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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwalten von medizinischen
Bilddaten bzw. ein Datennetzwerk zur Durchführung des Verfahrens.
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In
der modernen Medizintechnik werden medizinische Bilddaten auf vielfältige Weise
digital erzeugt. Sehr weit verbreitet ist die Erzeugung von medizinischen
Bilddaten durch diagnostische Modalitäten, wie z. B. Computertomographiegeräte, digitale Röntgengeräte, Magnetresonanztomographiegeräte und digitale
Ultraschallgeräte.
Darüber
hinaus werden medizinische Bilddaten auch durch Einscannen von herkömmlichen
Röntgenfilmen
erzeugt. Bilddaten können
auch in Form von endoskopisch erzeugten Videofilmen vorliegen. In
vielen Anwendungsfällen
wie z. B. in einem Krankenhaus, werden die medizinischen Bilddaten über ein
Datennetzwerk übertragen.
In diesem Datennetzwerk sind die Modalitäten oft als Netzwerkknoten
direkt angebunden. Von den Modalitäten werden die dort erzeugten
medizinischen Bilddaten z. B. an Arbeitsplätze zum Betrachten und Bearbeiten
der medizinischen Bilddaten und an Archivspeicher, die jeweils auch
Netzwerkknoten darstellen, übermittelt.
Solche Datennetzwerke umfassen meist ein Bildarchivierungs- und
Kommunikationssystem (PACS – „Picture
Archiving and Communication System"). Insbesondere das Speichern, Laden
und Übermitteln
der Bilddaten innerhalb des Datennetzwerkes soll im Folgenden unter
dem Begriff „Verwalten" zusammengefasst
werden.
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Im
Laufe der technischen Entwicklung der bildgebenden Systeme hat sich
die Datenmenge, die in medizinischen Datennetzwerken übermittelt
werden, deutlich erhöht.
Besonders hohe Datenmengen fallen in der Schnittbilddiagnostik bei
einer Mehrzeilencomputertomographie oder einer funktionellen Kernspintomographie
an. Aufgrund der gestiegenen Orts- und Zeitauflösung können Datenmengen bis in einem
zweistelligen Gigabyte- Bereich
anfallen. Die Übertragung
solcher großen
Datenmengen in dem Datennetzwerk sowie deren Speicherung in einem Speicher
innerhalb dieses Datennetzwerkes stellen eine technische Herausforderung
dar. Insbesondere stellt es ein Problem dar, die Bilddaten zeitnah
an den Netzwerkknoten, wie z. B. ein Befundungsarbeitsplatz, zu übertragen
und diese Datenmengen ausreichend schnell lokal abzuspeichern. Daher
kommt es oft an der jeweiligen Modalität als Quelle der Bilddaten
zu einem Rückstau
bei der Übermittlung
der Bilddaten in dem Datennetzwerk.
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Derzeit
wird dieses Problem umgangen, z. B., indem die Daten zum Teil zeitversetzt übermittelt werden,
wenn eine ausreichende Übertragungsbandbreite
in dem Datennetzwerk zur Verfügung steht.
Dies reduziert aber weder die Gesamtmenge der zu übertragenden
Bilddaten noch wird dadurch die Übertragung
der Bilddaten an sich beschleunigt.
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Um
Bilddaten zeitnah einem bestimmten Netzwerkknoten, wie z. B. einem
Befundungsarbeitsplatz, zur Verfügung
zu stellen und dort anzeigen zu können, ist es möglich, regelbasiert
die Bilddaten vor einer Anfrage zum Laden der Bilddaten an den jeweiligen
Rechnerknoten zu übermitteln.
Diese regelbasierte Übermittlung
der Bilddaten wird auch „Prefetching" genannt. Das Prefetching
setzt voraus, dass bereits vorab bekannt ist, an welchem Rechnerknoten
die jeweiligen Bilddaten benötigt
werden. Die Übertragungsregeln
werden z. B. aufgrund organisatorischer Strukturen und Abläufe festgelegt.
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Sind
diese nicht bekannt, oder weicht die jeweilige Einzelanfrage von
einem erwarteten Verhalten ab, so stellt das Prefetching keine mögliche Lösung dar.
Darüber
hinaus wird die Gesamtmenge des Datenvolumens durch dieses Verfahren
nicht reduziert. Tatsächlich
kann sogar die zu übertragende
Datenmenge ansteigen, dadurch dass die jeweiligen Daten quasi vorsorglich übertragen
werden, die schließlich
möglicherweise
an dem jeweiligen Rechnerknoten gar nicht benötigt werden.
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Insbesondere
bei der Betrachtung von Bilddaten an einem Arbeitsplatz kann die
Anzeige der jeweiligen medizinischen Bilder dadurch beschleunigt werden,
dass zunächst
nur Teile der jeweiligen Bilddaten übertragen werden, die zur Anzeige
eines Bildes mit geringerer Auflösung
bzw. Bildqualität
ausreichen. Während
bereits dieses erste Grobbild dargestellt wird, werden die übrigen Bilddaten
nachträglich übermittelt,
so dass schließlich
das jeweilige Bild in voller Auflösung bzw. Bildqualität dargestellt
werden kann. Diese Art des Ladens von Bilddaten wird auch „Progressive
Loading" genannt.
Diese Art der Bildübermittlung
ist lediglich zur Darstellung der Bilder sinnvoll anwendbar, aber
nicht zur Archivierung der Bilder in einem Speicher. Darüber hinaus
wird auch bei der Anzeige der Bilddaten die Gesamtmenge der zu übertragenden
Bilddaten abhängig
von dem jeweiligen speziellen Verfahren wenig oder sogar gar nicht
reduziert.
