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Die
Erfindung betrifft eine medizinische Untersuchungseinrichtung zur
Aufnahme von Schichtbildern eines Untersuchungsobjekts, insbesondere Magnetresonanzeinrichtung,
umfassend eine den Bildaufnahmebetrieb steuernde Steuerungseinrichtung
mit wenigstens einem zugeordneten Monitor, an dem der Einstellung
der Bildaufnahmemodalitäten dienende
Grafikelemente darstellbar sind, die vom Benutzer über ein
Eingabemittel in Bezug auf ein am Monitor zeitgleich ausgegebenes
Bild positionierbar sind, wobei die Steuerungseinrichtung zur Steuerung des
Bildaufnahmebetriebs in Abhängigkeit
der Lage und Art der Grafikelemente ausgebildet ist.
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Zur
Aufnahme von Schichtbildern eines Untersuchungsobjekts kommen vornehmlich
Magnetresonanz- oder Computertomographieanlagen zum Einsatz. Um
die Bildaufnahmemodalitäten
exakt einstellen zu können,
werden dem Arzt oder der Assistentin an einem oder mehreren Monitoren
vorab aufgenommene Übersichts-Schichtbilder, die
das Untersuchungsobjekt zeigen, dargestellt. In dieses Bild werden
nun ein oder mehrere Grafikelemente eingeblendet, die gegebenenfalls
unterschiedlicher Art sein können
und über
die die Bildaufnahmemodalitäten
definiert und vom Arzt individuell eingestellt werden können. Zu
nennen sind hier beispielsweise Grafikelemente, die den Ort der
Bildaufnahme, also den Untersuchungsort näher definieren, beispielsweise 2D-
und 3D-Schichtelemente, die die Lage und Orientierung der aufzunehmenden
Schicht bestimmen, oder aber Volumenelemente oder räumliche
Gitter, beispielsweise für
die CSI-Spektroskopie (CSI = Chemical Shift Imaging). Daneben sind
Grafikelemente positionierbar, über
die beispielsweise bestimmte im angezeigten Übersichtsbild sichtbare Bereiche
quasi ausgeblendet werden können,
diese Bereiche werden ge sättigt,
was über
entsprechende Sättigungselemente
definiert werden kann.
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Je
nach Untersuchungsmethode oder Untersuchungsobjekt kann es nun erforderlich
sein, für eine
Messung bzw. einen Messauftrag (Messprotokoll) mehrere Grafikelemente
zu positionieren, wobei diese im dreidimensionalen Patientenraum,
definiert beispielsweise durch drei orthogonal zueinander stehende
vorab aufgenommene Übersichtsbilder,
primär
an der Anatomie des Patienten ausgerichtet werden, gleichzeitig
aber häufig
auch untereinander in einem festen räumlichen Verhältnis auszurichten sind
(z. B. parallel mit vorgegebenem Abstand, senkrecht und mit gemeinsamem
Mittelpunkt, in einem vorgegebenen Winkelverhältnis etc.). Die Grafikelemente
sind vom Arzt separat zu positionieren, das heißt, der Arzt baut quasi schrittweise
den Messauftrag oder das Messprotokoll durch Positionieren der einzelnen
Grafikelemente auf. Stellt der Arzt beispielsweise nach abschließender Positionierung
fest, dass die von ihm gewählte
Anordnung aus welchem Grund auch immer zu ändern ist, führt dies
dazu, dass jedes Grafikelement separat erneut zu positionieren ist,
was sehr umständlich
und zeitaufwändig ist,
nachdem hierfür
viele manuelle Einzelschritte vorzunehmen sind. Kleine zentrale
Veränderungen ziehen
immer eine Folge von Korrekturen an zueinander auszurichtenden Objekten
nach sich, die für eine
aussagekräftige
Bildaufnahme aber zwingend vorzunehmen sind.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine medizinische Untersuchungseinrichtung
anzugeben, die ein einfacheres Einstellen der Bildaufnahmemodalitäten unter
Verwendung der Grafikelemente zulässt.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einer Untersuchungseinrichtung der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass zumindest ein Teil der dargestellten Grafikelemente in ihrer
Lagebeziehung zueinander bedarfsabhängig koppelbar sind, so dass
bei einer Lageveränderung
eines ausgewählten Grafikelements
alle mit ihm gekoppelten Grafikelemente unter Beibehaltung ihrer
Lagebeziehung zueinander mitbewegbar sind.
