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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung von Betriebs- und
Auswerteparametern eines bildgebenden medizintechnischen Gerätes sowie
ein zur Durchführung
dieses Verfahrens geeignetes Datenverarbeitungssystem.
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Ein
Verfahren zur Erzeugung von Bildern aus computertomographischen
Messdaten ist beispielsweise aus der
DE 101 41 344 A1 bekannt. In diesem Verfahren
werden zunächst
durch Faltung der Messdaten mit einem ersten Faltungskern, der für die Erzeugung
einer ersten Bildeigenschaft ausgebildet ist, und anschließende Rückprojektion
erste Bilddaten eines ersten Bildes mit der ersten Bildeigenschaft
berechnet. Anschließend
ist eine Filterung vorgesehen, mit der aus den ersten Bilddaten
zweite Bilddaten mit einer zweiten Bildeigenschaft erzeugt werden.
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Aus
der
DE 10 2004
008 979 A1 ist ein Verfahren zur Filterung tomographischer
3D-Darstellungen nach erfolgter Rekonstruktion von Volumendaten bekannt.
In diesem Verfahren werden Bildwerte mit einer zweidimensionalen
Faltung gefiltert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders benutzerfreundliche
Einstellung von Betriebs- und Auswerteparametern eines bildgebenden
medizintechnischen Gerätes
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein
Datenverarbeitungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Im Folgenden
im Zusammenhag mit dem Verfahren genannte Vorteile und Ausgestaltungen
gelten sinngemäß auch für das Datenverarbeitungssystem
und umgekehrt.
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In
dem Verfahren zur Einstellung von Betriebs- und Auswerteparametern
eines bildgebenden medizintechnischen Gerätes, insbesondere eines Computertomographiegerätes, wird
zunächst
ein beim Betrieb des medizintechnischen Gerätes anzuwendendes, auf ein
zu untersuchendes Volumen abgestimmtes Scan-Protokoll ausgewählt. Die Verwendung unterschiedlicher
Messprotokolle für
verschiedene Untersuchungen (Scans) mit einem bildgebenden Diagnosegerät ist beispielsweise
aus der
US 6,952,097
B2 sowie aus der
DE 10 2004 051 169 A1 bekannt. Im Fall einer
Untersuchung mit einem mit Röntgenstrahlung
arbeitenden Gerät,
insbesondere Tomographiegerät,
umfasst ein Scan-Protokoll unter anderem Dosisparameter. Allgemein
berücksichtigt das
Scan-Protokoll die Art der Bildgebungsinstallation. Insbesondere
basiert ein aus einer Mehrzahl vordefinierter Protokolle auszuwählendes
Scan-Protokoll auf der Positionierung des Patienten im sogenannten
Scanner, das heißt
im bildgebenden medizintechnischen Gerät.
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Im
zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch
das Datenverarbeitungssystem automatisch, von der getroffenen Auswahl des
Scan-Protokolls abhängig,
verschiedene Parametereinstellungen des medizintechnischen Gerätes angeboten,
wobei in jeder Parametereinstellung sowohl ein Faltungskern als
auch mindestens ein Fensterwert der Bilddatenverarbeitung bestimmt
werden und die Parametereinstellungen durch einen einzigen Wählvorgang
des Benutzers, beispielsweise einen einzigen Tastendruck, festlegbar
sind.
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Der
auch als Kernel bezeichnete Faltungskern ist ein Rekonstruktionsalgorithmus,
welcher aus den mit dem bildgebenden medizintechnischen Gerät gewonnenen
Messdaten ein für
diagnostische Zwecke unmittelbar verwendbares Bild erzeugt. Vom Faltungskern
hängen
insbesondere Schärfe,
Rauschen und Kanten im erzeugten Bild ab. Eine Filterung von Messdaten
durch einen Faltungskern wird auch als gefilterte Rückprojektion
bezeichnet.