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Speziell
für 3D-Volumendaten
ist die Möglichkeit
bekannt, diese Daten in einem Netzwerkknoten in Form eines zentralen
Servers mit hoher Rechenleistung zu speichern und an die übrigen Netzwerkknoten
lediglich von dem zentralen Server berechnete 2D-Ansichten der 3D-Volumendaten
zu übermitteln.
Dazu werden von dem jeweiligen Datenknoten, der eine Anfrage zum
Laden der jeweiligen 2D-Bilddaten an den Zentralserver sendet, jeweils spezielle
2D-Projektionsparameter zur Berechnung der 2D-Projektionsansicht
an den Zentralserver geschickt. Zur Übermittlung der vollständigen 3D-Volumendaten
von der Modalität
zu einem jeweiligen Archivspeicher ist dieses Verfahren nicht anwendbar.
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Aus
der
DE 103 51 317
A1 ist ein Verfahren zum Speichern und Zugreifen auf Bilddaten
in einer Client/Server-Umgebung bekannt. Gemäß diesem Verfahren wird zwischen
dem Server und dem Client ein reduzierter Datenstrom übertragen,
der einen Zugriffsschlüssel
auf eine externe Datenquelle enthält, so dass die zu übertragende
Datenmenge reduziert wird.
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Aus
der
DE 103 44 810
A1 ist ein Verfahren zum Übertragen von DICOM-Bilddatensätzen bekannt,
bei dem ein externer Dienstanbieter einen DICOM-Knoten bereitstellt.
Durch das Verfahren wird der Aufwand für die Datenübermittlung reduziert.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine effiziente Verwaltung
von medizinischen Bilddaten in einem Computernetzwerk mit einer
Vielzahl von Netzwerkknoten zu ermöglichen.
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Das
angegebene Problem wird gelöst
durch das Verfahren gemäß Patentanspruch
1 bzw. durch das Datennetzwerk gemäß Patentanspruch 17; weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils rückbezogenen
Unteransprüche.
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Im
Folgenden wird zunächst
vorwiegend auf die Beschreibung und Vorteilsangabe des Verfahrens bzw.
der Ausgestaltungen des Verfahrens eingegangen. Diese Vorteile ergeben
sich im Wesentlichen auch aus den entsprechenden Ausgestaltungen
des Datennetzwerkes. Es wird allgemein darauf hingewiesen, dass
das Datennetzwerk mit entsprechenden Merkmalen des Verfahrens ausgestaltet
werden kann und umgekehrt. In Bezug auf eine ausführliche Beschreibung
des Datennetzwerkes und dessen Ausgestaltungen wird auf die Figurenbeschreibung verwiesen.
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Das
Verfahren zum Verwalten von medizinischen Bilddaten in einem Datennetzwerk
mit einer Vielzahl von Netzwerkknoten umfasst drei Verwaltungsprozesse.
Der erste Verwaltungsprozess ist zum Zwischenspeichern der Bilddaten
vorgesehen; in diesem Verwaltungsprozess werden die jeweiligen Bilddaten
in einem als Zwischenspeicher vorgesehenen Netzwerkknoten gespeichert.
Der zweite Verwaltungsprozess ist zum Archivieren der Bilddaten
vorgesehen; in diesem Verwaltungsprozess werden die jeweiligen Bilddaten
von dem Zwischenspeicher zu einem als Archivspeicher vorgesehenen
Netzwerkknoten übermittelt
sowie in diesem Archivspeicher gespeichert. Durch die Zwischenspeicherung
der Bilddaten wird die Effizienz insbesondere in Bezug auf eine
schnelle Speicherung eines in kurzer Zeit anfallenden hohen Datenvolumens
in dem Zwischenspeicher ermöglicht,
der in dieser Funktionen einen Datenpuffer darstellt. Durch ein
Erfassen eines Verweises auf den jeweiligen Netzwerkknoten, in dem die
jeweiligen Bilddaten gespeichert werden, in Verbindung mit einer
eindeutigen Identifizierung der jeweiligen Bilddaten in einem Index
ist es in dem dritten Verwaltungsprozess, der zum Laden der Bilddaten vorgesehen
ist, möglich,
unter Rückgriff
auf den Index den zumindest einen Netzwerkknoten, in dem die jeweiligen
Bilddaten gespeichert sind, zu ermitteln, so dass die jeweiligen
Bilddaten von diesem zumindest einem Netzwerkknoten geladen werden
können. Da
in dem Index als Netzwerkknoten sowohl der Zwischenspeicher als
auch der Archivspeicher erfasst werden, können die Bilddaten potentiell
von beiden Speichern geladen werden. Auf diese Weise ist der Zwischenspeicher
nicht nur als Puffer von der ursprünglichen Datenquelle, z. B.
einer Modalität,
zum Archivspeicher einsetzbar, sondern ermöglicht innerhalb des Datennetzwerkes
auch das Laden der Bilddaten von dem Zwischenspeicher. Diese verteilte Speicherung
der Bilddaten erlaubt einen flexiblen Zugriff auf die Bilddaten,
so dass das Datennetzwerk effizienter genutzt werden kann.
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In
dem erfindungsgemäßen Datennetzwerk mit
einer Vielzahl von Netzwerkknoten zum Verwalten von medizinischen
Bilddaten ist neben dem Zwischenspeicher und dem Archivspeicher
eine Verwaltungskomponente einerseits zum Erfassen der Verweise
auf die jeweiligen Netzwerkknoten in dem Index und andererseits
zum Ermitteln der Netzwerkknoten, von denen die jeweiligen Bilddaten
geladen werden können,
unter Rückgriff
auf den Index vorgesehen.
