DE102007026520A1 - Bildakquisitons-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystem zur Reproduzierung von eingestellten Untersuchungsparametern einer CT-, PET-CT- bzw. MRT- gestützten Erstuntersuchung bei nachfolgenden radiologischen Kontrolluntersuchungen - Google Patents

Bildakquisitons-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystem zur Reproduzierung von eingestellten Untersuchungsparametern einer CT-, PET-CT- bzw. MRT- gestützten Erstuntersuchung bei nachfolgenden radiologischen Kontrolluntersuchungen Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein CT- bzw. MRT-gestütztes Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystem zum Generieren, Speichern, Nachbearbeiten, Abrufen und grafischen Visualisieren computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bilddaten, das z. B. im klinischen Bereich im Rahmen der radiologischen Schnittbilddiagnostik sowie im Rahmen der interventionellen Radiologie eingesetzt werden kann. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein von diesem System durchgeführtes Verfahren zur Reproduzierung von patientenspezifischen Untersuchungsparametern einer mittels computer- oder magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten Erstuntersuchung im Rahmen von CT- bzw. MRT-Folgeuntersuchungen ("Follow-ups"), z. B. bei einer unter Schnittbildkontrolle durchgeführten Tumornachsorgeuntersuchung in Verbindung mit einer unter Lokalanästhesie durchgeführten histologischen Gewebeprobenentnahme (Biopsie) oder einer zur Tumorbehandlung durchgeführten minimal-invasiven Intervention. Dabei werden Aufnahme- und 2-D-/3-D-Rekonstruktionsparameter aus einer mittels CT, PET-CT bzw. MRT durchgeführten radiologischen Erstuntersuchung des Patienten sowie Positionsdaten zur Festlegung der bei der Erstuntersuchung eingenommenen Lage dieses Patienten auf dem Untersuchungstisch eines Computertomografie- oder Magnetresonanztomografiegeräts elektronisch dokumentiert, abrufbar und persistent gespeichert und bei nachfolgenden CT-, PET-CT- bzw. MRT-basierten ...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein CT- bzw. MRT-gestütztes Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystem zum Generieren, Speichern, Nachbearbeiten, Abrufen und grafischen Visualisieren computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bilddaten, das z. B. im klinischen Bereich im Rahmen der radiologischen Schnittbilddiagnostik sowie im Rahmen der interventionellen Radiologie eingesetzt werden kann. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein von diesem System durchgeführtes Verfahren zur Reproduzierung von patientenspezifischen Untersuchungsparametern einer mittels computer- oder magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten Erstuntersuchung im Rahmen von CT- bzw. MRT-Folgeuntersuchungen („Follow-ups"), z. B. bei einer unter Schnittbildkontrolle durchgeführten Tumornachsorgeuntersuchung in Verbindung mit einer unter Lokalanästhesie durchgeführten histologischen Gewebeprobenentnahme (Biopsie) oder einer zur Tumorbehandlung durchgeführten minimal-invasiven Intervention. Erfindungsgemäß werden dabei Aufnahme-, Mess-, 2D- und/oder 3D-Rekonstruktionsparameter aus einer mittels CT, PET-CT bzw. MRT durchgeführten radiologischen Erstuntersuchung des Patienten sowie Positionsdaten zur Festlegung der bei der Erstuntersuchung eingenommenen Lage dieses Patienten auf dem Untersuchungstisch eines Computertomografie- oder Magnetresonanztomografiegeräts elektronisch dokumentiert, abrufbar und persistent gespeichert und bei nachfolgenden CT-, PET-CT- bzw. MRT-basierten Kontrolluntersuchungen bzw. CT- bzw. MRT-gesteuerten interventionellen oder operativen Eingriffen automatisch wiederverwendet.
  • Bei bestimmten Krankheitsbildern, insbesondere im Bereich der Tumorerkrankungen, werden heute in vorgegebenen Zeitabständen Kontrolluntersuchungen („Check-ups") mittels Schnittbilddiagnostik durchgeführt. Dabei kommen insbesondere moderne radiologische Bildgebungsverfahren, wie z. B. die Computertomografie (CT), die Positronen-Emissions-Tomografie (PET) in Kombination mit der Computertomografie oder die Magnetresonanz- bzw. Kernspintomografie (MRT), zum Einsatz. Mit Hilfe dieser regelmäßig durchgeführten Check-ups ist es möglich, äußerlich nicht sichtbare Veränderungen des Krankheitsbildes eines Patienten zu registrieren. Für den Fall, dass bei einem Tumorpatienten der Krebs erneut ausbricht oder ein neuer bösartiger (maligner) Tumor sich aus Metastasen entwickelt, können diese rechtzeitig erkannt und so rasch wie möglich über einen unter Lokalanästhesie durchgeführten minimal-invasiven Eingriff bzw. operativ behandelt werden. Wenn die ärztlich empfohlenen Tumornachsorgeuntersuchungen vom Patienten konsequent wahrgenommen und die indizierten Therapien durchgeführt werden, bestehen in vielen Fällen durchaus Chancen zur Heilung, Lebensverlängerung oder zumindest Erhaltung der Lebensqualität.
