WO2006027320A1 - Röntgendiagnostikeinrichtung, insbesondere für die mammographie - Google Patents

Röntgendiagnostikeinrichtung, insbesondere für die mammographie Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an X-ray diagnostic device with a control device for optimum adjustment of the radiation of the X-ray source for the respective patient, in particular for mammography.
  • the difficulty of determining the optimal exposure, even in mammography, is that the female breast is a very variable organ. Apart from the size, that is, in the compressed case of the thickness, the composition also varies from very high-fat to glandular tissue. This requires a precise adaptation of the exposure parameters .
  • a measuring cell is arranged in the beam path behind the film cassette, which measures the radiation not absorbed by the amplifier film and uses it to control the exposure time.
  • the beam hardening influences the measured values in such a way that, depending on the thickness of the breast, incorrect exposures may occur. This can in turn be solved with the help of a double detector.
  • Digital solid-state detectors are linear over wide dose ranges and thus much more tolerant to different exposures. At high dose, overdriven by limiting and at low dose electronic noise plays a disturbing role. A novel concept for Control of mammography with such a detector was described in DE 100 19 242 A1.
  • both the film-film system and the solid-state detector system have in common that for the adjustment of the beam quality, that is to say for the selection of the high voltage of the x-ray tube, only the thickness of the compressed breast is decisive.
  • the variable to ⁇ composition of the breast is not considered. Therefore, the set voltage is not always optimal.
  • No. 6,157,697 discloses a device with which both X-ray images and 3D distributions of the electrical impedance can be recorded.
  • the measuring arrangement provided there serves to accommodate a three-dimensional
  • a control unit which serves to correctly control the multiplicity of existing electrodes according to a specific pattern or to select parameter sets stored in the control unit for the operating parameters mentioned by means of a keyboard 14.
  • Be ⁇ operating parameters of the x-ray emitter input directly from the keyboard.
  • the invention is therefore based on the object, an X-ray diagnostic device in such a way that especially in mammography, the different consistency and Caribbeanset ⁇ tion of the body part to be X-ray detected and used for optimal adjustment of the radiation of the X-ray source.
  • such an X-ray diagnostic device is characterized by a measuring arrangement coupled to the control device for determining the tissue composition of the body part to be examined, preferably in the form of an electrode for attachment to the body part to be examined, which is coupled to the control device thoroughlyfett analyseseinrich- tion, wherein the control device is installed ⁇ for optimal adjustment of the radiation of the X-ray source for each patient on the basis of the measured tissue composition.
  • an optimized radiation examination can be carried out after the system has been pre-adjusted accordingly.
  • optimum values for the anode and filter material, the filter thickness and the tube voltage are determined by simulation or phantom measurement for each combination of breast thickness and fat content and stored in, preferably in the control device. Tables are stored.
  • the body fat analysis device may further Ausgestal ⁇ tung
  • the invention is very simple as Elektroimpedanzmessein- direction be formed in the via two impedance-danzelektrodenpacke the skin resistance and the tissue was counter- ⁇ the examination region is determined.
  • the electrodes and their electrical leads are formed of material permeable to X-rays and into which Compression plates are integrated.
  • the electrodes and the electrical leads may consist of aluminum, an aluminum-magnesium alloy or an organic conductive polymer such as, for example, polyaniline or PEDOT (polyethylene thioxythiophene).
  • an organic conductive polymer such as, for example, polyaniline or PEDOT (polyethylene thioxythiophene).
  • control device additional patient-specific data, such as the thickness of the body part to be determined, ie especially the thickness of compressed breast plates, the compression force, the hormone and therapy status and the age of the patient and / or the presence of implants can be processed as parameters for optimizing the radiator setting.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an X-ray diagnostic device for mammography
  • FIG. 2 and 3 partial views of the compression plates such as the arrangement of the so ⁇ for determining the overall webezusammen applicant serving electrodes, it being possible for these electrodes once from the compres sion ⁇ plates are separated and once tegriert in this in ⁇ .
  • an inventive mammography Röntgen ⁇ is apparatus with a powered from a high voltage generator 1 with high and heating voltage X-ray tube 2 is shown which produces a cone-shaped X-rays 3, which penetrates to un ⁇ tersuchende Mamma 4 of a patient and on an X-ray 3 sensitive digital Fest stresses ⁇ image converter 5 beam images generated.
  • the Festissoneckand ⁇ ler 5 contains, for example, switching elements of amorphous silicon (a-Si: H) and has arranged in a matrix Schm ⁇ points.