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Die
erfindungsgemäße Untersuchungseinrichtung
bietet dem Arzt die Möglichkeit,
die am Monitor dargestellten, von ihm beispielsweise bereits positionierten
Grafikelemente im Bedarfsfall über
ein geeignetes Eingabemittel miteinander zu koppeln, also ihre Lagebeziehung
zueinander quasi „einzufrieren" und eine Elementgruppe
zu bilden, die bei einer korrekturbedingten Lageveränderung
eines ausgewählten
Grafikelements innerhalb der Gruppe komplett bewegt wird, das heißt, die
Lagebeziehung aller gekoppelten Elemente bleibt beibehalten. Die
gekoppelten Grafikelemente können
vom Anwender interaktiv nach vorgenommener Kopplung beliebig positioniert
werden. Nachdem die Kopplung bedarfsabhängig erwirkt werden kann, kann
der Arzt folglich einerseits wie bisher die Grafikelemente beliebig
im Hinblick auf die von ihm gewünschte
Messung positionieren, zum anderen sind gegebenenfalls nötige Änderungen
sehr schnell durchführbar,
nachdem das umständliche
Repositionieren aller einzelnen Grafikelemente aufgrund der Kopplung
entfällt.
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Die
Grafikelemente sind zweckmäßigerweise
reversibel koppel- und
entkoppelbar, wobei entkoppelte Grafikelemente separat veränderbar
sind. Der Arzt oder die Assistentin kann also zu beliebigen Zeitpunkten
die Kopplung bzw. Gruppierung erwirken bzw. aufheben, so dass ein
sehr hohes Maß an
Flexibilität
hinsichtlich der Elementpositionierung gegeben ist. Die Kopplung
kann über
ein geeignetes Eingabemittel, z. B. die übliche Computermaus oder eine
Tastatur-Parametereingabe etc. erwirkt bzw. aufgehoben werden, gleichermaßen kann
die gekoppelte Elementgruppe über
dieses Eingabemittel lagemäßig verändert werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zu koppelnden
Grafikelemente benutzerseitig auswählbar sind, das heißt, dem
Arzt oder der Assistentin ist insoweit Hand lungsfreiheit gegeben,
als er selbst z.B. über
das Eingabemittel bestimmten kann, welche Grafikelemente er für eine nachfolgende
verbundweise Repositionierung koppeln möchte. Alternativ ist es denkbar,
dass bei Anwahl des Kopplungsmodus automatisch alle dargestellten
Grafikelemente gekoppelt werden. Das heißt, der Kopplungsverbund ist
quasi beliebig konfigurierbar.
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Wie
bereits beschrieben sind in ihrer Art unterschiedliche Grafikelemente
zum Festlegen der Bildaufnahmemodalitäten verwendbar. Wenngleich grundsätzlich die
Möglichkeit
besteht, bei einer Kopplung von in ihrer Art unterschiedlichen Grafikelementen
eine Verbundverschiebung durch Auswahl eines beliebigen Gruppenelements
zu ermöglichen, sieht
eine zweckmäßige Erfindungsausgestaltung demgegenüber vor,
dass als Grafikelement, bei dessen Lageveränderung die gekoppelten Grafikelemente
folgen, nur ein Grafikelement einer vorbestimmten Art auswählbar ist,
wobei andersartige Grafikelemente bei gegebener Kopplung separat
unbewegbar sind, oder in Bezug auf die übrigen gekoppelten, lagefest
verbleibenden Grafikelemente separat bewegbar sind. Gemäß dieser
Erfindungsausgestaltung werden die Grafikelemente abhängig von
ihrer Art hierarchisch gegliedert, sie können in Primärelemente,
die einer Auswahl als lagebestimmendes Element zugänglich sind,
und Sekundärobjekte,
die nicht ausgewählt
werden können,
