专利名称：具有滤波器的x射线图像拍摄装置和获得图像数据的方法
技术领域：
本发明涉及一种借助X射线辐射源和X射线辐射探测器对成像对象获得图像数据的方法，其中在X射线辐射源和成像对象之间放置滤波器，该滤波器将X射线按照其区域的不同而不同地滤波。这种滤波器被称为形状滤波器(Formfilter)。本发明还涉及一种X射线图像拍摄装置。在该X射线图像拍摄装置中滤波器(该滤波器同样优选是形状滤波器)可以电动地移动到不同位置。
背景技术：
使用形状滤波器来避免由于射线防护以及图像质量的原因在图像信号中的强烈反差。形状滤波器是半透滤波器(semitransparenter Filter)。涉及的是,在X射线相对可透过的身体区域(诸如肺)或对象部分前面的射线路径中更容易吸收更多X射线辐射，在本身相对强地吸收X射线辐射的身体区域(例如骨骼)前面的射线路径中吸收较少的X射线 辐射。必要时形状滤波器的区域也被用于衰减直接辐射，也就是这种X射线，其完全没有穿过成像对象，而是例如在其边缘经过并且到达X射线辐射探测器。迄今为止通常纯手动地定位形状滤波器。作为对此的替换通常根据之前存储的位置来定位。特别是在改变诸如关于X射线辐射源的加速电压或图像放大等拍摄参数的情况下，通常需要手动重新定位半透滤波器。这种重新定位通常由于缺乏时间而没有执行。由此可能获得劣质的图像质量，并且成像对象获得过量的X射线辐射剂量。按照现有技术还存在如下的技术拍摄成像对象的X射线图像、探测反差明显的边缘以及沿着该边缘定位滤波器。这具有如下的缺陷，即仅对于测试图像就向成像对象施加相对高的X射线辐射剂量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，示出一条途径，怎样能比迄今为止更好或更可靠地定位滤波器。上述技术问题一方面通过按照本发明的方法来解决，另一方面通过X射线图像拍摄装置来解决。在按照本发明的方法中，在滤波器的初始位置处(在该位置滤波器滤波部分X射线)获得图像数据并且根据这样获得的图像数据计算滤波器的新的位置。将滤波器放置到新的位置，并且重新获得图像数据。本发明基于如下的认识根据在其中已经借助滤波器滤波了 X射线的图像数据可以确定滤波器的新的位置并且特别是可以确定最佳位置。通过在获得首先拍摄的图像数据时滤波器滤波部分X射线，可以导致不以过高的剂量向成像对象施加X射线辐射。通过完全根据图像数据确定滤波器的位置，可以得出，新计算出的位置根据特定的标准是最合适的。在按照本发明的方法的优选的实施方式中，不断地执行该方法，其中前一次的新位置分别变成滤波器的新的初始位置。分别根据最后获得的图像数据计算滤波器的各个新的位置。本发明通过这种方式可以非常快速地考虑实际情况的改变，这可以是成像对象本身中的改变、可以是拍摄参数中的改变，即滤波器位置总是被当前地调整。不会由于特定的保持恒定的调整而导致诸如向患者输入过高的剂量的负面效果或者导致劣质的图像质量。在本发明的优选的方面中，新的位置分别是在其中预定的参数(GrdBe )满足预定的标准的位置。换言之，可以提供特定的度量，其给出各个位置有多好的信息，并且可以选择最佳位置。预定的参数例如可以是用于图像数据的数据值的(优选涉及所有图像数据的)数值分散度。此处特别可以是方差，该方差按照预定的标准是最小的；同样也可以最小化在图像数据值中的平均值的平均偏差。原则上数值分散度应当尽可能的小。小的数值分散度正好是形状滤波器的目标应当避免过高的反差，并且应当在通过成像对象的不同区域的射线路径之后分别实现大约 相同的衰减。在替换的实施方式中，预定的参数是根据关于成像的结构进行图像识别所确定的剂量负担，该剂量负担按照预定的标准由此应当是最小的。例如可以至少近似地通过合适地选择预定的标准使患者的皮肤剂量负担最小；例如通过根据图像识别来识别患者身体的轮廓并且从而确定，皮肤被辐照的面积是多大，其中患者的皮肤剂量负担总共可以在考虑各个位置处滤波器效果的情况下通过各个面积元素上的皮肤剂量的相加来确定。如果预定的参数要满足预定的标准，则必须计算该参数在各个位置看起来是怎样的。根据图像数据首先计算出在初始位置处滤波器的效果(也就是考虑回到没有滤波器的情况)在此是有益的。然后又可以计算滤波器的效果，但此时是对于滤波器的不同位置，特别是对于与初始位置不同的位置。分别确定预定的参数。
