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Verfahren und ein CT-System zur Aufnahme und Verteilung von Ganzkörper-CT-Daten eines polytraumatisierten Patienten im Rahmen eines Schockraum-Algorithmus
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein CT-System zur Aufnahme und Verteilung von Ganzkörper-CT-Daten eines polytraumatisierten Patienten im Rahmen eines Schockraum-Algorithmus mit einem CT-System, wobei zur Durchführung einer Differentialdiagnostik rekonstruierte CT-Bilddatensätze vom CT-System an mehrere entfernte fachspezifisch besetzte Arbeitsplätze zur Diagnoseerstellung versandt werden.
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Es ist allgemein bekannt, dass in der Traumatologie im Rahmen eines Schockraum-Algorithmus zunehmend Ganzkörper-CT-Scans, gegebenenfalls als erste und einzige Bildgebung, eingesetzt werden, um die Bildgebungszeit insgesamt möglichst zu reduzieren und früh eine zuverlässige Diagnose zu erstellen und somit die Überlebens- und Rehabilitationschancen des Patienten zu erhöhen.
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Ein Problem dieser Vorgehensweise liegt darin, dass eine Zurverfügungstellung der Daten aus der Ganzkörper-CT aufgrund der Größe der Datensätze in Relation zu den vorhanden Datenübertragungsraten eines üblichen Netzwerkes, in dem sich die einzelnen Arbeitsplätze der diagnostizierenden Experten befinden, zu extrem langen Datenübertragungszeiten führt. Hierdurch wird der Zeitvorteil, der durch die Erstellung eines Ganzkörper-CTs gegenüber mehreren Einzeluntersuchungen entsteht, zum großen Teil wieder kompensiert.
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Grundsätzlich wird auch die Druckschrift
DE 10 2007 032 302 A1 verwiesen, die ein Verfahren zur routinemäßigen Verteilung von CT-Bilddaten nach vorheriger Anforderung der Diagnoseabteilungen beschreibt, allerdings ist ein solches Verfahren aufgrund der notfallmäßigen Untersuchung eines polytraumatisierten Patienten zu langwierig und unpraktikabel.
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Weiterhin wird auf die Druckschrift
DE 101 26 641 A1 verwiesen, welche ein Verfahren zur Ermittlung eines vorgegebenen Bereiches eines Topogramms offenbart, für den anschließend ein Volumendatensatz einer CT-Untersuchung erstellt werden soll.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur effizienteren Übertragung der CT-Daten an spezifische Arbeitsplätze zu finden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
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Die Erfinder haben Folgendes erkannt:
Soll im Rahmen eines Schockraum-Algorithmus mit Durchführung eines Ganzkörper-CT-Scans die Diagnose im Bereich unterschiedlicher Organe auf unterschiedliche Experten beziehungsweise zeitliche Phasen des Schockraum-Algorithmus aufgeteilt werden, so kann eine Zerlegung des Ganzkörper-CT-Datensatzes in Körperregionen oder verletzte Regionen vor dem Versenden an unterschiedliche Experten-Arbeitsplätze sinnvoll werden, um die notwendige zu übertragende Datenmenge je Arbeitsplatz zu reduzieren. Hiervon profitieren ebenfalls Algorithmen zur weiteren Verarbeitung der CT-Bilddaten auf den Arbeitsplätzen, wie z. B. CAD-Algorithmen zur Detektion von Pathologien, da kleinere Bilddatensätze performanter verarbeitet werden können.
