DE102005002213A1

DE102005002213A1 - Verfahren zur optimierten Suche von optimalen Protokollen zum Betrieb von radiologischen Scannern

Info

Publication number: DE102005002213A1
Application number: DE102005002213A
Authority: DE
Inventors: Rainer Kuth; Christoph Dr. Zindel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2006-07-27
Also published as: US20060159219A1

Abstract

Verfahren zur optimierten Suche von optimalen Protokollen zum Betrieb von radiologischen Scannern, wobei von einer Vielzahl von klinischen Anlagen die jeweils verwendeten Protokolle in einer Auswertungszentrale, insbesondere beim Gerätehersteller, gesammelt und in einer Datenbank nach den zugrundeliegenden klinischen Fragestellungen geordnet werden und durch ein statistisches Auswerteprogramm Maxima der Parameterhäufigkeit gesucht werden.

Description

Die Messung bei MR-Scannern wird gesteuert durch sogenannte Pulssequenzen. Hierbei handelt es sich um Programme, die in Echtzeit die Aggregate des Magnetresonanzscanners steuern, dazu zählen im Wesentlichen Gradientenspulen, HF-Sender und Datenakquisition, optionell Eigenschaften der Empfangsantennen und/oder Vorverstärker sowie Shimströme zur lokalen Justage des statischen magnetischen Flusses.

Der Typ der Pulssequenz und für jede Pulssequenz können bei modernen MR-Scannern vom Bediener anhand von etwa 30 Parametern eingestellt werden. Die einstellbaren Parameter und deren zulässige Wertebereiche hängen teilweise voneinander ab und können vom Programmierer der Sequenz vorgegeben werden. Je nach Scannerhersteller sind die Freiheitsgrade der Einstellung von Parametern bei gleichen Sequenztypen recht unterschiedlich. Für eine klinische Fragestellung gibt es in der Regel mehrere Parametersätze, die zu einem mindestens akzeptablen Ergebnis führen. So kann etwa ein hoher Flipwinkel in Kombination mit einer niedrigen Repetitionsrate das für die Praxis gleiche Resultat liefern wie eine hohe Repetitionsrate bei kleinen Flipwinkel. Mathematisch gesehen ist der Parameterraum eine etwa 30dimensionale Mannigfaltigkeit mit inneren Maxima hoher diagnostischer Qualität. Hohe diagnostische Qualität bedeutet dabei, dass der Radiologe aus den gewonnenen Bildern eine Diagnose stellen kann. Voraussetzung für eine Diagnose kann ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis eines oder mehrerer MR-Bilder oder Spektren sein. Es kann aber auch eine kurze Messzeit pro Signal sein, wodurch ein Verwackeln minimiert wird, oder es kann möglicherweise auch eine hohe Ortsauflösung sein. Für den wirtschaftlichen Erfolg eines Radiologen oder der radiologischen Abteilung eines Klinikums ist es unter anderem maßgeblich, dass die Messzeit je Patient zumindest im Mittel nicht zu lang ist. Hierfür kann kein genauer Wert angegeben werden, weil die Erstattungssätze je nach Versicherungsart des Patienten und je nach Land oder Region unterschiedlich ist. Auch sind die Kosten je nach Anlage und Typ und Alter sehr unterschiedlich.

In der klinischen Routine treten immer wieder gleiche oder fast gleiche klinisch-radiologische Fragestellungen auf. Daher wurde oberhalb der für den Bediener einstellbaren Sequenzebene eine weitere Metaebene geschaffen, die sogenannte Protokollebene. Ein Protokoll ist ein Datensatz, der unter dem Namen einer Sequenz alle Einstellwerte für die etwa 30 Parameter enthält.

Verschiedene Radiologen werden zufällig oder aufgrund unterschiedlicher Anforderungen ihrer Überweiser oder unterschiedlicher Anforderungen der Krankenversicherungen oder anderer Sachverständiger für dieselbe Fragestellung unterschiedliche Protokolle verwenden. Diese sind gekennzeichnet dadurch, dass sie in der Parametermannigfaltigkeit nicht unmittelbar benachbart sind. Jeder Radiologe versucht für jede klinische Fragestellung das für seine Anforderungen optimale Protokoll zu finden.

