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Die
Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine medizinische Untersuchungsvorrichtung
zur Steuerung einer ersten Injektion von Kontrastmittel einer Untersuchung,
eines Atemkommandos und einer Aufnahme eines Untersuchungsbilds
von einem Untersuchungsbereich eines Patienten nach Ablauf einer
Kreislaufzeit.
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Bei
bildgebenden medizinischen Untersuchungsverfahren, wie z.B. Computertomografie
(CT), Magnetresonanzverfahren (MR), Röntgenverfahren oder dergleichen,
ist es häufig
nötig,
dass der zu untersuchende Patient während der Bildaufnahme den Atem
anhält,
um durch Atembewegungen verursachte Bildartefakte zu vermeiden.
Hierfür
wird ihm vor der Bildaufnahme ein Atemkommando gegeben, beispielsweise "einatmen – ausatmen – einatmen – nicht mehr
atmen". Das Atemkommando
kann automatisiert von einem Speicher über eine entsprechende Sprachausgabe
erfolgen, die den gespeicherten Text über einen Lautsprecher in den
Patientenraum ausgibt und beispielsweise in der Gantry eines CT-Systems
angebracht ist. Bei einem Start des Untersuchungsverfahrens wird
das Atemkommando automatisch gestartet und die Bildaufnahme wird
so lange verzögert,
bis das Atemkommando abgeschlossen ist und der Patient den Atem
anhält.
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Bei
einer Untersuchung mit Kontrastmittel kann bei einem Start des Untersuchungsverfahrens zusätzlich zum
Atemkommando eine Kontrastmittelpumpe aktiviert werden. Das Kontrastmittel
wird typischerweise intravenös
injiziert bevor oder während die
Bildaufnahme stattfindet, wobei die Bildaufnahme gestartet wird,
sobald sich das Kontrastmittel im Untersuchungsbereich befindet.
Um die Strahlendosis gering zu halten, wird mit der Bestrahlung
zur Bildaufnahme eine sogenannte Kreislaufzeit gewartet, während derer
das Kontrastmittel zum Un tersuchungsbereich transportiert wird.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der
DE 198 11 349 C1 bekannt.
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Bei
Perfusionsuntersuchungen ist ein automatisiertes Atemkommando besonders
wichtig, da der Patient für
längere
Zeit den Atem anhalten muss, beispielsweise über 40 sek, und die Untersuchung deshalb
ohne eine gute anfängliche
Atemführung "veratmet" wird und dadurch
nicht mehr auswertbar ist. Aufgrund der verhältnismäßig hohen Strahlenbelastung,
die mit einer CT-Perfusionsuntersuchung einher geht, z.B. 1 Scan
pro Sekunde über
40 Sekunden, sollte eine durch Probleme bei der zeitlichen Koordination
bedingte Wiederholung unter allen Umständen vermieden werden. Außerdem ist
die Gabe von Kontrastmittel möglichst
gering zu halten, um gesundheitsbeeinträchtigende Wirkungen des Kontrastmittels
zu minimieren. Da Perfusionsuntersuchungen typischerweise in einem
engen zeitlichen Zusammenhang mit anderen CT-Untersuchungen durchgeführt werden,
bei denen ebenfalls Kontrastmittel eingesetzt werden muss, kann
eine Wiederholung der Untersuchung durch ein dadurch bedingtes Überschreiten
der zulässigen
Tageshöchstdosis
unmöglich
werden.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Steuervorrichtung für eine medizinische
Untersuchungsvorrichtung anzugeben, mit der ausführliche Atemkommandos automatisiert
durchgeführt
werden können,
um damit eine zuverlässige
Auswertbarkeit der erzeugten Untersuchungsbilder zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung der eingangs genannten
Art gelöst,
die erfindungsgemäß eine Steuereinheit
aufweist zur Steuerung eines Beginns der Injektion nach einem Beginn des
Atemkommandos. Der Ablauf von beispielsweise Perfusionsverfahren
kann auch bei verschieden langen Atemkommandos automatisiert und
für einen Bediener
erheblich vereinfacht werden. Es können Fehlerquellen durch eine
manuelle Bedienung vermieden werden, wodurch die Untersuchung zuverlässig durchgeführt werden
kann.
