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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines
Schnittbildaufnahmesystems. Außerdem
betrifft sie eine Steuereinrichtung zu einer solchen Steuerung.
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Scanprotokolle
in Schnittbildaufnahmesystemen wie Computertomographiesystemen,
Magnetresonanzanlagen, PET- bzw. SPECT-Scannern und ähnlich gearteten schnittbildbasierten
Bildaufnahmesystemen dienen der einfacheren Steuerung eines Scans
bestimmter Untersuchungsobjekte und/oder einer Bildaufarbeitung
der durch den Scan generierten Rohbilddaten. Die Untersuchungsobjekte
können
dabei in einem sie umgebenden Körper
positioniert sein. Dabei kann es sich um einen menschlichen oder
tierischen Körper
handeln, jedoch auch um unbelebte Körper wie beispielsweise Reifen
oder andere Produkte, die zur Materialprüfung, etwa zur Untersuchung
von Materialeinschlüssen,
gescannt werden sollen.
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In
den Scanprotokollen sind u. a. scanprotokollspezifische Parameter
hinterlegt. Im Gegensatz zu einfachen Angaben, wie beispielsweise
einem Titel eines Scanprotokolls, sind scanprotokollspezifische
Parameter technische Parameter, das heißt solche Parameter, die als
Rahmendaten für
die Steuerung des Schnittbildaufnahmesystems und/oder für die Aufarbeitung
der gewonnenen Rohbilddaten fungieren. Diese Parameter sind üblicherweise
optimiert für
bestimmte Untersuchungsobjekte und/oder die Fragestellung, die einem
Scanauftrag zugrunde liegt. Beispielsweise werden für Knochenuntersuchungen
im Rahmen eines Computertomogramms vollkommen andere scanprotokollspezifische
Parameter verwendet als für
die Untersuchung von Koronargefäßen. Genauso
unterscheiden sich die Parameter für eine Ganzkörperuntersuchung
zur Prophylaxe signifikant von denen einer Detailuntersuchung eines
bestimmten Organs.
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Die
Auswahl der entsprechenden Scanprotokolle geschieht derzeit durch
den Benutzer eines Schnittbildaufnahmesystems. Er wählt typischerweise
anhand der Titel von Scanprotokollen aus einer Liste aus, welches
Scanprotokoll zur Untersuchung des von ihm zu untersuchenden Untersuchungsobjekts
am besten geeignet ist.
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Im
Verlaufe der Zeit können
sich hierdurch Bedienfehler ergeben, da Scanprotokolle von Benutzern selbstständig modifiziert
und auch unter anderem Titel abgespeichert werden können: So
kann es beispielsweise geschehen, dass ein Benutzer wahllos ein
Scanprotokoll auswählt,
das beispielsweise zur Untersuchung einer Knochenstruktur am Knie
dient, und es fälschlicherweise
zur Untersuchung eines Thorax anwendet. Wenn er dieses Scanprotokoll
in der Folge unter einem neuen Titel abspeichert, in dem das Wort
Thorax vorkommt, so wird ein folgender Benutzer irrigerweise davon
ausgehen, dass dieses Scanprotokoll für Thoraxuntersuchungen tatsächlich geeignet
sei. Umgekehrt kann es auch vorkommen, dass ein Benutzer ein für eine bestimmte
Aufgabenstellung vorgesehenes Scanprotokoll, beispielsweise ein
Protokoll zur Untersuchung eines Thorax, als Vorlage für eine andere
Untersuchung verwendet und entsprechend abwandelt, beispielsweise
zur Untersuchung eines Knies. Wenn dann vergessen wird, den Titel
des Scanprotokolls abzuändern, werden
nachfolgende Benutzer irrigerweise annehmen, dass es sich bei dem
abgeänderten
Protokoll immer noch um ein Scanprotokoll für das ursprünglich angegebene Anwendungsgebiet
handelt.
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Dies
führt dann
zu Bildqualitätsproblemen,
die durch die ungeeigneten Parametereinstellungen hervorgerufen
werden oder gar zu vollkommen unbrauchbaren Scanergebnissen. Derartige
Fehlbedienungen durch falsche oder vergessene Umbenennungen von
Scanprotokollen sind im Alltag nicht selten anzutreffen und solche
falsch benannten Scanprotokolle nur schwer wieder herauszufiltern.
Im Laufe der Zeit multipliziert sich daher dieser negative Effekt,
und eine zunehmende Unsicherheit hinsichtlich der Qualität der Scanprotokolle
unter dem untersu chenden Personal ist die Folge. Jedoch sogar bei
perfekt gepflegten Datensätzen
von Scanprotokollen können
immer noch viele Bedienungsfehler unterlaufen, vor allem durch fehlerhafte
Interpretation vorhandener Informationen zu Scanprotokollen. Bislang
existiert kein zuverlässiges
Verfahren, mit dem derartige Benutzerfehler ausgeschlossen werden
können.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, derartige Bedienungsfehler
weitest möglich
auszuschließen
und eine möglichst
sichere Methode zur Auswahl von Scanprotokollen eines Schnittbildaufnahmesystems
bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung eines Schnittbildaufnahmesystems
gelöst,
bei dem zunächst
ein Scanprotokoll aus einer Anzahl von Scanprotokollen ausgewählt wird
und dann eine automatische Steuerung des Schnittbildaufnahmesystems
auf Basis des ausgewählten
Scanprotokolls erfolgt, wobei dieses Verfahren mindestens folgende
Schritte umfasst:
- –Automatische Entgegennahme
von Vorinformationen zum Untersuchungsobjekt,
- – automatischer
Abgleich der Vorinformationen mit Informationen zu scanprotokollspezifischen
Parametern von Scanprotokollen und
- – automatische
Auswahl des Scanprotokolls aus der Anzahl von Scanprotokollen, dessen
Parameter gemäß einer
festgelegten Regel eine höchste
Kompatibilität
mit den entgegengenommenen Vorinformationen aufweist.