unterschieden werden. Beispielsweise kann als Grafikelement nur ein
solches wählbar
sein, über
das der Ort der Bildaufnahme, insbesondere in Form einer Ebene oder eines
Volumens bestimmt wird. Ein solches Grafikelement kann z. B. ein
2D- oder 3D-Schichtelement, ein
Volumenelement oder ein räumliches
Gitter, über das
ein Untersuchungsvolumen definiert wird, sein. Ist also innerhalb
der Gruppe ein solches Element enthalten, kann es angewählt und
der Verbund in Abhängigkeit
der Bewegung dieses Elements verschoben werden. Sind andere Elemente
eingebunden, die als Sekundärelemente
klassifiziert werden, wie z. B. Sättigerelemente, so sind bezüglich dieser
Elemente im Kopplungsfall unterschiedliche Ausgestaltungen hinsicht lich
deren Bewegbarkeit denkbar. Zum einen ist es möglich, dass diese andersartigen
Grafikelemente bei gegebener Kopplung separat unbewegbar sind, das
heißt,
es ist nicht möglich,
einen Sättiger
bei bestehender Kopplung zu repositionieren. Alternativ dazu besteht
die Möglichkeit,
dass solche Elemente separat bewegbar sind, während alle anderen gekoppelten
Elemente lagefest verbleiben. Denkbar ist dies beispielsweise in
dem Fall, dass innerhalb der Gruppe mehrere einzelne Schichten bestimmende
2D- oder 3D-Schichtelemente wie auch mehrere Sättigerelemente eingebunden
sind. Innerhalb dieser Gruppe kann nun ein Schichtelement als Primärelement im
Falle der Kopplung ausgewählt
werden, bei dessen Bewegung der gesamte Verbund mitbewegt wird.
Wird aber eines der Sättigerelemente
bei gegebener Kopplung bewegt, so bleibt der Rest lagefest.
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Mitunter
sind Anwendungen denkbar, bei denen es ausreichend wäre, beispielsweise
nur die Grafikelemente, über
die der Ort der Bildaufnahme bestimmt wird, zu repositionieren,
während
beispielsweise ein oder mehrere positionierte Sättigerelemente durchaus ortsfest
verbleiben können.
Dies ist mitunter von der Art der Bewegung oder der Richtung der
Bewegung abhängig.
Denkbar ist beispielsweise bei einer Herzkammeraufnahme, bei der
mehrere 2D-Schichtelemente sternförmig und sich in der Mitte kreuzend
positioniert sind, bei einer Rotation der sternförmigen Anordnung um den mittigen
Ebenenschnittpunkt nur die die Ebenen bestimmenden Grafikelemente
zu rotieren und die außen
herum gesetzte Sättigerelemente
verbleiben, während
bei einer Längsverschiebung
egal in welche Richtung der gesamte Verbund folgt. Hierzu kann es
zweckmäßig sein,
bei einer Mitbewegung nur eines Teils der gekoppelten Grafikelemente
nur die mit dem ausgewählten
Grafikelement gleichartigen Grafikelemente mitzubewegen.
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Insgesamt
lässt die
erfindungsgemäße medizinische
Untersuchungseinrichtung ein wesentlich einfacheres, schnelleres
und flexibleres Einstellen der Bildaufnahmemodalitäten zu.
Posi tionierungsfehler (z.B. versehentliche Überlappungen oder ein Auseinanderdriften
radialer Schichten etc.) können
vermieden werden. Ferner besteht die Möglichkeit zur Echtzeit-Positionierung von
komplexen MR-Grafikelementgebilden. Als Verwendungsbeispiele sind
folgende, jedoch nicht abschließend
aufgeführte
Beispiele zu nennen:
- a) die Positionierung
von radialen (sternförmigen) Schichten,
z. B. für
die Herz- oder Kniebildgebung,
- b) die Positionierung von drei orthogonalen Schichten, z. B.