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Die
Erfindung geht hierbei von der Überlegung
aus, dass eine Kreislaufzeit bei Perfusionsuntersuchungen gering
ist und nur wenige Sekunden beträgt,
da nicht nur der Untersuchungsbereich an sich sondern auch seine
Durchströmung
mit Kontrastmittel sichtbar gemacht werden soll. Die Kreislaufzeit
endet daher bei solchen Untersuchungen bevor das Kontrastmittel
den Untersuchungsbereich erreicht hat. Sie kann daher die Zeit zwischen
einem Injektionsbeginn und einem Erreichen des Untersuchungsbereichs
durch das Kontrastmittel sein oder eine andere kürzere Zeit, die zum Transport
des Kontrastmittels in Richtung des Untersuchungsbereichs dient,
ohne dass es den Untersuchungsbereich erreicht, um ein Anfluten
und Durchfluten beobachtbar zu machen. Außerdem ist es sinnvoll, bereits
vor Eintreffen des Kontrastmittels im Untersuchungsbereich mit der
Bildaufnahme zu starten, um zumindest ein kontrastmittelfreies Bild
zu erhalten. Auf diese Weise kann ein Anfluten und später ein
Abfluten des Kontrastmittels beobachtet und hierdurch auf Eigenschaften
des Untersuchungsbereichs geschlossen werden. Üblicherweise wird die Kreislaufzeit
bei solchen Untersuchungen auf 4 sek eingestellt. Ein zweckmäßiges Atemkommando
dauert für
diese Art Untersuchungen jedoch acht oder mehr Sekunden, um eine
Aufsättigung
des Blutes mit Sauerstoff zu erreichen und damit ein zuverlässig langes
Atemanhalten während
der Untersuchung zu ermöglichen.
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Für den Bediener
der Untersuchungsvorrichtung ist es hilfreich, wenn er das Untersuchungsverfahren
starten kann und nicht weiter eingreifen muss, beispielsweise um
den Kontrastmittelinjektor zu bedienen. Mit einem einzigen Startbefehl
können
Bedienerfehler vermieden und das Verfahren kann zuverlässig gestaltet
werden. Wird das Untersuchungsverfahren jedoch mit einem einzigen
Befehl gestartet, so beginnt das Atemkommando gleichzeitig mit dem Startbefehl
an den Kontrastmittelinjektor, der die eingestellte Kreislaufzeit
abwartet und dann das Kontrastmittel injiziert. Bei einem langen
Atemkommando ist dieses erst fertig, wenn das Kontrastmittel längst im
Untersuchungsbereich angekommen ist. Beginnt nun erst die Bildaufnahme,
so ist ein Anfluten nicht mehr be obachtbar. Beginnt die Bildaufnahme
vorher, so wird der Beginn der Bildaufnahme durch das Ende des Atemkommandos
veratmet.
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Wird
der Beginn der ersten Injektion von Kontrastmittel gemäß der Erfindung
verzögert
zum Atemkommando, also nach dem Beginn des Atemkommandos gestartet,
so kann die Kreislaufzeit unabhängig
von der Länge
des Atemkommandos eingestellt werden, beispielsweise auf eine kurze
Zeitdauer, und es kann mit der Bildaufnahme gewartet werden, bis
das Atemkommando beendet ist. Die Injektion beginnt erst nach der
Verzögerung,
so dass die Kreislaufzeit zweckmäßigerweise
erst mit oder nach dem Ende des Atemkommandos endet. Das Verfahren
kann mit einem einzigen Befehl einfach gestartet und es können zuverlässig auswertbare
Bilder erzielt werden.
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Die
Injektion von Kontrastmittel ist die erste Injektion der Untersuchung,
so dass ihr kein Testbolus oder dergleichen vorangeht. Das erste
Kontrastmittel wird nach einer zumindest fünf Minuten kontrastmittelfreien
Zeit injiziert, um einen zumindest weitgehend kontrastmittelfreien
Untersuchungsbereich vor der Untersuchung zu gewährleisten, zweckmäßigerweise
nach zumindest einer Stunde kontrastmittelfreier Zeit. Die Erfindung
ist für
alle mit Kontrastmittel durchgeführten
Untersuchungen geeignet, insbesondere als zusätzliche Option für kurze
Kreislaufzeiten und/oder lange Atemkommandos.
