DE102007017269A1 - Bildakquisitionssystem und -verfahren zur Durchführung von CT- bwz. MRT-gesteuerten Interventionen in Korrelation mit der Atemlage eines Patienten - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein im Bereich der diagnostischen und interventionellen Radiologie einsetzbares Bildakquisitionssystem sowie auf ein Verfahren zur Durchführung von CT- bzw. MRT-gesteuerten minimal-invasiven Interventionen an inneren Organen, Gewebebereichen, Läsionen (z. B. im Bereich von Lunge und Leber) oder pathologischen Strukturen im Körperinneren eines Patienten (z. B. an Tumorherden, Metastasen, Hämatomen, Abszessen etc.) in Korrelation mit dessen inspiratorischer bzw. exspiratorischer Atemlage, welches dazu dient, die Präzision und Sicherheit der minimal-invasiven Eingriffe, insbesondere im Bereich der unter CT- bzw. MRT-gestützter bildgebender Kontrolle durchgeführten diagnostischen Gewebeprobenentnahme (Biopsie) sowie in der Tumor- und Schmerztherapie, zu verbessern. Gemäß diesem Verfahren wird die Atemlage im Inspirations- und/oder Exspirationszustand des Patienten kontinuierlich erfasst und ein jeweils zum Zeitpunkt der Aufnahme eines CT- bzw. MRT-Schichtbildes der zu behandelnden Organe, Gewebebereiche, Läsionen oder pathologischen Strukturen erfasster, die momentane Atemlage des Patienten wiedergebender Messwert zusammen mit den Bilddaten dieses CT- bzw. MRT-Schichtbildes abrufbar gespeichert und angezeigt. Außerdem kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass ein CT- bzw. MRT-Scanvorgang automatisch eingeleitet wird, wenn der gemessene inspiratorische bzw. exspiratorische Atemdruck (p<SUB>M</SUB>), der von der Lunge des Patienten ...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein im Bereich der diagnostischen und interventionellen Radiologie einsetzbares Bildakquisitionssystem sowie auf ein Verfahren zur Durchführung von CT- bzw. MRT-gesteuerten minimal-invasiven Interventionen an inneren Organen, Gewebebereichen, Läsionen (z. B. im Bereich von Lunge und Leber) oder pathologischen Strukturen im Körperinneren eines Patienten (z. B. an Tumorherden, Metastasen, Hämatomen, Abszessen etc.) in Korrelation mit dessen inspiratorischer bzw. exspiratorischer Atemlage, welches dazu dient, die Präzision und Sicherheit der minimal-invasiven Eingriffe, insbesondere im Bereich der unter CT- bzw. MRT-gestützter bildgebender Kontrolle nach örtlicher Betäubung durchgeführten diagnostischen Gewebeprobenentnahme (Biopsie) sowie in der Tumor- und Schmerztherapie, zu verbessern.
  • Die histomorphologische und zytomorphologische Untersuchung Von Gewebeproben ist heute ein unentbehrliches Verfahren für die klinische Diagnostik einer Vielzahl von gut- und bösartigen Krankheitsbildern geworden. Aufgrund ausgereifter Entnahme- und Untersuchungsmethoden ist die feingewebliche Untersuchung heute auf alle Organe anwendbar. Von besonderer Bedeutung sind die hämatologische Diagnostik aus Knochenmark, Milz und Lymphknoten sowie die Tumordiagnostik aus Brustdrüse, Lunge, Leber, Schilddrüse und Prostata. Schon seit Langem werden die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit (Liquor cerebrospinalis) und Ergüsse aus dem Pleuraspalt oder der Bauchhöhle punktiert und zytodiagnostisch untersucht. Eine wichtige Ergänzung dazu ist die Punktionszytologie, die für die Einstufung bösartiger (maligner) Tumore, die Krebsvorsorge und die Krebsfrüherkennung eingesetzt wird. So gibt es heute praktisch keine spezifische Therapie ohne vorhergehende histologische oder zytologische Sicherung der Diagnose.
  • Die rasante Entwicklung der bildgebenden Verfahren, insbesondere der Sonografie sowie der Computertomografie in den 1970er Jahren, erlaubte eine verbesserte Lokalisation pathologischer Befunde, da sich eine exakte und überlagerungsfreie Darstellung von Weichteil-Strukturen erzielen ließ. Während des gleichen Zeitraums wurden in der Genauigkeit der Interpretation von Gewebefragmenten große Fortschritte gemacht. Bei der Frage nach der histologischen Eindeutigkeit oder Dignität eines unklaren Befundes stellt die unter computertomografischer oder sonografischer Kontrolle durchgeführte Punktion eine geeignete Technik zur Klärung solcher Befunde dar. Die durch bildgebende Verfahren gesteuerte perkutane Stanzbiopsie oder Feinnadelpunktion hat sich daher heute zu einem wichtigen Instrumentarium in der Diagnostik und Therapiekontrolle entwickelt.
  • Lokal auftretende Tumoren oder Metastasen, beispielsweise im Bereich der Leber oder der Lunge, können heute durch einen perkutanen, minimal-invasiven Eingriff mittels Feinnadelbiopsie sicher diagnostiziert und ohne Durchführung einer Operation behandelt werden. Hierzu werden spezielle Sonden oder Hohlnadeln (Punktionsnadeln) durch die Haut in den zu behandelnden Tumor eingeführt. Je nach Methode kann der Tumor dann lokal durch Einwirkung von Kälte oder Hitze bzw. chemisch therapiert werden. Die Wahl des jeweiligen interventionellen Verfahrens richtet sich nach der Größe, Lage und Beschaffenheit des betreffenden Tumors. Der zerstörte Tumor wird in der Zeit nach dem Eingriff vom Körper abgebaut und das behandelte Gewebe vernarbt. Um die Platzierung der Sonde oder Nadel möglichst präzise durchführen zu können, werden die Eingriffe (z. B. Radiofrequenzablation, Kryotherapie oder Alkoholablation) üblicherweise unter Schnittbildkontrolle durchgeführt. Hierzu kommen sowohl die Magnetresonanz- bzw. Kernspintomografie als auch die Computertomografie zum Einsatz. Alle diese Verfahren werden in der Regel unter örtlicher Betäubung durchgeführt und erlauben eine millimetergenaue Durchführung des jeweiligen Eingriffs. Je nach Größe und Lage der Tumoren kann es notwendig sein, mehrere Sonden gleichzeitig zu verwenden und die Eingriffe zu wiederholen.
  • Bei der Kryotherapie erfolgt die Gewebezerstörung durch eine schnelle Abkühlung des Tumorgewebes auf Temperaturen zwischen –50°C und –150°C mit Hilfe eines in eine Sonde eingesetzten Kühlmittels (z. B. Argon-Gas). Hierbei kommt es zu einer irreversiblen Zerstörung der Zellen sowie zum Verschluss kleinster Arterien und Venen. Eine Besonderheit der Kältebehandlung liegt in der fast völligen Schmerzfreiheit, da die Kälte an sich eine schmerzstillende Wirkung hat und eine zusätzliche Schmerztherapie (Lokalanästhesie) nicht erforderlich ist. Die Ausdehnung des gefrorenen Tumors kann insbesondere durch die Kernspintomografie sehr gut dargestellt werden. Aus diesem Grund ist eine hohe Präzision der Gewebezerstörung während der Behandlung möglich.
  • Bei der Radiofrequenztherapie (RF-Ablation) handelt es sich um ein hyperthermes Ablationsverfahren der Krebstherapie, das einen Primär-Tumor oder eine Metastase durch Hitze zerstört. Die Hitze wird durch eine flexible Sonde erzielt, die unter Ultraschall- oder CT-Kontrolle in den Tumorherd eingebracht wird. Durch einen Radiofrequenzgenerator wird ein hochfrequenter Wechselstrom erzeugt, der über die Sonde zu einem Temperaturanstieg im Gewebe auf 90°C bis 120°C führt. Der Tumor wird hierdurch an Ort und Stelle „verkocht". Der Vorteil der RF-Ablation liegt in dem kleinen Durchmesser der verwendeten Sonden (etwa 2 mm) und der erzielbaren Läsionsgröße (bis zu 5 cm ohne Sondenverlagerung). Die Kontrolle der Tumorzerstörung erfolgt je nach verwendetem Gerät z. B. über eine direkte oder indirekte Temperaturmessung oder einer Bestimmung der Leitfähigkeit des Gewebes bzw. seiner Impedanz während des Eingriffs. Dies geschieht über die Sonde selbst; zusätzliche Sonden sind nicht erforderlich. Nach erfolgreicher Tumorbehandlung wird der Punktionsweg während der Sondenentfernung koaguliert, d. h. durch Hitzeeinwirkung verschlossen. Eine Tumorzellverschleppung tritt hierbei nicht auf. Da die Hitzebehandlung von Metastasen oder Tumoren je nach Lage und Organ schmerzhaft sein kann, erfolgt der Eingriff unter großzügiger Schmerzmittelgabe bzw. Narkose. Die Dauer des Eingriffs beträgt dabei je nach Größe und Anzahl der behandelten Metastasen etwa eine Stunde.
  • Bei der Alkoholablation wird ein zu behandelnder Tumor mit Hilfe von hochprozentigem Alkohol verödet. Der Tumor wird dabei mit einer oder mehreren feinen Punktionsnadeln unter CT- oder MRT-Kontrolle in örtlicher Betäubung anpunktiert. Bei korrekter Nadellage erfolgt die Injektion von 95%-igem, mit etwas Betäubungsmittel vermischtem Alkohol in das Zentrum des Tumors. Je nach Gewebebeschaffenheit, Tumortyp und Lokalisation variiert die Menge des Alkohols dabei zwischen 5 ml und 50 ml. Bei größeren Tumoren kann dabei eine wiederholte Behandlung erforderlich werden. Die Wirkung des Alkohols basiert auf einer Austrocknung der Zellen, Ausfällen von Eiweiß und Thrombose kleinster Gefäße. Folge ist eine Koagulationsnekrose, die anschließend vom Körper abgebaut wird und vernarbt. Diese Technik hat sich insbesondere beim hepatozellulären Karzinom (HCC) bewährt, da dieses über eine Tumorkapsel verfügt und der Alkohol sich homogen innerhalb des Tumors verteilt. Bei Lebermetastasen anderer Tumoren kann die Verteilung des Alkohols unvorhersehbar sein. Der Erfolg dieser Behandlung ist in diesen Fällen nicht exakt vorherzusagen. Als Nachteil gilt die geringe Steuerbarkeit der Alkoholverteilung bei Lebermetastasen (mit Ausnahme des HCC) sowie die Schmerzbelastung bei kapselnaher Lage der Tumoren. Die Indikation zur Alkoholablation hängt somit sehr von der Beschaffenheit, Konsistenz und Lokalisation eines Tumors ab.
