DE102005031894B4

DE102005031894B4 - Krankenhaussystem zur Lärm- und abwärmereduzierten Erzeugung von Bilddaten

Info

Publication number: DE102005031894B4
Application number: DE102005031894A
Authority: DE
Inventors: Matthias Wedel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2025-07-08
Also published as: US8682953B2; CN101218606A; DE102005031894A1; WO2007006667A1; US20080292156A1

Abstract

Krankenhaussystem zur Erzeugung von medizinischen Bilddaten
– mit einer Modalität (1–3) zum Ermitteln von Rohbilddaten,
– mit einem von der Modalität (1–3) räumlich getrennten Server (4–6) zur Berechnung von Bilddaten aus den Rohbilddaten, wobei durch den Server (4–6) je Modalität (1–3) eine virtuelle Maschine zur Berechnung der Bilddaten aus den Rohbilddaten von der jeweiligen Modalität (1–3) simulierbar ist,
– mit einem Netzwerk (7) zum Übermitteln der Rohbilddaten von der Modalität (1–3) zu dem Server (4–6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Krankenhaussystem zur Erzeugung von Bilddaten unter Mitwirkung von zumindest einer Modalität.
Mithilfe von Modalitäten, wie z.B. Röntgentomographen, Magnetresonanztomographen, C-Bogen-Röntgensystemen oder anderen bildgebenden Systemen, werden im Krankenhaus diagnoserelevante Bilder eines Patienten erzeugt. Zur Archivierung dieser digitalen Bilddaten kommen häufig sog. „Picture Archiving and Communication Systeme", kurz PACS-Systeme, zum Einsatz.

Die bekannten Modalitäten umfassen typischerweise jeweils eine Sensorsystemkomponente mit einer Datenvorverarbeitungseinrichtung, die zusammen Rohbilddaten eines Untersuchungsbereichs des Patienten erzeugen, eine Rechnereinheit, die aus den Rohbilddaten fertige Bilddaten berechnet, sowie ggf. eine weitere Rechnereinheit zur Bedienung der jeweiligen Modalität und zur Anzeige der berechneten Bilddaten. Darüber hinaus sind Modalitäten bekannt, die jeweils über eine Schnittstelle mit einem Netzwerk verbunden sind, über das die Bilddaten z.B. an das PACS-System übermittelt werden können. Auf die in dem PACS-System gespeicherten Bilddaten kann dann über das Netzwerk von verschiedenen im Krankenhaus verteilten Arbeitsplatzrechnern zugegriffen werden.

Aus der DE 103 09 165 A1 ist beispielsweise bekannt, durch eine Modalität Bilder zu erzeugen, diese an der jeweiligen Modalität zugeordneten Bedienerkonsolen oder Workstations zu bearbeiten und die bearbeiteten Bilder in einem zentralen Bildspeicher- und Bildarchivierungssystem abzuspeichern.

Da die derzeit verwendeten Modalitäten viele Systemkomponenten aufweisen, die jeweils elektrische Energie verbrauchen, die ggf. mittels geräuscherzeugenden Lüftern abgeführt werden muss, erzeugen die Modalitäten Abwärme. Diese Abwärme heizt den jeweiligen Raum, in dem sich die Modalität befindet, auf. Dies führt zu einer Lärm- und Abwärmebelastung für den Patienten sowie für die jeweilige Bedienperson für die Modalität. Die Abwärme kann zwar mittels eines Lüftungs- bzw. Klimasystems aus dem jeweiligen Raum abgeführt werden, dies stellt aber eine aufwendige Lösung des Problems dar. Darüber hinaus tragen die Vielzahl der Systemkomponenten einer Modalität zu ihren hohen Anschaffungskosten bei.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Krankenhaussystem anzugeben, das in aufwandsarmer Weise eine lärm- und abwärmereduzierte Erzeugung von Bilddaten unter Verwendung einer in das Krankenhaussystem integrierten Modalität ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch ein Krankenhaussystem gemäß Patentanspruch 1; vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die räumliche Trennung der Modalität zur Ermittlung der Rohbilddaten einerseits und des Servers zur Berechnung der Bilddaten aus den Rohbilddaten andererseits ist es möglich, auf eine lärm- bzw. abwärmeerzeugende Rechnereinheit in räumlicher Nähe zu der Modalität zu verzichten. Die Übermittlung der Rohbilddaten von der Modalität zu dem Server gelingt aufwandsarm mit Hilfe eines, häufig an sich bereits vorhandenen, Netzwerks. Besonders bei 3-D-Meßdaten eines Röntgencomputertomographen oder eines Magnetresonanztomographen ist die Rekonstruktion der Bilddaten aus den von der jeweiligen Modalität gemessenen Rohbilddaten rechenintensiv und erzeugt daher viel Abwärme. Die Ersetzung einer an der Modalität angeordneten Rechnereinheit zur Berechnung der Bilddaten durch einen räumlich von der Modalität getrennten Server ermöglicht außerdem in kostengünstiger Weise eine nachträgliche Beschleunigung der Berechnung durch einen Austausch des Servers durch einen leistungsfähigeren Server, ohne dabei die Modalität selbst auszutauschen. Die Verwendung der Einzahl für „den Server" soll hier wie im Folgenden auch die Möglichkeit von mehr als einen Server umfassen.