für ein
Kathetertracking, bei dem die orthogonalen Schichten mit der Katheterspitze gekoppelt
werden und auf diese Weise bei einer Katheterbewegung automatisch
die Schichten mitgeführt
werden, so dass ein flythrough-Aufnahmemodus während der Bewegung des Katheters durch
ein Gefäß möglich ist,
ferner bei einer interaktiven Bildgebung oder ein Herzbildgebung,
- c) die Positionierung eines CSI-Gitters, das insbesondere durch
Sättigungselemente
in allen Raumrichtungen begrenzt ist, im Rahmen einer CSI-Spektroskopie,
- d) die Positionierung von aneinander hängenden 2D- oder 3D-Schichtelementen,
z. B. für „Concatenated
Scans" zur peripheren
Angiographie-Bildgebung oder für
Ganzkörperuntersuchungen,
sowie
- e) die Positionierung von Sättigungselementen, die
parallel zu 2D- oder 3D-Schichten liegen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Untersuchungseinrichtung
zur Darstellung der grundlegenden Vorgehensweise zur Einstellung
der Schichtbildaufnahmemodalitäten,
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2 ein
Ausführungsbeispiel
zur Elementpositionierung nach vorangehender Kopplung durch Bewegung
eines ausgewählten
Grafikelements,
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3 eine
Darstellung der individuellen Modifikation eines Sekundär-Grafikelements
bei gegebener Kopplung, und
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4 eine
Darstellung zur Modifikation eines CSI-Raumgitters.
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1 zeigt
in Form einer Prinzipdarstellung eine erfindungsgemäße Untersuchungseinrichtung 1 in
Form einer Magnetresonanzanlage, mit dem eigentlichen Anlagenteil 2 zur
Bildaufnahme sowie der Steuerungseinrichtung 3 mit zugeordnetem
Monitor 4, an dem aufgenommene Bilder ausgegeben werden
können.
Am Monitor 4 sind exemplarisch drei Schnittbilder gezeigt,
die ein Untersuchungsobjekt, hier den Kopf eines Patienten, sagittal,
koronal und transversal zeigen. Um für nachfolgende Messungen die
Bildaufnahmemodalitäten
im Hinblick auf den eigentlichen Untersuchungsbereich festlegen
und diesen optimal aufnehmen zu können, ist es dem Arzt oder
der Assistentin möglich,
in die jeweilige Bildaufnahme Grafikelemente einzublenden, denen
bestimmte Funktionen, die seitens der Steuerungseinrichtung 3 erkannt
werden, zugeordnet sind, und die die Einstellung der Bildaufnahmemodalitäten zulassen,
welche anschließend
von der Steuerungseinrichtung 3 nachvollzogen werden. Im
gezeigten Beispiel sind drei Grafikelemente in der Bilddarstellung a)
eingezeichnet, nämlich
ein erstes Grafikelement 5a, bei dem es sich z. B. um ein
aus mehreren Einzelschichten bestehendes 3D-Schichtelement handelt, über das
die Einzelschichten des zentral interessierenden Untersuchungsobjekts,
hier des Gehirns, definiert werden. Oberhalb und unterhalb des 3D-Schichtelements 5a sind
zwei Grafikelemente 5b dargestellt, bei denen es sich um
Sättigerelemente handelt,
die bewirken, dass die über
sie definierten Bildbereiche im nachfolgend erhaltenen Bild beispielsweise
ge schwärzt
dargestellt sind. Über
ein Eingabemittel 6, bei dem es sich um eine Computermaus
oder um eine Tastatur oder dergleichen handeln kann, kann der Arzt
zum einen anwählen,
welche Grafikelemente er überhaupt
angezeigt haben möchte,
zum anderen kann er diese lagemäßig positionieren.
Ferner ist es ihm hierüber
möglich,
im Bedarfsfall die dargestellten Elemente miteinander zu koppeln,
um sie im Bedarfsfall verbundmäßig positionieren
zu können.
Dies wird nachfolgend anhand der 2–4 in
unterschiedlichen Ausführungsbeispielen
beschrieben.
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2 zeigt
in Form einer Prinzipdarstellung ein an einem Monitor gezeigtes
Untersuchungsobjekt 7, beispielsweise eine Short-Axis-Darstellung
der linken Herzkammer. Der Arzt hat bereits mehrere, im gezeigten
Beispiel vier Grafikelemente 8, bei denen es sich allesamt
um 2D-Schichtelemente handelt, sternförmig positioniert, es handelt
sich um eine radialslices-Anordung, die Grafikelemente 8 schneiden sich
im Mittelpunkt P. In den Ecken wurden weitere Grafikelemente 9 in
Form einzelner Sättigerelemente positioniert.