按照本发明的具有X射线辐射源和X射线辐射探测器以及可以电动地移动到不同位置的(形状)滤波器的X射线图像拍摄装置具有控制装置，该控制装置被设计为，根据X射线图像数据自动地调整滤波器的位置。本发明基于如下的认识能够仅借助算法分析X射线图像数据，从而分别找出滤波器针对当前情况的最佳位置。优选地，控制装置为此被这样设计，根据各个利用滤波器获得的X射线图像拍摄的X射线图像数据确定用于随后的图像拍摄的滤波器的位置并且调整到该位置。换言之，通过X射线图像拍摄装置在每次X射线图像拍摄时自动地更新滤波器的位置，从而去除操作人员进行相应的调整的负担，并且不会出现因为没有为此提供时间而不发生这种调整的危险。优选地，X射线图像拍摄装置包括具有平的表面的X射线辐射探测器，并且滤波器可以在与平的表面平行的这种平面的至少一个方向上移动。这是用于形状滤波器的典型的调整方向，如其对于实现X射线图像拍摄装置以及特别是对于执行按照本发明的方法是最佳的。
下面结合附图对本发明的优选的实施方式作进一步说明，附图中图I示出了 X射线图像拍摄装置，在该X射线图像拍摄装置中可以实现本发明，并且图2示出了用于解释按照本发明的方法的实施方式的流程图。
具体实施例方式在整体以R标记的X射线图像拍摄装置中(该X射线图像拍摄装置例如可以根据X射线血管造影系统的类型来构造)放置在患者台T上的患者P作为成像对象被X射线透射，该X射线从X射线辐射源Q出发并且在穿过患者P之后击中X射线辐射探测器D。X射线辐射源Q和X射线辐射探测器D被布置在X射线C形臂B上并且由控制装置S来控制。形状滤波器F位于X射线辐射源Q和患者P之间的射线路径上，该形状滤波器F在图I中以楔形表示。在附图中未示出的电机能将滤波器F按照箭头Pf移动到多个位置，其中或者基于通过控制装置S向电机发送的控制指令或者根据在图I中未示出的位置传感器获知形状滤波器F的位置，也就是在控制装置S中作为数据提供。该方法由此开始，首先在步骤SlO中形状滤波器F (半透滤波器)处于初始位置。 下面在步骤S12拍摄X射线图像，也就是如果X射线辐射源Q输出X射线辐射，则借助X射线辐射探测器D获得图像数据。因为在初始位置中的滤波器F使至少一部分X射线辐射衰减，根据得到的2D图像数据组在步骤S14计算、即校正滤波器的影响。由此获得如其没有滤波器存在时那样的图像数据组。优点在于，该图像数据组不直接通过图像拍摄得到并且从而避免了患者P获得过量的剂量负担。由于此时提供在没有滤波器的情况下的X射线图像，可以计算当滤波器F取不同的位置时X射线图像看起来是怎样的。在该计算中同样可以考虑，由于通过控制装置S自动调节以及由此调整X射线辐射剂量，从X射线辐射源Q输出的X射线辐射剂量在半透滤波器F的不同位置是不同的。由此对于滤波器F的每个位置获得2D图像数据组，并且根据这些2D图像数据组可以提取特定的参数。例如可以确定，在半透滤波器F的各个位置处2D图像数据组的数据值(灰度值)的方差的值是什么。然后选择基于计算是最佳位置的位置，参见步骤S16。除了使用诸如方差的数值分散度，也可以根据图像识别在获得的X射线图像中确定患者P的轮廓，并且从中对于形状滤波器F的不同的位置分别导出患者的皮肤剂量负担是怎样的。例如可以分别填满封闭的轮廓并且向该封闭的轮廓内的平面元素分配对于皮肤剂量负担的值，然后将其总体相加。在此也可以同样优选地在考虑通过控制装置S进行相应的剂量调整的情况下，找出形状滤波器F的如下位置在该位置处所使用的参数、也就是患者P的皮肤剂量负担是最小的。在两个变形中，最后在步骤S16获得半透滤波器F的最佳位置。然后，在步骤S18重新定位滤波器F，也就是恰好置于最佳位置。下面再次地在步骤S12获得图像数据。