Gemäß der Erfindung ist durch den Server je Modalität eine virtuelle Maschine zur Berechnung der Bilddaten aus den Rohbilddaten von der jeweiligen Modalität simulierbar. Jede virtuelle Maschine übernimmt faktisch die Funktion einer an der Modalität angeordneten Rechnereinheit, so dass die bisherige Rohbilddaten- bzw. Bilddatenverarbeitung in aufwandsarmer Weise weitgehend übernommen werden kann. Durch die virtuellen Maschinen, auf denen auch jeweils verschiedene Betriebssysteme installiert sein können, ist die Berechnung der Bilddaten für jede Modalität unabhängig voneinander möglich, ohne dass sich dabei verschiedene Programme zur Berechnung der Bilddaten gegenseitig behindern.

Durch eine Integration von mehreren Modalitäten in das Krankenhaussystem ist es möglich, die Anschaffungskosten je Modalität zu reduzieren, da auf eine separate Rechnereinheit je Modalität verzichtet werden kann. Bisher wurden die Rechnereinheiten der Modalitäten immer nur dann benutzt, wenn an der jeweiligen Modalität Rohbilddaten erzeugt wurden. Gemäß der letztgenannten Ausgestaltung der Erfindung ist es nunmehr möglich, den Server durch die Modalitäten besser auszunutzen als die separaten Rechnereinheiten. Da nur selten Rohdaten von verschiedenen Modalitäten gleichzeitig vorliegen, steht zur Berechnung der jeweiligen Bilddaten aus den Rohbilddaten jeweils meistens die gesamte Rechnerleistung des Servers zur Verfügung. Darüber hinaus ist es durch den Austausch des Servers auf einfache Weise möglich, die Berechnungsgeschwindigkeit für die Rohbilddaten aller Modalitäten zu erhöhen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Krankenhaussystem über mehrere redundant ausgelegte Server; durch die vorgesehene Redundanz gelingt die Berechnung der Bilddaten aus den Rohbilddaten auch dann, wenn einer oder mehrere der Server ausfallen, so dass eine höhere Ausfallsicherheit des Krankenhaussystems gewährleistet ist. Darüber hinaus treten bei Wartungsarbeiten eines der Server keine Stillstandszeiten auf, in denen die Berechnung der Bilddaten nicht möglich ist. Das Krankenhaussystem ist hinsichtlich seiner Rechenleistung durch ein Hinzufügen eines weiteren Servers leicht skalierbar.

Durch eine gemeinsame Anordnung der Server in genau einer Zentrale wird nur diese Zentrale mit Abwärme bzw. Lärm durch die Server belastet. In der Zentrale ist es möglich, alle Server gemeinsam besonders aufwandsarm zu kühlen bzw. zu belüften. Die Server sind gemeinsam in einem Raum besonders einfach für Wartungszwecke zugänglich.

Durch eine Ausbildung der Server zur Weiterverarbeitung der Bilddaten gemäß eines häufig rechenintensiven Verfahrens aus dem Bereich der sog. „Computer Aided Diagnosis" (CAD) ist über die reine Berechnung der Bilddaten hinaus auch eine rechnergestützte Diagnosehilfe mit einer geringen Abwärme- bzw. Lärmbelastung an der jeweiligen Modalität möglich. Zu den an sich bekannten Verfahren aus der CAD gehört z.B. die rechnergestützte Erkennung von Tumoren in den Bilddaten.