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Die
Erfindung basiert im Wesentlichen auf einem logischen Automatismus.
Dabei können
Teilschritte des Prozesses auch teil-automatisiert vonstatten gehen,
d. h. beispielsweise durch Input eines Benutzers unterstützt oder
angestoßen
werden.
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Der
Automatismus leitet selbstständig
aus den gegebenen Vorinformationen zu einem Untersuchungsobjekt
im Abgleich mit Informationen zu den Parametern von Scanprotokollen
jenes Scanprotokoll aus, das die höchste Vereinbarkeit der Parameter
mit den entgegengenommenen Vorinformationen bietet. Dieser Automatismus
basiert auf einer festgelegten Regel, in der Kriterien für die Kompatibilität von Vorinformationen und
scanprotokollspezifischen Parametern hinterlegt sind. Dies bedeutet,
dass z. B. in einer Datenbank, beispielsweise matrizenähnlich,
jeweils zu bestimmten Vorinformationen bestimmte scanprotokollspezifische
Parameter zugeordnet sind. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird dann in
der Regel abgefragt, welcher scanprotokollspezifische Parameter
einer bestimmten Vorinformation zugeordnet ist. Dieser zugeordnete
Parameter wird dann mit den entsprechenden scanprotokollspezifischen
Parametern der Scanprotokolle aus der Auswahl von Scanprotokollen
abgeglichen und klassifiziert, welche Scanprotokolle die höchste Übereinstimmung zwischen
ihrem eigenen Parameter und dem der Vorinformation zugeordneten
Parameter aufweisen.
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Diese
Prozedur kann für
jede entgegengenommene Vorinformation wiederholt werden, so dass
insgesamt ein Ranking der Kompatibilität von Scanprotokollen mit allen
Vorinformationen entsteht. Hierzu kann zusätzlich optional eine Gewichtung
im Hinblick auf die Relevanz unterschiedlicher Vorinformationen
vorgenommen werden.
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Weiterhin
können
Cluster bzw. Gruppen von Vorinformationen gebildet werden, denen
dann gemeinsame scanprotokollspezifische Parameter zugeordnet sein
können,
und/oder es können
einzelnen Vorinformationen oder Gruppen von Vorinformation wiederum
Gruppen von scanprotokollspezifischen Parametern zugeordnet werden.
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Die
optimale Vereinbarkeit von Vorinformationen und scanprotokollspezifischen
Parametern gewährleistet,
dass ein Benutzer von vorneherein ein Scanprotokoll angeboten bekommt
oder automatisch verwendet, das bestmöglich auf sein Untersuchungsobjekt
und/oder seine Fragestellung abgestimmt ist. Insbesondere schließt das Verfahren
aus, dass ein Benutzer zunächst
selbstständig
innerhalb der Scanprotokolle suchen muss, welches Scanprotokoll
theoretisch für
seine Aufgabenstellung nutzbar wäre.
Dadurch können
die beschriebenen typischen Benutzerfehler weitestgehend ausgeschlossen
werden.
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Die
Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung für ein Schnittbildaufnahmesystem
gelöst,
die so ausgebildet ist, dass darin zunächst ein Scanprotokoll aus
einer Anzahl von Scanprotokollen ausgewählt wird und dann eine automatische
Steuerung auf Basis des ausgewählten
Scanprotokolls erfolgt, wobei die Steuereinrichtung mindestens aufweist:
- – Eine
Eingangsschnittstelle für
Informationen zu scanprotokollspezifischen Parametern von Scanprotokollen,
- – eine
Abgleichseinheit zum automatischen Abgleich der Vorinformationen
mit Informationen zu scanprotokollspezifischen Parametern von Scanprotokollen,
- – eine
Auswahleinheit zur automatischen Auswahl eines Scanprotokolls aus
einer Anzahl von Scanprotokollen, deren Parameter gemäß einer
in der Auswahleinheit oder in einem mit der Auswahleinheit verbundenen
Speicher hinterlegten festgelegten Regel eine höchste Kompatibilität mit den
entgegengenommenen Vorinformationen aufweist, und zur Ableitung
von Auswahlinformationen aus dieser Auswahl und
- – eine
Ausgangsschnittstelle zur Weitergabe der Auswahlinformationen.
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Eine
derartige Auswahleinrichtung empfängt über die beiden Eingangsschnittstellen
für Vorinformationen
bzw. für
Informationen zu scanprotokollspezifischen Parametern die notwendigen
Eingangswerte, um in der Abgleichseinheit und der Auswahleinheit
gemäß der oben
beispielhaft ausgeführten
Regel dasjenige Scanprotokoll zu identifizieren, das am besten für eine Anwendung
am jeweiligen Untersuchungsobjekt geeignet ist. Die Auswahlinformationen
aus dieser Auswahleinheit werden über eine Ausgangsschnittstelle
an Weiterverarbeitungseinheiten, beispielsweise an Steuerungseinheiten
für das Schnittbildaufnahmesystem und/oder
für eine
Bildverarbeitungseinheit weitergegeben.