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Besonders
einfach werden die Netzwerkknoten, in denen die jeweils zu ladenden
Bilddaten gespeichert sind, unter Rückgriff auf den Index anhand ihrer
eindeutigen Identifizierung ermittelt.
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Durch
das Übermitteln
von lediglich zuvor selektierten Bilddaten von dem Zwischenspeicher
zu dem Archivspeicher wird das zu übertragende Datenvolumen reduziert
und dadurch eine effizientere Nutzung der Datenbandbreite des Netzwerkes
ermöglicht.
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Durch
ein Löschen
der nicht selektierten Bilddaten wird in dem Zwischenspeicher Speicherplatz
für neu
hinzukommende Bilddaten freigegeben. Durch eine verzögerte Löschung abhängig von
einem verbleibenden Speicherplatz in dem Zwischenspeicher und/oder
abhängig
von einem Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls ab dem Übermitteln
der Bilddaten an den Archivspeicher stehen die jeweiligen Bilddaten
für eine
gewisse Dauer sowohl in dem Zwischenspeicher als auch in dem Archivspeicher zum
Laden zur Verfügung.
Darüber
hinaus wird es dadurch ermöglicht,
die Bilddaten von beiden Speichern zu la den, so dass im Einzelfall
auf den jeweils schnelleren Speicher zugegriffen werden kann.
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Vorteilhaft
werden neben der jeweiligen eindeutigen Identifizierung der Bilddaten
auch bildbezogene Zusatzdaten in dem Index erfasst; dadurch gibt der
Index in umfassender Weise Auskunft über die in den Speichern gespeicherten
Bilddaten.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, basierend
auf den in dem Index erfassten Zusatzdaten nach bestimmten Bilddaten
zu suchen; dabei wird der zumindest eine Netzwerkknoten, in dem
die jeweils die Suchkriterien in Bezug auf die Zusatzdaten erfüllenden
Bilddaten gespeichert sind, unter Rückgriff auf den Index ermittelt.
Auf diese Weise ist es unter anderem möglich, besonders schnell auf
Bilddaten zuzugreifen, deren eindeutige Identifizierung zunächst nicht
bekannt ist. In besonders einfacher Weise ist es vorgesehen, Bilddaten
gemäß dem DICOM-Standard
zu verwenden und in dem Index Zusatzdaten in Form der jeweils den
Bilddaten zugeordneten DICOM-Metadaten zu erfassen. Insbesondere
ist es vorgesehen, DICOM-Metadaten in Form von einer Identifizierung des
jeweiligen Patienten, der jeweiligen Studie, der jeweiligen Serie
und/oder der jeweiligen Instanz der Bilddaten zu erfassen.
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Studie,
Serie und Instanz bilden die übliche Hierarchie,
in der Bilddaten gemäß dem DICOM-Standard
erzeugt werden; eine Instanz ist z. B. ein als einzelnes Bild einer
Bildserie.
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Besonders
einfach wird als eindeutige Identifizierung jeweils ein sog. „unique
Identifier" gemäß dem DICOM-Standard
erfasst. Gemäß dem DICOM-Standard
gibt es in verschiedenen Hierarchien und für verschiedene Datenarten unique
identifiert, die jeweils auch als „UID" abgekürzt werden. Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, für den Zwischenspeicher
und den Archivspeicher getrennte Indizes zu erfassen; diese eindeutige
Zuordnung der Indizes zu dem jeweiligen Speicher vereinfacht die
Datenverwaltung. So ist es unter anderem möglich, die Indizes an dem jeweiligen
Speicher abzuspeichern.
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Die
Verwaltungskomponente umfasst gemäß einer Ausgestaltung eine
erste Verwaltungseinheit für
den Zwischenspeicher und eine zweite Verwaltungseinheit für den Archivspeicher;
diese Verwaltungseinheiten sind zum Erfassen eines getrennten Indexes
für den
Zwischenspeicher bzw. für
den Archivspeicher ausgebildet. Diese Aufgabenteilung ermöglicht eine
besonders aufwandsarme getrennte Erfassung der beiden Indizes.
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Durch
einen Austausch von Indexdaten zwischen dem Index für den Zwischenspeicher
einerseits und dem Index für
den Archivspeicher andererseits verfügen die Indizes nicht nur Indexdaten
zu den jeweils zugeordneten Speichern, sondern auch über den
jeweils anderen Speicher. Dies erhöht einerseits die Datenredundanz
und damit Sicherheit der Speicherung der Indizes und andererseits
wird die Suche nach bestimmten Bilddaten vereinfacht.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung werden Anfragen zum Laden bestimmter Bilddaten
an den Zwischenspeicher oder den Archivspeicher, falls dort die
jeweils angefragten Bilddaten nicht gespeichert sind, unter Rückgriff
auf den, insbesondere für den
Zwischenspeicher bzw. den Archivspeicher getrennt erfassten, Index
an einen Netzwerkknoten, in dem die jeweiligen Bilddaten gespeichert
sind, weitergeleitet. Auf diese Weise ist es möglich, Ladeanfragen sowohl
an den Zwischenspeicher als auch an den Archivspeicher zu richten,
da im Fall eines Nichtvorhandenseins der Bilddaten in den jeweils
angefragten Speicher Bilddaten von dem jeweils anderen Speicher
geladen werden können,
ohne dass eine erneute Ladeanfrage – diesmal an den anderen Speicher – gerichtet
werden muss.
