oberen rechten Ecke des Bildes 10. Der obere Abschnitt des Gitters gibt den gesättigten Abschnitt der interessierenden Region an. Fig. 20 zeigt einen Graph, der den Abschnitt der interessierenden Region angibt, der bei der Bestimmung der optimalen Parameter für die Belichtung während des Diagnoseabbildungsabschnitts der Erfindung ignoriert werden sollte. Die Histogrammsegmentierverfahren können auch zum Ausschließen stark gedämpfter Strahlung verwendet werden, wie im Fall von inneren Schrittmachern und Befestigungseinrichtungen.
Ortsbildsegmentierverfahren können zur Erfassung "offener Regionen" verwendet werden, die einen bestimmten Abschnitt der Anatomie angeben können, der außerhalb des kollimierten Ansichtfeldes liegt. Fig. 21 zeigt ein Bild 10 mit einem Gitter 60 und einer gestrichelten Linie, die den Bereich 62 der Lunge markiert, der im Voraufnahmebild 10 nicht eingefangen ist. Fig. 22 zeigt einen Umriss des Gitters 60, das einem Ortsegmentierverfahren unterzogen wurde, das eine Anatomie andeutet, die außerhalb des Ansichtfeldes im Bereich 62 liegt. Die aus dem Segmentierverfahren des Voraufnahmebildes erhaltenen Informationen können dem Systembediener als Warnung oder Fehler zugeführt werden, sodass eine erforderliche Anpassung zum Optimieren des Diagnosebildes vorgenommen wird.
Vorzugsweise laufen diese Segmentierverfahren zur Unterstützung des Bedieners automatisch ab. Für die Fälle aber, in denen ein Patient eine äußerst anomale Anatomie hat, ist ein interaktives Modell verfügbar, in dem der Bediener eine manuelle Operation zur Überprüfung starker Fehlausrichtungen auswählen kann. Dieser interaktive Operationsmodus erfordert aufeinanderfolgende Bilderfassungen, und eine Patientenbewegung kann die Ergebnisse beeinflussen.
Die Erfindung stellt auch die Möglichkeit bereit, die Informationen über die ausgewählte interessierende Region in einer Bildverarbeitungsfolge nach der Erfassung zu verwenden. Digitale Röntgensysteme verwenden typischerweise Bildverarbeitungsalgorithmen zur Verbesserung des Diagnosebildes. Erfindungsgemäß können die definierten interessierenden Regionen den Bildverarbeitungsalgorithmen zugeführt werden, um besondere Ansichten des Diagnosebildes zu erzielen. Eine besondere Ansicht kann ein Weichgewebeaussehen oder ein Knochenaussehen sein. Die Informationen über die interessierende Regionen ermöglicht fortgeschrittenen Bildverarbeitungsalgorithmen die Auswahl wichtiger Röntgenbildregionen bei der Verarbeitung der besonderen Bilder.
Eine weitere durch die Erfindung bereitgestellte Fähigkeit ist die Optimierung des Diagnoseabbildungsverfahrens.
Beruhend auf den aus dem Voraufnahmebild erhaltenen Informationen einer ausgewählten interessierenden Region, der Voraufnahmedosis kVp und der Maximalbelichtung im Bild kann eine Patientendicke berechnet werden. Anhand der Berechnung der Patientendicke wird ein Algorithmus zum Optimieren des Röntgenspektrums (kVp, Spektralfilter) zum Anpassen an das der Erfassungseinrichtungsempfindlichkeit verwendet, während die Patientendosis minimiert wird.
Fig. 23 zeigt ein Ablaufdiagramm 200, das die Erfindung in vielen ihrer Ausführungsbeispiele umreißt. Das Ablaufdiagramm kann in vier Hauptbereiche unterteilt werden, die Bedienereingabe 202, die Belichtungssteuerung 204, die optionale Bedienereingabe 206 und den Belichtungsvorgang 208. Diese Bereiche sind alle verbunden und ermöglichen eine Art Bedienereingabe auf jeder Stufe.
Die Bedienereingabe 202 beinhaltet die Vorbereitung 210 für die Erfassung des Diagnosebildes. Der Untersuchungstyp wird aus einer gespeicherten Datenbank ausgewählt 212. Der Bediener wählt dann aus, ob ein Vorgabeprotokoll und eine Vorgabekonfiguration der interessierenden Region 214 zu verwenden ist, oder ob ein Protokoll für eine bestimmte Anwendung zuzuschneiden ist 216. Dann folgt der Belichtungssteuerungsabschnitt 204.