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Die
Schnittstellen müssen
nicht zwangsläufig
als Hardwarekomponenten ausgebildet sein, sondern können auch
als Softwaremodule realisiert sein, beispielsweise wenn die Vorinformationen
ganz oder teilweise von einer bereits auf dem gleichen Gerät realisierten
anderen Komponente, wie zum Beispiel einer Bildrekonstruktionsvorrichtung
für einen
Topographiescan oder dergleichen, übernommen werden können oder
an eine andere Komponente nur softwaremäßig übergeben werden müssen. Ebenso
können
die Schnittstellen auch aus Hardware- und Softwarekomponenten bestehen,
wie zum Beispiel eine Standard-Hardwareschnittstelle, die durch
Software für
den konkreten Einsatzzweck speziell konfiguriert wird. Außerdem können beide
Schnittstellen auch in einer gemeinsamen Schnittstelle, beispielsweise
einer Input/Output-Schnittstelle zusammengefasst sein.
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Insgesamt
kann ein Großteil
der Komponenten zur Realisierung der Steuereinrichtung in der erfindungsgemäßen Weise,
insbesondere die Abgleichseinheit und die Auswahleinheit, ganz oder
teilweise in Form von Softwaremodulen auf einem Prozessor realisiert
werden.
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Die
Erfindung umfasst daher auch ein Computerprogrammprodukt, welches
direkt in einem Prozessor eines programmierbaren Steuerungssystems
ladbar ist, mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens
auszuführen,
wenn das Programmprodukt auf dem Steuerungssystem ausgeführt wird.
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Weitere
besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich auch aus den abhängigen
Ansprüchen
sowie der nachfolgenden Beschreibung. Dabei kann die Auswahleinrichtung
auch entsprechend den abhängigen
Ansprüchen
zum analogen Verfahren weitergebildet sein.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass die Vorinformationen die Angabe eines
untersuchungsobjektspezifischen Erkenntnisinteresses umfassen. Im
Falle eines medizintechnischen Scans können dies die klinische Überweisungsanforderung
eines überweisenden
Arztes, eine Angabe zur Indikation bzw. eine Verdachtsdiagnose sowie
Angaben zu Ergebnissen von Voruntersuchungen sein. Im Falle von
unbelebten Objekten, zum Beispiel eines Gummireifens, der auf Lufteinschlüsse überprüft werden soll,
kann dies die Anforderung sein, dass die Größe und die Anzahl von Lufteinschlüssen ermittelt
werden soll.
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Die
erfindungsgemäße Auswahleinrichtung
ist so ausgebildet, dass in der Zuweisungseinheit ein Scanprotokoll
gesucht wird, das dieses untersuchungsobjektspezifische Erkenntnisinteresse
mit den scanprotokollspezifischen Parametern von Scanprotokolls
vergleicht, und auf Basis dieses Vergleichs das Scanprotokoll zuweist,
das für
eine derartige Untersuchung am besten geeignet ist. Die Angaben
zum untersuchungsobjektspezifischen Erkenntnisinteresse sind für ein erfindungsgemäßes Verfahren
deshalb besonders geeignet, weil ihnen üblicherweise einfach scanprotokollspezifische
Parameter zugeordnet werden können.
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Ein
Kriterium für
eine derartige Zuweisung ist beispielsweise, ob ein Untersuchungsobjekt
stark bewegt, wie zum Beispiel ein menschliches Herz, oder eher
unbewegt, wie beispielsweise ein Knie, das von einem Patienten ruhig
gehalten werden kann, ist. In Abhängigkeit davon kann unter anderem
ein scanprotokollspezifischer Parameter zur Bildaufnahmegeschwindigkeit
variiert werden. Dies wirkt sich beispielsweise bei einem Computertomographiesystem
auf die Umlaufgeschwindigkeit der Röntgenquelle und des ihr zugeordneten
Röntgensensors
aus.
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Alternativ
oder ergänzend
zum untersuchungsobjektspezifischen Erkenntnisinteresse können weitere Vorinformationen
herangezogen werden.
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Besonders
bevorzugt umfassen die Vorinformationen Bilddaten aus mindestens
einem von einem Bildgebungssystem überstellten Topogramm. Ein
Topogramm ist allgemein eine Übersichtsaufnahme
eines Untersuchungsobjekt bzw. eines das Untersuchungsobjekt umfassenden
Körpers,
aus dem beispielsweise erste Rückschlüsse auf
Lage, Größe oder
Besonderheiten des Untersuchungsobjekt bzw. des das Untersuchungsobjekt
umschließenden
Körpers
gezogen werden können.