  • Ein schonendes, aber wirkungsvolles Therapieverfahren zur Behandlung des hepatozellulären Karzinoms stellt die transarterielle Chemoembolisation (TACE) dar. Hierbei wird durch einen Zugang aus der Leiste mit einem flexiblen dünnen Katheter eine Verödung des Tumorgewebes durch gezielte Gabe eines Chemotherapeutikums (Epirubizin) über eine zielgenaue Injektion ermöglicht. Durch dieses Verfahren wird eine sehr hohe Konzentration des Medikaments im Tumor erreicht, während die Be lastung der übrigen Körperbereiche durch die Chemotherapie relativ gering ist.
  • Zu den weiteren Anwendungsgebieten der Computertomografie im Bereich der Diagnostik und minimal-invasiven Therapie zählen unter anderem die CT-gesteuerte Punktion von Gewebe oder Organen mit anschließender zytologischer und histologischer (feingeweblicher) Untersuchung des Punktates, die CT-gesteuerte Drainagebehandlung sowie die CT-gesteuerte Neurolyse und Facettenblockade.
  • Die CT-gesteuerte diagnostische Punktion ist ein schonendes Verfahren, bei dem nach Desinfektion der Haut und örtlicher Betäubung eine Hohlnadel unter CT-basierter Durchleuchtungskontrolle in einen Gewebebereich oder ein zu untersuchendes Organ eines Patienten eingeführt wird, woraufhin Gewebeproben (Biopsien) entnommen werden, z. B. um die Dignität eines lokalisierten Tumors zuverlässig als gutartig (benigne) oder bösartig (maligne) einstufen zu können. Eine örtliche Betäubung ist dabei in aller Regel ausreichend. Anschließend werden die entnommenen Gewebeproben zur histologischen Untersuchung an ein medizinisches Labor übersandt. Dieses Diagnoseverfahren wird insbesondere dann angewendet, wenn es darum geht, unklare Raumforderungen im Bereich des Thorax und des Abdomens (z. B. in Lunge, Niere, Lymphknoten oder Leber) zu differenzieren.
  • Bei einer CT-gesteuerten Drainage handelt es sich um ein minimal-invasives Verfahren, bei dem nachgewiesene Abszesse (Eiteransammlungen) und infizierte Hämatome (Blutergüsse) im Körperinneren eines Patienten durch einen interventionellen Eingriff über einen perkutan eingeführten Drainagekatheter unter CT-gestützter bildgebender Kontrolle nach außen abgeleitet werden. Dabei wird nach einer anhand von CT-Schichtaufnahmen gestellten Verdachtsdiagnose zunächst eine CT-gesteuerte Punktion zur Sicherung der Diagnose und der mikrobiologischen Keim- und Resistenzbestimmung durchgeführt. Danach erfolgt dann die perkutane Drainage über dieselbe Ein stichstelle. Die Vorgehensweise ist analog zur CT-gesteuerten Gewebeprobeentnahme mit dem Unterschied, dass jetzt ein Drainageschlauch verbleibt, der eine Ableitung und Spülung der pathologischen Flüssigkeitsansammlung erlaubt.
  • Bei einer CT-gesteuerten Neurolyse und Facettenblockade werden bestimmte Nervenbündel zwecks Schmerztherapie (z. B. bei bestimmten Wirbelsäulenerkrankungen) bzw. zur Verbesserung der peripheren arteriellen Durchblutung durch gezielte Injektion geeigneter Substanzen (Alkohol und Betäubungsmittel) unter CT-Sicht ausgeschaltet. Der interventionelle Eingriff wird dabei vorzugsweise in Bauchlage durchgeführt. Ist eine Bauchlage bei dem betreffenden Patienten nicht möglich, muss eine Position gewählt werden, die für die gesamte Dauer des Eingriffs beibehalten werden kann und dem Arzt gleichzeitig einen leichten Zugang zu der zu behandelnden Stelle des Körpers erlaubt. Wie vor jedem Eingriff steht auch hier die Aufklärung des Patienten über mögliche Risiken der Behandlung und die Messung seiner Blutwerte am Anfang. Bei der Facettenblockade erfolgt eine Schmerzbehandlung der kleinen Zwischenwirbelgelenke (Facetten) in der Wirbelsäule durch Injektion einer Mischung aus einem lokal wirksamen Betäubungsmittel und Triamzinolon (einem verhältnismäßig lange wirksamen Kortisonpräparat) in die Facettengelenke.
  • Bei einer periradikulären Therapie (PRT), welche insbesondere bei einem Bandscheibenvorfall zur Behandlung der zwischen den Lendenwirbeln aus dem Spinalkanal der Wirbelsäule austretenden Nervenwurzel als schmerztherapeutisches Verfahren indiziert ist, wird eine feine Punktionsnadel unter örtlicher Betäubung und computertomografischer Bildgebung in die unmittelbare Nähe der austretenden Rückenmarksnerven vorgeschoben. Dort wird dann ein kortikoidhaltiges Medikament injiziert, welches einen Rückgang der örtlichen Gewebeschwellung und somit eine „Befreiung" eingeklemmter Nerven bewirken soll.
  • Zur CT-gestützten visuellen Kontrolle einer minimal-invasiven Intervention gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten: Der be handelnde Arzt kann entweder – z. B. durch Betätigung eines Fußschalters – eine einzelne CT-Schichtaufnahme ohne Tischvorschub generieren, um eine momentane Projektionsdarstellung eines zu behandelnden Organs oder Gewebebereichs sowie Bildinformation in Bezug auf die Position einer eingeführten Punktionsnadel, einer Sonde bzw. eines anderen zur Durchführung eines interventionellen Eingriffs üblicherweise verwendeten medizintechnischen Instruments zu erhalten. Nach Generierung der Aufnahme kann der Fall eintreten, dass sich die betrachtete CT-Schnittebene infolge einer Körperbewegung des Patienten oder aufgrund eines Ein- oder Ausatmungsvorgangs verschiebt. Der den interventionellen Eingriff durchführende Radiologe hat dann die Möglichkeit, die Position der Nadelspitze mit Hilfe der vorgenannten CT-Schichtaufnahme zu kontrollieren, um die Nadelposition ohne simultane Bildkontrolle verändern zu können. Dabei sieht der Arzt das Eindringen und Vorschieben der Punktionsnadel auf einem Bildschirm-Terminal nicht in Echtzeit, sondern erst dann, wenn er/sie die nächste CT-Schichtaufnahme durch erneute Betätigung des Fußschalters generiert. Im Gegensatz dazu werden bei einer CT-Fluoroskopie Bilder in kontinuierlicher Folge erstellt. Dabei besteht die Möglichkeit eines Echtzeitmonitorings von therapeutischen oder diagnostischen Eingriffen. In eine Einstichstelle eingeführte medizintechnische Instrumente können dabei fortlaufend am Bildschirm verfolgt werden. Problematisch ist jedoch die gegenüber der zuvor geschilderten Einzelbildaufnahme deutlich erhöhte Strahlenexposition sowohl des Radiologen als auch des Patienten.
  • Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik, ist die vorliegende Erfindung der Aufgabe gewidmet, die Präzision und Sicherheit CT- bzw. MRT-gesteuerter, minimal-invasiver interventioneller Eingriffe zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele, die den Gedanken der Erfindung weiterbilden, sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß einem ersten Aspekt auf ein insbesondere im Bereich der diagnostischen und interventionellen Radiologie einsetzbares Verfahren zur Durchführung einer CT- bzw. MRT-gesteuerten minimal-invasiven Intervention an inneren Organen, Gewebebereichen, Läsionen (z. B. im Bereich der Rückenmarks-Nervenwurzeln) oder pathologischen Strukturen im Körperinneren eines Patienten (z. B. an Tumorherden, Metastasen, Hämatomen, Abszessen etc.). Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Atemlage im Inspirations- und/oder Exspirationszustand des Patienten kontinuierlich erfasst wird und ein jeweils zum Zeitpunkt der Aufnahme eines CT- bzw. MRT-Schichtbildes der zu behandelnden Organe, Gewebebereiche, Läsionen oder pathologischen Strukturen erfasster, die momentane Atemlage des Patienten wiedergebender Messwert zusammen mit den Bilddaten dieses CT- bzw. MRT-Schichtbildes abrufbar gespeichert und angezeigt wird. Ein den interventionellen Eingriff durchführender Radiologe hat damit zusätzlich zu dem aufgenommenen CT- bzw. MRT-Schnittbild, welches einen direkten Vergleich des momentanen anatomischen Zustands dieses Patienten mit dem aufgenommenen Zustand ermöglicht, ein weiteres Entscheidungskriterium an der Hand, um zu beurteilen bzw. zu kontrollieren, ob die Spitze einer zur Durchführung des minimal-invasiven Eingriffs verwendeten Punktionsnadel an der richtigen, vor Durchführung des Eingriffs geeignet festgelegten Stelle angesetzt wird. Dies ist immer nur dann der Fall, wenn die momentan erfasste und angezeigte Atemlage des Patienten mit der zusammen mit dem aufgenommenen CT- bzw. MRT-Schnittbild gespeicherten Atemlage übereinstimmt.