  • X-rays 3 are arranged from ⁇ replaceable filter 6 near the X-ray tube. 2
  • the output signal of the solid-state image converter 5 is fed to an image processing system 7, which may have converters, image memories and processing circuitry. It is connected to a monitor 8 for reproducing the recorded X-ray images.
  • the user interface 9 is connected via a system control and communication 10 with the other components of the X-ray diagnostic device.
  • the mamma to be examined 4 is pressed by a compression ⁇ plate 11 against a cover plate 12 at the inlet side of the solid state image converter 5.
  • a feeler 13 measures the
  • the measured thickness is transmitted ei ⁇ ner control device 14, which also may be part of the Hoch ⁇ voltage generator 1 or the image processing system. 7
  • the X-radiation 3 penetrates partly the Mamma 4 and falls weakened on a region 16 of the solid-state image converter 5. Side of the Mamma 4 part of the X-radiation 3 strikes unattenuated, ie directly on a region 15 of the solid-state transducer fifth
  • the X-ray diagnostic device shown schematically in FIG. 1 also contains two pairs of electrodes 17 and 18 which are compressed on opposite sides of the compression plates 11 and 12, respectively Mamma are to be arranged. About each arranged on the same side of the chest electrodes 17, 17 and 18, 18, the measurement of skin resistance, and via one of the Elect ⁇ clear 17 and 18, with transversely ver secureddem current through the chest, the measurement path of the fat content.
  • the electrodes shown in FIGS. 1 and 2 as separate components which are arranged on the opposite free sides of the breast, the variant shown in FIG.
  • the electrodes 17 and 18 in the compression plates 11 and 12 are integrated, which of course makes it necessary that these electrodes and their leads from X-rays effetives ⁇ sigem material.
  • the arrows 19 and 20 show the type of interconnection of the electrodes for measuring once the skin resistance (19) and in the case of the interconnection 20 of the Fettge ⁇ haltes.
  • the control device 14 the optimum values for anode material, filter 6, tube voltage, tube current and duration of the x-ray pulse associated with the thickness and the known geometry-the distance x-ray focus solid-state image converter in one of a table memory
  • the filter thickness and the tubes ⁇ voltage determined in advance by simulation or measurement and phantom been determined in form of a table in the table memory
  • the invention is not limited to the illustrated amongsbei ⁇ games.
  • it is of course completely indifferent as to whether the mammary between perpendicular Kom ⁇ pressionsplatten or compressed between th horizontal Kompressionsplat- and Be Wegsichti ⁇ invention account the tissue composition of the examined body part for adjustment of the X-ray source can of course also be used when a film-film system is used instead of a Festkör ⁇ pernduwandlers.

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Abstract

Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Steuerungsvorrichtung (14) zur optimalen Einstellung der Strahlung des Röntgenstrahlers (2) für den jeweiligen Patienten mit einer mit der Steuerungsvorrichtung gekoppelten Messanordnung zur Bestimmung der Gewebe-Zusammensetzung des zu untersuchenden Körperteils (4), wobei die Steuerungsvorrichtung zur optimalen Einstellung der Strahlung des Röntgenstrahlers für den jeweiligen Patienten anhand der gemessenen Gewebezusammensetzung ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Röntgendiagnostikeinrichtung, insbesondere für die Mammogra¬ phie
Die Erfindung bezieht sich auf eine Röntgendiagnostikeinrich¬ tung mit einer Steuerungsvorrichtung zur optimalen Einstel¬ lung der Strahlung des Röntgenstrahlers für den jeweiligen Patienten, insbesondere für die Mammographie.
Die Schwierigkeit der Bestimmung der optimalen Exposition ge¬ rade bei der Mammographie liegt darin, dass die weibliche Brust ein sehr variables Organ ist. Abgesehen von der Größe, das heißt im komprimierten Fall der Dicke, schwankt auch die Zusammensetzung vom sehr fettreichen bis zu drüsigem Gewebe. Dies erfordert eine genaue Anpassung der Expositionsparame¬ ter.
Während in der konventionellen Mammographie Film-Folien- Systeme verwendet wurden, setzen sich in letzter Zeit zuneh¬ mend digitale Systeme mit Festkörperdetektoren durch.
Bei Film-basierten Systemen ist eine präzise Belichtung unab¬ dingbar, da schon eine leichte Über- oder Unterbelichtung zu deutlichen Einbußen der Kontrast-Erkennbarkeit interessieren¬ der Details führt. Deshalb wird im Strahlengang hinter der Filmkassette eine Messzelle angeordnet, welche die von der Verstärkerfolie nicht absorbierte Strahlung misst und zur Steuerung der Belichtungszeit heranzieht. Allerdings beein- flusst die Strahlaufhärtung die Messwerte derart, dass je nach Dicke der Brust Fehlbelichtungen auftreten können. Dies kann wiederum mit Hilfe eines Doppeldetektors gelöst werden.