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Das
Atemkommando wird vorteilhafterweise automatisch gegeben, beispielsweise
vom Band oder einem Speichermedium. Seine Länge ist somit bekannt. Allerdings
können
verschiedene Atemkommandos von einem Bediener wählbar sein, z.B. in verschiedenen
Sprachen und solche, bei denen das Atemanhalten nach einer Inspiration
und solche, bei denen das Atemanhalten nach einer Expiration erfolgt.
Von daher ist die Dauer des Atemkommandos, je nach ausgewähltem Atemkommando,
nicht immer gleich. Um den Zeitpunkt des Injektionsbeginns bzw. die
Dauer der Verzögerung
zu jedem Atemkommando passend zu ermitteln, wird der Zeitpunkt des
Injektionsbeginns zweckmäßigerweise
in Abhängigkeit zur
Länge des
Atemkommandos gewählt.
Eine Realisierung eines besonders einfachen Zusammenhangs ist gegeben,
wenn die Steuereinheit zur Ermittlung einer Verzögerungszeit für die Injektion
aus der Differenz zwischen der Dauer des Atemkommandos und der Kreislaufzeit
vorgesehen ist.
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Die
Untersuchung kann bei einem langen Atemkommando zügig erfolgen,
wenn die Steuereinheit zur Steuerung eines Beginns des Atemkommandos
unmittelbar nach Eingabe eines Startsignals durch einen Bediener
vorgesehen ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
Steuereinheit zur Verarbeitung einer eingegebenen Kreislaufzeit
unabhängig
von der Länge
des Atemkommandos vorgesehen. Durch die Unabhängigkeit der beiden Größen kann
die Untersuchung flexibel und zuverlässig durchgeführt werden.
Eine Zeitdifferenz zwischen der Länge des Atemkommandos und der
Kreislaufzeit kann durch die Verzögerung ausgeglichen werden.
Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit zur Ausgabe der Kreislaufzeit
vorgesehen, beispielsweise an einen Kontrastmittelinjektor, der
die Injektion selbständig
steuert.
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Ist
die Ausgabeeinheit zur Steuerung eines Injektionsbeginns in Abhängigkeit
von einem Atemkommando-Parameter vorgesehen, beispielsweise dessen
Dauer, so kann der Injektionsbeginn automatisiert und zuverlässig beispielsweise
nach Beginn des Atemkommandos gesteuert werden.
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Vorteilhafterweise
ist die Steuereinheit zur Bestimmung einer zu der Kreislaufzeit
zusätzlichen Verzögerungszeit
vorgesehen. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Verzögerung einfach erreicht und von
unterschiedlichen Steuereinheiten gesteuert werden. Die Verzögerungszeit
kann beispielsweise an eine Steuereinheit des Kontrastmittelinjektors ausgegeben
werden, der den Injektionsbeginn selbständig steuert.
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Eine
hohe Flexibilität
der Steuervorrichtung kann erreicht werden, wenn die Steuereinheit
zu einer Verarbeitung von ver schiedenen Atemkommandolängen vorgesehen
ist. Es können
Atemkommandos in verschiedenen Sprachen und verschiedenen Atemparametern
abgespeichert und verarbeitet werden, wobei ein Injektionsbeginn
automatisch in Abhängigkeit
von der jeweiligen Atemkommandolänge gesteuert
werden kann.
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Ist
die Atemkommandolänge
größer als
die Kreislaufzeit, so wird anstelle des bisher üblichen sofortigen Injektionsbeginns
bei einem Verfahrensstart der Perfusionsuntersuchung vorteilhafterweise
zunächst
die Verzögerung
gesteuert. Um den Bediener hierüber
zu informieren ist es vorteilhaft, wenn die Steuereinheit zur Ausgabe
einer Bedienerinformation vorgesehen ist, falls die Atemkommandolänge größer ist
als die Kreislaufzeit.
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Zusätzlich ist
die Erfindung gerichtet auf eine bildschaffende medizinische Untersuchungsvorrichtung
mit einer wie oben beschriebenen Steuervorrichtung.
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Ist
die Untersuchungsvorrichtung mit einem Kontrastmittelinjektor mit
einer Steuereinheit zur Abfrage und Verarbeitung einer zu der Kreislaufzeit
zusätzlichen
Verzögerungszeit
ausgestattet, kann die von der Steuervorrichtung ermittelte Verzögerungszeit
von der Steuereinheit weiterverarbeitet werden zur selbständigen Steuerung
des Injektionsbeginns.
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Die
Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert, die
in den Zeichnungen dargestellt sind.