  • Zur Planung der Erstuntersuchung wird üblicherweise ein vorgegebenes Standard-Untersuchungsprotokoll geladen, in dem dann von einem die Untersuchung durchführenden Radiologen Untersuchungs-, Aufnahme- und 2D/3D-Bildrendering-Parameter (Rekonstruktionsparameter) manuell an einen mittels CT, PET-CT bzw. MRT zu untersuchenden Patienten angepasst werden.
  • Um die in Form von axialen Schichtaufnahmen bzw. in Form von rekonstruierten 2D-Projektionen bzw. 3D-Ansichten zu untersuchender Areale im Körperinneren eines Patienten dargestellten Bilddaten einer mittels CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter Bildgebung durchgeführten Erstuntersuchung mit denen nachfolgender, ebenfalls unter CT- bzw. MRT-Sicht durchgeführter Kontrolluntersuchungen dieses Patienten möglichst gut miteinander vergleichen zu können, sollten im Idealfall bei den Folgeuntersuchungen dieselben Aufnahmeparameter verwendet werden wie bei der Erstuntersuchung. Darüber hinaus sollten die auf einem Bildschirm angezeigten Schichtaufnahmen, rekon struierten 2D-Projektionen oder 3D-Ansichten zu untersuchender Gewebebereiche, Organe, anatomischer Objekte oder pathologischer Strukturen (wie z. B. Tumoren, Metastasen, Hämatome, Abszesse etc.) im Körperinneren des Patienten mit denselben 2D- bzw. 3D-Rekonstruktionsparametern wie bei der Erstuntersuchung rekonstruiert werden. Sämtliche Parameter aus der Erstuntersuchung müssen dabei herkömmlicherweise von einem die Erst- und Folgeuntersuchung durchführenden Radiologen von Hand in das CT- bzw. MRT-System eingegeben werden.
  • Da es bei den heutigen radiologischen Bildgebungs-, Bildarchivierungs- und Bildverarbeitungssystemen nicht möglich ist, alle Parameter abzuspeichern, die bei einer mittels CT, PET-CT bzw. MRT durchgeführten Erstuntersuchung eines Patienten eingestellt wurden, besteht zur Zeit keine Möglichkeit, all diese Parameter bei darauf folgenden CT-, PET-CT- bzw. MRT-basierten Folgeuntersuchungen wieder genau so einzustellen, dass die Untersuchungsergebnisse der radiologischen Erstuntersuchung exakt reproduziert werden können bzw. Abweichungen zwischen den Bilddaten dieser Erstuntersuchung und den Bilddaten einer radiologischen Folgeuntersuchung, die eine Verbesserung oder Verschlimmerung eines im Rahmen der Erstuntersuchung diagnostizierten Krankheitszustandes zeigen, unter gleichen Aufnahme- und Rekonstruktionsbedingungen ausgewertet werden können.