Im Rahmen der Erfindung können
die Topogramme prinzipiell von beliebigen Bildgebungssystemen erstellt
sein. Beispielsweise können
Bilddaten aus Ultraschalluntersuchungen oder Fotoaufnahmen eines
Untersuchungsobjekts verwendet werden.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird vorab durch das Schnittbildaufnahmesystem ein
Topogramm erstellt, dessen Bilddaten als Vorinformationen verwendet
werden. Der Vorteil der Verwendung eines Topogramms, das durch das
Schnittbildaufnahmesystems selbst erstellt wurde, liegt vor allem
darin, dass ein bekanntes gemeinsames Koordinatensystem des Topogramms
und der Scanprotokolle vorliegt und somit keine Zusatzschritte zur
Rückbeziehung
von Topogrammdaten aus anderen Aufnahmesystemen auf die Scanprotokolle
notwendig ist. Es lassen sich also Verfahrensschritte im Vergleich
zur Aufnahme von Topogrammen mit anderen Bildaufnahmesystemen einsparen.
Die Erstellung eines Topogramms durch das Schnittbildaufnahmesystem
ist meist ohnehin standardmäßig vorgesehen,
so dass dieser Verfahrensschritt vor Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
meist keinen Zusatzaufwand bedeutet.
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Insbesondere
kann auf Basis eines Topogramms mit einem geeigneten Objekterkennungsalgorithmus eine
automatische Organerkennung durchgeführt werden, deren Ergebnis
in Form von Organ-Bilddaten wiederum in dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Steuerung eines Schnittbildaufnahmesystems als Vorinformationen
eingespeist werden können.
Hierzu können
algorithmusbasierte Objekterkennungsmethoden wie beispielsweise
ActiveSha peModel, Active Contour, LevelsetSegmentation oder Correlation
verwendet werden, wie sie dem Fachmann bekannt sind.
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Besonders
bevorzugt wird in diesem Rahmen das Topogramm, dessen Bilddaten
als Vorinformationen verwendet werden, als Multiple-Energy-Computertomogramm
erstellt.
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Die
Multiple-Energy-Computertomographie wird bisher zur Durchführung von
Scandurchläufen
verwendet, aus denen detailgenaue Bilddaten gewonnen werden, die
für eine
Weiterverwendung durch einen Endnutzer vorgesehen sind. Dabei wird
gemäß einer
ersten Variante mit Strahlungen unterschiedlicher Energien, das
heißt
mit Röntgenstrahlung
mit verschiedenen Energiespektren gearbeitet. Eine zweite Variante
sieht vor, dass Röntgenstrahlung
mit einem breiten Energiespektrum ausgesandt und energieselektiv
vom Detektor gemessen wird. Derzeit werden bereits häufiger „Dual-Energy”-Methoden
mit einer Unterscheidung von zwei unterschiedlichen Energien eingesetzt.
Solche Multiple-Energy-Verfahren (bzw. auch „Dual-Energy”-Methoden, die als
eine einfache Variante der Multiple-Energy-Verfahren zu sehen sind) bieten gegenüber Verfahren, bei
denen nur Strahlung einer Energie ausgesendet bzw. die Strahlung
nur über
die Energie integriert vom Detektor erfasst wird, den Vorteil eines
deutlich höheren
nutzbaren Bildkontrastes. Insbesondere beim Scannen von organischen
Weichteilen im medizintechnischen Bereich können so unterschiedliche Gewebearten
besser voneinander diskriminiert werden.
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Eine
solche Multiple-Energy-Methode wird nun zur Durchführung eines
Topogramm-Scans durchgeführt,
um die Möglichkeiten
des höheren
Bildkontrasts bereits im Rahmen dessen nutzen zu können. Daraus ergibt
sich beispielsweise der Vorteil, dass deutliche genauere Topogramm-Bilddaten
zur Verfügung
stehen als üblicherweise
zu erwarten wäre.
Es wird dadurch möglich,
aus diesen Topogramm-Bilddaten separate Weichteil-Bilddaten und
Knochen-Bilddaten zu erzeugen.
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Aufgrund
des Multiple-Energy-Verfahrens im Topogramm ist es somit möglich, die Überlagerung
von Knochen und Weichteilen signifikant zu minimieren oder gar ganz
aufzuheben. Dadurch können
gesuchte Strukturen in den Bilddaten wesentlich einfacher und schneller
gefunden werden. Beispielsweise ist die Erkennung einer Lunge in
einem herkömmlichen
(Single-Energy-)Topogramm wegen der Überlagerung der Rippen über die
Lungenstruktur mit einem automatischen Objekterkennungsverfahren
nahezu unmöglich.
In einem auf Basis der Multiple-Energy-Methode erzeugten Weichteilbild ist
dies hingegen problemlos möglich.
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In ähnlicher
Weise ist es vorteilhaft, wenn auch bei Verwendung anderer bildgebender
Systeme, z. B einem Magnetresonanztomographen, aus den Bilddaten
des Topogramms Weichteil-Bilddaten, die Weichteile repräsentieren,
und Knochen-Bilddaten, die Knochen repräsentieren, voneinander diskriminiert
werden.
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Auf
Basis der z. B. wie zuvor beschrieben vordifferenzierten Bilddaten,
beispielsweise einem „Weichteiltopogramm” und einem „Knochentopogramm”, wird
daher vorzugsweise eine automatische Organerkennung durchgeführt, deren
Ergebnis in Form von Organ-Bilddaten wiederum in eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung
zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Steuerung eines Schnittbildaufnahmesystems als Vorinformationen
eingespeist werden können.
Hierzu können
die oben beschriebenen Objekterkennungsmethoden genutzt werden.