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Es entfällt damit also die Notwendigkeit, die vollständigen Ganzkörper-CT-Datensätze nach der CT-Akquisition über das Krankenhaus-Netzwerk an die Diagnose-Arbeitsplätze zu übertragen. Ebenso wie es auf den Arbeitsplätzen der Experten entfällt, dass zunächst die relevante Bildregionen innerhalb der vollständigen Ganzkörper-CT-Datensätze aufzufinden sind. Im bisherigen Stand der Technik mussten hierzu mit Hilfe automatischer Algorithmen der gesamte vorliegende Ganzkörper-CT-Bilddatensatz durchsucht werden. Auch hierdurch ergaben sich bisher nicht unerhebliche Verzögerungen im Arbeitsablauf.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird vor dem Datenversand eine Aufteilung in die für die jeweilige Diagnostizierung der jeweiligen Experten notwendigen Körperregionen vorgenommen und nur die rekonstruierten CT-Daten versandt, die jeweils für die Untersuchung relevant sind. Gegebenfalls können sogar aufgrund der vorbekannten Zuordnung der vorbestimmten Körperregionen zu bestimmten diagnostischen Betrachtungen bereits bei der Rekonstruktion der Körperregionen unterschiedliche und für die jeweilige Diagnostik besonders günstige Rekonstruktionsparameter verwendet werden. So können zum Beispiel Körperregionen, die zur Beurteilung orthopädischer Diagnostik genutzt werden, mit Parametern rekonstruiert werden, die knöcherne Strukturen besonders gut hervorheben, während Körperregionen, die Experten zur Diagnostik von Organen, z. B. Milz, Leber, Nieren, etc. zugesandt werden, mit Parametern rekonstruiert werden, die besonders gut Weichteilstrukturen erkennen lassen. Wird außerdem noch ein Mehr-Energie-CT verwendet, so können diese Anforderungen auch entsprechend bei der Verwendung von Kombinationsparametern zur Bildkombination oder bei Mehrkomponentenzerlegungen genutzt werden.
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Insgesamt liegt ein wichtiger Vorteil dieses Verfahrens in der schnellen Verfügbarkeit der kleineren, zerlegten Datensätze über ein Krankenhaus-Netzwerk. Durch die reduzierte Größe der Datensätze können diese zudem schneller gesichtet und verarbeitet werden. Beider Zerlegung der Bilddaten auf der Grundlage von Topogrammen am Scanner können bei der Rekonstruktion der CT-Rohdaten spezielle Parametrisierungen, z. B. spezielle Kopf-Rekonstruktionskerne, für die jeweiligen Körperregionen verwendet werden und damit insgesamt bezogen auf die jeweilige Untersuchung verbesserte Bilddaten liefern.
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Entsprechend dem oben geschilderten Grundgedanken schlagen die Erfinder ein Verfahren zur Aufnahme und Verteilung von Ganzkörper-CT-Daten eines polytraumatisierten Patienten im Rahmen eines Schockraum-Algorithmus mit einem CT-System vor, wobei Verfahren zur Aufnahme und Verteilung von Ganzkörper-CT-Daten eines polytraumatisierten Patienten im Rahmen eines Schockraum-Algorithmus mit einem CT-System, wobei unter Vermeidung einer arbeitsplatzseitigen Datenauswahl aus der Summe der CT-Daten der Ganzkörper-CT vor einem Datenversand:
im ersten Verfahrensschritt zunächst eine Erstellung eines Ganzkörper-Topogramms einschließlich Aufteilung und automatischer Zuordnung von z-Koordinatenbereichen des Ganzkörper-Topogramms zu sich unterscheidenden Körperregionen erfolgt, indem die Körperregionen im Topogramm durch automatische Erkennungsverfahren von typischen Körpermarken bestimmt werden, anschließend eine Durchführung eines Ganzkörper-CT-Scans mit Aufnahme von CT-Rohdaten erfolgt,
darauf eine Zuordnung der CT-Rohdaten zu den unterschiedlichen Körperregionen auf der Basis der ermittelten z-Koordinatenbereiche erfolgt,
darauf eine Rekonstruktion von CT-Bilddatensätzen auf einem Computer des CT-Systems, welche die unterschiedlichen Körperregionen der z-Koordinatenbereiche darstellen, erfolgt, indem jeder körperregionspezifische CT-Bilddatensatz mit individuellen Rekonstruktionsparametern rekonstruiert wird, und schließlich eine Zusendung jeweils körperregionspezifischer CT-Bilddatensätze an mehrere entfernte fachspezifisch besetzte Arbeitsplätze zur Diagnoseerstellung bezüglich der jeweils zugesandten Körperregion erfolgt.