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Stellt
der Arzt nun fest, dass die von ihm gewählte sternförmige Positionierung zu ändern ist, kann
er über
das Eingabemittel 6, beispielsweise durch Anwahl eines
entsprechenden Buttons, der parallel zur Bilddarstellung am Monitor
gezeigt wird, die Grafikelemente in ihrer Lagebeziehung zueinander koppeln,
wobei er dies für
alle Grafikelemente 8, 9 vornehmen kann, oder
nur beispielsweise für
die Grafikelemente 8, er kann dies also bei entsprechender
Konfigurierung der Gesamtauslegung wählen. Denkbar ist es auch,
dass automatisch stets alle dargestellten Grafikelemente miteinander
gekoppelt werden.
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Der
Arzt wählt
nun innerhalb der Grafikelemente 8 ein Schichtelement aus,
das er hierüber
als Primärelement
definiert. Im gezeigten Beispiel wird das Schichtelement 8a selektiert.
Eine Auswahl eines Grafikelements 9 zur Bestimmung desselben
als Primärelement
ist nicht möglich,
nachdem die Konfiguration zweckmäßigerweise
derart ist, dass als Primärelemente
nur solche gewählt
werden können,
die der Bestimmung des Ortes der Schichtbildaufnahme dienen, wie
eben beispielsweise die Schichtelemente.
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Der
Arzt hat nun unterschiedliche Möglichkeiten,
wie er den gekoppelten Verbund repositionieren kann. Einerseits
ist es denkbar, die sternförmige Anordnung
um ihren Mittelpunkt P zu verdrehen, das heißt es erfolgt eine reine rotative
Lageveränderung. Dies
ist im oberen Teil in 2 dargestellt. Durch Anwählen beispielsweise über einen
Mauscursor wird nun das Schichtelemente 8a um einen Winkel α wie durch
den Pfeil dargestellt nach rechts verdreht in die im oberen rechten
Bild gezeigte Stellung. Sämtliche gekoppelten
Schichtelemente 8 folgen dieser Rotationsbewegung und ändern ihre
Position, wobei die Lagebeziehung aller Schichtelemente 8 zueinander gleich
bleibt, das heißt
sie ändern
ihren Winkel zueinander nicht. Wie das obere Schaubild in 2 zeigt, bleiben
bei dieser Ausführungsform
die Positionen der Grafikelemente 9 lagefest, das heißt sie werden trotz
gegebener Kopplung nicht bewegt. Bei diesem Beispiel ist die Mitbewegung
dieser Sättigerelemente abhängig von
der Bewegungsrichtung bzw. Bewegungsart. Im Falle einer reinen Rotationsbewegung ist
eine Lageänderung
der Grafikelemente 9 nicht erforderlich, was seitens der
Steuerungseinrichtung 3 automatisch erkannt wird, weshalb
quasi automatisch bewegungsabhängig
die Kopplung temporär aufgehoben
wird.
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Alternativ
zur Rotation ist die im unteren Teil in 2 gezeigte
Längsverschiebung.
In diesem Fall wird beispielsweise auch nach vorheriger Anwahl des
Schichtelements 8a oder des Schnittpunkts P der gesamte
gekoppelte Verbund etwas nach rechts oben verschoben, wie durch
den Pfeil dargestellt. In diesem Fall werden alle gekoppelten Elemente,
also sowohl die Grafikelemente 8 als auch die Grafikelemente 9,
entsprechend der Lageänderung
des ausgewählten
Schichtelements 8a etwas nach rechts oben verschoben, der
Verbund wird also in toto bewegt.