Durch eine Datenanbindung des Servers zu einem PACS-System zur Speicherung der Bilddaten in dem PACS-System ist eine besonders einfache Archivierung der berechneten Bilddaten möglich; besonders benutzerfreundlich ist eine automatische Speicherung der Bilddaten in dem PACS-System vorgesehen. Die in dem PACS-System archivierten Bilddaten sind auf einfache Weise, z.B. mit Hilfe eines mit dem Netzwerk verbundenen Arbeitsplatzrechners, zugreifbar.

Durch eine Integration des PACS-Systems in dem Server wird in aufwandsarmer Weise eine Bereitstellung eines zusätzlichen Servers für das PACS-System vermieden. Durch die Mitbenutzung des Servers, der für die Berechnung der Bilddaten aus den Rohbilddaten vorgesehen ist, durch das PACS-System, können in einfacher Weise Kosten eingespart werden. Eine doppelte Speicherung der Bilddaten auf dem Server einerseits und in einem separaten PACS-System andererseits sowie eine zusätzliche Datenübertragung von dem Server zu dem PACS-System können somit vermieden werden. Wenn in dem Krankenhaussystem mehrere Server vorgesehen sind, kann das PACS-System beispielsweise in einem der Server integriert werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass über die reine Speicherung der Bilddaten in dem PACS-System hinaus durch den Server auch weitere Funktionen des PACS-Systems auf die Bilddaten anwendbar sind; dies erlaubt eine Auslagerung von weiteren zum Teil rechenintensiven Vorgängen aus der räumlichen Umgebung der jeweiligen Modalität zu dem Server. Zu den Funktionen des PACS-Systems gehören z.B. ein Verschlüsseln bzw. Entschlüsseln der Bilddaten, ein Komprimieren und Dekomprimieren der Bilddaten, ein Verteilen der Bilddaten an die Arbeitsplatzrechner und ein Suchen der Bilddaten in dem PACS-System.

Durch einen an der Modalität angeordneten Arbeitsplatzrechner zur Anzeige der über das Netzwerk zugreifbaren Bilddaten ist trotz der Berechnung der Bilddaten mittels eines von der Modalität räumlich getrennten Servers die Anzeige der Bilddaten an der Modalität möglich; dies ermöglicht eine Qualitätskontrolle der Bilddaten kurze Zeit nach Erzeugung der Rohbilddaten mit Hilfe der Modalität, so dass ggf. die Rohbilddaten erneut ermittelt werden können. In kostengünstiger Weise ist der Arbeitsplatzrechner in Form eines sog. Thin Client ausgebildet; dieser Thin Client produziert aufgrund seiner gegenüber einem normalen Arbeitsplatzrechner geringeren Leistung bzw. seiner reduzierten Anzahl von notwendigen Computerkomponenten wenig Abwärme bzw. wenig Lärm. Der größte Teil der Rechenarbeit wird von dem Server übernommen, mit dem der Thin Client über das Netzwerk verbunden ist. Die mit Hilfe des Arbeitsplatzrechners anzeigbaren Bilddaten sind beispielsweise aufwandsarm über das Netzwerk aus dem PACS-System abrufbar; ggf. sind auch zuvor archivierte Bilddaten zum Vergleich mit den aktuell berechneten Bilddaten von dem Arbeitsplatzrechner abrufbar.