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Während das
Scan-Protokoll den Betrieb des medizintechnischen Gerätes betrifft,
also Betriebsparameter festlegt, sind im Kernel Auswerteparameter
festgelegt. Verschiedene Faltungskerne sind unter anderem abgestimmt
auf die zu untersuchende Körperregion,
insbesondere das Organ, sowie auf die Art der beim Betrieb des medizintechnischen
Gerätes
eingestellten Abtastung (scan mode), gegebenenfalls auch auf die
Rotationszeit der Strahlenquelle und/oder des Detektors des medizintechnischen
Gerätes.
Ebenso kann mittels des Kernels berücksichtigt werden, ob ein Erwachsener
oder ein Kind untersucht wird. Bei der Untersuchung ein und derselben Körperregion
eines bestimmten Patienten können
in Abhängigkeit
vom Zweck der Untersuchung unterschiedliche Faltungskerne optimal
sein. Beispielsweise ist ein erster Faltungskern primär auf die
Darstellung von Weichteilen ausgelegt, während ein zweiter Faltungskern
hauptsächlich
zur Darstellung von Knochen geeignet ist.
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Die
im zweiten Schritt des Verfahrens gleichzeitig mit der Kernelauswahl
automatisch angebotene Auswahl der Fensterwerte betrifft die Darstellung von
Grauwerten. Ein mit einem bildgebenden medizintechnischen Diagnosegerät gewonnenes
Bild weist beispielsweise 4096 verschiedene Graustufen auf, die
in Hounsfield-Einheiten (HE) einteilbar sind und die Gewebedichte
darstellen. Üblicherweise reicht
die Skala der Grauwerte bei Computertomographie-Untersuchungen von –1024 HE
bis 3071 HE, wobei der Dichte des Wassers der Wert 0 HE und der Lungendichte
der Wert –1000
HE zugeordnet wird.
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Die
Anzahl der Graustufen, die das menschliche Auge unterscheiden kann,
ist wesentlich geringer als die Anzahl der Grauwerte des mit dem
medizintechnischen Gerät
gewonnenen Bildes. Um unterschiedliche Grauwerte des Bildes in einem
für die
Diagnose besonders relevanten Bereich besser differenzieren zu können, wird
auf das an sich bekannte Verfahren der sogenannten Fensterung zurückgegriffen.
Hinsichtlich genereller Merkmale dieses Verfahrens wird auf die
DE 102 13 284 A1 sowie
auf die
DE 197 34
725 A1 verwiesen. Der Betrachter hat die Möglichkeit,
das Fenster in denjenigen Bereich zu legen, der diagnostisch wichtig
ist. Hierbei wird typischerweise die Mitte (Center) des Fensters
in den mittleren Hounsfield-Wert der interessierenden Strukturen
gelegt. Mittels der Fensterbreite kann der Kontrast gesteuert werden,
wobei schmale Fenster besonders kontrastreich sind. Dagegen werden
breite Fenster bei röntgentechnischen
Untersuchungen in Fällen
gewählt,
in denen auf einer Darstellung verschiedene Gewebe sichtbar sind,
die eine stark unterschiedliche Schwächung der Röntgenstrahlung bewirken, das
heißt
in Fällen,
in denen von vorn herein starke Kontraste vorhanden sind. Dies trifft
insbesondere auf die Lunge sowie auf das Skelett zu.