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In
vorteilhafter Weise ist die erste und/oder zweite Verwaltungseinheit
speziell auch zum Empfang der Anfragen zum Laden bestimmter Bilddaten ausgebildet;
durch diese Erweiterung der Funktion der jeweiligen Verwaltungseinheit über ein
Erfassen der jeweiligen Indizes hinaus werden in einfacher und aufwandsarmer
Weise die maßgeblichen,
auf den jeweiligen Index bezogenen, Speicher und Ladevorgänge je Speicher
durch eine einzige Einheit verwaltet. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung
ist es vorgesehen, dass die erste Verwaltungseinheit für den Zwischenspeicher
und/oder die zweite Verwaltungseinheit für den Archivspeicher derart
ausgebildet ist, dass Anfragen zum Laden bestimmter Bilddaten an die
erste bzw. die zweite Verwaltungseinheit, falls in dem Zwischenspeicher
bzw. dem Archivspeicher die jeweils angefragten Bilddaten nicht
vorhanden sind, an die jeweils andere, zweite bzw. erste Verwaltungseinheit
weitergeleitet wird; durch diese enge Anbindung der beiden Verwaltungseinheiten,
die jeweils separat die Ladezugriffe auf den jeweils zugeordneten
Speicher steuern, wird ein besonders schneller Zugriff auf die gewünschten
Bilddaten ohne eine ansonsten ggf. notwendige zweite Anfrage ermöglicht. Durch
eine Weiterleitung der Ladeanfrage durch die erste bzw. zweite Verwaltungseinheit
nur dann, wenn anhand des jeweiligen Index der ersten bzw. zweiten Verwaltungseinheit
erkennbar ist, dass die jeweiligen Bilddaten in dem jeweils anderen,
Archiv- bzw. Zwischenspeicher gespeichert sind, wird eine vergebliche
Weiterleitung der Ladeanfrage bereits im Vorfeld vermieden und damit
Zeit gespart.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, jeweils zumindest zwei
Netzwerkknoten als Zwischenspeicher und/oder Archivspeicher zu verwenden.
Dadurch kann in einfacher Weise die Speicherkapazität erhöht werden.
Darüber
hinaus ist es möglich,
an verschiedenen Stellen innerhalb des Datennetzwerkes Speicher
anzuordnen, die jeweils für
verschiedene andere Netzwerkknoten eine besonders schnelle Datenanbindung
ermöglichen.
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Durch
eine Ausbildung der Verwaltungskomponente, insbesondere jeweils
der ersten und/oder der zweiten Verwaltungseinheit für den Zwischenspeicher
bzw. den Archivspeicher, zum Regeln des Speicherns der jeweiligen
Bilddaten wird das Erfassen der Indexdaten durch die Verwaltungskomponente
beim Speichern vereinfacht, da diese gemäß dieser Ausgestaltung für das Speichern
selbst als auch für
die Indizierung beim Speichern verantwortlich ist.
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Durch
eine Ausbildung des zumindest eines Rechnerknotens zum Speichern
der jeweiligen Bilddaten basierend auf einer Auswahlregel ist es
im Gegensatz zu einer wahllosen Speicherung möglich, die Bilddaten in einem
jeweils sinnvollen Recherknoten zu speichern. Die Verwendung von
Auswahlregeln ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn mehrere Netzwerkknoten
als Zwischenspeicher oder als Archivspeicher vorgesehen sind. Die
Auswahlregeln können
z. B. so gewählt
sein, dass ein Netzwerkknoten anhand seines verfügbaren Speicherplatzes und/oder
anhand seiner derzeitigen Lese- bzw. Schreibtätigkeit ausgewählt wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung sind die Auswahlregeln derart ausgebildet,
dass Bilddaten einer Gruppe von zusammenhängenden Bilddaten in verschiedene
Rechnerknoten gespeichert wird. Dabei können Teile der Bilddaten parallel
in verschiedenen Rechnerknoten gespeichert werden, um die Redundanz
der Datenspeicherung zu erhöhen,
oder die Bilddaten können
verteilt gespeichert werden, um eine gleichmäßige Auslastung der Speicher
zu ermöglichen.
Beispielsweise könnte
es vorgesehen sein, die verschiedenen Serien einer gleichen Studie gleichzeitig
in verschiedenen Rechnerknoten verteilt zu speichern, so dass die
Gesamtdauer für
die Speicherung der Bilddaten reduziert ist.
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Durch
ein parallel Laden von Bilddaten der Gruppe zusammengehörender Bilddaten,
die in verschiedenen Rechnerknoten gespeichert sind, von diesen
verschiedenen Rechnerknoten kann die Ladegeschwindigkeit erhöht werden.
Auf diese Weise wird die Struktur des Datennetzwerkes mit den verteilten
Speichern besonders effizient genutzt. Dieses parallele Laden von
Bilddaten ist sowohl dann möglich,
wenn dieselben Bilddaten in mehreren Speichern redundant gespeichert
sind, als auch dann, wenn verschiedene Teile der Bilddaten der zusammengehörigen Gruppe
von Bilddaten in verschiedenen Speichern verteilt gespeichert sind.