Besonders aufwandsarm und kostengünstig ist der Arbeitsplatzrechner auch zur Bedienung der Modalität vorgesehen. Zu der Bedienung gehört unter anderem ein Einstellen der Parameter für das Ermitteln der Rohbilddaten sowie eine Starten des Ermittelns der Rohbilddaten.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmale der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt; es zeigen:
1 ein Krankenhaussystem mit einer Modalität in einem Raum, die über ein Netzwerk mit einem Server in einem anderen Raum verbunden ist, sowie mit einem Arbeitsplatzrechner an der Modalität einerseits und mit einem weiteren Arbeitsplatzrechner in einem separaten Raum andererseits;
2 ein Krankenhaussystem gemäß 1 mit drei jeweils in separaten Räumen angeordneten Modalitäten, die jeweils über das Netzwerk mit drei redundant ausgelegten Servern in dem anderen Raum verbunden sind, sowie mit jeweils einem Arbeitsplatzrechner an jeder Modalität.
1 zeigt eine Modalität in Form eines in einem Raum 11 angeordneten Magnetresonanztomographen 1 der über ein Netzwerk 7 mit einem in einem anderen Raum 14 angeordneten Server 4 verbunden ist; die jeweils von dem Magnetresonanztomographen 1 ermittelten Rohbilddaten sind über das Netzwerk 7 von dem Magnetresonanztomographen 1 zu dem Server 4 übermittelbar, durch den aus den Rohbilddaten die Bilddaten berechenbar sind. Mit Hilfe des Servers 4 können z.B. Schnittansichten oder 3-D-Ansichten eines jeweils mit dem Magnetresonanztomographen 4 untersuchten Patienten berechnet werden.
Darüber hinaus umfasst das Krankenhaussystem einen Arbeitsplatzrechner 8 an dem Magnetresonanztomographen 1 sowie einen weiteren Arbeitsplatzrechner 9 in einem separaten Raum 12; die Arbeitsplatzrechner 8, 9 sind zur Anzeige der mit den Server 4 berechneten Bilddaten vorgesehen, die über das Netz werk von dem jeweiligen Arbeitsplatzrechner 8 bzw. 9 zugreifbar sind. Auf diese Weise kann z.B. eine Bedienperson des Magnetresonanztomographen 1 an dem im gleichen Raum 11 angeordneten Arbeitsplatzrechner 8 eine erfolgreiche Durchführung einer Magnetresonanztomographie überprüfen oder ein Arzt kann an dem Arbeitsplatzrechner 9 in dem separaten Raum 12 anhand der angezeigten Bilddaten eine Diagnose erstellen. Die Arbeitsplatzrechner 8, 9 sind als sog. Thin Clients ausgelegt, die lediglich über Mittel zur Datenein- bzw. ausgabe verfügen, während der Großteil der Datenverarbeitung bei der Anzeige der Bilddaten auf dem Server 4 erfolgt.
Somit ist in diesem Ausführungsbeispiel der überwiegende Teil der Rechenarbeit von dem Magnetresonanztomographen 1 einerseits sowie von dem Arbeitsplatzrechner 8 andererseits zu dem räumlich getrennten Server 4 verlagert, so dass die Abwärme- bzw. Lärmbelastung des Raums 11 durch den Magnetresonanztomographen 1 und dem Arbeitsplatzrechner 8 reduziert ist.
In dem Server 4 ist ein PACS-System integriert, in dem die jeweils mit dem Server 4 berechneten Bilddaten automatisch gespeichert werden. Über das Netzwerk 7 ist das PACS-System von den Arbeitsplatzrechnern 8, 9 zugreifbar, so dass über die jeweils aktuellen Bilddaten hinaus auch zuvor in dem PACS-System abgespeicherte Bilddaten zugreifbar sind.
2 zeigt ein Krankenhaussystem wie in 1 mit drei jeweils in einem anderen Raum 11–13 angeordneten Modalitäten 1–3 in Form des Magnetresonanztomographen 1 bzw. eines Röntgencomputertomographen 2 bzw. eines U-Bogen-Röntgensystems 3, die jeweils über das Netzwerk 7 mit drei redundant ausgelegten Servern 4–6 in einem weiteren Raum 14, der im Folgenden auch als Zentrale 14 bezeichnet wird, verbunden sind; die von den Modalitäten 1–3 jeweils ermittelten Rohbilddaten sind über das Netzwerk 7 zu zumindest einem der Server 4–6 übermittelbar, durch die aus den Rohbilddaten die Bilddaten berechenbar sind. Die jeweils notwendigen Berechnungen werden so auf die Server 4–6 verteilt, dass sie möglichst gleichmäßig ausgelastet sind. Falls einer der 3 Server 4–6 momentan aufgrund eines Defekts oder aufgrund von Wartungsarbeiten nicht für die Berechnung von Bilddaten zur Verfügung steht, kann die Berechnung der Bilddaten aufgrund der Redundanz der Server 4–6 auf die verbleibenden Server umverteilt werden. Durch eine gemeinsame Anordnung der Server 4–6 in der Zentrale ist nur dieser Raum von der Abwärme bzw. von der Lärmerzeugung der Server 4–6 belastet. Da die Server 4–6 nur in Ausnahmefällen Bilddaten von mehr als einer Modalität 1–3 gleichzeitig berechnen müssen, steht die Modalitäten 1–3 jeweils die gesamte Rechenleistung der Server 4–6 für die Berechnung der Bilddaten zur Verfügung. Dieser Synergieeffekt erlaubt eine einfache Skalierbarkeit des Krankenhaussystems durch ein Hinzufügen von weiteren Modalitäten.
Durch die Server 4–6 ist je Modalität 1–3 zur Berechnung der Bilddaten jeweils eine virtuelle Maschine simulierbar, die die Funktion einer nach dem Stand der Technik in der jeweiligen Modalität integrierten Rechnereinheit zur Berechnung der Bilddaten übernimmt. Darüber hinaus umfasst das Krankenhaussystem drei jeweils an einer der drei Modalitäten 1–3 angeordneten Arbeitsplatzrechner 8–10, die jeweils über das Netzwerk 7 mit den Servern 4–6 verbunden sind; entsprechend der in 1 dargestellten Arbeitsplatzrechner 8 bzw. 9 sind die Arbeitsplatzrechner 8–10 zur Anzeige der über das Netzwerk 7 zugreifbaren Bilddaten vorgesehen.
Die Erfindung lässt sich grundsätzlich wie folgt zusammenfassen: Die Erfindung betrifft ein Krankenhaussystem zur Erzeugung von Bilddaten unter mit einer Modalität zum Ermitteln von Rohbilddaten, mit einem von der Modalität räumlich getrennten Server zur Berechnung von Bilddaten aus den Rohbilddaten und mit einem Netzwerk zum Übermitteln der Rohbilddaten von der Modalität zu dem Server; dies ermöglicht es, die bei der Erzeugung der Bilddaten an der Modalität produzierte Abwärme bzw. den zur Abfuhr dieser Abwärme produzierten Lärm zu reduzieren. Durch eine Ausbildung des Krankenhaussystems mit mehreren Modalitäten wird darüber hinaus ein, insbesondere Kosten sparender, Synergieeffekt gegenüber einem gemäß dem Stand der Technik üblichen Krankenhaussystem mit mehreren Modalitäten, die jeweils über eine Recheneinheit zum Ermitteln der Bilddaten aus den Rohbilddaten verfügen, erzielt.