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Durch
die gleichzeitige Auswahl eines Faltungskerns und mindestens eines
Fensterwertes der Bilddatenverarbeitung ist das Verfahren zur Einstellung
von Betriebs- und Auswerteparametern des bildgebenden medizintechnischen
Gerätes
besonders einfach handhabbar. Vorzugsweise wird dem Benutzer automatisch
im Klartext angezeigt, welche Parametereinstellungen zur Auswahl
stehen, wobei jede dieser Einstellungen durch das zu untersuchende Gewebe
explizit bezeichnet wird. An Stelle einer Anzeige der Bezeichnung
des zu untersuchenden Gewebes oder zusätzlich hierzu ist es auch möglich, eine
entsprechende bildliche oder symbolische Darstellung (Piktogramm)
anzuzeigen. In jedem Fall ist der Benutzer in die Lage versetzt,
durch eine einzige Bedienhandlung eine von mehreren Parametereinstellungen
auszuwählen,
die sich sowohl hinsichtlich des Faltungskerns als auch hinsichtlich
eines oder mehrerer Fensterwerte, das heißt insbesondere der Fenstermitte
und/oder der Fensterbreite, unterscheiden. Die Anzeige der zur Auswahl
stehenden Parametereinstellungen ist in einem ersten Auswahlfenster
vorzugsweise auf die Klartextanzeige des zu untersuchenden Gewebes,
gegebenenfalls ergänzt oder
ersetzt durch eine bildliche Darstellung, begrenzt. Im Sinne der Übersichtlichkeit
des Auswahlfensters wird in dieser Ausgestaltung insbesondere keine
explizite, typischerweise kryptische, Bezeichnung eines Faltungskerns
sowie kein Wert des bei der Bilddatenverarbeitung einzustellenden
Fensters angezeigt.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die den verschiedenen Parametereinstellungen
hinterlegten Faltungskerne sowie Fensterwerte bei Bedarf, vorzugsweise
in einem zweiten Aus wahlfenster, anzeigbar. Der Benutzer hat dann
die Möglichkeit,
abweichend von vorgegebenen Kombinationen von Faltungskernen und
Fensterwerten individuelle Kombinationen der verschiedenen Parameter
einzustellen. Ebenso hat der Benutzer die Möglichkeit, neue Kombinationen
von Faltungskernen und Fenstereinstellungen als zusätzliche
Standard-Parametereinstellungen
zu speichern.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung bietet das Datenverarbeitungssystem die
Möglichkeit,
verschiedene Paramatereinstellungen zu wählen, so dass simultan die
Erzeugung verschiedener Bilddatensätze mit unterschiedlich eingestellten
Parametern des Betriebs des medizintechnischen Gerätes und/oder
der Auswertung der mit diesem gewonnenen Rohdaten auslösbar ist.
Beispielsweise können
basierend auf einer Untersuchung des Abdomens gleichzeitig drei
Rekonstruktionen von Bilddaten veranlasst werden, nämlich eine
Rekonstruktion des Weichteils, eine Rekonstruktion der Lunge und eine
Knochen-Rekonstruktion. Für
jede dieser Rekonstruktionen wird automatisch ein unterschiedlicher
Parametersatz, der auf die spezifischen Eigenschaften des jeweiligen
Gewebes angepasst ist, verwendet. Selbst wenn der Benutzer einzelne
Parametereinstellungen für
einen oder mehrere Rekonstruktionen verändert, ist die Wahrscheinlichkeit
von Fehleinstellungen minimiert, da sämtliche anderen Einstellungen
automatisch von den gespeicherten Standard-Einstellungen übernommen
werden.
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Der
Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass bei der Rekonstruktion
von Bilddaten, basierend auf mit einem bildgebenden medizintechnischen
Gerät gewonnenen
Rohdaten, verschiedene Kombinationen jeweils eines Faltungskerns
mit bestimmten Fensterwerten als Standard-Kombinationen gespeichert
und mit einem einzigen Eingabevorgang auswählbar sind, wobei durch ein
Datenverarbeitungssystem organspezifisch au tomatisch eine geeignete
Auswahl in Frage kommender Parametereinstellungen angezeigt wird.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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1 in
einem Flussdiagramm den Ablauf eines Verfahrens zur Einstellung
von Betriebs- und Auswerteparametern eines bildgebenden medizintechnischen
Gerätes,
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2 in
einer schematisierten Darstellung ein bildgebendes medizintechnisches
Gerät sowie ein
an dieses angeschlossenes Datenverarbeitungssystem, und
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3 in
einer Tabelle mögliche
Parametereinstellungen für
eine Untersuchung mit einem bildgebenden medizintechnischen Gerät.
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Einander
entsprechende Teile oder Parameter sind in allen Figuren mit den
gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Das
in den 1 und 2 veranschaulichte Verfahren
geht aus von Rohdaten R, die mittels eines bildgebenden medizintechnischen
Gerätes 1, nämlich eines
Computertomographiegerätes,
gewonnen wurden. Das zu untersuchende Gewebe eines nicht dargestellten
Patienten wird mittels eines Röntgenstrahls
aus verschiedenen Richtungen abgetastet. Dieser Vorgang wird auch
als Scan, die dabei eingestellten Parameter des Gerätes 1 als
Scan Parameter, bezeichnet. Beim Gerät 1 handelt es sich beispielsweise
um einen sogenannten Ganzkörperscanner.