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Selbstverständlich wird bei der Beschreibung dieses Verfahrens davon ausgegangen, dass sich der z-Koordinatenbereich auf die typischen z-Koordinaten des verwendeten CT-Systems beziehen und die z-Achse mit der Systemachse, um welche die Gantry des CT-Systems bei nicht vorhandener Kippung rotiert, übereinstimmen.
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Durch die Ausführung dieses Verfahrens wird also erreicht, dass ausschließlich die tatsächlich für eine spezifische Diagnostik notwendigen CT-Daten aus einer Ganzkörper-CT übertragen werden und damit die Datentransfermenge stark reduziert wird und auch die Notwendigkeit einer arbeitsplatzseitigen Datenauswahl aus der Summe der CT-Daten einer Ganzkörper-CT vermieden wird.
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Durch die körperregionspezifische Rekonstruktion des CT-Bilddatensatzes mit individuellen Rekonstruktionsparametern ist es nun möglich, sich bei der Rekonstruktion – entgegen dem Stand der Technik, bei dem die gesamten Scann-Daten eines Ganzkörper-CTs mit den gleichen Rekonstruktionsparametern rekonstruiert wurden – optimierend an die Anforderungen der jeweils spezifischen Diagnostik anzupassen.
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Weiterhin wird, die Körperregionen im Topogramm durch automatische Erkennungsverfahren von typischen Körpermarken bestimmt. Das heißt also, dass die Grenzen vorgegebener Körperregionen dadurch automatisch erkannt werden, dass im Topogramm bestimmte markante Strukturen des menschlichen Körpers, zum Beispiel durch Mustererkennungsverfahren, automatisch gesucht und erkannt werden, und anschließend an Hand deren nun bekannter Lage bestimmte Körperregionen, zumindest bezüglich deren z-Positionen, abgesteckt werden.
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Grundsätzlich können hierbei auch z-Bereiche für Körperregionen abgesteckt werden, die sich zumindest teilweise überlappen. Im Extremfall können auch vollständige Überlappungen vordefinierter Körperregionen auftreten. So kann zum Beispiel einerseits die Körperregion der Wirbelsäule bestimmt werden, die vom Kopf bis zum Becken verläuft, und darin weitere Körperregionen für Lunge oder Abdomen liegen. Wie bereits beschrieben, können außerdem für diese unterschiedlichen Körperregionen je nach zu beurteilendem Material, wie zum Beispiel Knochen oder Weichgewebe, auch unterschiedliche Rekonstruktionsparameter angesetzt werden. Beispielhaft kann sogar die gleiche Körperregion je nach zu beurteilendem Gewebe mit zwei unterschiedlichen Rekonstruktionsparametern rekonstruiert werden, wie es für die Untersuchung der Schädelknochen einerseits und der Gehirnstruktur andererseits vorteilhaft ist. Wesentlich ist, dass dem jeweils zuständigen Experten für die Diagnostik jeweils ausschließlich der Anteil der rekonstruierten CT-Daten zugesandt wird, der für ihn relevant ist.
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Um einen möglichst reibungslosen und schnellen Ablauf der Datenerstellung und Datenverteilung zu gewährleisten, ist es auch vorteilhaft, wenn zusätzlich zur rein automatischen Erkennung von Körpermerkmalen und Bestimmung der gewünschten Körperregionen eine Möglichkeit zur manuellen Korrektur der zuvor automatisch erkannten Körperregionen vorgesehen wird. Insbesondere bei schwer polytraumatisierten Patienten kann es möglich sein, dass teilweise Körpermerkmale aufgrund der vorliegenden Verletzung nicht automatisch erkennbar sind, so dass hier eine manuelle Korrektur beziehungsweise manuelle Eingabe des z-Koordinatenbereiches für eine gesuchte Körperregion vorteilhaft ist.