Während des Belichtungssteuerungsabschnitts 204 gemäß der Erfindung wird ein Voraufnahmebild geringer Dosis erfasst 218, das Voraufnahmebild wird dann nach Bedarf korrigiert 220. Unter Verwendung von aus der Voraufnahmebilderfassung erfassten Informationen kann eine Vorhersage bezüglich der erforderlichen Belichtung 222 für ein nachfolgendes Diagnosebild oder eine Folge von Diagnosebildern gemacht werden. Als Option kann der Bediener einen automatischen Modus 224 oder einen interaktiven Modus 226 wählen, in dem die interessierende Region gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgewählt, bewegt, geändert, usw. werden kann.
Dann folgt der Belichtungsvorgang 208 selbst. Die Diagnosebilder werden erfasst 228, und beliebige erforderliche Korrekturen 230 können bei dem Bild ausgeführt werden. Die rohen Bilder werden für den Bediener zur Betrachtung angezeigt 232. An diesem Punkt ist es dem Bediener möglich, die Bilder über die Bildverarbeitung 234 beispielsweise zum Hervorheben von Gewebe gegenüber Knochen, usw. zu manipulieren und dann das verarbeitete Bild anzuzeigen 236.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Definieren oder Identifizieren interessierender Regionen für eine Belichtungssteuerung in einem digitalen Röntgenabbildungssystem und insbesondere im Fall mehrerer aufeinanderfolgender Bilderfassungen bereit. Gemäß dem grundlegendsten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden in einer Matrixkonfiguration angeordnete einfache geometrische Formen verwendet, um einen Bediener beim Identifizieren einer interessierenden Region für ein Diagnoseröntgenbild zu unterstützen. Jede interessierende Region ist aus einem Voraufnahmebild geringer Dosis auswählbar und kann korrigiert oder verarbeitet werden, um die Ergebnisse des Diagnosebildes zu verbessern. Die Verarbeitung des Voraufnahmebildes ermöglicht dem System die Durchführung automatischer Vorhersagen für die Diagnosebildbelichtungsanforderungen, wodurch unnötige mehrfache Bilder vermieden werden.
Die Erfindung stellt auch eine Datenbank für Standardkonfigurationen bereit, die dem Bediener beruhend auf einem Untersuchungstyp, einer Patientenkonfiguration, usw. zur Verfügung gestellt sind. Eine interaktive Benutzerschnittstelle ermöglicht dem Bediener die Verwendung einer vorbestimmten Konfiguration, die Modifikation einer vorhandenen Konfiguration oder die Entwicklung einer vollständig neuen Konfiguration. Es ist auch möglich, vor der Untersuchung Modifikationen durchzuführen, oder sie nach Bedarf während der Untersuchung zu machen.
Die Möglichkeit der Auswahl und Nichtauswahl von interessierenden Regionen kann des Weiteren bei einer Bildverarbeitung nach der Erfassung des Diagnosebildes angewendet werden. Dies ermöglicht dem Bediener die Optimierung der Ergebnisse der digitalen Bilderfassung, wobei viel Patientenunbehagen und ein unnötiges Strahlungsaussetzen beseitigt werden und die Krankenhausbetriebskosten gering gehalten werden können.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Dagegen soll die Erfindung alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abdecken, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Erfindungsgemäß sind ein Verfahren (200) und ein System zur Definition oder Identifikation von interessierenden Regionen für eine Belichtungssteuerung in einem digitalen Röntgenabbildungssystem und insbesondere im Fall mehrerer aufeinanderfolgender Bilderfassungen ausgebildet. Gemäß dem grundlegendsten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden in einer Matrixkonfiguration (102) angeordnete einfache geometrische Formen verwendet (106), um einen Bediener bei der Identifizierung einer interessierenden Region für ein Diagnoseröntgenbild zu unterstützen. Jede interessierende Region ist aus einem Voraufnahmebild geringer Dosis auswählbar (104) und kann korrigiert (108) oder verarbeitet werden, um die Ergebnisse eines nachfolgenden Diagnosebildes zu verbessern. Die Verarbeitung des Voraufnahmebildes ermöglicht dem System das automatische Treffen von Vorhersagen (110) für die Diagnosebildbelichtungsanforderungen, wodurch unnötige mehrere Bilder vermieden werden.