  • Erfindungsgemäß kann dabei vorgesehen sein, dass ein CT- bzw. MRT-Scanvorgang automatisch eingeleitet wird, wenn der inspiratorische bzw. exspiratorische Atemdruck, der von der Lunge des Patienten aufgebaut wird, und damit das Atemvolumen im Inspirations- bzw. Exspirationszustand des Patienten sich nach Erteilung eines Atemanhalt-Kommandos innerhalb eines durch zwei vorgebbare Schwellwerte unterschiedlicher Größen begrenzten Toleranzbereiches um einen vorgebbaren Sollwert herum bewegt. Der CT- bzw. MRT-Scanvorgang wird dann erfindungsgemäß automatisch beendet, sobald der inspiratorische bzw. exspiratorische Atemdruck Werte außerhalb des durch die beiden vorgebbaren Schwellwerte begrenzten Toleranzbereiches annimmt.
  • Dabei werden die Werte des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks bei Unterschreitungen des unteren der beiden Schwellwerte bzw. Überschreitungen des oberen der beiden Schwellwerte, die zugehörigen Werte des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemvolumens und/oder die Zeitpunkte dieser Schwellwertunter- bzw. -überschreitungen kontinuierlich erfasst und am Ende jedes CT- bzw. MRT-Scanvorgangs in einer Berichtsdatei zeit- und wertdiskret protokolliert.
  • Die Signalamplitude eines zu dem erfassten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdruck proportionalen analogen Messsignals bei Unterschreitung des unteren der beiden Schwellwerte bzw. bei Überschreitung des oberen der beiden Schwellwerte kann erfindungsgemäß über ein optisches, akustisches und/oder haptisches Signal angezeigt werden. Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Signalamplitude des zu dem erfassten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdruck proportionalen analogen Messsignals bei Unterschreitung des unteren der beiden Schwellwerte bzw. bei Überschreitung des oberen der beiden Schwellwerte beispielsweise durch Aufleuchten einer entsprechenden Anzahl von Leuchtdioden mindestens einer Leuchtdiodenzeile links und rechts von einer andersfarbiges Licht emittierenden Leuchtdiode angezeigt wird, die in der Mitte dieser mindestens einen Leuchtdiodenzeile angebracht ist.
  • Die beiden voreingestellten Schwellwerte können erfindungsgemäß jeweils nach Abschluss eines CT- bzw. MRT-Scanvorgangs automatisch an den während dieses Scanvorgangs erfassten und in der vorgenannten Berichtsdatei protokollierten Minimalwert bzw. an den ebenfalls während dieses Scanvorgangs erfassten und in der Berichtsdatei protokollierten Maximalwert des erfassten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks angepasst werden, sofern dieser Minimalwert bzw. dieser Maximalwert innerhalb des durch die beiden Schwellwerte begrenzten Toleranzbereiches liegt.
  • Alternativ können die beiden voreingestellten Schwellwerte jeweils nach Abschluss eines CT- bzw. MRT-Scanvorgangs automatisch an den über alle vorhergehenden CT- bzw. MRT-Scanvorgänge ermittelten und in der vorgenannten Berichtsdatei protokollierten Minimalwert bzw. an den ebenfalls über alle vorhergehenden CT- bzw. MRT-Scanvorgänge ermittelten und in der Berichtsdatei protokollierten Maximalwert des erfassten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks angepasst werden, sofern dieser Minimalwert bzw. dieser Maximalwert innerhalb des durch die beiden Schwellwerte begrenzten Toleranzbereiches liegt.
  • Am Ende jedes CT- bzw. MRT-Scanvorgangs kann erfindungsgemäß ein Kalibriersignal generiert werden, mit dem der vorgebbare Sollwert des gemessenen inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks automatisch auf einen Zwischenwert zwischen dem während dieses CT- bzw. MRT-Scanvorgangs erfassten und in der Berichtsdatei protokollierten Minimalwert und dem ebenfalls während dieses Scanvorgangs erfassten und in der Berichtsdatei protokollierten Maximalwert des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks festgelegt wird. Der Zwischenwert wird dabei so gewählt, dass er innerhalb des durch die beiden Schwellwerte begrenzten Toleranzbereiches liegt.
  • Alternativ kann am Ende jedes CT- bzw. MRT-Scanvorgangs ein Kalibriersignal generiert werden, mit dem der vorgebbare Sollwert des gemessenen inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks automatisch auf einen Zwischenwert zwischen dem über alle vorhergehenden CT- bzw. MRT-Scanvorgänge ermittelten und in der Berichtsdatei protokollierten Minimalwert und dem ebenfalls über alle vorhergehenden CT- bzw. MRT-Scanvorgänge ermittelten und in der Berichtsdatei protokol lierten Maximalwert des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks festgelegt wird. Dabei wird der Zwischenwert wiederum so gewählt, dass er innerhalb des durch die beiden Schwellwerte begrenzten Toleranzbereiches liegt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Bildakquisitionssystem zur Generierung von Bilddaten, die zur CT- bzw. MRT-gestützten bildgebenden Kontrolle einer minimal-invasiven Intervention an inneren Organen, Gewebebereichen, Läsionen (z. B. im Bereich der Rückenmarks-Nervenwurzeln) oder pathologischen Strukturen im Körperinneren eines Patienten (z. B. an Tumorherden, Metastasen, Hämatomen, Abszessen etc.) benötigt werden. Das Bildakquisitionssystem ist dabei insbesondere durch eine Steuerungseinrichtung gekennzeichnet, welche dafür sorgt, dass ein die momentane Atemlage im Inspirations- und/oder Exspirationszustand des Patienten wiedergebender Messwert jeweils zum Zeitpunkt der Aufnahme eines CT- bzw. MRT-Schichtbildes der zu behandelnden Organe, Gewebebereiche, Läsionen oder pathologischen Strukturen zusammen mit den Bilddaten dieses CT- bzw. MRT-Schichtbildes abrufbar gespeichert und angezeigt wird.
  • Die Steuerungseinrichtung kann dabei erfindungsgemäß programmiert sein, einen CT- bzw. MRT-Scanvorgang automatisch einzuleiten, wenn der inspiratorische bzw. exspiratorische Atemdruck des Patienten sich nach Erteilung eines Atemanhalt-Kommandos innerhalb eines durch zwei vorgebbare Schwellwerte unterschiedlicher Größen begrenzten Toleranzbereiches um einen vorgebbaren Sollwert herum bewegt, und den CT- bzw. MRT-Scanvorgang automatisch zu beenden, wenn der inspiratorische bzw. exspiratorische Atemdruck des Patienten Werte außerhalb des durch diese beiden vorgebbaren Schwellwerte begrenzten Toleranzbereiches annimmt.
  • Das erfindungsgemäße Bildakquisitionssystem verfügt darüber hinaus über einen als Fensterdiskriminator realisierten, mit einem Messsignaleingang der Steuerungseinrichtung verbundenen Schwellwertentscheider, welcher ein binäres Ausgangssignal liefert, das, positive Logik vorausgesetzt, nur dann den Wert „logisch Eins" annimmt, wenn der erfasste inspiratorische bzw. exspiratorische Atemdruck des Patienten sich innerhalb eines durch die beiden vorgebbaren Schwellwerte begrenzten Toleranzbereiches bewegt.
  • Mit Hilfe eines Pneumographen, welcher zur kontinuierlichen Messung des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks dient, werden beim Inspirations- bzw. Exspirationsvorgang auftretende Längenänderungen eines um den oberen Bauchbereich bzw. um den unteren Brustbereich des Patienten geschlungenen dehnbaren Atemgurts erfasst und über einen drucksensitiven piezoresistiven, kapazitiven oder induktiven Transducer in ein zu dem erfassten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdruck direkt proportionales analoges Messsignal umgesetzt.
  • Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Bildakquisitionssystem ein Atemüberwachungs- und Anzeigesystem mit mindestens einer Anzeigeeinheit, welche dazu verwendet wird, die Signalamplitude eines zu dem erfassten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdruck des Patienten proportionalen Messsignals über ein Lichtsignal dieser mindestens einen Anzeigeeinheit anzuzeigen.
  • Erfindungsgemäß können die beiden Schwellwerte und/oder der Sollwert über eine in das erfindungsgemäße Bildakquisitionssystem integrierte Kalibrier- und Steuereinheit vorgegeben werden.
  • Das erfindungsgemäße Bildakquisitionssystem verfügt darüber hinaus über ein Funkwellensende- und Empfangssystem mit einem Funkwellensender zur drahtlosen Übertragung zweier von der Kalibrier- und Steuereinheit vorgegebener Atemdruck-Schwellwerte zu einem mit einem Programmiersignaleingang des Fensterdiskriminators verbundenen Funkwellenempfänger und/oder zur drahtlosen Übertragung eines von der Kalibrier- und Steu ereinheit vorgegebenen Atemdruck-Sollwerts zu einem ausgangsseitig mit den Anzeigeeinheiten des Atemüberwachungs- und Anzeigesystems verbundenen Funkwellenempfänger.
  • Außerdem kann ein weiterer Funkwellensender vorgesehen sein, welcher dazu dient, das von dem drucksensitiven piezoresistiven, kapazitiven oder induktiven Transducer des Pneumographen gelieferte, zu dem erfassten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdruck des Patienten proportionale Messsignal drahtlos zu einem mit den Anzeigeeinheiten des Atemüberwachungs- und Anzeigesystems verbundenen Funkwellenempfänger des Funkwellensende- und -empfangssystems und/oder zu einem mit dem Programmiersignaleingang des Fensterdiskriminators verbundenen Funkwellenempfänger dieses Funkwellensende- und -empfangssystems zu übertragen.
  • Gemäß einem dritten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Computersoftware-Programmprodukt zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens bei Betrieb auf einem Bildschirm-Terminal des vorstehend beschriebenen Bildakquisitionssystems.
  • Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, welche in den folgenden Zeichnungen abgebildet sind.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Bildakquisitionssystems gemäß vorliegender Erfindung, das zur Überwachung und Anzeige des Atemdrucks sowie zur CT-gestützten bildgebenden Kontrolle einer minimal-invasiven Intervention an zu punktierenden inneren Organen, Gewebebereichen, Läsionen oder pathologischen Strukturen eines Patienten verwendet wird,
  • 2a zeigt ein den Kennlinienverlauf des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks über der Zeit wiedergebendes Diagramm während einer Atmungsperiode eines zu untersuchenden Patienten, mit dem veranschaulicht wird, dass ein CT-Scanvor gang zur bildgebenden Kontrolle einer minimal-invasiven Intervention an zu punktierenden inneren Organen, Gewebebereichen, Läsionen oder pathologischen Strukturen des Patienten herkömmlicherweise von einem Radiologen manuell eingeleitet wird, und zwar zu einem Zeitpunkt, bei dem der Atemdruck des Patienten zumindest näherungsweise konstant ist,
  • 2b zeigt ein weiteres den Kennlinienverlauf des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks über der Zeit wiedergebendes Diagramm während einer Atmungsperiode eines zu untersuchenden Patienten, mit dem veranschaulicht wird, wie der Beginn-Zeitpunkt und die Dauer eines durchzuführenden CT-Scanvorgangs gemäß vorliegender Erfindung bestimmt werden,
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens zur CT-gestützten bildgebenden Kontrolle eines nach örtlicher Betäubung durchgeführten minimalinvasiven Eingriffs zu punktierender innerer Organe, Gewebebereiche, Läsionen oder pathologischer Strukturen eines Patienten, und
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur CT-gestützten bildgebenden Kontrolle eines nach örtlicher Betäubung durchgeführten minimalinvasiven Eingriffs zu punktierender innerer Organe, Gewebebereiche, Läsionen oder pathologischer Strukturen eines Patienten in Korrelation mit dessen Atemlage.
  • In den folgenden Abschnitten werden die Systemkomponenten des erfindungsgemäßen Bildakquisitionssystems und die Schritte des zugehörigen erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der beigefügten Zeichnungen, ausgehend von einem aus dem Stand der Technik bekannten System und Verfahren zur CT-gestützten bildgebenden Kontrolle minimal-invasiver Interventionen, im Detail beschrieben.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Bildakquisitionsverfahren und -systeme bekannt, die zur Visualisierung zu punktierender innerer Organe, Gewebebereiche, Läsionen oder pathologischer Strukturen eines Patienten eingesetzt werden. Eines dieser Systeme ist in dem medizinischen Fachartikel „Intermittent-Mode CT Fluoroscopy-guided Biopsy of the Lung or Upper Abdomen with Breath-hold Monitoring and Feedback: System Development and Feasibility" (Radiological Society of North America, RSNA, Oak Brook/Illinois, Dezember 2003, Bd. 229, Nr. 3, S. 906–912) von Dr. med. Stephanie K. Carlson u.a. beschrieben. Hierbei handelt es sich um ein CT-basiertes Bildakquisitionssystem mit integriertem Atemüberwachungs- und Anzeigesystem ÜAS, genannt „Respiratory Bellows System", welches in der Abteilung für Radiologie der Mayo Clinic in Rochester (Minnessota) entwickelt wurde und zur Überwachung und optischen Rückmeldung der Konstanz des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks (und damit des Atemvolumens) beim Atemanhalt eines mittels CT-Fluoroskopie zu untersuchenden Patienten eingesetzt wird. Zu diesem System gehört unter anderem ein Pneumograph PG, welcher einen in Form eines im Bereich eines luftgefüllten Gummibalgs GB dehnbaren Atemgurt AG aufweist, der um den oberen Bauchbereich bzw. um den unteren Brustbereich des Patienten geschlungen wird. Der Atemgurt AG ist dabei über einen luftgefüllten Gummischlauch GS mit einem drucksensitiven piezoresistiven, kapazitiven oder induktiven Transducer Td verbunden, mit dem bei Atembewegungen des Brust- und Bauchraums auftretende Längenänderungen des Gurts, die Umfangs- bzw. Volumenänderungen des Abdomens beim Inspirations- bzw. Exspirationsvorgang entsprechen, und somit Änderungen des Atemdrucks pM beim Atmungsvorgang in Form von Änderungen des Luftdrucks im Inneren des Gummischlauchs GS erfasst und in ein elektrisches Analogsignal, z. B. in eine zu dem erfassten Atemdruck pM direkt proportionale analoge Messspannung U M, umgesetzt werden. Das Messsignal kann einem hochfrequenten analogen Trägersignal aufmoduliert und beispielsweise über eine Bluetooth-Schnittstelle, bestehend aus einem Funkwellensender HFS1 und einem Funkwellenempfänger HFE1, drahtlos zu einer ersten Anzeigeeinheit AE1 übermittelt werden. Diese Anzeigeeinheit dient dazu, die Signalamplitude des dem jeweiligen Respirationszustand (d. h. der aktuellen Atemlage) des Patienten entsprechenden Messsignals durch Aufleuchten einer entsprechenden Anzahl von Leuchtdioden einer Leuchtdiodenzeile LZ1 links und rechts von einer andersfarbiges Licht emittierenden Leuchtdiode LEDM in der Mitte dieser Leuchtdiodenzeile LZ1 anzuzeigen. Der Patient wird dabei von einem die Untersuchung durchführenden Radiologen angewiesen, die Luft anzuhalten und nur auf Kommando ein- bzw. auszuatmen. Während eines inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemanhalts leuchtet dann nur die mittlere Leuchtdiode LEDM der Leuchtdiodenzeile LZ1 auf. Da die vorgenannte erste Anzeigeeinheit AE1 auf einem mit dem Patiententisch PT eines Computertomografen CTG fest verbundenen Trägerarm TA ergonomisch günstig montiert ist und somit von einem auf dem Patiententisch PT liegenden Patienten leicht eingesehen werden kann, hat der Patient die Möglichkeit, die Konstanz seiner Atemlage (d. h. seines Respirationszustands) beim Anhalten des Atems selbst zu überwachen. Der Radiologe kann auf einer weiteren Leuchtdiodenzeile LZ2 einer ebenfalls mit dem Funkwellenempfänger HFE1 verbundenen zweiten Anzeigeeinheit AE2, welche oberhalb eines zur grafischen Visualisierung von 2D-Schnittbildern oder 3D-Rekonstruktionen von interessierenden Teilbereichen eines mittels CT-gestützter Bildgebung darzustellenden Gewebebereichs oder Organs dienenden Anzeigebildschirms AB angebracht ist und dasselbe Signal wie die vom Patienten einsehbare Leuchtdiodenzeile LZ1 der ersten Anzeigeeinheit AE1 anzeigt, den zeitlichen Verlauf des Atemdrucks kontinuierlich mitverfolgen und abhängig davon ggf. weitere Kommandos zum Einatmen, Ausatmen und/oder Anhalten des Atems geben.
  • Das vorstehend beschriebene Atemüberwachungs- und Anzeigesystem ÜAS kann dabei mit Hilfe einer Kalibrier- und Steuereinheit KSE gesteuert werden kann. Diese Kalibrier- und Steuereinheit KSE dient insbesondere zur Einstellung eines Druckreferenzwerts pM0 (Sollwert), auf den die von den Leuchtdiodenzeilen LZ1 bzw. LZ2 der beiden Anzeigeeinheiten AE1 und AE2 dargestellten Abweichungen des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks unmittelbar vor und während eines CT- Scanvorgangs bezogen werden sollen. Die Festlegung dieses Druckreferenzwerts kann dabei durch kurzzeitiges Umlegen eines Schalters KS bei einem bestimmten Wert des Atemdrucks pM oder durch Eingabe eines bestimmten Druckwerts über eine (nicht dargestellte) Programmier- bzw. Dateneingabeschnittstelle erfolgen.
  • Die Kalibrier- und Steuereinheit KSE kann an einen weiteren Funkwellensender HFS2 angeschlossen sein, mit dem ein zu einem vorgebbaren Sollwert pM0 des Atemdrucks pM proportionales analoges Spannungssignal U M0 einem hochfrequenten analogen Trägersignal aufmoduliert und drahtlos (z. B. per Bluetooth) zu dem Funkwellenempfänger HFE1 des vorstehend beschriebenen Atemüberwachungs- und Anzeigesystems ÜAS übertragen wird. Der Radiologe hat darüber hinaus die Möglichkeit, den Beginn-Zeitpunkt tSB bzw. den Ende-Zeitpunkt tSE eines CT-Scanvorgangs über die Kalibrier- und Steuereinheit KSE geeignet festzulegen und ein dem Beginn-Zeitpunkt tSB entsprechendes Spannungssignal U SB sowie ein dem Ende-Zeitpunkt tSE entsprechendes Spannungssignal U SE mit Hilfe des Funkwellensenders HFS2 drahtlos an die zentrale Steuerungseinrichtung ZSE des Bildverarbeitungssystems BVS und über diese an das Computertomografiegerät CTG zu übermitteln.
  • Die von dem Atemüberwachungs- und Anzeigesystems ÜAS bzw. von der Kalibrier- und Steuereinheit KSE gesendeten HF-Signale können von einem mit einem Messdateneingang der zentralen Steuerungseinrichtung ZSE des Bildverarbeitungssystems BVS über einen Analog-Digital-Wandler ADU verbundenen Funkwellenempfänger HFS2 wiederum drahtlos (z. B. per Bluetooth) empfangen werden. Bei Empfang des analogen Messsignals U M, eines den Beginn-Zeitpunkt tSB festlegenden Spannungssignals U SB sowie eines den Ende-Zeitpunkt tSE festlegenden Spannungssignals U SE durch die zentrale Steuerungseinrichtung ZSE des Bildverarbeitungssystems BVS wird das Computertomografiegerät CTG angewiesen, zum Zeitpunkt tSB einen CT-Scanvorgang der Dauer Δt = tSE – tSB durchzuführen.
  • Dem Bildverarbeitungssystem BVS werden dabei von dem Computertomografiegerät CTG bereitgestellte Bilddaten über eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle I/O zugeführt. Das Bildverarbeitungssystem BVS kann dabei neben der zentralen Steuerungseinrichtung ZSE, welche den Datenaustausch mit dem Computertomografiegerät CTG sowie den Datenaustausch zwischen den einzelnen Systemkomponenten des Bildverarbeitungssystem BVS steuert, unter anderem über geeignete Vorverarbeitungsfilter verfügen sowie über Softwaremodule zur Segmentierung und Cluster-Bildung (im Folgenden bezeichnet als Vorverarbeitungsmodul VVM) sowie über eine Bildrendering-Applikation BRA zur grafischen Visualisierung segmentierter Bildbereiche in einem virtuellen Objektraum, in dem von dem Radiologen auswählbare Teilbereiche des zu untersuchenden Gewebebereichs oder Organs dargestellt werden.