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Die
Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen schematisch
in der Zeichnung näher
erläutert,
ohne dass dies eine Einschränkung
der Erfindung darstellt. Die Figuren zeigen:
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1 die
Struktur einer Studie mit zwei Serien, die jeweils drei Einzelbilder
umfassen;
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2 die
Zusammenfassung von drei einzelnen Bildern einer Serie zu einem
einzigen Multikomponentenobjekt;
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3 ein
Datennetzwerk mit Modalitäten, Arbeitsplätzen, einem
Zwischenspeicher und einem Archivspeicher, wobei die Speicher jeweils
von einer separaten Speichereinheit verwaltet werden;
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4 das
Datennetzwerk gemäß 3 mit zwei
Zwischenspeichern und zwei Archivspeichern, in denen die Bilddaten
jeweils verteilt bzw. parallel gespeichert werden.
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1 zeigt
eine Studie 1, die zwei Serien 2, 3 umfasst.
Die Serie 2 enthält
drei Instanzen in Form von Einzelbildern 4–6.
Die Studie 3 enthält
ebenfalls drei Einzelbilder 7–9. In diesem Ausführungsbeispiel handelt
es sich um eine Studie gemäß dem DICOM-Standard.
Außer
Einzelbildern 4–9 gibt
es weitere DICOM-Instanzen, wie z. B. sog. strukturierte Dokumente
und sog. Multi-Component-Objekte. Zu diesen Multi-Component-Objekten gehören auch
die DICOM Multi-Frame-Objekte wie z. B. im Enhanced MR, CT und XA.
Die Studie 1, die Serien 2, 3 und die Einzelbilder 4–9 werden
hier und im Folgenden zusammenfassend als Beispiele für Bilddaten
bezeichnet.
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2 zeigt
in der oberen Hälfte
die drei Einzelbilder 4–6, die jeweils aus
einem sog. Header (Bildkopf) 4.1, 5.1 bzw. 6.1 und
aus Bildpunktdaten 4.2, 5.2 bzw. 6.2 bestehen.
Der jeweilige DICOM-Header 4.1, 5.1, 6.1 enthält jeweils
bildbezogene Zusatzdaten, wie z. B. die jeweilige Studie 1,
die jeweilige Serie 2, eine eindeutige Identifizierung
des jeweiligen Einzelbildes 4–6 und einen Namen
sowie eine eindeutige Identifizierungskennzeichnung des jeweiligen
Patienten. Da die Header einer gemeinsamen Gruppe, wie in diesem
Beispiel einer gemeinsamen Serie 2, viele redundante Zusatzdaten
enthalten, ist es durch eine Zusammenfassung der Einzelbilder 4–6 zu
einem Multi-Component-Objekt mit einem einzigen Header 10 möglich, die
Anzahl redundanter Daten zu verringern. In diesem Beispiel sind die
Header 4.1, 5,1, 6.1 zu dem
Header 10.1 des Multi-Component-Objekts 10 zusammengefasst,
wobei die Bildpunktdaten 10.2 des Multi-Component-Objekts 10 eine
Aneinanderreihung der Bildpunktdaten 4.2, 5.2, 6.2 der
Einzelbilder 4-6 enthalten. Für die jeweiligen Bilddaten 4.2, 5.2 und 6.2 individuelle
Metadaten aus den DICOM-Headern 4.1, 5.1 bzw. 6.2 werden
nicht im Header 10.1 des Multi-Component-Objekts 10 zusammengefasst,
sondern sind als so genannte „per
Frame Header„ den
jeweiligen Bilddaten 4.2, 5.2 bzw. 6.2 zugeordnet.
Die „per
Frame Header" sind
im Sinne einer übersichtlichen
Zeichnung nicht dargestellt. Die Ansammlung der Bildpunktdaten 10.2 bestehend
aus den Bildpunktdaten 4.2, 5.2, 6.2 der
drei Einzelbilder 4–6 wird
auch als Stapel (Stack) bezeichnet. In einer Serie enthaltene Einzelbilder
in Form von Schichtbildern, die durch ein schichtbilddiagnostisches
Verfahren wie einer Computertomographie oder einer Magnetresonanztomographie,
gewonnen werden können,
besonders gut zu einem Multi-Component-Objekt zusammengefasst werden,
da die jeweiligen Header Einzelbilder eine besonders hohe Redundanz
aufweisen.
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3 zeigt
ein Datennetzwerk 11 mit einer Verwaltungskomponente bestehend
aus einer ersten Verwaltungseinheit 12 für einen
Zwischenspeicher 13 und aus einer zweiten Verwaltungseinheit 15 für einen
Archivspeicher 16, wobei der Zwischen speicher 13 und
der Archivspeicher 16 jeweils als Netzwerkknoten innerhalb
des Datennetzwerks 11 ansprechbar sind. Darüber hinaus
sind mit dem Datennetzwerk 11 zwei Modalitäten 18, 19,
zwei Arbeitsplätze 21,
ein Konfigurationsserver 22 und ein Applikationsserver 23 verbunden.
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In
einer typischen Anwendungssituation werden die Bilddaten 1–10 von
der Modalität 18 oder
von der Modalität 19 erzeugt,
die zum Zwischenspeichern an die erste Verwaltungseinheit 12 für den Zwischenspeicher 13 gesendet
werden. Die erste Verwaltungseinheit 12 sendet die Bilddaten 1–10 weiter an
den Zwischenspeicher 13 und erfasst einen Verweis auf diesen
Zwischenspeicher in Verbindung mit einer eindeutigen Identifizierung
der jeweiligen Bilddaten 1–10 in einem Index.
Dieser Index kann z. B. in Form einer Tabelle angelegt sein, die
eine erste Spalte für
die eindeutige Identifizierung und eine zweite Spalte mit Verweis
auf den jeweiligen Netzwerkknoten enthält. Um eine Suche nach bestimmten
Bilddaten 1–10 zu
vereinfachen und zu beschleunigen, werden in weiteren Spalten des
Index weitere bildbezogene Zusatzdaten, wie z. B. die jeweilige
Studie, die jeweilige Serie und/oder der jeweilige Patient erfasst.