Digitale Festkörper-Detektoren sind über weite Dosisbereiche linear und damit viel toleranter gegenüber unterschiedlicher Exposition. Hier spielen bei hoher Dosis die Übersteuerung durch Begrenzung und bei niedriger Dosis das elektronische Rauschen eine störende Rolle. Ein neuartiges Konzept zur Steuerung von Mammographie mit einem derartigen Detektor wur¬ de in der DE 100 19 242 Al beschrieben.
Beiden Mammographietechniken, sowohl dem Film-Folien-System als auch dem System mit Festkörperdetektor ist gemeinsam, dass für die Einstellung der Strahlenqualität, das heißt für die Wahl der Hochspannung der Röntgenröhre, allein die Dicke der komprimierten Brust ausschlaggebend ist. Die variable Zu¬ sammensetzung der Brust wird nicht berücksichtigt. Deshalb ist die eingestellte Spannung nicht immer optimal.
Die US 6,157,697 offenbart eine Vorrichtung, mit der sowohl Röntgenstrahlungsbilder als auch 3D-Verteilungen der elektri¬ schen Impedanz aufgenommen werden können. Die dort vorgesehe- ne Messanordnung dient zur Aufnahme einer dreidimensionalen
Verteilung von Impedanzwerten. Es ist eine Steuereinheit vor¬ gesehen, die zur korrekten Ansteuerung der Vielzahl von vor¬ handenen Elektroden nach einem bestimmten Muster bzw. zur Auswahl von in der Steuereinheit gespeicherten Parametersät- zen für die genannten Betriebsparameter mittels einer Tasta¬ tur 14 dient. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Be¬ triebsparameter des Röntgenstrahlers direkt über die Tastatur einzugeben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Röntgen- diagnostikeinrichtung so auszubilden, dass speziell bei der Mammographie die unterschiedliche Konsistenz und Zusammenset¬ zung des zu röntgenden Körperteils erkannt und zur optimalen Einstellung der Strahlung des Röntgenstrahlers herangezogen wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine derartige Röntgendiagnos- tikeinrichtung erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine mit der Steuerungsvorrichtung gekoppelte Messanordnung zur Be- Stimmung der Gewebezusammensetzung des zu untersuchenden Kör¬ perteils, vorzugsweise in Form einer Elektroden zur Anbrin¬ gung am zu untersuchenden Körperteil umfassenden mit der Steuerungsvorrichtung gekoppelten Körperfettanalyseeinrich- tung, wobei die Steuerungsvorrichtung zur optimalen Einstel¬ lung der Strahlung des Röntgenstrahlers für den jeweiligen Patienten anhand der gemessenen Gewebezusammensetzung ausge¬ bildet ist.
Durch die Berücksichtigung der Gewebezusammensetzung, insbe¬ sondere des Fettanteils der zu untersuchenden Brust, lässt sich, nachdem das System entsprechend vorgeeicht worden ist, eine optimierte Strahlenuntersuchung durchführen. Hierzu ist in Weiterbildung der Erfindung zum Beispiel vorgesehen, dass für jede Kombination von Brustdicke und Fettanteil optimale Werte für das Anoden- und Filtermaterial, die Filterdicke und die Röhrenspannung durch Simulation oder Phantommessung be¬ stimmt und in, vorzugsweise in der Steuerungsvorrichtung ge- speicherten, Tabellen abgelegt werden.
Die Körperfettanalyseeinrichtung kann in weiterer Ausgestal¬ tung der Erfindung sehr einfach als Elektroimpedanzmessein- richtung ausgebildet sein, bei der über jeweils zwei Impe- danzelektrodenpaare der Hautwiderstand und der Gewebewider¬ stand der Untersuchungsregion bestimmt wird.
Neben der Möglichkeit die Elektroden auf einander gegenüber¬ liegenden Seiten der zusammengepressten Brust anzuordnen, um die Körperfettanalyse durchzuführen, kann gemäß einem weite¬ ren Merkmal der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Elektroden und ihre elektrischen Zuleitungen aus Röntgenstrahl durchlässigem Material ausgebildet und in die Kompressionsplatten integriert sind.
Beispielsweise können die Elektroden und die elektrischen Zu¬ leitungen dabei aus Aluminium, einer Aluminium-Magnesium- Legierung oder einem organischen leitfähigen Polymer wie zum Beispiel Polyanilin oder PEDOT (Polyethylenthioxythiophen) bestehen. Gerade die Anordnung mit in die Kompressionsplatten integrierten Elektroden hat dabei den Vorteil, dass diese zu¬ sätzlich auch dazu genutzt werden können, um die Brust rieh- tig zu positionieren (Fehlpositionierung ist einer der häu¬ figsten Gründe für eine erforderliche Wiederholaufnahme) .