  • Bei Empfang von Bilddaten von dem Computertomografiegerät CTG können diese in Vorbereitung für eine spätere grafischen Visualisierung je nach Systemkonfiguration entweder temporär oder persistent in einem externen Bilddatenspeicher gespeichert werden. Eine Kopie dieser Bilddaten wird über die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle I/O dem vorstehend genannten Vorverarbeitungsmodul VVM zugeführt, welches über ein digitales Filter zur Rauschunterdrückung, Kontrastverbesserung und Kantendetektion verfügt. Nach erfolgter Filterung werden die Bilddaten von einem ebenfalls in dem Vorverarbeitungsmodul VVM enthaltenen Segmentierungs- und Clustering-Modul als zusammenhängende Bildobjekte erfasst und (falls möglich) zu Gruppen dicht nebeneinander angeordneter gleichartiger bzw. ähnlicher Bildobjekte zusammengefasst („geclustert").
  • Die segmentierten und geclusterten Bilddaten werden dann auf Veranlassung der zentralen Steuerungseinrichtung ZSE des Bildverarbeitungssystems BVS von einer an die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle I/O angeschlossenen, in das Bildverarbeitungssystem BVS integrierten Bildrendering-Applikation BRA, die zur Aufbereitung der Bilddaten für eine zwei- und/oder dreidimensionale grafische Visualisierung benötigt wird, aus gelesen, gerendert und in 2D- und/oder 3D-gerenderter Form in Korrelation mit der inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemlage des Patienten auf einem Anzeigebildschirm AB eines Bildschirm-Terminals dargestellt. Dabei können die einzelnen segmentierten und geclusterten Bildbereiche zwecks optischer Absetzung von dem sie umgebenden Gewebe durch andere Farbgebung hervorgehoben werden. In diesem Zusammenhang ist sowohl die Erstellung von Maximum-Intensitäts-Projektionen (MIP) möglich – ein Verfahren, bei dem Voxel maximaler Intensität in eine Bildebene projiziert werden, wodurch bei Betrachtung aus verschiedenen Blickwinkeln ein 3D-Eindruck der abgebildeten Gewebestrukturen entsteht – als auch eine 3D-Nachverarbeitung (Volumenrendering) mittels dünnschichtiger multiplanerer Reformationen (MPR), wobei aus einem mittels Computertomografie erhaltenen Volumendatensatz eines zu untersuchenden Gewebebereiches oder Organs nachträglich Schnittbilder in jeder beliebigen Schnittebene berechnet werden.
  • Der maximale Kontrast wird dabei durch eine optimale Koordination der Kontrastmittel-Bolusinjektion mit der Bildakquisition sowie durch ein optimales Bolusprofil erzielt. Neben so genannten „technischen Pitfalls", die sich z. B. in Form von Teilvolumeneffekten und Kontrastmittel-Artefakten bzw. in Form einer schwachen Kontrastierung zeigen und durch eine zu niedrige Injektionsgeschwindigkeit bei der Kontrastmittel-Bolusinjektion, falsches Bolus-Timing bzw. durch eine zu niedrige Menge an Kontrastmittel verursacht werden, stellen in diesem Zusammenhang insbesondere Atem- und Pulsationsartefakte (so genannte „patientenbedingte Pitfalls") ein großes Problem dar, da sich diese Aliasing-Effekte im Rahmen der Bildinterpretation besonders störend auswirken können. Atemartefakte können nämlich zu abrupten Kontrastveränderungen führen und intraluminale Füllungsdefekte vortäuschen.
  • Um möglichst wenig Bewegungsartefakte zu erzeugen, werden die mittels CT-gestützter Bildgebung akquirierten Bilddaten daher üblicherweise im Rahmen einer so genannten kontinuierlichen Exspirations-CT in der letzten Phase eines forcierten Exspi rationsvorgangs akquiriert. Diese Technik wird insbesondere dann angewandt, wenn Patienten aufgrund ihrer reduzierten Atemreserve nicht in der Lage sind, ausreichend lange nach Exspiration den Atem anzuhalten, um einen zu untersuchenden Gewebebereich mittels Computertomografie überlagerungsfrei darzustellen.
  • In 1 ist ein Blockschaltbild eines Bildakquisitionssystems nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, das zur Überwachung und Anzeige des Atemdrucks sowie zur CT-gestützten bildgebenden Kontrolle einer minimal-invasiven Intervention an zu punktierenden inneren Organen, Gewebebereichen, Läsionen oder pathologischen Strukturen eines Patienten dient und im Vergleich zu dem vorstehend erläuterten konventionellen Bildakquisitionssystem ähnlich aufgebaut ist. Das erfindungsgemäße Bildakquisitionssystem unterscheidet sich von dem oben geschilderten System lediglich durch die Verwendung eines dem Funkwellenempfänger HFE2 des Bildverarbeitungssystems BVS nachgeschalteten, als Fensterdiskriminator FDk realisierten Schwellwertentscheiders. Dieser Schwellwertentscheider liefert ein binäres Ausgangssignal, das, positive Logik vorausgesetzt, nur dann den Wert „logisch Eins" annimmt, wenn die den inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdruck pM des Patienten wiedergebende Messspannung U M sich innerhalb eines durch zwei geeignet festgelegte Schwellwerte U M, th1 und U M, th2 begrenzten Toleranzbereiches bewegt. Die beiden vorgenannten Schwellwerte U M, th1 und U M, th2 können dabei über eine Kalibrier- und Steuereinheit KSE' vorgegeben und über die Bluetooth-Schnittstelle drahtlos zu dem Funkwellenempfänger HFE2 des Bildverarbeitungssystems BVS übertragen werden.
  • Durch die Diskriminatorschaltung FDk, welche aus zwei ausgangsseitig mit den Signaleingängen eines UND-Gatters G verbundenen Komparatorstufen KP1 und KP2 aufgebaut ist, wird somit gewährleistet, dass der vorgenannte Messdateneingang der zentralen Steuerungseinrichtung ZSE wertdiskriminiert angesteuert wird. Dabei dient eine ausgangsseitig mit einem ers ten Signaleingang des UND-Gatters G verbundene erste Komparatorstufe KP1 des Fensterdiskriminators FDk, die über einen invertierenden Eingang mit der zu dem erfassten Atemdruck pM proportionalen Messspannung U M beaufschlagt wird, zum Vergleich der Amplitudenwerte dieses Analogsignals mit dem Spannungspotenzial einer an einem nicht-invertierenden Eingang dieser ersten Komparatorstufe KP1 anliegenden, vorgebbaren oberen Schwellenspannung U M, th2. Eine ausgangsseitig mit einem zweiten Signaleingang des UND-Gatters G verbundene zweite Komparatorstufe KP2 des Fensterdiskriminators FDk, die über einen nicht-invertierenden Eingang mit der zu dem gemessenen Atemdruck pM proportionalen Messspannung U M beaufschlagt wird, dient zum Vergleich der Amplitudenwerte dieses Analogsignals mit dem Spannungspotenzial einer an einem invertierenden Eingang dieser zweiten Komparatorstufe KP2 anliegenden unteren Schwellenspannung U M, th1.
  • Liegen die Amplitudenwerte der analogen Messspannung U M in einem Wertebereich unterhalb des Spannungspotenzials der oberen Schwellenspannung U M, th2, nimmt die Ausgangsspannung U out1 der ersten Komparatorstufe KP1 das Spannungspotenzial ihrer positiven Sättigungsspannung +U Sat an, welche (positive Logik vorausgesetzt) einem „High"-Pegel von U out1 entspricht. Liegen die Amplitudenwerte der vorgenannten Messspannung U M dagegen in einem Wertebereich oberhalb der oberen Schwellenspannung U M, th2, nimmt die Ausgangsspannung U out1 der ersten Komparatorstufe KP1 das Spannungspotenzial ihrer negativen Sättigungsspannung –U Sat an, welche (wiederum positive Logik vorausgesetzt) einem „Low"-Pegel von U out1 entspricht.
  • Bei der zweiten Komparatorstufe KP2 liegen die Verhältnisse anders, da die Rollen der beiden an dem nicht-invertierenden bzw. invertierenden Eingang dieser Komparatorstufe anliegenden Signale, wie vorstehend beschrieben, gegenüber denen der ersten Komparatorstufe KP1 vertauscht sind. Liegen die Amplitudenwerte der Messspannung U M innerhalb eines Wertebereichs oberhalb des Spannungspotenzials der unteren Schwellenspannung U M, th1, nimmt die Ausgangsspannung U out2 der zweiten Kom paratorstufe KP2 das Spannungspotenzial ihrer positiven Sättigungsspannung +U Sat an, welche (positive Logik vorausgesetzt) einem „High"-Pegel von U out2 entspricht. Liegen die Amplitudenwerte des vorgenannten Analogsignals U in dagegen in einem Wertebereich unterhalb des Spannungspotenzials der unteren Schwellenspannung U M,th1, nimmt die Ausgangsspannung U out2 der zweiten Komparatorstufe KP2 das Spannungspotenzial ihrer negativen Sättigungsspannung –U Sat an, die (wiederum positive Logik vorausgesetzt) einem „Low”-Pegel von U out2 entspricht.
  • Da über den Ausgang des vorgenannten UND-Gatters G nur dann ein Binärsignal mit „High"-Pegel bereitgestellt wird, wenn beide Eingangssignale dieses UND-Gatters, d. h. die beiden digitalen Ausgangsspannungen U out1 bzw. U out2 der Komparatorstufen KP1 und KP2, jeweils „High"-Pegel führen, wird nur dann ein die Einleitung eines CT-Scanvorgangs gebietendes Binärsignal an die zentrale Steuerungseinrichtung ZSE des Bildverarbeitungssystems BVS weitergeleitet, wenn die Amplitudenwerte der zu dem erfassten Atemdruck pM proportionalen analogen Messspannung U M dem Betrage nach in den durch die beiden Schwellenspannungen U M, th1 und U M, th2 des Fensterdiskriminators FDk begrenzten Toleranzbereich hineinfallen, also die Ungleichungskette U M, th1 < U M < U M, th2 erfüllt ist. Die Einhaltung dieser Bedingung wird dabei durch Aufleuchten einer grünes Licht emittierenden Leuchtdiode LEDM, welche in der Mitte der Leuchtdiodenzeilen LZ1 bzw. LZ2 der beiden vorgenannten Anzeigeeinheiten AE1 und AE2 angeordnet ist, angezeigt.