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In
einem nächsten
Schritt werden die in dem Zwischenspeicher 13 zwischengespeicherten
Bilddaten 1–10 an
die zweite Verwaltungseinheit 15 übermittelt, die einerseits
die Bilddaten 1–10 weiter
an den Archivspeicher 16 übermittelt und andererseits einen
Verweis auf diesen Archivspeicher 16 in Verbindung mit
der eindeutigen Identifizierung der jeweiligen Bilddaten 1–10 in
einem separaten Index für den
Archivspeicher 16 erfasst. Nach einem vorgegebenen Zeitintervall
oder bei Erreichen eines bestimmten Speicherplatzverbrauchs in dem
Zwischenspeicher 13 werden die nun in dem Archivspeicher 16 archivierten
Bilddaten 1–10 von
dem Zwischenspeicher 13 gelöscht. Die Steuerung dieses
von bestimmten Kriterien abhängigen
Löschvorgangs
wird von der ersten Verwaltungseinheit 12 übernommen.
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Zunächst werden
in separaten Indizes für den
Zwischenspeicher 13 einerseits und dem Archivspeicher 16 andererseits
lediglich Indexdaten zu den Bilddaten 1–10 erfasst, die in
dem jeweiligen Speicher gespeichert sind. In bestimmten Abständen tauschen
die Verwaltungseinheiten 12, 15 die in ihrem jeweiligen
Index enthaltenen Indexdaten untereinander aus, so dass die beiden
separaten Indizes auf einen synchronisierten Stand der Indexdaten
gebracht werden. Auf diese Weise können die beiden Verwaltungseinheiten 12, 15 unter
Rückgriff
auf die jeweils lokal gespeicherten Indizes in einfacher und schneller
Weise ermitteln, in welchem Netzwerkknoten, also im Zwischenspeicher 13 oder
im Archivspeicher 16, die jeweiligen Bilddaten 1–10 gespeichert
sind.
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Die
Arbeitsplätze 20, 21 umfassen
jeweils einen Arbeitsplatzrechner (Workstation), von dem aus auf
die Bilddaten 1–10 in
dem Zwischenspeicher 13 oder dem Archivspeicher 16 zugegriffen
werden kann. Zum Laden von Bilddaten 1–10 wird von dem jeweiligen
Arbeitsplatzrechner eine Anfrage zum Laden der Bilddaten 1–10 zunächst an
eine der beiden Verwaltungseinheiten 12, 15 gesendet,
die anhand der eindeutigen Identifizierung der jeweiligen Bilddaten 1–10 unter
Rückgriff
auf den jeweils in der ersten Verwaltungseinheit 12 bzw.
der zweiten Verwaltungseinheit 15 gespeicherten Index den
zumindest einen Netzwerkknoten ermittelt. Wird beispielsweise die Ladeanfrage
zunächst
an die erste Verwaltungseinheit 12 gesendet und stellt
diese unter Rückgriff
auf den lokal gespeicherten Index fest, dass die angefragten Bilddaten 1–10 in
dem Zwischenspeicher 13 gespeichert sind, dann initiiert
die erste Verwaltungseinheit 12 direkt den Ladevorgang
der Bilddaten 1–10 .
Die Bilddaten 1–10 werden
dadurch von dem Zwischenspeicher 13 an den Arbeitsplatz 20 oder 21 übertragen
und dort angezeigt. Stellt die erste Verwaltungseinheit 12 jedoch
fest, dass die angefragten Bilddaten 1–10 nicht in dem Zwischenspeicher 1-13, sondern
in dem Archivspeicher 16 gespeichert sind, dann leitet
die erste Verwaltungseinheit 12 die Ladeanfrage weiter
an die zweite Verwaltungseinheit 15, die dann den Ladevorgang
initiiert. Stellt die erste Verwaltungs einheit 12 fest,
dass die angefragten Bilddaten 1–10 weder in dem Zwischenspeicher 13 noch
in dem Archivspeicher 16 gespeichert sind, dann gibt die
erste Verwaltungseinheit 12 dem jeweiligen Arbeitsplatz 20 oder 21 eine
entsprechende Rückmeldung
auf die Ladeanfrage.
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Da
die Bilddaten 1–10 nach
deren Übermittlung
an den Archivspeicher 16 nicht sofort von dem Zwischenspeicher 13 gelöscht werden,
liegen die Bilddaten 1–10 für eine Übergangszeit
sowohl in dem Zwischenspeicher 13 als auch in dem Archivspeicher 16 zum
Laden bereit. Unter Rückgriff
auf den jeweils gespeicherten Index kann sowohl die erste Verwaltungseinheit 12 als
auch die zweite Verwaltungseinheit 15 feststellen, dass
die Bilddaten 1–10 in
einem solchen Fall parallel in dem Zwischenspeicher 13 und dem
Archivspeicher 16 zur Verfügung stehen. Erhält dann
die erste Verwaltungseinheit 12 oder die zweite Verwaltungseinheit 15 eine
Anfrage zum Laden der jeweiligen Bilddaten 1–10,
dann wird ein paralleler Ladevorgang von dem Zwischenspeicher 13 und dem
Archivspeicher 16 initiiert. Ist z. B. die in 1 dargestellte
Studie 1 mit den zwei etwa gleich großen Serien 2 und 3 sowohl
in dem Zwischenspeicher 13 als auch dem Archivspeicher 16 gespeichert,
dann kann parallel die Serie 2 von dem Zwischenspeicher 13 und
die Serie 3 von dem Archivspeicher 16 geladen
werden. Durch diesen gleichzeitigen Ladevorgang ist es möglich, die Übertragungsgeschwindigkeit
zu dem jeweiligen Arbeitsplatz 20 bzw. 21 deutlich
zu erhöhen.