  • Ein weiteres Problem derzeitiger CT- bzw. MRT-gestützter Bildgebungs-, Bildarchivierungs- und Bildverarbeitungssysteme besteht darin, dass die bei einer Erstuntersuchung eingenommene Lage eines Patienten auf dem Untersuchungstisch eines CT- bzw. MRT-Geräts (d. h. die Patientenlagerung) bei Durchführung einer Folgeuntersuchung nicht exakt – d. h. mit denselben Positions- und Winkelkoordinaten relativ zu einem dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem I (Patientenkoordinatensystem), welches durch die Körperlängsachse z des Patienten und zwei zueinander orthogonale, in x-Richtung (transversal-horizontal) bzw. in y-Richtung (transversal-vertikal) verlaufende Richtungsvektoren einer zur Körper längsachse z normalen (transversalen) Schnittebene Exy mit geeignet festgelegtem, die Lage des Koordinatenursprungs in dem Patientenkoordinatensystem angebenden Aufpunkt A aufgespannt wird – wiederholt werden kann. Dies führt dazu, das zwischen zwei verschiedenen Inertialsystemen I und I', d. h. einem durch die räumliche Lage eines in Vorschubrichtung z beweglichen Untersuchungstisches relativ zum CT- bzw. MRT-Gerät festgelegten dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem I' mit einem Koordinatenursprung O' sowie drei zueinander orthogonalen Achsen x', y' und z' (Tischkoordinatensystem) und dem durch die Lage des Patienten relativ zu diesem Tischkoordinatensystem festgelegten Patientenkoordinatensystem I mit einem Koordinatenursprung O sowie den vorgenannten drei zueinander orthogonalen Achsen x, y und z, unterschieden werden muss. Liegt der Patient ausgestreckt auf dem Untersuchungstisch des CT- bzw. MRT-Geräts, verlaufen die y-Achse des Patientenkoordinatensystems und die y'-Achse des Tischkoordinatensystems parallel zueinander, und die durch die x- und z-Achse des Patientenkoordinatensystems bzw. durch die x'- und z'-Achse des Tischkoordinatensystems aufgespannten Ebenen sind zueinander koplanar. Da der Patient bei Durchführung einer CT- bzw. MRT-Untersuchung (auch bei mehrmaliger, im Vorfeld der radiologischen Untersuchung auf Anweisung eines Radiologen erfolgter Korrektur seiner Liegeposition) nicht immer exakt die gleiche Lage und Position wie bei einer mittels computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten Voruntersuchung einzunehmen imstande ist, muss beachtet werden, dass die Lageversatz- und Winkelversatzkoordinaten, welche bei einer CT- bzw. MRT-gestützten Erstuntersuchung erforderlich sind, um beide Koordinatensysteme ineinander zu überführen, im Allgemeinen nicht mit den entsprechenden Lageversatz- und Winkelversatzkoordinaten bei nachfolgenden, im Rahmen von computer- bzw. magnetresonanztomografischen Bildgebungsprozessen durchgeführten Untersuchungen korreliert sind. Aus diesem Grund sind bei herkömmlichen CT- bzw. MRT-gestützten Bildgebungs- und Bildverarbeitungssystemen alle Lage- und Winkelkoordinaten, die zur Festlegung der x-, y- bzw. z-Position und der Orientie rung in φ- bzw. ϑ-Richtung einer im Rahmen einer 2D- bzw. 3D-Nachverarbeitung mittels multiplanarer Reformation, Maximum-Intensitäts-Projektion oder Volumen-Rendering-Technik generierten 2D- bzw. 3D-Bildrekonstruktion verwendet werden, immer auf das Tischkoordinatensystem bezogen. Um unabhängig von der Patientenlagerung in zeitlich aufeinander folgenden Untersuchungen exakt reproduzierbare Bilddaten erzielen zu können, müssten sich jedoch all diese Lage- und Winkelkoordinaten eigentlich auf das Patientenkoordinatensystem beziehen.
  • Da also bei Durchführung einer radiologischen Folgeuntersuchung eine Wiederholung des CT- bzw. MRT-gestützten Bildgebungsprozesses unter denselben Rahmenbedingungen wie bei einer mittels CT bzw. MRT durchgeführten Erstuntersuchung des betreffenden Patienten (d. h. mit exakt denselben Parametervorgaben) derzeit nicht möglich ist, werden beide Untersuchungen herkömmlicherweise einzeln geplant und durchgeführt, wobei die Parametereinstellungen für die radiologische Folgeuntersuchung ausgehend von den im Rahmen der Erstuntersuchung generierten und zur Erzeugung von 2D- bzw. 3D-Rekonstruktionen herangezogenen Bilddaten und protokollierten Daten eines nach Abschluss des Scanvorgangs dieser Erstuntersuchung aufgenommenen und in einer Berichts- bzw. Befunddatei gespeicherten Scanprotokolls neu festgelegt werden. Hierbei handelt es sich um einen relativ zeitaufwändigen Prozess, der von einem die beiden Untersuchungen durchführenden Radiologen manuell ausgeführt werden muss.
  • Bei der Planung der Folgeuntersuchung ist dabei zu beachten, dass das im Rahmen der Erstuntersuchung verwendete Standard-Untersuchungsprotokoll wiederverwendet werden muss und alle auf dem Anzeigebildschirm eines mit dem CT- bzw. MRT-System verbundenen Bildschirm-Terminals in grafischer oder textueller Form angezeigten, auf die Einstellparameter der Erstuntersuchung bezogenen Informationen, wie z. B. die in einem Anzeigefenster in Form von Bildtexten angezeigten Aufnahme- und Rekonstruktionsparameter, überprüft und gegebenenfalls neu konfiguriert werden müssen.