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Das
zuvor beschriebene Verfahren zur Identifizierung von Objekten mittels
eines Topogramms, bei dem ein Topogramm als Multiple-Energy-Computertopogramm
erstellt wird und auf Basis der Multiple-Energy-Topogramm-Bilddaten
Weichteil-Bilddaten, die Weichteile repräsentieren, und Knochen-Bilddaten,
die Knochen repräsentieren,
voneinander diskriminiert werden und dann auf Basis der Weichteil-Bilddaten
und/oder den Knochen-Bilddaten
eine automatische Objekterkennung durchgeführt wird, wird zwar vorzugsweise
zur Weiterbildung des erfin dungsgemäßen Verfahren genutzt. Jedoch
kann dieses Verfahren auch in anderen Anwendungen gewinnbringend
genutzt werden.
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Es
kann auch vorteilhaft sein, mehrere Topogramme desselben Untersuchungsobjektes
aus verschiedenen Richtungen aufzunehmen. Einerseits können dadurch
Objekte räumlich
getrennt werden, z. B. kann Kontrastmittel im Darm durch eine Lateral-Aufnahme von der
dahinter liegenden Wirbelsäule
getrennt werden. Andererseits kann bei der Aufnahme der Topogramme
durch das Tomographie-System z. B. die korrekte Lagerung des Patienten überprüft werden.
Insbesondere lassen sich auf CT-Systemen solche Topogramme auch gleichzeitig
aufnehmen, wenn entweder ein CT-System mit mehreren Röhren verwendet
wird, oder eine einzelne Röhre
bei gleichzeitigem Tischvorschub nur in den benötigten Richtungen eingeschaltet
wird (Spiraltopogramm).
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Weiterhin
können
die Vorinformationen vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden
Angaben bzw. Daten umfassen:
- – Angaben
zur Lagerung des Untersuchungsobjekts und/oder eines das Untersuchungsobjekt
umschließenden
Körpers,
- – Angaben
zur Größe und/oder
zum Gewicht des Untersuchungsobjekt oder eines das Untersuchungsobjekt
umschließenden
Körper
und/oder weitere untersuchungsobjektspezifische Daten und
- – Scanauftragsdaten.
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Die
Angaben zur Lagerung des Untersuchungsobjekt bzw. des das Untersuchungsobjekt
umschließenden
Körpers
können
beispielsweise Angaben zur Position und/oder Ausrichtung des Untersuchungsobjekts
gegenüber
einem festen Koordinatensystem sein und/oder einfache Angaben zu
einem Patienten, beispielsweise, ob er in Kopf- oder in Fußlage in
einen Tomographen gefahren wird. Weitere untersuchungsobjektspezifische
Daten können
beispielweise Materialangaben umfassen oder im Falle eines belebten
Untersuchungsobjekts das Geschlecht des Patienten.
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Je
mehr Vorinformationen der Auswahleinrichtung zur Verfügung gestellt
werden, desto genauer kann mit den scanprotokollspezifischen Parametern
abgeglichen werden, welches Scanprotokoll am geeignetsten für einen
nachfolgenden Scan des Schnittbildaufnahmesystems ist.
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Prinzipiell
ist es möglich,
jegliche Art scanprotokollspezifischer Parameter heranzuziehen.
Vorzugsweise umfassen in einem ersten Anwendungsbereich die scanprotokollspezifischen
Parameter jedoch mindestens einen der folgenden Parameter:
- – eine
anzulegende Strahlungsquellenspannung einer Strahlungsquelle des
Schnittbildaufnahmesystems und
- – einen
zu erzielenden Spannungsquellenstrom einer Strahlungsquelle des
Schnittbildaufnahmesystems
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Diese
Parameter beziehen sich im Wesentlichen auf Röntgen- und/oder radioaktive Strahlung emittierende
Strahlungsquellen, d. h. vor allem auf die Anwendung in Computertomographiesystemen.
Eine Strahlungsquelle kann in diesem Falle eine Röntgenquelle
oder eine Quelle sein, die radioaktive Strahlung aussendet. Die
dort angelegte Strahlungsquellenspannung bzw. der zu erzielende
Strahlungsquellenstrom definieren die Strahlungsdosis, die in das
Untersuchungsobjekt bzw. in einen das Untersuchungsobjekt umschließenden Körper eingebracht
wird.
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In
einem zweiten Anwendungsbereich umfassen die scanprotokollspezifischen
Parameter mindestens eine Angabe zu einer Sendesequenz, beispielsweise
eine Pulssequenz von Hochfrequenz- und/oder Gradientenpulsen und/oder
eine Pulsauslesesequenz, eines ein Feld emittierenden Schnittbildaufnahmesystems
wie z. B. einen Magnetresonanztomographen, der üblicherweise in Abhängigkeit
von einem Scanprotokoll unterschiedliche Sendesequenzen aussendet,
um Magnetresonanzsignale und somit Bildrohdaten zu akquirieren.
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Für alle Anwendungsbereiche
umfassen die scanprotokollspezifischen Parameter außerdem zusätzlich oder
alternativ zu den vorgenannten Parametern:
- – einen
Rekonstruktionsparameter für
eine Bildauswertung und
- – einen
den Vorschub einer Objektlagerungseinrichtung repräsentierenden
Wert.