Den Herstellern von MR-Scannern sind die Maxima der Qualität nur teilweise bekannt. Hersteller haben ein großes Interesse daran, sämtliche relevanten Maxima zu kennen, weil sie dann ihren Testaufwand für neue Systeme und/oder Systemerweiterungen und den Einarbeitungsaufwand für neue Kunden reduzieren können. Für Radiologen sind die selber ermittelten Maxima von Wert in Bezug auf ihre Konkurrenzfähigkeit gegen mitbewerbenden Radiologen in der selben Region. Eine überregionale Konkurrenz besteht praktisch nicht, weil aus Kostengründen Patienten nicht sehr weit reisen, wegen der Gleichheit von Scannern aus einer Serie wäre dies ja auch gar nicht sinnvoll.

Radiologen kann man also in zwei Gruppen einteilen, nämlich zum einen die fachlichen Führer, das sind die mit den besten Protokollen und zum anderen die Nachrücker, bei denen es sich um Radiologen mit relativ wenig Erfahrung und wenig Zeit zum Ausprobieren handelt.

Obgleich die Hersteller versuchen, den Radiologen standardisierte Protokolle zur Verfügung zu stellen, ist dies wegen der Größe des Parameterraums generell nur von eingeschränktem Erfolg.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur optimierten Suche von optimalen Protokollen zum Betrieb von MR-Scannern zu schaffen, das mit einem relativ geringen Aufwand für jede klinische Fragestellung das oder die optimalen Protokolle ermitteln, die somit Basis für eine Beratung der Radiologen sein können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass von einer Vielzahl von klinischen Anlagen die jeweils verwendeten Protokolle in einer Auswertungszentrale, insbesondere beim Gerätehersteller, gesammelt und in einer Datenbank nach den zugrundeliegenden klinischen Fragestellungen geordnet werden, und dass durch ein statistisches Auswerteprogramm Maxima der Parameterhäufigkeit gesucht werden.

Der erfindungsgemäße Ansatz ist ein völlig anderer als man es bisher gemacht hat, wenn man nämlich anhand von einzelnen gut gelungenen und deshalb eine gute Diagnose ermöglichenden Bildern und den zugrundeliegenden Protokollen versucht hat, eine Protokolloptimierung herauszudestillieren. Eine solche Bilderbewertung ist außerordentlich aufwendig und für die erfindungsgemäße Aufgabenstellung praktisch nicht leistbar. Demgegenüber ist die statistische Auswertung der Protokolle mit Hilfe eines entsprechenden Programms und einer Rechenanlage auch bei Auswertung der Protokolle von Tausenden von MR-Anlagen problemlos möglich, wobei der Erfindung die Erkennt nis zugrunde liegt, dass die gefundenen Maxima der Parameterhäufigkeit auch tatsächlich besonders günstige Parametereinstellungen betreffen. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist immer dann, wenn ein großer Prozentsatz von einigen Tausend MR-Anlagenbetreibern für eine bestimmte Fragestellung eine bestimmte Parametereinstellung verwendet, mit größter Wahrscheinlichkeit die Gewähr dafür gegeben, dass es sich hierbei um eine optimale Einstellung für die jeweilige klinische Fragestellung handelt. Durch das häufige Ausprobieren und Verändern der Parameter bei den einzelnen Anlagenbetreibern werden zwar immer wieder klinische Fragestellungen mit falschen Parametersätzen angegangen. In der statistischen Maximierung und in der Tatsache, dass eine Mehrzahl von Kliniken dieselben oder nahezu dieselben Parametereinstellungen für eine bestimmte klinische Fragestellung verwenden, und dass somit lokale Maxima bei der Auswertung der Parameterhäufigkeit erkannt werden können, ergibt sich somit ein sehr guter Zugriff zum Erhalt optimaler Protokolle.

In Weiterbildung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass bei der statistischen Suche nach Maxima der Parameterhäufigkeit auch untersucht wird, ob unterschiedliche Kontrastmittel zu unterschiedlichen Maxima führen.

Da selbstverständlich eine optische Darstellung einer 30dimensionalen Mannigfaltigkeit nicht möglich ist, soll gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass lokale Maxima des vieldimensionalen Parameterraums grafisch dargestellt werden, indem jeweils nur zwei Einzelparameter herausgegriffen und in der dritten Dimension die relative Häufigkeit perspektivisch dargestellt wird. Dies ist deshalb sinnvoll, weil für verschiedene Fragestellungen es ganz speziell um die Einstellung nur zweier spezieller Parameter aus dem gesamten Parameterraum geht und die hier vorgeschlagene Darstellung gerade die Auswertung der Protokolle bezüglich dieser beiden Hauptparameter sehr vereinfacht.