  • Darüber hinaus ist die räumliche Orientierung der bei einer Erstuntersuchung im Rahmen eines MRT-gestützten Bildgebungsprozesses dargestellten Schichten bzw. die räumliche Orientierung von 2D- bzw. 3D-Rekonstruktionen, die im Rahmen eines im Anschluss an die Erstuntersuchung durchgeführten Nachbearbeitungsprozesses generiert wurden, bei handelsüblichen CT- bzw. MRT-Systemen nicht reproduzierbar. Vielmehr muss sie auf Grundlage der jeweiligen Voruntersuchung abgeschätzt und von dem die Untersuchungen durchführenden Radiologen manuell eingegeben werden, was abgesehen von dem, summiert über mehrere Folgeuntersuchungen, nicht unerheblichen Zeitaufwand mit einer verhältnismäßig großen Ungenauigkeit der Bildreproduktion behaftet ist.
  • Hinzu kommt die vorstehend geschilderte Ungenauigkeit, welche auf die Unkorreliertheit der jeweiligen Lageversatz- und Winkelversatzkoordinaten von Tisch- und Patientenkoordinatensystem in zeitlich aufeinander folgenden, CT- bzw. MRT-gestützt durchgeführten Untersuchungen bei unterschiedlichen Patientenlagerungen zurückzuführen ist. Die Lageversatz-(Δx, Δy und Δz) und/oder Winkelversatzkoordinaten (Δφ), mit denen die beiden Inertialsysteme I und I' vor Durchführung der Erstuntersuchung ineinander überführt werden können, und die entsprechenden Versatzkoordinaten, mit denen Tisch- und Patientenkoordinatensystem im Vorfeld einer Folgeuntersuchung in Beziehung zueinander zu bringen sind, können nämlich nur bedingt aneinander angenähert (d. h. zueinander in Korrelation gebracht) werden. Dies kann z. B. dadurch geschehen, dass der auf dem Untersuchungstisch eines CT- bzw. MRT-Geräts in ausgestreckter Rücken-, Bauch- oder Seitenlage liegende Patient so lange angewiesen wird, seine Liegeposition zu verändern, bis er/sie mit einer punktförmigen Stelle P(x0, y0, z0) auf seiner/ihrer Körperoberfläche (z. B. einer bestimmten Stelle im kranialen Bereich der Schädelkalotte) genau auf einer festgelegten punktförmigen Stelle P'(x0', y0', z0') auf der Oberseite des Untersuchungstisches zu liegen kommt, was dazu führt, dass die Lageversatz- und Winkelversatzkoordinaten bei der jeweiligen Folgeuntersuchung dieselben Werte wie bei der Erstuntersuchung annehmen. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, dass die betreffende Körperstelle P bei jeder Untersuchung vor Durchführung eines Scanvorgangs mit Hilfe eines Laservisiers erfasst und die Tischposition neu kalibriert wird, so dass die beiden vorgenannten punktförmigen Stellen P und P' zur Deckung kommen. Durch geeignete Festlegung der Positionen dieser beiden punktförmigen Stellen und Zusammenlegung der Richtung des Tischvorschubs (Axialrichtung) mit der z-Achse des Patientenkoordinatensystems kann dann auch dafür gesorgt werden, dass Tisch- und Patientenkoordinatensystem zusammenfallen. Dieses Verfahren ist natürlich sehr stark davon abhängig, wie genau der die Untersuchungen durchführende Radiologe die Position des Untersuchungstisches einstellt. Eine nachträgliche Korrektur der Tischposition bei einer Lageveränderung des Patienten um Δx und/oder Δz in ±x- bzw. ±z-Richtung (d. h. in transversal-horizontaler bzw. axialer Richtung) bzw. bei einer Verdrehung seiner/ihrer Lage um Δφ in ±φ-Richtung (d. h. durch Drehung um eine Achse senkrecht zu der zur Tischplattenebene parallelen x-z-Ebene des Patientenkoordinatensystems) ist während der Durchführung eines CT-, PET-CT- bzw. MRT-Scanvorgangs nicht möglich.