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Durch
eine Zwischenspeicherung der jeweiligen Bilddaten 1–10 in
dem Zwischenspeicher 13 ohne eine sofortige Übermittlung
dieser Bilddaten 1–10 an
den Archivspeicher 16 ist es möglich, die zwischengespeicherten
Bilddaten 1–10 zunächst an einem
Arbeitsplatz 20 oder 21 anzuzeigen und, gegebenenfalls
zu bearbeiten und für
langfristige Archivierungszwecke relevante Bilddaten 1–10 zu
selektieren. Nur diese als relevant markierten Bilddaten 1–10 werden
schließlich
von dem Zwischenspeicher 13 an den Archivspeicher 16 zum
Archivieren übermittelt; die übrigen Bilddaten 1–10 werden
vorübergehend noch
in dem Zwischenspeicher 13 aufbewahrt. Durch die Übermittlung
von lediglich selektierten Bilddaten 1–10 wird das Datenvolumen
der zu dem Archivspeicher 13 übermittelten Bilddaten 1–10 reduziert.
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Typischerweise
wird für
den Zwischenspeicher 13 ein im Vergleich zum Archivspeicher 16 schnellerer
und kleinerer Speichertyp verwendet. Dadurch ist es möglich, auf
Bilddaten 1–10,
die vor kurzer Zeit erzeugt wurden und daher noch in dem Zwischenspeicher 13 gespeichert
sind, schneller zuzugreifen als auf ältere Bilddaten 1–10,
die nach einer bestimmten Zeit nur noch in dem Archivspeicher 16 vorhanden
sind. Dadurch ergibt sich ein Geschwindigkeitsvorteil beim Laden
von Bilddaten 1–10,
insbesondere beim Laden von Bilddaten 1–10, die erst kürzlich erzeugt
wurden und daher mit besonders hoher Wahrscheinlichkeit geladen
werden sollen. Die schnelle Lade- und
Speichergeschwindigkeit des Zwischenspeichers 13 kommt
besonders dann zum Tragen, wenn lediglich selektierte Bilddaten 1–10 an den
langsameren Archivspeicher 16 übermittelt werden.
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Der
Archivspeicher 16 beinhaltet verschiedene Speichertypen,
die für
ein hierarchisches Speichermanagement verwendet werden, d. h. im
Archivspeicher 16 werden die Bilddaten 1–10 zunächst auf schneller
zugreifbare Speicherbereiche ausgelagert und werden dann nachträglich auf
langsamere Speichermedien wie Bänder
vorschoben. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Archivspeicher 16 in Form eines PACS ausgebildet.
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Die
Selektion bestimmter Bilddaten 1–10 kann sowohl automatisch
als auch über
einen der Arbeitsplätze 20 oder 21 manuell
erfolgen. Die selektierten Bilddaten 1–10 können beispielsweise
durch einen „to
be archived flag" nach
dem Übermitteln
der Bilddaten 1–10 von
dem Zwischenspeicher 13 zu dem Archivspeicher wird der
Flag-Wert von „to
be archived" in „saue to
delete" geändert. Auf
diese Weise markierte Bilddaten 1–10 werden entweder
sofort oder nach einem vorbestimmten Zeitintervall von dem Zwischenspeicher 13 gelöscht. Der
Zwi schenspeicher 13 kann auch als sog. „Short Term Storage" (STS) und der Archivspeicher 16 als
sog. „Long
Term Storage" (LTS)
bezeichnet werden.
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4 zeigt
das Datennetzwerk 11 gemäß 3, wobei
anstelle des einen Zwischenspeichers 13 zwei Zwischenspeicher 13, 14 und
anstelle des einen Archivspeichers 16 zwei Archivspeicher 16, 17 vorhanden
sind.
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Die
Zwischenspeicher 13 und 14 müssen nicht – wie abgebildet – direkt
lediglich mit dem ersten Verwaltungseinheit 12 verbunden
sein, sondern können
auch über
eine direkte Datenanbindung zu dem Datennetzwerk 11 haben.
Es ist z. B. möglich
die Zwischenspeicher 13 und 14 dezentral an verschiedene Stellen
innerhalb des Datennetzwerks 11 derart anzuordnen, dass
sie jeweils eine besonders hohe Datentransferrate zu voneinander
verschiedenen Netzwerkknoten, wie z. B. Modalitäten 18, 19 oder
Arbeitsplätze 20, 21 gewährleisten.
Entsprechendes gilt für
die Archivspeicher 16 und 17.
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Wenn
die von der Modalität 18 oder 19 erzeugten
Bilddaten 1–10 an
die erste Verwaltungseinheit 12 gesendet wird, dann wird
diese basierend auf einer Auswahlregel den jeweiligen Zwischenspeicher 13 oder 14 aus,
in dem die jeweiligen Bilddaten 1–10 gespeichert werden.