  • Bei Nichteinhaltung der vorgenannten Bedingung kann der Abweichungsbetrag zwischen der analogen Messspannung U M und einem von dem Radiologen vorgebbaren, zu einem geeignet festgelegten Sollwert pM0 des gemessenen Atemdrucks pM proportionalen Spannungspegel U M0 über ein von zwei räumlich getrennten Anzeigeeinheiten AE1 und AE2 ausgesandtes Lichtsignal angezeigt werden (S4'). Das Lichtsignal wird dabei durch Aufleuchten einer dem jeweiligen Abweichungsbetrag entsprechenden Anzahl von rotes Licht emittierenden Leuchtdioden links und rechts von der im grünen Spektralbereich emittierenden Leuchtdiode LEDM in der Mitte der beiden Leuchtdiodenzeilen LZ1 und LZ2 dieser Anzeigeeinheiten AE1 und AE2 gebildet. Die beiden Anzeigeeinheiten AE1 und AE2 sind auf ergonomisch günstige Weise angeordnet, so dass die Anzeigeeinheit AE1 von dem zu untersuchenden Patienten und die Anzeigeeinheit AE2 von dem Radiologen leicht einsehbar ist.
  • Am Ende eines CT-Scanvorgangs werden die Signalwerte von U M nach Umrechnung in die entsprechenden Atemdruckwerte in einer Berichtsdatei festgehalten, welche in einem Speichermodul einer (nicht dargestellten) Speichereinheit gespeichert ist. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die beiden voreingestellten Schwellwerte U M, th1 und U M, th2 von der zentralen Steuerungseinrichtung ZSE des Bildverarbeitungssystems BVS oder von der Kalibrier- und Steuereinheit KSE' abhängig von den gespeicherten Signalwerten von U M jeweils zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden CT-Scanvorgängen automatisch neu eingestellt werden können, um die Größe des Toleranzbereiches an die Atemlage des Patienten anzupassen. Optional kann am Ende eines CT-Scanvorgangs auch ein Kalibriersignal von der zentralen Steuerungseinrichtung ZSE des Bildverarbeitungssystems BVS oder von der Kalibrier- und Steuereinheit KSE' zu dem erfindungsgemäßen Atemüberwachungs- und Anzeigesystem ÜAS' übermittelt werden, mit dem das Sollwert-Spannungspotenzial U M0 der zu dem vorgebbaren Sollwert pM0 des Atemdrucks pM proportionalen Messspannung U M automatisch neu festgelegt wird. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, dass die bei einem CT-Scanvorgang erhaltenen Bilddaten mit den Anzeigen der beiden Anzeigeeinheiten AE1 und AE2 und folglich mit der aktuellen Atemlage des Patienten korreliert sind.
  • 2a zeigt ein den Kennlinienverlauf des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks pM (in cmH2O) über der Zeit t (in s) wiedergebendes Diagramm während einer Atmungsperiode der Dauer ΔtAp, i (i ∊ ⎕) eines nach Lokalanästhesie unter CT-gestützter bildgebender Kontrolle im Rahmen einer minimalinvasiven Eingriffs zu punktierenden Patienten. Ein Atemdruck pM von 1 cmH2O (d. h. der Druck einer Wassersäule mit einer Höhe von 1 cm) entspricht dabei, ausgehend von einer Wasserdichte von 1 kg·dm–3 sowie einer Fallbeschleunigung (Ortsfaktor) von 9,80665 m·s–2, einem Druck von 0,980665 mbar bzw. 98,0665 Pa. Mit diesem Diagramm wird veranschaulicht, dass ein CT-Scanvorgang zur Darstellung zu punktierender innerer Organe, Gewebebereiche, Läsionen oder pathologischer Strukturen eines Patienten herkömmlicherweise von einem Radiologen manuell eingeleitet wird, und zwar zu einem Zeitpunkt tSB, bei dem der Atemdruck des Patienten zumindest näherungsweise konstant ist. Die Dauer Δt eines CT-Scanvorgangs, dessen Beginn-Zeitpunkt tSB und Ende-Zeitpunkt tSE = tSB + Δt vom Radiologen abhängig von der Atemlage des Patienten geeignet festgelegt wurden, ist dabei als schwarzer Balken eingezeichnet. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, beginnt die Phase des CT-Scanvorgangs dabei nach Ablauf einer Wartezeit ΔtW nach Erteilen eines zu einem Zeitpunkt tK erfolgenden Kommandos zum Anhalten des Atems durch den Radiologen. Diese Wartezeit ΔtW bemisst sich dabei nach der Reaktionszeit ΔtR, die der Patient nach Erteilen des Atemanhalt-Kommandos benötigt, um den Atem bei einem bestimmten konstanten Atemdruckwert pM, anzuhalten. Für den Beginn-Zeitpunkt tSB des durchzuführenden CT-Scanvorgangs muss also die Bedingung tSB = tK + ΔtW in Zusammenhang mit der für die Wartezeit ΔtW geltenden Nebenbedingung ΔtW ≥ ΔtR erfüllt sein.
  • 2b zeigt ein weiteres den Kennlinienverlauf des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks pM (in cmH2O) über der Zeit t (in s) wiedergebendes Diagramm während einer Atmungsperiode der Dauer ΔtAP, i (i ∊ ⎕) eines Patienten, mit dem veranschaulicht wird, wie der Beginn-Zeitpunkt tSB und die Dauer Δt eines durchzuführenden CT-Scanvorgangs gemäß vorliegender Erfindung bestimmt werden. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, dauert die Phase eines CT-Scanvorgangs genau so lange an, wie sich der Atemdruck pM des betreffenden Patienten innerhalb eines durch zwei vorgebbare Druckschwellwerte pM, th1 und pM, th2 begrenzten Toleranzbereichs um einen (nicht dargestellten) Sollwert pM0 herum bewegt, d. h. so lange, wie für einen eingestellten konstanten Atemdruckwert pM,EAH bei einem auf Kommando durchgeführten Atemanhalt die Ungleichungskette pM, th1 < pM, EAH < pM, th2 erfüllt ist. Bei einem exspiratorischen Atemanhalt ergibt sich, wie in 2b skizziert, als Beginn-Zeitpunkt tSB des CT-Scanvorgangs folglich derjenige Zeitpunkt, bei dem die im Bereich der Exspirationsphase monoton fallende Atemdruckkennlinie auf den Wert pM, th2, d. h. auf den oberen der beiden Druckschwellwerte, abgefallen ist. Umgekehrt ergibt sich bei einem inspiratorischen Atemanhalt als Beginn-Zeitpunkt tSB des CT-Scanvorgangs derjenige Zeitpunkt, bei dem die im Bereich der Inspirationsphase monoton steigende Atemdruckkennlinie auf den Wert pM, th1, d. h. auf den unteren der beiden Druckschwellwerte, angestiegen ist. Ende-Zeitpunkt tSE ist in beiden Fällen derjenige Zeitpunkt, bei dem der Patient die Atmung wieder aufnimmt, der Atemdruck pM also infolge eines Ein- oder Ausatmens auf einen Wert außerhalb des durch die beiden Druckschwellwerte pM, th1 und pM, th2 begrenzten Toleranzbereichs eingestellt wird. Beginn-Zeitpunkt tSB und Ende-Zeitpunkt tSE eines durchzuführenden CT-Scanvorgangs werden also gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von der aufgenommenen Atemdruckkennlinie ermittelt, d. h. ein CT-Scanvorgang wird erfindungsgemäß abhängig von den ermittelten Werten von tSB und tSE automatisch eingeleitet bzw. beendet.
  • In 3 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, anhand dessen ein herkömmliches Verfahren zur CT-gestützten bildgebenden Kontrolle eines nach örtlicher Betäubung durchgeführten minimal-invasiven Eingriffs zu punktierender innerer Organe, Gewebebereiche, Läsionen oder pathologischer Strukturen eines Patienten veranschaulicht wird. Nach Messung (S1a) des Atemdrucks pM durch Erfassung von Umfangs- bzw. Volumenänderungen des Abdomens beim Inspirations- bzw. Exspirationsvorgang des zu behandelnden Patienten und Umwandlung (S1b) des erfassten Messsignals in ein elektrisches Analogsignal, z. B. in eine analoge Messspannung U M, wird der Patient durch ein Kommando eines die Untersuchung durchführenden Radiologen angewiesen, den Atem anzuhalten (S2). Wenn sich der gemessene Atemdruck pM auf einen konstanten Wert eingestellt hat, leitet der Radiologe einen CT-Scanvorgang manuell ein (S3a), um Bilddaten axialer, sagittaler und/oder koronaler Querschnittsdarstellungen von interessierenden Bereichen der zu punktierenden inneren Organe, Gewebebereiche, Läsionen oder pathologischen Strukturen dieses Patienten in Form von Graustufenbildern einer bestimmten Auflösung zu erhalten. Dabei wird der Abweichungsbetrag zwischen der analogen Messspannung U M und einem vom Radiologen vorgegebenen Sollwert U M0 über ein Lichtsignal sowohl vor als auch während des CT-Scanvorgangs auf zwei räumlich getrennten Anzeigeeinheiten AE1 und AE2 angezeigt (S3b), welche so angeordnet sind, dass die Anzeigeeinheit AE1 von dem Patienten und die Anzeigeeinheit AE2 von dem Radiologen leicht einsehbar ist. Danach werden die mittels Computertomografie akquirierten Bilddaten in ein Bildverarbeitungssystem BVS eingelesen (S4a), und es wird eine optionale Vorverarbeitungsfilterung (S4b) zur Rauschunterdrückung, Kontrastverbesserung und Kantendetektion dieser Bilddaten durchgeführt. Die gefilterten Bilddaten werden anschließend einem Segmentierungs- und Clustering-Algorithmus unterzogen (S4c), bevor der Kennlinienverlauf des gemessenen Atemdrucks pM über der Zeit t und die mit Hilfe einer 2D-/3D-Bildrendering-Applikation BRA zu 2D-Schnittbildern oder 3D-Rekonstruktionen gerenderten Bilddaten auf einem Anzeigebildschirm AB eines Bildschirm-Terminals in grafischer Form visualisiert werden (S4d).