  • AUFGABE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik, ist die vorliegende Erfindung der Aufgabe gewidmet, im Rahmen einer Erstuntersuchung mittels CT- bzw. MRT-gestützter Bildgebung akquirierte Bilddaten von Schichtaufnahmen und/oder im Rahmen eines anschließenden Bildnachbearbeitungsprozesses rekonstruierte 2D-Projektionen bzw. 3D-Ansichten von bestimmten Gewebebereichen, inneren Organen, anatomischen Objekten bzw. pathologischen Strukturen im Körperinneren eines zu untersuchenden Patienten in nachfolgenden Kontrolluntersuchungen exakter als bisher möglich reproduzieren zu können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungs beispiele, die den Gedanken der Erfindung weiterbilden, sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
  • ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß einem ersten Aspekt auf ein Bildrenderingverfahren zur 2D-/3D-Rekonstruktion und grafischen Darstellung mit Hilfe eines CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützten Bildgebungsprozesses akquirierter Bilddaten von abzubildenden Arealen im Körperinneren eines zu untersuchenden Patienten. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass alle patientenspezifischen Untersuchungsparameter, die im Zuge einer unter computer- oder magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten radiologischen Erstuntersuchung verwendet wurden, elektronisch dokumentiert, abrufbar und persistent gespeichert und im Rahmen mindestens einer CT PET-CT- bzw. MRT-basierten, zu Kontrollzwecken durchgeführten Folgeuntersuchung automatisch als Vorlage wiederverwendet werden. Bei dieser Folgeuntersuchung kann es sich z. B. um eine unter Schnittbildkontrolle durchgeführte Tumornachsorgeuntersuchung in Verbindung mit einer unter Lokalanästhesie erfolgenden histologischen Gewebeprobenentnahme (Biopsie), einer zur Tumorbehandlung durchzuführenden, CT- bzw. MRT-gesteuerten minimal-invasiven Intervention bzw. einem zu diesem Zweck an einem Tumorpatienten durchzuführenden CT- bzw. MRT-gesteuerten operativen Eingriff handeln. Der Parametersatz der Erstuntersuchung des betreffenden Patienten bildet dabei ein komplettes patientenspezifisches Untersuchungsprotokoll.
  • Zu den vorgenannten patientenspezifischen Untersuchungsparametern zählen erfindungsgemäß insbesondere sämtliche Aufnahmeparameter einer unter CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter radiologischer Bildgebung durchgeführten Erstuntersuchung des Patienten sowie alle 2D-/3D-Rekonstruktionsparameter und „Advanced Presentation States", d. h. alle Darstellungsparameter von Schichtaufnahmen oder rekonstruierten 2D-Projektionen bzw. 3D-Ansichten von bestimmten Gewebebereichen, inneren Or ganen, anatomischen Objekten oder pathologischen Strukturen (wie z. B. Tumoren, Metastasen, Hämatomen, Abszessen etc.) im Körperinneren des betreffenden Patienten, deren Bilddaten im Rahmen der unter CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter Bildgebung durchgeführten radiologischen Folgeuntersuchung akquiriert wurden.
  • Bei den Aufnahmeparametern, die im Falle einer computertomografischen Folgeuntersuchung einer CT- bzw. PET-CT-gestützten Erstuntersuchung zur Herstellung gleicher oder zumindest ähnlicher Aufnahmebedingungen wiederzuverwenden sind, um die während der beiden Untersuchungen generierten Bilddaten einfacher miteinander vergleichen zu können, handelt es sich unter anderem beispielsweise um
    • – die Kollimation der von einer Röntgenquelle emittierten Röntgenstrahlung,
    • – den einzustellenden Pitch-Wert, d. h. das Verhältnis des Tischvorschubs während einer vollen Umdrehung der Abtasteinheit (Gantry) eines Spiral-CT-Geräts um die Körperlängsachse z des auf dem Untersuchungstisch des CT-Geräts ausgestreckt liegenden Patienten und der jeweiligen Aufnahmeschichtdicke,
    • – die Beschleunigungsspannung und damit die Energiedosis (Intensität) der von einer Röntgenröhre des CT-Geräts zur Durchführung eines Scanvorgangs emittierten Röntgenstrahlung,
    • – den effektiven mAs-Wert, d. h. das Produkt aus der effektiven Stromstärke des Röhrenstroms und der Belichtungszeit einer einzelnen Schicht, sowie um
    • – die Größe und Lage des vorzugebenden Scanbereichs.
  • Zu den 2D-Projektions- bzw. 3D-Rekonstruktionsparameter der unter CT- bzw. PET-CT-gestützter Bildgebung durchgeführten Erstuntersuchung, die im Rahmen der computertomografischen Folgeuntersuchung möglichst exakt wiederverwendet werden müssen, um die während der beiden Untersuchungen generierten Bilddaten möglichst gut miteinander vergleichen zu können, zählen unter anderem
    • – die Dicke sowie die Axialpositionen der einzelnen Schichten,
    • – der zur CT-Bildrekonstruktion nach dem Prinzip der gefilterten Rückprojektion mittels inverser Radon-Transformation zu verwendende Faltungskern,
    • – die Lage und Breite einer rechteckförmigen Fensterfunktion, die zur Fensterung des darstellbaren Graustufen-Wertebereichs in grafischer Form anzuzeigender digitaler CT-Bilddaten und damit zur Einschränkung des darstellbaren Kontrastumfangs benötigt wird,
    • – die Größe des Rekonstruktionsbereichs sowie
    • – die mit Hilfe kartesischer Raumkoordinaten (x, y und z) angebbare Position und mittels zweier Raumwinkelkoordinaten (φ und ϑ) angebbare räumliche Orientierung einer im Rahmen einer Bildnachbearbeitung mittels multiplanarer Reformation (MPR), Maximum-Intensitäts-Projektion (MIP) oder Volumen-Rendering-Technik (VRT) generierten 2D- bzw. 3D-Rekonstruktion darzustellender Bildobjekte.