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3 zeigt
ein weiteres Anwendungsbeispiel. Hier sind vier Grafikelement 10 in
Form von 2D-Schichtelementen in paralleler Anordnung im Wesentlichen
positioniert worden. Oberhalb und unterhalb des Schichtelementverbundes
ist jeweils ein Grafikelement 11 in Form eines Sättigerelements
positioniert worden. Um den gesamten Verbund verschieben zu können, müsste der
Arzt ein Grafikelement 10 anwählen und als Primärelement
definieren. Bei einer Verdrehung oder Verschiebung würden dann
alle gekoppelten Elemente, nämlich
die weiteren Schicht-Grafikelemente 10 wie
auch die gekoppelten Sättiger-Graphikelemente 11 der
Lageänderung
folgen. Soll bei bestehender Kopplung aber nicht der gesamte Verbund,
sondern beispielweise lediglich das untere Schichtelement etwas
verdreht werden, wie durch den Pfeil dargestellt ist, so kann das
Sättiger-Grafikelement 11 trotz
gegebener Kopplung in die neue Position gebracht werden, wie in 3 rechts
dargestellt ist. Denn ein solches zwar gekoppeltes Grafikelement,
bei dem es sich aber nicht um ein ausgewähltes Primärelement handelt, kann jederzeit
in seiner Position trotz der gegebenen Kopplung variiert werden.
Wie in 3 rechts gezeigt ist, werden alle anderen Grafikelemente
in ihrer Position nicht verändert,
sondern lediglich das untere, selektierte Grafikelement 11.
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4 zeigt
ein weiteres Anwendungsbeispiel, bei dem ein Grafikelement 12 in
Form eines CSI-Gitters, über
das ein Volumen im Rahmen einer CSI-Spektroskopie bestimmt wird,
eingezeichnet ist. Die CSI-Spektroskopie lässt die Ermittlung der chemischen
Bestandteile innerhalb eines ausgewählten Volumens, das über das
CSI-Volumengitter definiert wird, und das selbst aus einer Vielzahl
einzelner Volumenelemente besteht, zu. Dem Grafikelement 12 zugeordnet
sind vier weitere Grafikelemente 13 in Form separater Sättigerelemente.
Wählt der
Arzt nun die Kopplung der gezeigten Grafikelemente 12, 13, und
wünscht
er das Grafikelement 12, also das CSI-Volumengitter zu vergrößern, wie
durch die beiden Pfeile dargestellt, so folgen aufgrund der Kopplung
die beiden Sättigerelemente 13a,
sie werden nach oben bzw. nach unten verschoben, während die beiden
Sättigerelemente 13b lagefest
verbleiben. Der Arzt könnte
nun beispielsweise in gleicher Weise eine seitliche Ausdehnung vornehmen,
in diesem Fall würden
dann die Sättigerelemente 13b nach
außen
verschoben werden.
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An
dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass unter dem Begriff „Einstellung
der Bildaufnahmemodalitäten" jedwede Einstellmaßnahme zu
verstehen ist, die die Aufnahme von Informationen über die
Untersuchungseinrichtung aus dem oder von dem Untersuchungsobjekt
bietet. Es muss sich hierbei nicht um ein optisch ausgebbares Bild
handeln, vielmehr können
auch Informationen, die beispielsweise im Rahmen der CSI-Spektroskopie
verarbeitet werden, im Sinne einer „Bildaufnahme" erfasst werden.
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Neben
der Bestimmung von Primärelementen,
die aufgrund ihrer Art geeignet sind, überhaupt ausgewählt werden
zu können,
und bei deren lagemäßige Veränderung
alle gekoppelten Elemente folgen, sowie von Sekundärelementen,
die nicht als der Verbundverschiebung zugrunde zu legende Elemente
ausgewählt
werden können,
und die als Sekundärobjekt
jederzeit vom Anwender individuell manipuliert werden können, ohne
dass dazu der gesamte Verbund aufgelöst werden muss oder der Verbund
folgen würde,
ist es auch denkbar, tertiäre
Grafikobjekte zu definieren, wie z. B. Navigatorstifte oder dergleichen,
die vom Kopplungsmodus generell nicht erfasst werden können. Sie
können
nicht in den Elementverbund eingebunden werden, folgen also grundsätzlich den
Veränderungen
des Primärobjektes
nicht und lassen sich jederzeit (wie ein Sekundärobjekt) individuell positionieren.