Mit den beiden jeweils auf derselben Seite der Brust liegen- den Elektroden wird dann der individuelle Hautwiderstand ge¬ messen, mit den jeweils gegenüberliegenden Elektroden der Ge¬ webewiderstand. Beide Messungen werden zur Bestimmung der Ge¬ webezusammensetzung der Brust, insbesondere des Fettgehaltes, herangezogen. Dadurch kann eine Aussage über die Anteile von Drüsengewebe und Fettgewebe gemacht werden, die dann zusammen mit der Brustdicke und weiteren bekannten Einflussgrößen zur Bestimmung der für den jeweiligen Patienten optimalen Rönt- genparameter herangezogen werden kann.
Dabei liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, dass in der Steuerungsvorrichtung zusätzliche Patientenspezifische Daten, wie die Dicke des zu bestimmenden Körperteils, also speziell die Dicke der durch Kompressionsplatten zusammengedrückten Mamma, die Kompressionskraft, der Hormon- und Therapiestatus sowie das Alter des Patienten und/oder das Vorhandensein von Implantaten als Parameter zur Optimierung der Strahlerein¬ stellung verarbeitbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er- geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausfüh¬ rungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung. Dabei zei¬ gen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Röntgen- diagnostikeinrichtung für die Mammographie und
Fig. 2 und 3 Teildarstellungen der Kompressionsplatten so¬ wie der Anordnung der zur Ermittlung der Ge- webezusammensetzung dienenden Elektroden, wo¬ bei diese Elektroden einmal von dem Kompres¬ sionsplatten getrennt und einmal in diese in¬ tegriert sind. In der Figur ist ein erfindungsgemäßes Mammographie-Röntgen¬ gerät mit einer von einem Hochspannungsgenerator 1 mit Hoch- und Heizspannung versorgte Röntgenröhre 2 dargestellt, die eine kegelförmige Röntgenstrahlung 3 erzeugt, die die zu un¬ tersuchende Mamma 4 eines Patienten durchdringt und auf einem für Röntgenstrahlung 3 empfindlichen digitalen Festkörper¬ bildwandler 5 Strahlenbilder erzeugt. Der Festkörperbildwand¬ ler 5 enthält beispielsweise Schaltelemente aus amorphem Si- lizium (a-Si:H) und weist in einer Matrix angeordnete Bild¬ punkte auf.
In der Röntgenstrahlung 3 sind nahe der Röntgenröhre 2 aus¬ wechselbare Filter 6 angeordnet. Das Ausgangssignal des Fest- körperbildwandlers 5 wird einem Bildverarbeitungssystem 7 zu¬ geführt, das Wandler, Bildspeicher und Verarbeitungsschaltun¬ gen aufweisen kann. Es ist zur Wiedergabe der erfassten Rönt¬ genbilder mit einem Monitor 8 verbunden. Die Bedieneroberflä¬ che 9 ist über eine Systemsteuerung und -kommunikation 10 mit den übrigen Komponenten der Röntgendiagnostikeinrichtung ver¬ bunden.
Die zu untersuchende Mamma 4 wird durch eine Kompressions¬ platte 11 gegen eine Deckplatte 12 an der Eintrittsseite des Festkörperbildwandlers 5 gedrückt. Ein Fühler 13 misst die
Dicke der komprimierten Mamma 4. Die gemessene Dicke wird ei¬ ner Steuervorrichtung 14 übermittelt, der auch Teil des Hoch¬ spannungsgenerators 1 oder des Bildverarbeitungssystems 7 sein kann. Die Röntgenstrahlung 3 durchdringt zum einen Teil die Mamma 4 und fällt geschwächt auf einen Bereich 16 des Festkörperbildwandlers 5. Seitlich der Mamma 4 trifft ein Teil der Röntgenstrahlung 3 ungeschwächt, d. h. direkt auf einen Bereich 15 des Festköperwandlers 5.