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Günstig ist es weiterhin, wenn die unterschiedlichen übertragenen CT-Datensätze der Körperregionen auf den verschiedenen Arbeitsplätzen in unterschiedlichen, auf die jeweilige Diagnosestellung angepassten, Darstellungsarten gezeigt werden. So können je nach Aufgabestellung unterschiedliche Darstellungsvarianten der CT-Daten gezeigt werden, wie zum Beispiel Schnittdarstellungen in verschiedenen Ebenen, gerenderte 3D-Darstellungen, oder auch berechnete Projektionen.
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Neben dem oben beschriebenen Verfahren mit seinen unterschiedlichen Ausgestaltungen schlagen die Erfinder auch ein CT-System mit einer eigenen Steuer- und Recheneinheit und mehreren damit netzartig verbundenen Arbeitsstationen in verschiedenen medizinischen Fachgebieten zu einem Diagnoseverbund vor, wobei in der Steuer- und Recheneinheit und den Arbeitsstationen Computerprogramme zur Durchführung der Verfahrensschritte eines der voranstehend beschriebenen Verfahren gespeichert sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: 1: CT-System; 2: erste Röntgenröhre; 3: erster Detektor; 4: zweite Röntgenröhre; 5: zweiter Detektor; 6: Gantrygehäuse; 7: Patient; 8: Untersuchungsliege; 9: Systemachse; 10: Steuer- und Recheneinheit; 11: Kontrastmittelapplikator; 12: EKG-Leitung; 13: Speicher; 14: Computerprogramm; 15.x: Diagnostik-Arbeitsplätze; 16: Netzwerk; 17: Topogramm; 18: Steuer- und Datenleitung; 19: CT-Bilddaten; A: Aufteilung/Zuordnung; D: Detektor-Rohdaten; Da–Dz: Differentialdiagnostik; M: Landmarken; P1–P4: Rekonstruktionsparametersätze; R1–Rn: Rekonstruktionsdatensätze; T: Ganzkörper-Topogramm; S: Steuerbefehle; Sa–Sz: diagnosespezifische Bilddatensätze; S1–S5: Verfahrensschritte; I–VI: Körperregionen.
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Es zeigen im Einzelnen:
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1 ein CT-System mit Computerprogramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 eine schematische Darstellung eines Topogramms mit Körpermarken und z-Aufteilung in Körperregionen, einschließlich gemeinsamer Rekonstruktion und körperregionspezifischer Verteilung der CT-Datensätze an angeschlossene spezialisierte Diagnostik-Arbeitsplätze,
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3 eine schematische Darstellung eines Topogramms mit Körpermarken und z-Aufteilung in Körperregionen, einschließlich individueller Rekonstruktion der Körperregionen mit spezifischen Rekonstruktionsparametern und körperregionspezifischer Verteilung der CT-Datensätze an angeschlossene spezialisierte Diagnostik-Arbeitsplätze, und
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4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufnahme und Verteilung von Ganzkörper-CT-Daten eines polytraumatisierten Patienten mit einem CT-System.
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Die 1 zeigt beispielhaft ein CT-System 1 mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Das gezeigte CT-System 1 weist ein erstes Strahler-/Detektor-System mit einer Röntgenröhre 2 und einem gegenüberliegenden Detektor 3 auf. Optional kann ein solches CT-System 1 auch über eine zweite Röntgenröhre 4 mit einem gegenüberliegenden Detektor 5 verfügen. Beide Strahler-/Detektor-Systeme befinden sich auf einer Gantry, die in einem Gantrygehäuse 6 angeordnet ist und sich während der Abtastung um eine Systemachse 9 dreht. Werden zwei Strahler-/Detekor-Systeme verwendet, so kann auf einfache Weise einerseits eine erhöhte Zeitauflösung für ergänzende Cardio-Untersuchungen gewonnen werden oder es kann gleichzeitig auch mit unterschiedlichen Energien abgetastet werden, so dass zusätzlich eine Materialzerlegung möglich ist und dadurch ergänzende Untersuchungsinformationen in den betrachteten Körperregionen zur Verfügung gestellt werden können.