Die bei der Untersuchung einzustellenden Scan Parameter, beispielsweise
Dosis-Parameter, sind direkt oder mittelbar in einem Scan-Protokoll
SP enthalten.
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Bei
der Computertomographieuntersuchung wird für jede Geometrie des Röntgenstrahls,
insbesondere für
jeden Einstrahlwinkel, ein Schwächungswert
gemessen. Aus der Gesamtheit der mit dem Gerät 1 erfassten Schwächungswerte
der Röntgenstrahlung wird
mittels einer mathematischen Transformation, nämlich einer auch als Radon-Transformation
bezeichneten gefilterten Rückprojektion,
ein sichtbares Bild generiert.
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Die
nachfolgenden Erläuterungen
beziehen sich sowohl auf 1, die schematisiert den Ablauf des
Verfahrens, welches aus den Rohdaten R darstellbare Bilddaten B
erzeugt, zeigt, als auch auf 2, welche
in ebenfalls grob schematisierter Weise die zur Durchführung des
Verfahrens vorgesehene Vorrichtung zeigt.
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In
einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird durch den Bediener des
insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichneten, das
medizintechnische Gerät 1 sowie
ein Datenverarbeitungssystem 3 umfassenden Diagnosesystems
ein Scan-Protokoll SP, beispielsweise das Scan-Protokoll "Lunge" ausgewählt.
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Im
nächsten
Schritt S2 ermittelt das eine Auswerteeinheit 4 sowie eine
Anzeigevorrichtung 5 umfassende Datenverarbeitungssystem 3 automatisch,
welche Parameterkombinationen oder Parametereinstellungen PE bei
der Auswertung der Rohdaten R in Betracht kommen. Eine Parameterkombination
PE umfasst dabei sowohl einen bestimmten Faltungskern als auch eine
bestimmte Einstellung von Fensterwerten der Bilddatenverarbeitung.
Die Fensterwerte legen die Fenstermitte, die Fensterbreite sowie
gegebenenfalls auch Parameter einer nicht linearen Verarbeitung
von Grauwerten fest. Die sich auf den auch als Kernel bezeichneten
Faltungskern beziehenden Parameter sind mit K1, K2, ..., Kn, bezeichnet,
die sich auf die Fensterwerte beziehenden Parameter mit F1, F2,
..., Fn. Verschiedene Parameterkombinationen (K1, F1), (K2, F2),
..., (Kn, Fn) sind in einem Speicher 6, welcher an die
Auswerteeinheit 3 angeschlossen oder in diese integriert
ist, gespeichert.
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Eine
Teilmenge der gespeicherten Parameterkombinationen (K1, F1), (K2,
F2), ..., (Kn, Fn), welche zusammenfassend kurz mit PE bezeichnet
sind, wird für
die Auswertung der gemessenen Rohdaten R automatisch als geeignet
eingestuft. Im vorliegen den Fall handelt es sich um die beiden Parameterkombinationen
(K1, F1) und (K2, F2). Diese werden jedoch dem Benutzer nicht direkt
angezeigt. Stattdessen wird mittels der Anzeigevorrichtung 5 lediglich
ein erster Auswahltext A1 sowie ein zweiter Auswahltext A2 angezeigt.
Im Datenverarbeitungssystem 3 ist der erste Auswahltext
A1, nämlich "Lunge", mit der Parameterkombinationen
(K1, F1) und der zweite Auswahltext A1, nämlich "Weichteil", mit der Parameterkombinationen (K2,
F2) hinterlegt. Wird einer dieser Auswahltexte A1, A2 durch den
Benutzer ausgewählt,
so werden durch das Datenverarbeitungssystem 3 die Parametereinstellungen
PE für
die Darstellung des Lungenparenchyms beziehungsweise des Weichteils
aktiviert. Der Benutzer hat auch die Möglichkeit, beide Parametersätze (K1,
F1), (K2, F2) auszuwählen.