  • Während es sich beim Verfahren der multiplanaren Reformation um ein Bildnachbearbeitungsverfahren zur Rekonstruktion bestimmter, in beliebigen Schnittebenen verlaufender Schichten handelt, die nachträglich aus einer Anzahl zu einem Volumendatensatz zusammengefasster axialer Schnittbilder rekonstruiert werden, um zusätzlich zu den mittels CT- bzw. PET-CT-gestützter Bildgebung generierten Bilddaten primärer, senkrecht zur Körperlängsachse z eines untersuchten Patienten verlaufenden Aufnahmeschichten koronare, sagittale oder in einer beliebigen Raumrichtung verlaufende Schichten zur besseren Beurteilung einer krankhaften Gewebeveränderung grafisch darstellen zu können, werden beim Verfahren der Maximum-Intensitäts-Projektion für alle Projektionsrichtungen diejenigen Volumenelemente (Voxel) mit der jeweils stärksten Intensität auf eine zu der betreffenden Projektionsrichtung normale zweidimensionale Bildebene projiziert. Betrachtet man diese 2D-Projektionen aus verschiedenen Blickwinkeln, erhält man einen dreidimensionalen Eindruck der abzubildenden Gewebebereiche, Organe, anatomischen Objekte bzw. pathologischen Strukturen. Im Gegensatz dazu wird bei der Volumen-Rendering-Technik jedem Voxel ein bestimmter Dichte-, Farb- und Transparenzwert zugeordnet, so dass bei Betrachtung ebenfalls ein dreidimensionaler Eindruck entsteht.
  • Demgegenüber handelt es sich bei den Aufnahme- und Untersuchungsparametern, die bei einer MRT-gestützten Folgeuntersuchung einer unter magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten Erstuntersuchung zur Herstellung gleicher oder zumindest hochgradig ähnlicher Aufnahme- und Rekonstruktionsbedingungen wiederzuverwenden sind, um die während der beiden Untersuchungen generierten Bilddaten einfacher miteinander vergleichen zu können, um sämtliche zur Durchführung des radiologischen Bildgebungsprozesses erforderlichen Einstellparameter. Diese Einstellparameter umfassen z. B. die Schichtdicke der einzelnen Aufnahmeschichten, die Anzahl der abzubildenden Schichten sowie alle MR-physikalischen Parameter, darunter die Feldstärke H0 eines über Spulen erzeugbaren zeitlich konstanten, statischen Magnetfeldes B0 und die Kreisfrequenz ωT eines zu diesem Magnetfeld transversalen hochfrequenten magnetischen Wechselfeldes BT(x, y, t), welches in der Transversalebene Exy rotiert und dazu benötigt wird, die Atomkerne der Wasserstoffatome von Gewebezellen in bestimmten Arealen des Körperinneren eines zu untersuchenden Patienten in Resonanz zu versetzen und somit dauerhaft zur Präzession anzuregen. Abgesehen von diesen Einstellparametern müssen bei einer MRT-gestützten Folgeuntersuchung auch diejenigen Parameter erneut eingegebenen werden, welche sich auf die räumliche Orientierung von MRT-Schnittbildern (Einzelschichten) bzw. auf die räumliche Orientierung der aus einer Anzahl überlagerter, zu Volumendatensätzen zusammengefassten Einzelschichten beziehen. Darüber hinaus sind bei einer MRT-Folgeuntersuchung auch sämtliche im Rahmen einer unter magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten Erstuntersuchung verwendeten 2D-Projektions- und 3D-Rekonstruktionsparameter wiederzuverwenden, wie z. B. die mittels kartesischer Raumkoordinaten (x, y und z) angebbare Position und die mit Hilfe zweier Raumwinkelkoordinaten (φ und ϑ) angebbare räumliche Orientierung einer im Rahmen einer 2D-Nachverarbeitung mittels multiplanarer Reformation rekonstruierten Schichtaufnahmen darzustellender Bildobjekte.