Zusätzlich enthält die in Fig. 1 schematisch gezeigte Rönt¬ gendiagnostikeinrichtung noch zwei Elektrodenpaare 17 und 18, die jeweils auf einander gegenüberliegenden Seiten der zwi¬ schen den Kompressionsplatten 11 und 12 zusammengedrückten Mamma anzuordnen sind. Über die jeweils auf der gleichen Brustseite angeordneten Elektroden 17, 17 bzw. 18, 18 erfolgt die Messung des Hautwiderstandes und über je eine der Elekt¬ roden 17 und 18 mit quer durch die Brust verlaufendem Strom- pfad die Messung des Fettgehaltes. Neben der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnung der Elektroden als getrennte Bauteile, die an den einander gegenüberliegenden freien Sei¬ ten der Brust angeordnet werden, kann auch bevorzugt die in Fig. 3 gezeigte Variante eingesetzt werden, bei der die Elektroden 17 und 18 in die Kompressionsplatten 11 und 12 in¬ tegriert sind, was es natürlich notwendig macht, dass diese Elektroden und ihre Zuleitungen aus Röntgenstrahlen durchläs¬ sigem Material bestehen. Die Pfeile 19 und 20 zeigen die Art der Verschaltung der Elektroden zur Messung einmal des Haut- Widerstandes (19) und im Fall der Verschaltung 20 des Fettge¬ haltes. In der Steuerungsvorrichtung 14 werden die zu der Di¬ cke und der bekannten Geometrie - dem Abstand Röntgenfokus- Festkörperbildwandler- gehörigen optimalen Werte für Anoden¬ material, Filter 6, Röhrenspannung, Röhrenstrom und Dauer des Röntgenstrahlungspulses in einer aus einem Tabellenspeicher
20 enthaltenen Tabelle entnommen. Dabei ist für jede Kombina¬ tion von Brustdicke und Fettanteil der optimale Wert für das Anoden- und Filtermaterial, die Filterdicke und die Röhren¬ spannung durch Simulation oder Phantommessung vorher bestimmt und in Tabellenform bestimmt worden und im Tabellenspeicher
21 abgelegt worden, sodass die selbstverständlich noch durch eine Elektronik verarbeiteten Messwerte der Elektroden 17 und 18 automatisch bei der Optimierung der Strahlereinstellung berücksichtigt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbei¬ spiele beschränkt. So ist es selbstverständlich völlig gleichgültig, ob die Mamma zwischen senkrecht stehenden Kom¬ pressionsplatten oder zwischen horizontalen Kompressionsplat- ten zusammengedrückt und die erfindungsgemäße Berücksichti¬ gung der Gewebezusammensetzung des untersuchten Körperteils zur Einstellung des Röntgenstrahlers kann selbstverständlich auch dann herangezogen werden, wenn anstelle eines Festkör¬ perbildwandlers ein Film-Folien-System verwendet wird.

Claims

Patentansprüche
1. Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer Steuerungsvorrich¬ tung zur optimalen Einstellung der Strahlung des Röntgen- Strahlers für den jeweiligen Patienten, g e k e n n ¬ z e i c h n e t d u r c h eine mit der Steuerungsvor¬ richtung gekoppelte Messanordnung zur Bestimmung der Gewebe¬ zusammensetzung des zu untersuchenden Körperteils, wobei die Steuerungsvorrichtung zur optimalen Einstellung der Strahlung des Röntgenstrahlers für den jeweiligen Patienten anhand der gemessenen Gewebezusammensetzung ausgebildet ist.
2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, g e ¬ k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Elektroden (17, 18) zur Anbringung am zu untersuchenden Körperteil um¬ fassende mit der Steuerungsvorrichtung gekoppelte Körperfett¬ analyseeinrichtung.
3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 2, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kör¬ perfettanalyseeinrichtung eine Elektroimpedanzmesseinrichtung ist, bei der über jeweils zwei Impedanzelektrodenpaare (17, 18) der Hautwiderstand und der Gewebewiderstand der Untersu¬ chungsregion bestimmt wird.
4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, für die Mammographie, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass die Elektroden (17, 18) und ihre elektrischen Zuleitungen aus Röntgenstrahlen durchlässigem Material ausgebildet in die Kompressionsplatten integriert sind.
5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Steuerungsvorrichtung zusätzliche patientenspezi¬ fische Daten wie die Dicke des Körperteils, speziell der zwi¬ schen den Kompressionsplatten zusammengedrückten Mamma, die Kompressionskraft, der Hormon- und Therapiestatus, das Alter des Patienten und/oder das Vorhandensein von Implantaten als Parameter zur Optimierung der Strahlereinstellung verarbeit¬ bar sind.
6. Röntgendiagnostikeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für jede Kombination von Brustdicke und Fettanteil opti¬ male Werte für das Anoden- und Filtermaterial, die Filterdi¬ cke und die Röhrenspannung durch Simulation oder Phantommes- sung bestimmt und in, vorzugsweise in der Steuerungsvorrich¬ tung gespeicherten, Tabellen abgelegt werden.
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