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Durch
den Vorschub einer Objektlagerungseinrichtung wird z. B. die Qualität und die
Schnelligkeit einer Schnittbildaufnahmen mit bestimmt. Je langsamer
der Vorschub erfolgt, desto höher
ist die Dosis und damit die erreichbare Bildqualität der Bilddaten.
Dies kann weiterhin auch ggf. zusätzlich durch die Umdrehungsgeschwindigkeit
einer Strahlungsquelle geregelt werden.
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Rekonstruktionsparameter
für eine
Bildauswertung umfassen beispielsweise Schwellenwerte oder ähnliche
Angaben zur Filterung der Rohbilddaten oder weitere Parameter, die
sich auf die Umwandlung der gewonnen Rohbilddaten in eine bildliche
Darstellung auswirken.
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Die
hier aufgezählten
Parameter variieren wesentlich in Abhängigkeit vom Erkenntnisinteresse,
bzw. von anderen Vorinformationen zum Untersuchungsobjekt. Sie repräsentieren
daher indirekt diese Vorinformationen, wenn sie auf diese abgestimmt
sind. Insofern lässt
sich mit ihrer Hilfe eine möglichst
zielgerichtete Zuweisung eines Scanprotokolls in Abhängigkeit
von den Vorinformationen erreichen.
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Als
Beispiel von scanprotokollspezifischen Parametern seien hier die
Voreinstellungen eines typischen Scanprotokolls zur Durchführung einer
sogenannten 4D-Herzuntersuchung in einem Computertomographen, d.
h. einer dreidimensionalen Darstellung eines Herzens in zeitlicher
Bewegungsabfolge, kurz erläutert:
| Parameter | Einstellung |
| Modus | Spiralscan |
| Spannung | 120
KV |
| Effektiver
Leistungseintrag | 160
mAs |
| Röhrenstrom | 533
mA |
| Röhrenleistung | 64
kW |
| Anfangsverzögerung | 0
s |
| Rotationszeit | 0,33
s |
| Anzahl
der Kollimationsflächen | 64 |
| Flächenbreite
der Kollimationsflächen | 0,6
mm |
| Vorschub
Lagerungseinrichtung pro Ro | 6,9
mm |
| tation | |
| Schrittfaktor
des Vorschubs | 0,18 |
| Gantry
Neigung | 0° |
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Die
Anforderungen einer 4D-Herzuntersuchung bestehen im Wesentlichen
in einer hohen Bildauflösung,
d. h. Genauigkeit. Daher wird im vorliegenden Fall ein Scanprotokoll
ausgewählt,
das den Computertomographen so steuert, dass ein Spiralscan mit
einem vergleichsweise hohen Strahlungseintrag und einen sehr geringen
Tischvorschub durchgeführt
wird. Eine Neigung der Gantry, d. h. der Umlaufbahn der Röntgenröhre zur
Einschubrichtung des Untersuchungsobjekts ist hier nicht vorgesehen,
während
sie bei anderen Organen, beispielsweise bei der Untersuchung eines
Hirns, oftmals angewandt wird. Da im Falle der hier angestrebten Herzuntersuchung
kein Kontrastmittel gegeben wird, wurde weiterhin keine Anfangsverzögerung vorgesehen, wie
es beispielsweise angebracht wäre,
wenn die Kontrastmittelverteilung in einer bestimmten Phase betrachtet
werden soll.
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Es
ist prinzipiell möglich,
das erfindungsgemäße Verfahren
ohne Einwirkung durch einen Nutzer vollautomatisiert ablaufen zu
lassen. Bevorzugt wird jedoch das ausgewählte Scanprotokoll einem Benutzer
zur Modifikation und/oder zur Bestätigung übergeben, wobei Bestätigungs-
bzw. Modifikationssignale vom Benutzer über eine Benutzerschnittstelle
eingegeben werden, die mit der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung verbunden bzw.
in diese integriert ist. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass das
Erfahrungswissen von langjährig
geschultem Bedienungspersonal nicht außen vor bleibt und dass ggf.
ein zusätzliches
Finetuning des ausgewählten
Scanprotokolls, d. h. beispielsweise die Abänderung einzelner Scanprotokoliparameter,
ermöglicht
wird. Speziell im medizintechnischen Bereich ist es weiterhin notwendig,
dass ein medizintechnisch geschultes Personal letztendlich die Entscheidung
trifft, dass ein Scan mit einer bestimmten ausgewählten Scanmethode
durchgeführt
wird. Hierzu dient die Möglichkeit
der Rückbestätigung.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
Informationen zum ausgewählten
Scanprotokoll gemeinsam mit in einem Scan des Schnittbildaufnahmesystems
gewonnenen Bilddaten hinterlegt werden. In der Praxis bedeutet dies
beispielsweise, dass den im sogenannten DICOM-Format (Digital Imaging and Communications
in Medicine) abgespeicherten Bilddaten im DICOM-Header der Titel
und ggf. andere Angaben zum Scanprotokoll beigegeben wird. Diese
DICOM-Daten können beispielsweise
bei der Darstellung der Bilddaten auf Bildschirmen oder in Ausdrucken
mit dargestellt werden und sind in der Bilddaten-Datei mit hinterlegt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren
anhand von Ausführungsbeispielen
noch einmal näher
erläutert.
Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen
Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 eine
schematische Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Steuerreinrichtung
und
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3 eine
perspektivische Darstellung eines Tomographiegeräts mit einer dazugehörigen Blockdarstellung seines
Steuerungssystems und weiterer elektronischer Komponenten.
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1 zeigt
ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Es besteht aus den prinzipiellen Verfahrensschritten einer Entgegennahme
E von Vorinformationen, eines Abgleichs A der Vorinformationen mit
Informationen zu scanprotokollspezifischen Parametern von Scanprotokollen,
einer Auswahl Z eines Scanprotokolls mit einer höchsten Kompatibilität seiner
Parameter mit den entgegengenommenen Vorinformationen, der Durchführung eines
Scans S und der bildlichen Darstellung B der jeweiligen Scanergebnisse.
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Im
Detail gestaltet sich das Verfahren wie folgt:
Vorinformationen
wie Angaben V1 zur Lagerung eines Untersuchungsobjekts
und/oder eines das Untersuchungsobjekt umschließenden Körpers, Angaben V2 zur
Größe und Angaben
V3 zum Gewicht eines Untersuchungsobjekts
und/oder eines das Untersuchungsobjekt umschließenden Körpers sowie Scanauftragsdaten V4 werden einzeln oder gesammelt entgegengenommen.
Zusätzlich
können
unter Zuhilfenahme dieser Vorinformationen V1,
V2, V3, V4 Topogrammdurchführungsbefehle TB generiert
werden, die dazu dienen, die Durchführung eines Topogramms T des
Untersuchungsobjekts bzw. eines das Untersuchungsobjekt umschließenden Körpers zu
steuern. Aus einem solchen Topogramm T resultieren Topogrammdaten
TD, die als weitere Vorinformationen verwendet werden können. Es
können
dabei auch mehrere Topogramme aus verschiedenen Richtungen aufgenommen
werden. Die Vorinformationen V1, V2, V3, V4,
TD werden beispielsweise gebündelt als
gesammelte Vorinformationen Vges zum Abgleich
A weitergegeben. In den Abgleich A fließen Informationen SPP zu scanprotokollspezifischen
Parametern von in einem Speicher 41 vorgehaltenen Scanprotokollen
P1, P2, P3, P4 ein. Aus dem
Abgleich A resultieren Abgleichsdaten AD, aus denen ermittelt werden
kann, welches Scanprotokoll Px die höchste Kompatibilität seiner
Parameter mit den entgegengenommenen Vorinforma tionen Vges aufweist,
sodass dieses ausgewählte
Scanprotokoll Px im Folgenden für einen
Scan S ausgewählt
wird.
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Die
so generierten Auswahlinformationen ZIx bzw.
das dazugehörige
Scanprotokoll Px können einem Nutzer über eine
Nutzerschnittstelle UI zur Rückbestätigung bzw.
Modifikation ausgegeben werden. Der Nutzer gibt zur Bestätigung bzw.
Modifizierung eines Protokolls Auswahlinformationen ZIv bzw.
ein bestätigtes bzw.
modifiziertes Scanprotokoll Py zurück. Die
Auswahlinformationen ZIy können auch
in einem einfachen Bestätigungssignal
des Nutzers bestehen, so dass das ursprünglich ausgewählte Scanprotokoll
Px ausgewählt bleibt. Ein letztendlich
ausgewähltes,
ggf. modifiziertes Scanprotokoll Pz – dies entspricht
in der Regel entweder dem ursprünglich
automatisch ausgewählten
Scanprotokoll Px oder einem von einem Nutzer
modifizierten Scanprotokoll Py – wird für den Scan
S bereitgestellt und ggf. an den Speicher 41 zur Abspeicherung
weitergeleitet. In der Folge werden im Scan S gewonnene Scanrohbilddaten
zur Bildverarbeitung B weitergeleitet und dort gemäß den Rekonstruktionsparametern
des ausgewählten
Scanprotokolls Pz bearbeitet. Mit den so generierten
Bilddaten können
auch Informationen zum ausgewählten
Scanprotokoll Pz abgespeichert und beispielsweise
in einem DICOM-Header mit angegeben werden.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung 1 in
Blockdarstellung. Sie umfasst neben weiteren Komponenten 4 zur
Steuerung eines Schnittbildaufnahmesystems zwei Eingangsschnittstellen 3, 5 und
eine Ausgangsschnittstelle 11. Die erste Eingangsschnittstelle 3 dient
der Entgegennahme von Vorinformationen Vges,
während
die zweite Eingangsschnittstelle 5 der Entgegennahme von
Informationen SPP zu scanprotokollspezifischen Parametern von Scanprotokollen
P1, P2, ... Pn sowie der Entgegennahme dieser Scanprotokolle
P1, P2, ... Pn selbst dient. Dieser Input wird in eine
Abgleichseinheit 7 zum Abgleich A eingespeist. Die Abgleichseinheit 7 generiert
hieraus Abgleichsdaten AD, die gemeinsam mit den Scanprotokollen
P1, P2, ... Pn an eine Auswahleinheit 9 weitergegeben
werden, die hieraus Auswahlinformationen ZI ableitet, die über die
Ausgangsschnittstelle 11 an die weiteren Komponenten 4 der
Steuerungseinheit geleitet werden. Die Auswahleinheit 9 und
ggf. auch die Abgleicheinheit greifen zur Durchführung der Auswahl Z und ggf.
des Abgleichs A auf eine festgelegte Regel R zurück, die festlegt, welche scanprotokollspezifischen Parameter
welchen Vorinformationen zuzuordnen und ggf. wie die Vorinformationen
in ihrer Bedeutung zu gewichten sind.