  • Abgesehen von dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Prinzip der persistenten Speicherung und Wiederverwendung von Aufnahme- und Rekonstruktionsparametern, die im Vorfeld einer radiologischen Erstuntersuchung eines Patienten eingestellt wurden, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass Positionsdaten mindestens einer Positionsmarkierung zur Festlegung der bei der Erstuntersuchung eingenommenen Lage des Patienten auf dem Untersuchungstisch eines zur Durchführung der Untersuchung verwendeten Computertomografie- oder Magnetresonanztomografiegeräts in elektronischer Form dokumentiert, abrufbar und persistent gespeichert und bei nachfolgenden CT-, PET-CT- bzw. MRT-basierten Kontrolluntersuchungen oder CT- bzw. MRT-gesteuerten interventionellen oder operativen Eingriffen automatisch wiederverwendet werden. Bei diesen Positionsdaten kann es sich beispielsweise um die kartesischen Koordinaten x0, y0 und z0 einer festgelegten punktförmigen Stelle P(x0, y0, z0) auf der Körperoberfläche oder im Körperinneren des Patienten in einem auf den Patienten bezogenen dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem I (Patientenkoordinatensystem) handeln, welches durch die Körperlängsachse z des Patienten und zwei zueinander orthogonale, in x-Richtung (transversal-horizontal) bzw. in y-Richtung (transversal-vertikal) verlaufende Richtungsvektoren einer zur Körperlängsachse z normalen (transversalen) Schnittebene Exy mit geeignet festgelegtem, die Lage des Koordinatenursprungs O in dem Patientenkoordinatensystem angebenden Aufpunkt A aufgespannt wird. Optional können auch die kartesischen Koordinaten x0', y0' und z0' einer weiteren Positionsmarkierung, die die Position einer festgelegten punktförmigen, idealerweise nicht vom Patienten verdeckten Stelle P'(x0', y0', z0') auf der Oberseite des Untersuchungstisches in einem auf den Tisch bezogenen dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem I' (Tischkoordinatensystem) bezeichnet, als Positionsdaten gespeichert werden, sofern die Position der Stelle P' nicht ohnehin bereits durch die (vom Tischvorschub in ±z-Richtung abhängigen) Momentanposition einer der vier Ecken oder die Mittenposition einer der vier Kanten des im Allgemeinen rechteckförmigen Untersuchungstisches festgelegt ist. Nach Festlegung der Positionen dieser beiden Punkte P und P' können Patienten- und Tischkoordinatensystem über drei Lageversatzkoordinaten Δx, Δy und Δz sowie über eine Winkelversatzkoordinate
    Figure 00130001
    zueinander in Beziehung gesetzt und mit Hilfe der folgenden Koordinatentransformation ineinander überführt werden:
    Figure 00130002
  • Hierin bezeichnet
    Figure 00130003
    den Umrechnungsfaktor zur Umrechnung vom Gradmaß ins Bogenmaß. Um die vorstehend genannten drei Lageversatzkoordinaten Δx, Δy und Δz und die Winkelversatzkoordinate Δφ ermitteln zu können, die bei einer CT- bzw. MRT-gestützten Erstuntersuchung und nachfolgenden computer- bzw. magnetresonanztomografischen Kontrolluntersuchungen erforderlich sind, um Tisch- und Patientenkoordinatensystem zueinander in Beziehung zu bringen und durch transversal-horizontale, transversal-vertikale und/oder axiale Verschiebung des Patientenkoordinatensystems, also durch Verschiebung des Patientenkoordinatensystems um Δx, Δy und/oder Δz in ±x-, ±y- bzw. ±z-Richtung sowie gegebenenfalls durch Drehung des Patientenkoordinatensystems um Δφ in ±φ-Richtung (d. h. durch Drehung um eine Achse senkrecht zu der zur Tischplattenebene parallelen x-z-Ebene des Patientenkoordinatensystems), ineinander zu überführen, werden zwei Positionsmarkierungen, die die Positionen des Punktes P auf der Körperoberfläche des Patienten und des Punktes P' auf der Oberseite des Untersuchungstisches angeben, als Orientierungspunkte im Patienten- bzw. Tischkoordinatensystem verwendet.
  • Bei der die Lage des Patientenkoordinatensystems I kennzeichnenden Positionsmarkierung kann es sich erfindungsgemäß entweder um ein reelles, an einer festgelegten punktförmigen Stelle P(x0, y0, z0) auf der Körperoberfläche des Patienten angebrachtes Markierungsobjekt Mr handeln, dessen Position in Bezug auf das Tischkoordinatensystem I' über einen optischen Oberflächenscan des Patienten erfasst wird, oder um ein virtuelles Markierungsobjekt Mr, welches von dem die jeweilige Untersuchung durchführenden Radiologen in einem mittels computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bildgebung generierten 2D-Topogramm an einer festgelegten punktförmigen Stelle P(x0, y0, z0) im Körperinneren des betreffenden Patienten positioniert wird.