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Gemäß einer
ersten Alternative ist die Auswahlregel so eingerichtet, dass die
eingehenden Bilddaten 1–10 auf die beiden
Zwischenspeicher 13 und 14 verteilt werden, so
dass die Speichergeschwindigkeit durch die verteilte gleichzeitige
Speicherung in zwei Zwischenspeichern erhöht wird. Werden die gleichen
Bilddaten 1–10 zum
Laden angefragt, dann können
diese Bilddaten 1–10 von
beiden Zwischenspeichern 13 und 14 parallel geladen werden,
so dass sich auch bei diesem Landevorgang ein Geschwindigkeitsvorteil
ergibt. Entsprechendes gilt für
eine verteilte Speicherung der Bilddaten 1–10 in
den Archivspeichern 16 und 17.
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Gemäß einer
zweiten Alternative werden die Bilddaten 1–10 parallel
in beiden Zwischenspeichern 13 und 14 gespeichert,
so dass die vollständigen Bilddaten 1–10 jeweils
in dem Zwischenspeicher 13 und dem Zwischenspeicher 14 gespeichert
sind. Einerseits ergibt sich dadurch eine erhöhte Sicherheit, da gleichzeitig
zwei Kopien derselben Bilddaten 1–10 vorhanden sind,
und andererseits erlaubt diese parallele Speicherung eine erhöhte Geschwindigkeit beim
Ladevorgang, da die Bilddaten 1–10 gleichzeitig von
zwei Zwischenspeichern 13 und 14 geladen werden
können.
Auch diese Alternative kann entsprechend auf die Archivspeicher 16 und 17 übertragen
werden.
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Die
Auswahlregel basiert beispielsweise auf der hierarchischen Struktur
der jeweiligen Bilddaten 1–10. Die Auswahlregel
kann sowohl auf der hierarchischen Ebene der Studie 1 ansetzen,
so dass die Serien 2 und 3 dieser Studie 1 in
verschiedenen Zwischenspeichern 13 bzw. 14 gespeichert
werden, oder auf der Hierarchieebene der Serie 2, 3,
so dass die einzelnen Bilder der Serie 2 bzw. 3 alternierend
auf die Zwischenspeicher 13 und 14 verteilt werden.
Die Studie 1 und die Serien 2 und 3 stellen
jeweils eine Gruppe von zusammenhängenden Bildern 4–9 dar.
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Werden
Bilder einer Gruppe zum Laden angefordert und sind diese Bilder
verteilt oder parallel in den Zwischenspeichern 13, 14 gespeichert,
dann ergibt sich durch die Möglichkeit
des parallelen Ladens der Bilddaten 1–10 von den beiden
Zwischenspeichern 13 und 14 ein Geschwindigkeitsvorteil.
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Die
Auswahlregel kann nicht nur auf der Hierarchie von Studie, Serie
und Einzelbildern beruhen, sondern auch auf einer patientenbezogenen
Hierarchie oder auch auf einer anatomischen Zugehörigkeit von
Einzelbildern, die z. B. anhand des DICOM-Eintrags „Primary
Anatomic Structure Sequence" (DICOM
tag 0008,2228) bestimmt wird.
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Die
Auswahlregel wird in diesem Ausführungsbeispiel
durch eine sog. Hash-Funktion H: X → A festgelegt, die die eindeutige Identifizierung
X der Bilddaten 1–10 in
den Adressraum A der Netzwerkknoten 13, 14, 16, 17 abbildet.
Als eindeutige Identifizierung wird in einfacher Weise eine sog.
DICOM-UID verwendet. Als mögliche
DICOM-UIDs kommen die „Study
Instance UID", die „Series
Instance UID" oder
die SOP „Instance
UID" in Frage; darüber hinaus
kann auch die Stack ID verwendet werden. Durch die geeignete Wahl
der Auswahlregel, die auch Verteilungsstrategie genannt werden kann, ist
es möglich,
die an den einzelnen Netzwerkknoten 13, 14, 16, 17 anfallende
Belastung beim Speichern auch beim Laden zu verteilen. Es ist sowohl
möglich, eine
einzige Auswahlregel zentral zu speichern, oder aber lokal in der
ersten Verwaltungseinheit 12 und der zweiten Verwaltungseinheit 15 separate
Auswahlregeln zu speichern.
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Der
Konfigurationsserver 22 dient u. a. dazu, weitere Konfigurationsdaten,
wie z. B. die jeweiligen IP-Adressen der Netzwerkknoten in dem Datennetzwerk 11,
zu speichern und zur Verfügung
zu stellen. Der Applikationsserver 23 stellt in dem Datennetzwerk 11 verschiedene
Dienste z. B. für
die Arbeitsplätze 20 und 21 zur
Verfügung.
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Eine
mögliche
Ausgestaltung der Erfindung kann folgendermaßen zusammengefasst werden: Zur
Steigerung der Effizienz der Verwaltung von Bilddaten in einem Datennetzwerk
mit einer Vielzahl von Netzwerkknoten ist es gemäß der vorliegenden Erfindung
vorgesehen, Bilddaten nach einer Speicherung in einem als Zwischenspeicher
vorgesehenen Netzwerkknoten zum Archivieren zu einem als Archivspeicher
vorgesehenen Netzwerkknoten zu übermitteln und
dort zu speichern, wobei beim Speichern der jeweiligen Bilddaten
in dem Zwischenspeicher bzw. in dem Archivspeicher ein Verweis auf
den jeweiligen Netzwerkknoten in Verbindung mit einer eindeutigen Identifizierung
der jeweiligen Bilddaten in einem Index erfasst wird, der beim anschließenden Laden
der gespeicherten Bilddaten dazu benutzt wird, den jeweils zumindest
einen Netzwerkknoten, in dem die jeweiligen Bilddaten gespeichert
sind, zu ermitteln.