只要该方法在此不应结束，就再次地执行步骤S14，再一次地在步骤S16中计算新的最佳位置并且必要时再一次地在步骤S18中重新定位滤波器F，从而可以一次又一次重复获得新的图像数据并且每次执行由步骤S14、S16和S18组成的循环，使得滤波器F分别具有如下的当前位置该位置对于关于患者P以及关于X射线图像拍摄装置的调节参数的当前情况最佳地调谐，由此所使用的参数是最小的。因此借助形状滤波器F或者获得最佳图像质量，或者保证患者P的最小皮肤剂量负担。除了使用数值分散度在步骤S16中在使用(皮肤)剂量负担的情况下计算最佳位置，也可以考虑在步骤S16中使用的其他种类的预定的参数。最后，预定的参数也可以由 大量单个参数组成，例如在预定的参数中可以借助合适的权重均等地考虑数值分散度以及(皮肤)剂量负担。
权利要求
1.一种借助X射线辐射源(Q)和X射线辐射探測器(D)对成像对象(P)获得图像数据的方法，其中在所述X射线辐射源(Q)和所述成像对象(P)之间放置滤波器(F)，所述滤波器(F)将X射线按照其区域的不同而不同地滤波，其特征在于，在所述滤波器(F)的初始位置处，在该位置滤波器滤波部分X射线，获得图像数据(S12)并且根据这样获得的图像数据计算所述滤波器(F)的新的位置(S14，S16)，将所述滤波器(F)放置到新的位置(S18)，并且重新获得图像数据(S12)。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，不断地执行该方法，其中分别根据最后获得的图像数据计算所述滤波器(F)的各个新的位置。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述新的位置分别是在其中预定的參数满足预定的标准的那个位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定的參数是用于图像数据的数据值的数值分散度，特别是方差或平均值的平均偏差，其中优选地，所述数值分散度按照预定的标准是最小的。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定的參数是根据关于成像的结构进行图像识别所确定的剂量负担，该剂量负担按照所述预定的标准是最小的。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，根据图像数据首先计算出在初始位置处所述滤波器(F)的效果(S13)并且然后计算在不同位置所述滤波器的效果并且分别确定所述预定的參数(S16)。
7.—种X射线图像拍摄装置(R)，具有X射线辐射源(Q)和X射线辐射探測器(D)以及滤波器(F)，所述滤波器那个电动地移动到不同位置，其特征在干，具有控制装置(S)，所述控制装置(S)被设计为，根据X射线图像数据自动地调整所述滤波器(F)的位置。
8.根据权利要求7所述的X射线图像拍摄装置(R)，其特征在于，所述控制装置(S)被设计为，根据各个利用所述滤波器(F)获得的图像拍摄的X射线图像数据确定用于随后的图像拍摄的所述滤波器(F)的位置并且调整到该位置。
9.根据权利要求7或8所述的X射线图像拍摄装置(R)，所述X射线图像拍摄装置(R)包括具有平的表面的X射线辐射探測器(D)，其中所述滤波器(F)可以在与平的表面平行的平面的至少ー个方向(Pf )上移动。
全文摘要
为了在具有X射线辐射源(Q)和X射线辐射探测器(D)的X射线图像拍摄装置(R)中最佳地调整形状滤波器(F)的位置，首先在该形状滤波器(F)的初始位置(S10)拍摄X射线图像，并且然后根据该X射线图像计算、自动地调整滤波器(F)的新的位置，并且然后拍摄新的X射线图像。通过本发明能够在成像对象(患者P)的小的剂量负担的情况下拍摄无反差的图像或者对于患者造成少量皮肤剂量负担的图像。
文档编号A61B6/00GK102793546SQ20121016422
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者P.伯恩哈特, S.波姆, R.奥布勒 申请人:西门子公司