  • In 4 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, anhand dessen das erfindungsgemäße Verfahren zur CT-gestützten bildgebenden Kontrolle minimal-invasiver Eingriffe an zu punktierenden inneren Organe, Gewebebereichen, Läsionen oder pathologischen Strukturen eines Patienten in Korrelation mit der inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemlage dieses Patienten veranschaulicht wird. Das Verfahren, welches mit Hilfe des in 1 skizzierten Bildakquisitionssystems durchgeführt wird, beginnt damit, dass der Patient von einem die Untersuchung leitenden Radiologen aufgefordert wird, die Luft anzuhalten bzw. möglichst ruhig zu atmen (S1'). Daraufhin wird der Atemdruck pM des Patienten gemessen, indem Umfangs- bzw. Volumenänderungen des Abdomens beim Inspirations- bzw. Exspirationsvorgang sowie in der Phase des Atemanhalts erfasst werden (S2a') und das erhaltene Messsignal mittels eines drucksensitiven Transducers Td in ein elektrisches Analogsignal, z. B. in eine zu pM proportionale analoge Messspannung U M, umgewandelt wird (S2b'). Dabei wird in einem Schritt S3' abgefragt, ob das auf Masse bezogene Spannungspotenzial der Messspannung UM innerhalb eines von dem Radiologen vorgebbaren Wertebereichs ]U M, th1, U M, th2[ liegt. Ist dies nicht der Fall, wird der Abweichungsbetrag zwischen der analogen Messspannung U M und einem ebenfalls von dem Radiologen vorgebbaren Sollwert U M0 über ein Lichtsignal auf zwei räumlich getrennten Anzeigeeinheiten AE1 und AE2 angezeigt (S4'). Letztere sind dabei so angeordnet, dass die Anzeigeeinheit AE1 von dem zu untersuchenden Patienten und die Anzeigeeinheit AE2 von dem Radiologen leicht einsehbar ist. Die Messung des Atemdrucks pM wird währenddessen fortgesetzt, d. h. das Verfahren beginnt erneut mit Schritt S2a'. Andernfalls wird von der zentralen Steuerungseinrichtung ZSE des Bildverarbeitungssystems BVS automatisch ein CT-Scanvorgang eingeleitet (S5'), um Bilddaten axialer, sagittaler und/oder koronaler Querschnittsdarstellungen von interessierenden Bereichen zu punktierender innerer Organe, Gewebebereiche, Läsionen oder pathologischer Strukturen des Patienten in Form von Graustufenbildern einer bestimmten Auflösung zu akquirieren. Dabei wird der Atemdruck pM durch Erfassung von Umfangs- bzw. Volumenänderungen des Abdomens beim Inspirations- bzw. Exspirationsvorgang sowie in der Phase des Atemanhalts kontinuierlich gemessen (S6a') und das erhaltene Messsignal in ein elektrisches Analogsignal, wobei es sich wiederum z. B. um eine zu pM proportionale analoge Messspannung U M handelt, umgewandelt (S6b'). In einem Schritt S7' wird dann wiederum abgefragt, ob das auf Masse bezogene Spannungspotenzial von U M innerhalb des Wertebereichs ]U M, th1, U M, th2[ liegt. Ist dies der Fall, wird der CT-gestützte Bildgebungsprozess zur Akquisition von Bilddaten axialer, sagittaler und/oder koronaler Querschnittsdarstel lungen fortgesetzt (S8'), und das Verfahren beginnt von neuem mit Schritt S6a'. Liegt das Spannungspotenzial der Messspannung U M dagegen innerhalb des vorgenannten Wertebereichs, werden die mittels Computertomografie akquirierten Bilddaten in das Bildverarbeitungssystem BVS eingelesen (S9'). Nach einer optionalen Vorverarbeitungsfilterung zur Rauschunterdrückung, Kontrastverbesserung und Kantendetektion der akquirierten Bilddaten (S10a') werden die gefilterten Bilddaten einem Segmentierungs- und Clustering-Algorithmus unterzogen (S10b'). Das Verfahren endet damit, dass der Kennlinienverlauf des gemessenen Atemdrucks pM über der Zeit t und der mit Hilfe einer 2D-/3D-Bildrendering-Applikation BRA zu 2D-Schnittbildern oder 3D-Rekonstruktionen gerenderten Bilddaten auf einem Anzeigebildschirm AB eines Bildschirm-Terminals in grafischer Form dargestellt werden (S11').
  • Der Radiologe hat die Möglichkeit, sich vor, während und nach Abschluss eines CT-Scanvorgangs den zeitlichen Verlauf des von dem Atemüberwachungs- und Anzeigesystem ÜAS' erfassten und in Form eines von Leuchtdioden der Anzeigeeinheit AE2 emittierten zeitvarianten Lichtsignals angezeigten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks pM in Form einer Atemdruck-Kennlinie pM(t) auf dem Anzeigebildschirm AB des Bildschirm-Terminals anzeigen zu lassen. Auf diese Weise wird der Radiologe in die Lage versetzt zu beurteilen, ob die aktuelle Atemlage des Patienten, d. h. der Wert des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks pM zu einem Beobachtungszeitpunkt tSE am Ende eines CT-Scanvorgangs, der Atemlage während der Dauer Δt eines durchgeführten CT-Scanvorgangs entspricht bzw. innerhalb eines durch die Schwellwerte pM, th1 und pM, th2 begrenzten Toleranzbereiches um den vorgegebenen Sollwert pM0 herum liegt. Wenn dies der Fall ist, kann sicher gearbeitet werden, was bei einem CT-gesteuerten minimalinvasiven Eingriff, beispielsweise bei der Entnahme einer Gewebeprobe (Biopsie), von großer Bedeutung ist, falls nicht, können dem Patienten entsprechende Kommandos zum Einatmen, Ausatmen oder weiteren Anhalten des Atems gegeben werden. Darüber hinaus hat der Patient die Möglichkeit, seine Atemla ge selbst durch Mitverfolgen der Anzeige auf der Anzeigeeinheit AE1 zu überwachen und auf den Sollwert pM0 bzw. auf einen innerhalb des Wertebereichs zwischen pM, th1 und pM, th2 liegenden Atemdruckwert zu regeln. Der Radiologe kann sich so sicher sein, dass die räumliche Lage und anatomische Form eines auf dem Anzeigebildschirm AB als 2D- oder 3D-Rastergrafik dargestellten Teilbereichs des zu untersuchenden Gewebebereichs oder Organs mit der von der aktuellen Atemlage des Patienten abhängigen tatsächlichen Lage und Form dieses Teilbereichs übereinstimmen. Somit können auf automatisierte Weise von der aktuellen Atemlage abhängige, für eine Gewebeentnahme vorgesehene Punktionsziele, z. B. im Bereich der Leber, im Bereich des oberen Abdomens oder im Bereich der Lunge, mit Hilfe einer Punktionsnadel perkutan punktiert werden. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik besteht somit darin, dass Punktionsfehler, die auf eine vom Radiologen unbemerkte Veränderung der Atemlage eines unter CT-gestützter bildgebender Kontrolle zu untersuchenden Patienten zurückzuführen sind, vermieden werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
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Claims (19)

  1. Verfahren zur Durchführung einer CT- bzw. MRT-gesteuerten minimal-invasiven Intervention an inneren Organen, Gewebebereichen, Läsionen oder pathologischen Strukturen im Körperinneren eines Patienten, dadurch gekennzeichnet, dass die Atemlage im Inspirations- und/oder Exspirationszustand des Patienten kontinuierlich erfasst wird und ein jeweils zum Zeitpunkt der Aufnahme eines CT- bzw. MRT-Schichtbildes der zu behandelnden Organe, Gewebebereiche, Läsionen oder pathologischen Strukturen erfasster, die momentane Atemlage des Patienten wiedergebender Messwert zusammen mit den Bilddaten dieses CT- bzw. MRT-Schichtbildes abrufbar gespeichert und angezeigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein CT- bzw. MRT-Scanvorgang automatisch eingeleitet wird, wenn der inspiratorische bzw. exspiratorische Atemdruck (pM), der von der Lunge des Patienten aufgebaut wird, sich nach Erteilung eines Atemanhalt-Kommandos innerhalb eines durch zwei vorgebbare Schwellwerte unterschiedlicher Größen (pM, th1 und pM, th2) begrenzten Toleranzbereiches um einen vorgebbaren Sollwert (pM0) herum bewegt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der CT- bzw. MRT-Scanvorgang automatisch beendet wird, sobald der inspiratorische bzw. exspiratorische Atemdruck (pM) Werte außerhalb des durch die beiden vorgebbaren Schwellwerte (pM, th1 und pM, th2) begrenzten Toleranzbereiches annimmt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks (pM) bei Unterschreitungen des unteren (pM, th1) der beiden Schwellwerte bzw. Überschreitungen des oberen (pM, th2) der beiden Schwellwerte, die zugehörigen Werte des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemvolumens (VM) und/oder die Zeitpunkte dieser Schwellwertunter- bzw. -überschreitungen kontinuierlich erfasst und am Ende jedes CT- bzw. MRT-Scanvorgangs in einer Berichtsdatei zeit- und wertdiskret protokolliert werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalamplitude eines zu dem erfassten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdruck (pM) proportionalen analogen Messsignals (U M) bei Unterschreitung des unteren (pM, th1) der beiden Schwellwerte bzw. bei Überschreitung des oberen (pM, th2) der beiden Schwellwerte über ein optisches, akustisches und/oder haptisches Signal angezeigt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalamplitude des zu dem erfassten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdruck (pM) proportionalen analogen Messsignals (U M) bei Unterschreitung des unteren (pM, th1) der beiden Schwellwerte bzw. bei Überschreitung des oberen (pM, th2) der beiden Schwellwerte durch Aufleuchten einer entsprechenden Anzahl von Leuchtdioden mindestens einer