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Es
zeigen:
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1 einen
Computertomographen mit einem Kontrastmittelinjektor und
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2 einen
Zeitablauf eines Untersuchungsverfahrens.
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1 zeigt
in schematischer Weise eine als Computertomographen ausgeführte Untersuchungsvorrichtung 2 mit
einer Gantry 4, die eine Bildgebungsvorrichtung 6 mit
einer Strahlungseinheit 8, einer Detektoreinheit 10 und
einen Atemkommandogeber 12 mit einem Lautsprecher 14 beherbergt.
Mit der Strahlungseinheit 8, der Detektoreinheit 10 und
dem Lautsprecher 14 ist eine Steuervorrichtung 16 mit
einer Steuereinheit 18 verbunden, die zusätzlich mit
einem Eingabemittel 20 in Form einer Tastatur und Maus,
einem Ausgabemittel 22 in Form eines Bildschirms und einem
Kontrastmittelinjektor 24 in Verbindung steht. Der Kontrastmittelinjektor 24 umfasst seinerseits
eine Steuereinheit 26, die Bestandteil der Steuervorrichtung 16 ist,
eine Kontrastmittelpumpe 28 und ein Injektionsmittel 30 in
Form einer mit der Kontrastmittelpumpe 28 verbundenen Kanüle. Die Kanüle ist in
einen auf einer Liege 32 liegenden Patienten 34 injiziert
zur Übertragung
des Kontrastmittels über
den Kreislauf des Patienten 34 in einen Untersuchungsbereich 36 im
Gehirn des Patienten 34.
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In 2 ist
ein Zeitablauf eines mit der Untersuchungsvorrichtung 2 durchgeführten Untersuchungsverfahrens
dargestellt. Zur Untersuchung des Patienten 34 gibt ein
Bediener, beispielsweise ein medizinisch-technischer Assistent, über die
Tastatur und ein auf dem Bildschirm dargestelltes Menü 38 eine
Kreislaufzeit ΔtKr ein, die nach einem Injektionsbeginn tI zumindest abgewartet werden soll, bis ein Aufnahmebeginn
tB erfolgen soll, bei dem mit einer Bildaufnahme
gestartet wird. Die Kreislaufzeit ΔtKr ist so
bemessen, dass mit der Bildaufnahme ein Anfluten des Kontrastmittels
im Untersuchungsbereich 36 beobachtet werden kann. Zusätzlich wählt der
Bediener ein Atemkommando AK mit einer Kommandolänge ΔtA aus,
indem er die Art und Sprache des Atemkommandos AK in einem Menü 38 auswählt. Die Steuervorrichtung 16 ist
zur Verarbeitung der eingegebenen Kreislaufzeit ΔtKr unabhängig von
der Kommandolänge ΔtA vorgesehen und verlängert die Kreislaufzeit ΔtKr trotz der langen Kommandolänge ΔtA nicht.
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Ist
die Kreislaufzeit ΔtKr größer als
die Kommandolänge ΔtA, so ergeben sich keine Besonderheiten bei
der Zeitkoordination des Untersuchungsverfahrens und das Atemkommando
AK kann bei spielsweise zeitgleich mit der Injektion I gestartet
werden. Im folgenden Ausführungsbeispiel
hat der Bediener jedoch eine 4-sekündige Kreislaufzeit ΔtKr und eine Kommandolänge ΔtA von
9 sek ausgewählt.
Aus diesen Daten berechnet die Steuereinheit 18 in einem Verfahrensschritt 42 eine
Verzögerungszeit ΔtV aus dem einfachen Zusammenhang ΔtV = ΔtA – ΔtKr, nach der sie den Injektionsbeginn tI in Abhängigkeit
von der Kommandolänge ΔtA steuert. Da das Atemkommando AK länger ist
als die Kreislaufzeit ΔtKr, gibt die Steuereinheit 18 in
einem Verfahrensschritt 44 auf dem Ausgabemittel 22 eine
Bedienerinformation 40 aus, die den Bediener darüber informiert,
dass die Kommandolänge ΔtA des Atemkommandos AK länger ist als die Kreislaufzeit ΔtKr und daher die erste Injektion I von Kontrastmittel
um die Verzögerungszeit ΔtV verzögert
zum Atemkommando AK gestartet wird. Außerdem informiert die Bedienerinformation darüber, dass
der Bediener den Startbefehl nicht am Kontrastmittelinjektor 24 eingeben
sollte, da dieser die Verzögerungszeit ΔtV nicht kennt und dann das Atemkommando AK
nicht in voller Länge
ausführbar wäre. In einer
etwas komfortableren Ausführung
der Untersuchungsvorrichtung 2 informiert die Bedienerinformation 40 den
Bediener darüber,
dass ein Startknopf am Kontrastmittelinjektor 24 blockiert
ist oder außer
Funktion gesetzt wurde, um die vollständige Durchführung des
langen Atemkommandos AK zu gewährleisten.