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Der – meist polytraumatisierte – Patient 7 befindet sich auf einer verschiebbaren Untersuchungsliege 8, die entlang der Systemachse 9 durch das im Gantrygehäuse 6 befindliche Abtastfeld geschoben wird, hierbei wird die Schwächung der von den Röntgenröhren ausgesandten Röntgenstrahlung durch die Detektoren gemessen, wobei zunächst ein Ganzkörper-Topogramm aufgenommen wird, automatisch und gegebenenfalls manuell unterstützt eine z-Aufteilung in unterschiedliche Körperregionen erfolgt und dann die jeweils rekonstruierten CT-Bilddaten ausschließlich für die jeweilige Diagnostik relevanter der Körperregionen individuell an die jeweils spezialisierten Diagnostik-Arbeitsplätze 15.x über ein Netzwerk 16 verteilt werden.
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Grundsätzlich wird erfindungsgemäß eine einfache Ganzkörper-CT ausgeführt, allerdings kann ergänzend auch dem Patienten 7 mit Hilfe eines Kontrastmittelapplikators 11 ein Kontrastmittelbolus injiziert werden, so dass Blutgefäße besser erkennbar werden. Weiterhin kann für Cardioaufnahmen zusätzlich, mit Hilfe einer EKG-Leitung 12, die Herztätigkeit gemessen werden und eine EKG-gegatete Abtastung durchgeführt werden.
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Die Steuerung des CT-Systems erfolgt mit Hilfe einer Steuer- und Recheneinheit 10 über eine Steuer- und Datenleitung 18, über die die Rohdaten D der Detektoren 3 und 5 die Steuerbefehle S übertragen werden. Im Speicher 13 der Steuer- und Recheneinheit 10 befinden sich Computerprogramme 14 befinden, die auch das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchführen können. Zusätzlich kann über diese Steuer- und Recheneinheit 10 auch die Ausgabe von CT-Bilddaten 19, insbesondere auch des Topogramms, erfolgen, wobei die Aufteilung der Körperregionen durch manuelle Eingaben unterstützt werden kann.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Topogramms mit Körpermarken und z-Aufteilung in Körperregionen, einschließlich gemeinsamer Rekonstruktion und körperregionspezifischer Verteilung der CT-Datensätze an angeschlossene spezialisierte Diagnostik-Arbeitsplätze, in Form eines ersten Szenarios. Demgemäß werden in dem Topogramm 17, das mit dem CT-System aus 1 aufgenommen wurde, typische Körperstrukturen, sogenannte Landmarken, gesucht. Im hier gezeigten Topogramm sind diese Landmarken M durch Rechtecke hervorgehoben. An Hand der so gefundenen Landmarken M wird das Topogramm 17 in eine Vielzahl von Körperregionen I-VI eingeteilt. Nach einer Rekonstruktion der Detektordaten durch den danach ausgeführten Ganzkörperscan werden die rekonstruierten CT-Bilddaten entsprechend der gefundenen z-Koordinaten der Körperregionen aufgeteilt und spezifisch ausschließlich die zur jeweiligen speziellen Diagnostik benötigten CT-Daten – also fraktionierte Ganzkörper-CT-Bilddaten – über das Netzwerk 16 an die speziellen Diagnostik-Arbeitsplätze 15.1 bis 15.5 verschickt.