Leuchtdiodenzeile (LZ1, LZ2) links und rechts von einer andersfarbiges Licht emittierenden Leuchtdiode (LEDM) angezeigt wird, die in der Mitte dieser mindestens einen Leuchtdiodenzeile (LZ1, LZ2) angebracht ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden voreingestellten Schwellwerte (pM, th1 und pM, th2) jeweils nach Abschluss eines CT- bzw. MRT-Scanvorgangs automatisch an den während dieses Scanvorgangs erfassten und in der vorgenannten Berichtsdatei protokollierten Minimalwert (pM, minL) bzw. an den ebenfalls während dieses Scanvorgangs erfassten und in der Berichtsdatei protokollierten Maximalwert (pM, maxL) des erfassten inspiratorischen bzw. exspirato rischen Atemdrucks (pM) angepasst werden, sofern dieser Minimalwert (pM, minL) bzw. dieser Maximalwert (pM, maxL) innerhalb des durch die beiden Schwellwerte (pM, th1 und pM, th2) begrenzten Toleranzbereiches liegt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden voreingestellten Schwellwerte (pM, th1 und pM, th2) jeweils nach Abschluss eines CT- bzw. MRT-Scanvorgangs automatisch an den über alle vorhergehenden CT- bzw. MRT-Scanvorgänge ermittelten und in der vorgenannten Berichtsdatei protokollierten Minimalwert (pM, minG) bzw. an den ebenfalls über alle vorhergehenden CT- bzw. MRT-Scanvorgänge ermittelten und in der Berichtsdatei protokollierten Maximalwert (pM, maxG) des erfassten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks (pM) angepasst werden, sofern dieser Minimalwert (pM, minG) bzw. dieser Maximalwert (pM, maxG) innerhalb des durch die beiden Schwellwerte (pM, th1 und pM, th2) begrenzten Toleranzbereiches liegt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende jedes CT- bzw. MRT-Scanvorgangs ein Kalibriersignal generiert wird, mit dem der vorgebbare Sollwert (pM0) des gemessenen inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks (pM) automatisch auf einen Zwischenwert zwischen dem während dieses CT- bzw. MRT-Scanvorgangs erfassten und in der Berichtsdatei protokollierten Minimalwert (pM, minL) und dem ebenfalls während dieses CT- bzw. MRT-Scanvorgangs erfassten und in der Berichtsdatei protokollierten Maximalwert (pM, maxL) des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks (pM) festgelegt wird, wobei dieser Zwischenwert so gewählt wird, dass er innerhalb des durch die beiden Schwellwerte (pM, th1 und pM,th2) begrenzten Toleranzbereiches liegt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5, 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende jedes CT- bzw. MRT-Scanvorgangs ein Kalibriersignal generiert wird, mit dem der vorgebbare Sollwert (pM0) des gemessenen inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks (pM) automatisch auf einen Zwischenwert zwischen dem über alle vorhergehenden CT- bzw. MRT-Scanvorgänge ermittelten und in der Berichtsdatei protokollierten Minimalwert (pM, minG) und dem ebenfalls über alle vorhergehenden CT- bzw. MRT-Scanvorgänge ermittelten und in der Berichtsdatei protokollierten Maximalwert (pM, maxG) des inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdrucks (pM) festgelegt wird, wobei dieser Zwischenwert so gewählt wird, dass er innerhalb des durch die beiden Schwellwerte (pM, th1 und pM, th2) begrenzten Toleranzbereiches liegt.
  11. Bildakquisitionssystem zur Generierung von Bilddaten, die zur CT- bzw. MRT-gestützten bildgebenden Kontrolle einer minimal-invasiven Intervention an inneren Organen, Gewebebereichen, Läsionen oder pathologischen Strukturen im Körperinneren eines Patienten benötigt werden, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung (ZSE), welche dafür sorgt, dass ein die momentane Atemlage im Inspirations- und/oder Exspirationszustand des Patienten wiedergebender Messwert jeweils zum Zeitpunkt der Aufnahme eines CT- bzw. MRT-Schichtbildes der zu behandelnden Organe, Gewebebereiche, Läsionen oder pathologischen Strukturen zusammen mit den Bilddaten dieses CT- bzw. MRT-Schichtbildes abrufbar gespeichert und angezeigt wird.
  12. Bildakquisitionssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (ZSE) programmiert ist, einen CT- bzw. MRT-Scanvorgang automatisch einzuleiten, wenn der inspiratorische bzw. exspiratorische Atemdruck (pM) des Patienten sich nach Erteilung eines Atemanhalt-Kommandos innerhalb eines durch zwei vorgebbare Schwellwerte unterschiedlicher Größen (pM, th1 und pM, th2) begrenzten Toleranzbereiches um einen vorgebbaren Sollwert (pM0) herum bewegt, und den CT- bzw. MRT-Scanvorgang automatisch zu beenden, wenn der inspiratorische bzw. exspiratorische Atemdruck (pM) des Patienten Werte außerhalb des durch diese beiden vorgebbaren Schwellwerte (pM, th1 und pM, th2) begrenzten Toleranzbereiches annimmt.
  13. Bildakquisitionssystem nach einem der Ansprüche 11 oder 12, gekennzeichnet durch einen als Fensterdiskriminator (FDk) realisierten, mit einem Messsignaleingang der Steuerungseinrichtung (ZSE) verbundenen Schwellwertentscheider, welcher ein binäres Ausgangssignal liefert, das, positive Logik vorausgesetzt, nur dann den Wert „logisch Eins" annimmt, wenn der erfasste inspiratorische Atemdruck (pM) des Patienten sich innerhalb eines durch die beiden vorgebbaren Schwellwerte (pM, th1 und pM, th2) begrenzten Toleranzbereiches bewegt.
  14. Bildakquisitionssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch einen Pneumographen (PG) zur kontinuierlichen Messung des Atemdrucks (pM) durch Erfassung von beim Inspirations- bzw. Exspirationsvorgang auftretenden Längenänderungen eines um den oberen Bauchbereich bzw. um den unteren Brustbereich des Patienten geschlungenen dehnbaren Atemgurts (AG) und Umsetzung dieser Längenänderungen in ein zu dem erfassten Atemdruck (pM) und damit zu dem inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdruck (pM) direkt proportionales analoges Messsignal (U M) über einen drucksensitiven piezoresistiven, kapazitiven oder induktiven Transducer (Td).
  15. Bildakquisitionssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch ein Atemüberwachungs- und Anzeigesystem (ÜAS') mit mindestens eine Anzeigeeinheit (AE1, AE2) zur Anzeige der Signalamplitude eines zu dem erfassten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdruck (pM) des Patienten proportionalen Messsignals (UM) über ein Lichtsignal dieser mindestens einen Anzeigeeinheit (AE1, AE2).
  16. Bildakquisitionssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch eine zur Vorgabe der beiden Schwellwerte (pM, th1 und pM, th2) und/oder des Sollwerts (pM0) dienende Kalibrier- und Steuereinheit (KSE').
  17. Bildakquisitionssystem nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein Funkwellensende- und Empfangssystem (HFS2, HFE1 und HFE2) mit einem Funkwellensender (HFS2) zur drahtlosen Übertragung zweier von der Kalibrier- und Steuereinheit (KSE') vorgegebener Atemdruck-Schwellwerte (pM, th1 und pM, th2) zu einem mit einem Programmiersignaleingang des Fensterdiskriminators (FDk) verbundenen Funkwellenempfänger (HFE2) und/oder zur drahtlosen Übertragung eines von der Kalibrier- und Steuereinheit (KSE') vorgegebenen Atemdruck-Sollwerts (pM0) zu einem ausgangsseitig mit den Anzeigeeinheiten (AE1 und AE2) des Atemüberwachungs- und Anzeigesystems (ÜAS') verbundenen Funkwellenempfänger (HFE1).
  18. Bildakquisitionssystem nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Funkwellensender (HFS1) zur drahtlosen Übertragung des von dem drucksensitiven piezoresistiven, kapazitiven oder induktiven Transducer (Td) des Pneumographen (PG) gelieferten, zu dem erfassten inspiratorischen bzw. exspiratorischen Atemdruck (pM) des Patienten proportionalen Messsignals (U M) zu einem mit den Anzeigeeinheiten (AE1 und AE2) des Atemüberwachungs- und Anzeigesystems (ÜAS') verbundenen Funkwellenempfänger (HFE1) des Funkwellensende- und -empfangssystems (HFS2, HFE1 und HFE2) und/oder zu einem mit dem Programmiersignaleingang des Fensterdiskriminators (FDk) verbundenen Funkwellenempfänger (HFE2) des Funkwellensende- und – empfangssystems (HFS2, HFE1 und HFE2).
  19. Computersoftware-Programmprodukt zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bei Betrieb auf einem Bildschirm-Terminal eines Bildakquisitionssystems nach einem der Ansprüche 11 bis 18.
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"Intermittent-Mode CT Fluoroscopy-guided Biopsy of the Lung or Upper Abdomen with Breath-hold Monitoring and Feedback: System Development and Feasibility" (Radiological Society of North America, RSNA, Oak Brook/Illinois, Dezember 2003, Bd. 229, Nr. 3, S. 906-912) von Dr. med. Stephanie K. Carlson
CARLSON, S.K. u.a.: Intermittent-Mode CT Fluoro- scopy-guided Biopsy of the Lung or Upper Ab- domen with Breath-hold Monitoring and Feedback: System Development and Feasibility. In: Radio- logy. 2003, Vol. 229, S. 906-912
CARLSON, S.K. u.a.: Intermittent-Mode CT Fluoroscopy-guided Biopsy of the Lung or Upper Abdomen with Breath-hold Monitoring and Feedback: System Development and Feasibility. In: Radiology. 2003, Vol. 229, S. 906-912 *

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