In diesem Fall kann die Rekonstruktion beider gewählter Darstellungen
gleichzeitig ausgelöst
werden.
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Die
vom Datenverarbeitungssystem 3 angebotenen, am Bildschirm
als Ausgabevorrichtung 5 angezeigten Auswahltexte A1, A2
sind in der Art von Schaltflächen,
sogenannten "Buttons", gestaltet, die vom
Benutzer beispielsweise mittels einer Tastatur 7 oder durch
einen Mausklick ausgewählt
werden können.
In jedem Fall ist es möglich,
durch eine einzige Eingabehandlung sowohl den Faltungskern K1, ..., Kn
als auch einen oder mehrere Fensterwerte F1, ..., F2 der Bilddatenverarbeitung
festzulegen.
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Die
Auswahltexte A1,A2 werden auf dem Bildschirm 5 in einem
ersten Auswahlfenster W1 dargestellt. Der Benutzer kann bei Bedarf
ein zweites Auswahlfenster W2 öffnen,
das die Möglichkeit
bietet, beliebige Parameter F1, ..., Fn, K1, ... Kn separat einzustellen.
Das zweite Auswahlfenster W2 ist beispielsweise mittels einer Maustaste
oder der Tastatur 7 aufrufbar.
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In 3 sind
ausschnittsweise verschiedene mögliche
Einstellungen von Auswerteparametern, die zur Generierung von Bilddaten
B verwendbar sind, zusammengefasst. Eine mit dem bildgebenden medizintechnischen
Gerät 1 zu
untersuchende Körperregion
ist allgemein mit KR bezeichnet. Beispielhaft bedeutet die erste
Körperregion
KR1 "Kopf", die zweite Körperregion
KR2 "Thorax" und die dritte Körperregion
KR3 "Abdomen". Die Parametereinstellungen
in 3 betreffen ausschließlich die Faltungskerne K1
bis Kn. Es stehen drei Gruppen unterschiedlicher Faltungskerne für die Gewebearten
GA, GB, GC, nämlich
Weichteile, Lunge und Skelett, zur Verfügung. In nicht dargestellter
Weise sind jeder Körperregion
KR mehrere Scan-Protokolle SP zugeordnet, wobei für jedes
dieser Scan-Protokolle SP mehrere mögliche Faltungskerne K1, ...,
Kn sowie mehrere mögliche
Fensterwerte F1, ..., Fn existieren und in einer Datenbank, die
ansatzweise in 3 veranschaulicht ist, gespeichert
sind.
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Darüber hinaus
enthält
die Datenbank in 3 nicht entnehmbarer Weise auch
Informationen, auf welche der Gewebearten GA, GB, GC die Parametereinstellung
PE bei der Untersuchung einer bestimmten Körperregion KR mit der größten Wahrscheinlichkeit
abzustimmen ist. Die entsprechenden Einstellungen werden als, jeweils
einer Körperregion KR
sowie einem Scan-Protokoll
SP zugeordnete, Standardeinstellungen bezeichnet.
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Während für Untersuchungen
des Kopfes (Körperregion
KR1) üblicherweise
Faltungskerne K1A, K1C für
die Gewebearten GA und GC, das heißt für Weichteile sowie für Skelett
zur Verfügung
stehen, sind für
Thorax-Untersuchungen (Körperregion
KR2) Faltungskerne K2A, K2B für
die Gewebearten GA und GB, also für Weichteile oder für die Lunge,
in dem Datenverarbeitungssystem 3 gespeichert. Für das Abdomen
(Körperregion
KR3) sind Faltungskerne K3A, K3B, K3C für alle genannten Gewebearten GA,
GB, GC, gespeichert. Zusätzlich
zu den als Platzhalter in die Tabelle nach 3 eingetragenen Faltungskernen
K1A, ..., K3C sind weitere mit unterschiedlichen Scan-Protokollen
SP kombinierbare Faltungskerne K1, ..., Kn, die jeweils zusammen
mit Fensterwerten F1, ..., Fn verschiedene wählbare Parametereinstellungen
PE bilden, gespeichert.