Claims

1. Verfahren (200) zum Identifizieren einer interessierenden Region für ein digitales Röntgensystem, mit den Schritten:
Erhalten (218) eines Voraufnahmebildes geringer Dosis, Überlagern (210) des Voraufnahmebildes mit einer vordefinierten Konfiguration mit zumindest einer Unterteilung,
Auswählen (214) zumindest einer Unterteilung aus der vordefinierten Konfiguration zum Identifizieren einer interessierenden Region für zumindest ein nachfolgendes Diagnosebild (228),
Bestimmen (222) von Belichtungseigenschaften für das nachfolgende Diagnosebild beruhend auf der identifizierten interessierenden Region und
Erhalten zumindest eines Diagnosebildes (236) unter Verwendung der bestimmten Belichtungseigenschaften.

2. Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Auswahl (214) zumindest einer Unterteilung ferner den Schritt der Gewichtung (216) der interessierenden Region für eine Belichtungssteuerungsverarbeitung umfasst.

3. Verfahren (200) nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten der Modifikation (216) der vordefinierten Konfiguration gemäß Untersuchungs-spezifischen Eigenschaften.

4. Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Überlagerung (210) einer vordefinierten Konfiguration ferner die Auswahl (212) einer Untersuchungs-spezifischen Konfiguration aus einer Datenbank vordefinierter Bildmasken umfasst.

5. Verfahren (200) nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten:
Einteilen (216) der identifizierten interessierenden Region in Segmente,
Anwenden (216) eines Algorithmus zum Identifizieren von Bereichen der interessierenden Region, die Informationen ohne Wert enthalten,
Verwendung von Histogrammverfahren (216) zum Ausschließen von Bereichen mit Informationen ohne Wert während des Schritts der Bestimmung der Belichtungseigenschaften.

6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit den Schritten:
Einteilen (216) der identifizierten interessierenden Region in Segmente,
Anwenden eines Algorithmus (216) zum Identifizieren von Bereichen der interessierenden Region, die Informationen ohne Wert enthalten,
Verwenden einer örtlichen Bildsegmentierung (216) zum Identifizieren offener Regionen, die einen bestimmten Teil der Anatomie angeben, der von einem Ansichtfeld abgeschnitten ist,
Bereitstellen einer Warnung (216) zum Angeben, dass abgeschnittene Anatomie vorhanden ist,
Durchführen erforderlicher Anpassungen (216) zur Aufnahme der abgeschnittenen Anatomie vor dem Erhalten des zumindest einen Diagnosebildes.

7. Verfahren (200) nach Anspruch 1, ferner mit den Schritten:
Erfassen mehrerer Bilder (228) und
Modifizieren (230) der vorbestimmten Konfiguration zwischen den mehreren Bilderfassungen.

8. Benutzerschnittstelle für ein digitales Röntgensystem mit:
einer Anzeigeeinrichtung,
einer Benutzereingabeeinrichtung (202), die mit der Anzeigeeinrichtung kommuniziert,
einer Datenbank vordefinierter Überlagerungskonfigurationen (214), die aus der Datenbank unter Verwendung der Eingabeeinrichtung auswählbar sind, wobei die vordefinierten Überlagerungskonfigurationen bei Bedarf unter Verwendung der Benutzereingabeeinrichtung und der Anzeigeeinrichtung modifiziert werden können.

9. Benutzerschnittstelle nach Anspruch 8, wobei die Datenbank vordefinierter Konfigurationen ferner eine Vielzahl von Konfigurationen für einen bestimmten Untersuchungstyp umfasst (212).

10. Benutzerschnittstelle nach Anspruch 8, wobei die Datenbank der Vielzahl der Konfigurationen ferner Bildmasken umfasst, die aus einer repräsentativen Population hergeleitet sind (214).

11. Benutzerschnittstelle nach Anspruch 9, ferner mit einem Speicher zur Speicherung (216) einer modifizierten Konfiguration in der Datenbank vordefinierter Konfigurationen.

12. Verfahren (200) zur Belichtungssteuerung in einem digitalen Röntgensystem, mit den Schritten:
Vorbereiten der Erfassung zumindest eines Diagnosebildes (202),
Auswählen eines Untersuchungstyps aus einer Datenbank (212),
Auswählen einer Vorgabekonfiguration interessierender Regionen (214) für den ausgewählten Untersuchungstyp,
Modifizieren der Vorgabekonfiguration der interessierenden Regionen nach Bedarf (216),
Erfassen eines Voraufnahmebildes (218) unter Verwendung einer niedrigen Strahlungsdosis,
Korrigieren des Voraufnahmebildes (220) durch Auswählen von Unterteilungen in der Konfiguration der interessierenden Regionen,
Vorhersagen einer erforderlichen Belichtung (222) für zumindest ein Diagnosebild aus dem korrigierten Voraufnahmebild und
Erfassen zumindest eines Diagnosebildes (228).

13. Verfahren (200) nach Anspruch 12, ferner mit dem Schritt der Auswahl zwischen einem automatischen Modus (224) und einem interaktiven Modus (226) für den Schritt der Korrektur des Voraufnahmebildes.

14. Verfahren nach Anspruch 12, ferner mit den Schritten:
Korrigieren des zumindest einen Diagnosebildes (230) unter Verwendung von Informationen aus dem Voraufnahmebild,
Anzeigen des zumindest einen Diagnosebildes (232),
Verarbeiten des zumindest einen Diagnosebildes (234) unter Verwendung von Bildverarbeitungsverfahren zur Verbesserung eines gewünschten Ergebnisses für das zumindest eine Diagnosebild und
Anzeigen des verarbeiteten Diagnosebildes (236).