Claims

Krankenhaussystem zur Erzeugung von medizinischen Bilddaten – mit einer Modalität (1–3) zum Ermitteln von Rohbilddaten, – mit einem von der Modalität (1–3) räumlich getrennten Server (4–6) zur Berechnung von Bilddaten aus den Rohbilddaten, wobei durch den Server (4–6) je Modalität (1–3) eine virtuelle Maschine zur Berechnung der Bilddaten aus den Rohbilddaten von der jeweiligen Modalität (1–3) simulierbar ist, – mit einem Netzwerk (7) zum Übermitteln der Rohbilddaten von der Modalität (1–3) zu dem Server (4–6).
Krankenhaussystem nach Anspruch 1 mit mehreren Modalitäten (1–3).
Krankenhaussystem nach Anspruch 1 und/oder 2 mit mehreren redundant ausgelegten Servern (4–6).
Krankenhaussystem nach Anspruch 3, wobei die Server (4–6) gemeinsam in genau einer Zentrale (14) angeordneten sind.
Krankenhaussystem nach zumindest einem der Ansprüche 1–4, wobei durch den Server (4–6) die Bilddaten gemäß einem Verfahren aus dem Bereich der sog. „Computer Aided Diagnosis" weiterverarbeitbar sind.
Krankenhaussystem nach zumindest einem der Ansprüche 1–5 mit einer Datenanbindung des Servers (4–6) zu einem PACS-System zur, insbesondere automatischen, Speicherung der Bilddaten in dem PACS-System.
Krankenhaussystem nach Anspruch 6, wobei das PACS-System in dem Server (4–6) integriert ist.
Krankenhaussystem nach Anspruch 7, wobei durch den Server (4–6) Funktionen des PACS-Systems auf die Bilddaten anwendbar sind.
Krankenhaussystem nach zumindest einem der Ansprüche 1–8 mit einem an der Modalität (1–3) angeordneten Arbeitsplatzrechner (8–10), insbesondere in Form eines so genannten Thin Client, zur Anzeige der über das Netzwerk (7) zugreifbaren Bilddaten.
Krankenhaussystem nach Anspruch 9, wobei durch den an der Modalität (1–3) angeordneten Arbeitsplatzrechner (8–10) die jeweilige Modalität bedienbar ist.