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Durch
die weiteren Komponenten 4, die beispielsweise eine Ausgangsschnittstelle
zur Weiterleitung von Steuerbefehlen an ein Tomographiegerät und/oder
an eine Bildverarbeitungseinheit umfassen, wird der restliche Ablauf
des im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Verfahrens gesteuert.
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In 3 ist
ein Schnittbildaufnahmesystem 13 in Form eines Computertomographen
darstellt. Er ist verbunden mit einem elektronischen Steuerungssystem 25.
Das Computertomographiesystem 13 umfasst im Wesentlichen
eine Untersuchungsobjektlagerungseinheit 23, die in Form
eines Patiententisches ausgeführt ist,
und eine Untersuchungskammer 12, um die ringförmig eine
Gantry 14 mit einer Röntgenquelle 19 und
einer auf einer der Umlaufbahn der Röntgenquelle 19 gegenüberliegenden
Sensoreinheit 21, wobei die Röntgenquelle 19 und
die Sensoreinheit 21 rotierend an Gantry 14 angeordnet
sind. Der Patiententisch 23 kann hier in die Untersuchungskammer 12 eingefahren
werden – alternativ
ist es auch möglich,
die Gantry mitsamt ihrem Gehäuse
in Richtung des Patiententischs 23 zu bewegen. Auf dem
Patiententisch 23 ist ein Körper 17 eines Patienten
gelagert. Zwei seiner Organe sind als Untersuchungsobjekte definiert:
Das Herz 15a und die Niere 15b.
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Zur
Durchführung
eines Tomographiescans mit Hilfe des Computertomographen 13 wird
das Steuerungssystem 25 verwendet. Es umfasst Ein- bzw.
Ausgangsschnittstellen 27, 29, 31, 33, 35, 37, über die
Steuerungsdaten SD1, SD2,
SD3 ausgegeben bzw. Bildinformationen BI.
entgegengenommen werden. Das Steue rungssystem 25 umfasst
weiterhin eine zentrale, auf einem Prozessor angeordnete erfindungsgemäße Steuereinrichtung 1 und
einen damit in Verbindung stehenden Scanprotokollspeicher 41.
Die Steuereinrichtung 1 ist hier nur als einzelner Block
dargestellt, doch umfasst sie insbesondere alle Komponenten, die
in Zusammenhang mit 2 bereits erläutert wurden.
Sie generiert Steuerungsdaten SD1, SD2, SD3 zur Steuerung
des Computertomographen 13. Über die Ausgangsschnittstelle 31 werden
Steuerungsdaten SD1 zur Steuerung der Sensoreinheit 21 ausgesandt.
Von der Sensoreinheit 21 gelangen Bildinformationen BI über die
Eingangsschnittstelle 27 in die Steuereinheit 1.
Diese generiert weiterhin Steuerungsdaten SD2,
die über
die Ausgangsschnittstelle 29 an die Röntgenquelle 19 zur
Steuerung derselben weitergeleitet werden. Weitere Steuerungsdaten
SD3 gehen über die Ausgangsschnittstelle 33 an
die Untersuchungsobjektlagerungseinheit 23, wodurch deren
Vorschub gesteuert wird.
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Die
Steuereinrichtung 1 ist über eine Ausgangsschnittstelle 35 mit
einem Terminal 43 verbunden. Hierüber können Auswahl- und Steuerungsinformationen
in der Interaktion mit einem Benutzer ein- und ausgegeben werden.
Hierzu zählen
u. a. die ausgewählten
Scanprotokolle Px, (vgl. 1).
Ein Nutzer kann über
die graphische Benutzeroberfläche
des Terminals 43 die Scanprotokollauswahl bestätigen bzw.
modifizieren und erhält
sie ggf. visualisiert. Mit Hilfe der Steuerungsrichtung 1 ist
es möglich,
automatisiert das Scanprotokoll Px auszuwählen, das
auf Basis von Vorinformationen Vges, die
wiederum unter anderem über
das Terminal 43 in die Steuereinrichtung 1 eingespeist
werden, abgeleitet werden können.
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Eine
zweite Ausgangsschnittstelle 37 ist mit einem Bus 45 eines
radiologischen Informations- und Bildgebungssystems verknüpft. Über die
Ausgangsschnittstelle 37 können beispielsweise Bilddaten,
Bildverarbeitungsbefehle und weitere Informationen weitergeleitet
werden, die einer Nachbearbeitung, Abspeicherung oder Weiterleitung
an weitere Bilddatennutzer zugeführt
werden sollen.
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In
den 2 und 3 sind nur ausgewählte, zur
Verdeutlichung der Erfindung besonders geeignete Komponenten eines
Steuerungssystems 25 und des Computertomographen dargestellt.
Selbstverständlich umfassen
beide Geräte
noch eine Vielzahl weiterer Funktionsbestandteile.
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Es
wird außerdem
abschließend
noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert
beschriebenen Verfahren sowie bei der dargestellten Vorrichtung
lediglich um Ausführungsbeispiele handelt,
welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden
können,
ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung
der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht aus,
dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.