Mit Vorteil kann weiter vorgesehen sein, dass die Auswertezentrale direkten Zugriff auf die Protokollspeicher der MR-Scanner in den klinischen Anlagen hat, in dem sie sich unmittelbar online oder über eine Internet-Verbindung in die Protokollspeicher einwählen kann oder aber grundsätzlich bei jeder MR-Untersuchung automatisch ein Protokoll zugesandt bekommt.

Die Auswertung der Protokolle kann dabei die Basis für Beratungsverträge mit den klinischen Anlagenbetreibern über eine verbesserte Einstellung ihrer Geräte bilden, wobei es schließlich auch noch im Rahmen der Erfindung liegt, dass die ermittelten optimalen Protokolle für eine klinische Fragestellung über eine Internetbörse oder dergleichen von beliebigen Interessenten abrufbar sind.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung, die eine grafische Protokollauswertung anhand zweier besonders prominenter Parameter darstellt.
In Richtung der X-Achse ist beispielsweise die Repetitionsrate und in Richtung der Y-Achse die Schichtdicke aufgetragen. Anhand verschiedener Schichtdicken sind nun Grafiken der lokalen Maxima in Abhängigkeit von Repetitionszeit und Schichtdicke ergeben sich lokale Maxima, die bei den unterschiedlichen Repetitionszeiten bei unterschiedlichen -Schichtdicken-Werten liegen, wobei für jedes dieser lokalen Maxima auch gleichzeitig der Wertangabe mit dargestellt ist (in Form der Höhe des Zackens, mit der diese Einstellung bei den verschiedenen beteiligten Anlagenbetreibern gewählt worden ist). So wurde beispielsweise für eine bestimmte klinische Fragestellung von 8% der Betreiber die MR-Anlage mit dem Wert t₄ der Repetitionszeit und dem Wert S₄ der Schichtdicke betrieben, von 10% mit der Repetitionszeit t₃ und der Schichtdicke S₃, von 25% mit der Repetitionszeit t₂ und der Schichtdicke S₂ und schließlich von 26% mit der Repetitionszeit t₁ und der Schichtdicke S₁.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können selbstverständlich die jeweils herausgegriffenen zwei Paramterwerte für die grafische Darstellung völlig andere Parameter betreffen und es muss in jedem Fall immer berücksichtigt werden, dass die optimale Auswertung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Auswertezentrale grundsätzlich alle einstellbaren Parameter also im Optimalfall alle 30 einstellbaren Parameter einer MR-Anlage betrifft. Dass dabei einzelne dieser Parameter für bestimmte Fragestellungen relativ unkritisch sind und somit hier auch keine erheblichen Einstellschwierigkeiten bestehen, macht die Auswertung etwas einfacher und ermöglicht insbesondere ja auch erst die vorstehend angesprochene Einfachauswertung mit Hilfe einer grafischen Darstellung.

Claims

Verfahren zur optimierten Suche von optimalen Protokollen zum Betrieb vom radiologischen Scannern, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Vielzahl von klinischen Anlagen die jeweils verwendeten Protokolle in einer Auswertungszentrale, insbesondere beim Gerätehersteller, gesammelt und in einer Datenbank nach den zugrundeliegenden klinischen Fragestellungen geordnet werden, und dass durch ein statistisches Auswerteprogramm Maxima der Parameterhäufigkeit gesucht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der statistischen Suche nach Maxima der Parameterhäufigkeit untersucht wird, ob unterschiedliche Kontrastmittel zu unterschiedlichen Maxima führen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass lokale Maxima des vieldimensionalen Parameterraums grafisch dargestellt werden, indem jeweils nur zwei Einzelparameter herausgegriffen und in der dritten Dimension die relative Häufigkeit perspektivisch dargestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertezentrale direkten Zugriff auf die Protokollspeicher der MR-Scanner in den klinischen Anlagen hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Protokolle die Basis für Beratungsverträge mit den klinischen Anlagebetreibern über eine verbesserte Einstellung ihrer Geräte bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten optimalen Protokolle für eine klinische Fragestellung über eine Internetbörse oder dergleichen von beliebigen Interessenten abrufbar sind.