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Die Erkennung der Körperregionen erfolgt in diesem Fall z. B. durch Body-Parsing auf Topogrammen, so dass die Rohdaten nicht weiter analysiert werden müssen und nach der Rekonstruktion bereits für die einzelnen Körperregionen vorliegen. Für die Betrachtung der Daten können spezielle Trauma-Layouts in den Postprocessing-Applikationen vorgesehen werden, in denen wichtige Ansichten für die Körperregionen vorkonfiguriert werden, z. B. Projektion des Beckenknochens, um Brüche zu erkennen, die ebenfalls auf der Basis erkannter Landmarken erstellt werden können.
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Eine Verbesserung dieses Verfahrens kann darin bestehen, dass – wie in der 3 dargestellt – zusätzlich zu dem in der 2 gezeigten Verfahren eine individuelle Rekonstruktion der einzelnen Körperregionen mit jeweils individuellen Rekonstruktionsparametersätzen P1–P4 erfolgt. Im gezeigten Beispiel werden so die Körperregionen I, II und III mit dem Parametersatz P1, die Körperregionen IV mit dem Parametersatz P2, die Körperregionen I und V mit dem Parametersatz P3 und die Körperregion VI mit dem Parametersatz P4 rekonstruiert, so dass bereits bei der Rekonstruktion durch Auswahl eines optimalen Parametersatzes beste Darstellungsbedingungen für die unterschiedlichen Diagnostikanforderungen, wie optimale Knochendarstellung oder optimale Weichteildarstellung, vorliegen.
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Schließlich zeigt die 4 auch noch eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufnahme und Verteilung von Ganzkörper-CT-Daten eines polytraumatisierten Patienten mit einem CT-System. Demgemäß wird zunächst im Verfahrensschritt S1 mit Hilfe eines CT-Systems ein Ganzkörper-Topogramm „T” erstellt und es erfolgt anschließend im Verfahrensschritt S2 eine Aufteilung und Zuordnung „A” von z-Koordinatenbereichen des Ganzkörper-Topogramms zu verschiedenen Körperregionen. Darauf erfolgt im Verfahrensschritt S3 der eigentliche Ganzkörper-CT-Scan mit Aufnahme von CT-Rohdaten, welche unter Zuordnung der CT-Rohdaten zu den unterschiedlichen Körperregionen auf der Basis, der ermittelten z-Koordinatenbereiche gemeinsam oder unter Nutzung unterschiedlicher Rekonstruktionsparametersätze zu den körperregionspezifischen Rekonstruktionsdatensätzen „R1 bis Rn” rekonstruiert werden. Mit dem Verfahrensschritt S4 werden darauf diagnosespezifische Bilddatensätze „Sa bis Sb” zusammengestellt, die von allen unnötigen Daten befreit sind und an die einzelnen spezialisierten Diagnosearbeitsplätze übertragen. Schließlich erfolgt auf den einzelnen Diagnosearbeitsplätzen im Verfahrensschritt S5 die eigentliche körperregionspezifische Differentialdiagnostik „Da bis Dz”.
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Insgesamt wird mit der Erfindung also ein Verfahren und ein CT-System zur Aufnahme und Verteilung von Ganzkörper-CT-Daten eines polytraumatisierten Patienten vorgestellt, wobei zunächst ein Ganzkörper-Topogramm mit Aufteilung und Zuordnung von z-Koordinatenbereichen des Ganzkörper-Topogramms zu sich unterscheidenden Körperregionen erstellt wird, ein Ganzkörper-CT-Scan mit Aufnahme von CT-Rohdaten ausgeführt wird, die CT-Rohdaten zu den unterschiedlichen Körperregionen zugeordnet werden und CT-Bilddatensätze auf einem Computer des CT-Systems rekonstruiert werden, und dann ausschließlich körperregionspezifischer CT-Bilddatensätze an mehrere entfernte fachspezifisch besetzte Diagnostik-Arbeitsplätze versandt werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.