Die Bedienerinformation 40 ist besonders plakativ als Pop-Up-Fenster
ausgeführt,
kann jedoch auch in einer anderen Form ausgeführt sein.
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Nach
einem Abgleich der Steuereinheiten 18, 26 wird
ein der Steuereinheit 18 zugeordnetes Startmittel, beispielsweise
ein Befehl über
die Tastatur, freigegeben. Nun gibt der Bediener einen Startbefehl
zum Startzeitpunkt tS. In einer einfachen
Ausführung
der Untersuchungsvorrichtung 2 wird die Zeitkoordination
der Untersuchung allein von der Steuereinheit 18 durchgeführt, die
auch die Bildaufnahme koordiniert. Auf das Startsignal hin steuert
die Steuereinheit 18 einen Kommandobeginn tA des Atemkommandos
API, das dem Patienten 34 daraufhin akustisch über den
Lautsprecher 14 gegeben wird. 5 sek nach dem Kommandobeginn
tA, also nach Ablauf der Verzögerungszeit ΔtV, sendet die Steuereinheit 18 ein
entsprechendes Signal an die Steuereinheit 26 und diese
an die Kontrastmittelpumpe 28, die nun zum Injektionsbeginn
tI mit der Injektion I des Kontrastmittels
beginnt. Während
der Kreislaufzeit ΔtKr von 4 sek sind das Atemkommando AK und
die Kontrastmittelpumpe gleichzeitig aktiv, bis nach dem Ende des
Atemkommandos AK zum Aufnahmebeginn tB mit
der Bildaufnahme begonnen wird. Die Dauer der Injektion I des Kontrastmittels
ist vom Aufnahmebeginn tB mit der Bildaufnahme
unabhängig. Sie
läuft insgesamt
acht Sekunden, wobei nach dieser Zeit zusätzlich für vier Sekunden eine Kochsalzlösung nachinjiziert
wird, die den Fluss des Kontrastmittels aufrechterhält, indem
sie das Kontrastmittel "weiterschiebt". Das Kontrastmittel
erreicht den Untersuchungsbereich 36 etwa 1 sek nach Aufnahmebeginn
tB, so dass das erste aufgenommene Untersuchungsbild
den Untersuchungsbereich 36 ohne Kontrastmittel zeigt.
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Je
nach Ausführung
der Untersuchungsvorrichtung 2, insbesondere des Kontrastmittelinjektors 24 und
einer Schnittstelle zwischen den Steuereinheiten 18, 26,
sind leichte Abwandlungen des Untersuchungsverfahrens vorteilhaft.
So kann die Steuereinheit 18 nach dem Startzeitpunkt tS die Verzögerungszeit ΔtV selbständig
an die Steuereinheit 26 des Kontrastmittelinjektors 24 übermitteln,
die den Injektionsbeginn tI selbständig steuert.
Bei einem entsprechend ausgeführten
Kontrastmittelinjektor 24 ist es ebenfalls denkbar, dass
der Bediener den Startbefehl am Kontrastmittelinjektor 24 eingibt.
Die Bedienerinformation 40 berücksichtigt diese eventuelle
Möglichkeit
selbstverständlich.
Der Kontrastmittelinjektor 24 fragt im zuvor stattgefundenen
Abgleich zwischen den Steuereinheiten 18, 26 nach
dem Vorhandensein einer Verzögerungszeit ΔtV, die der Steuereinheit 26 von
der Steuereinheit 18 übermittelt
wird. Auf das Startsignal des Bedieners hin steuert die Steuereinheit 26 die
Verzögerungszeit ΔtV selbständig
und veranlasst erst nach Ablauf der Verzögerungszeit ΔtV eine Aktivität der Kontrastmittelpumpe 28,
die nun zum Injektionsbeginn tI mit der
Injektion I des Kontrastmittels beginnt.