  • Mögliche Abweichungen der Lagebeziehung zwischen Patienten- und Tischkoordinatensystem, die in zwei zeitlich aufeinanderfolgenden, unter computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten radiologischen Untersuchungen auftreten können, werden erfindungsgemäß durch Vergleichen der in Bezug auf das Tischkoordinatensystem angegebenen Lage der Positionsmarkierung in den im Vorfeld dieser radiologischen Untersuchungen generierten Oberflächenscans bzw. 2D-Topogrammen des Patienten erfasst und bei der Rekonstruktion von 2D- bzw. 3D-Ansichten der abzubildenden Areale im Körperinneren des Patienten z. B. mit Hilfe der vorstehend angegebenen Koordinatentransformation kompensiert. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine im Anschluss an eine radiologische Folgeuntersuchung rekonstruierte 3D-Ansicht eines abzubildenden Areals im Körperinneren des zu untersuchenden Patienten, die aus einem Volumendatensatz dieser Folgeuntersuchung generiert wurde, einer Koordinatentransformation mit denselben Lageversatz- und Winkelversatzbeträgen unterzogen, welche erforderlich sind, um die beiden im Vorfeld der beiden radiologischen Untersuchungen generierten Oberflächenscans bzw. 2D-Topogramme so zu überlagern, dass die darin abgebildete Positionsmarkierung mit sich selbst zur Deckung gebracht wird.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein CT- bzw. MRT-gestütztes Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystem zum Generieren, Speichern, Nachbearbeiten, Abrufen und grafischen Visualisieren computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bilddaten, das z. B. im klinischen Bereich im Rahmen der radiologischen Schnittbilddiagnostik sowie im Rahmen der interventionellen Radiologie eingesetzt werden kann. Das erfindungsgemäße System verfügt dabei unter anderem über eine Speichereinheit, in der sämtliche Aufnahmeparameter einer unter CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter radiologischer Bildgebung durchgeführten Erstuntersuchung des Patienten, alle 2D- und 3D-Rekonstruktionsparameter sowie gegebenenfalls so genannte „Advanced Presentation States", welche Darstellungsparameter von Schichtaufnahmen oder rekonstruierten 2D-Projektionen bzw. 3D-Ansichten von bestimmten Gewebebereichen, inneren Organen, anatomischen Objekten oder pathologischen Strukturen (wie z. B. Tumoren, Metastasen, Hämatomen, Abszessen etc.) im Körperinneren des betreffenden Patienten definieren, elektronisch dokumentiert sowie abrufbar und persistent gespeichert sind, um als Vorla ge für spätere CT-, PET-CT- bzw. MRT-basierte, zu Kontrollzwecken durchgeführte Folgeuntersuchungen bzw. als Vorlage für nachfolgende CT- bzw. MRT-gesteuerte interventionelle oder operative Eingriffe automatisch wiederverwendet werden zu können. Der Parametersatz der Erstuntersuchung des betreffenden Patienten bildet dabei, wie vorstehend beschrieben, ein komplettes patientenspezifisches Untersuchungsprotokoll.
  • Darüber hinaus kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass in der vorgenannten Speichereinheit Positionsdaten mindestens einer Positionsmarkierung zur Festlegung der bei der Erstuntersuchung eingenommenen Lage des Patienten auf dem Untersuchungstisch eines zur Durchführung der Untersuchung verwendeten Computertomografie- oder Magnetresonanztomografiegeräts in elektronischer Form dokumentiert sowie abrufbar und persistent gespeichert sind, um bei nachfolgenden CT-, PET-CT- bzw. MRT-basierten Kontrolluntersuchungen bzw. CT- bzw. MRT-gesteuerten interventionellen oder operativen Eingriffen automatisch wiederverwendet werden zu können. Bei diesen Positionsdaten kann es sich, wie bereits erwähnt, z. B. um die kartesischen Koordinaten x0, y0 und z0 einer festgelegten punktförmigen Stelle P(x0, y0, z0) auf der Körperoberfläche des Patienten in einem auf den Patienten bezogenen dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem I (Patientenkoordinatensystem) handeln, welches durch die Körperlängsachse z des Patienten und zwei zueinander orthogonale, in x-Richtung (transversal-horizontal) bzw. in y-Richtung (transversal-vertikal) verlaufende Richtungsvektoren einer zur Körperlängsachse z normalen (transversalen) Schnittebene Exy mit geeignet festgelegtem, die Lage des Koordinatenursprungs O in dem Patientenkoordinatensystem angebenden Aufpunkt A aufgespannt wird.
  • Das erfindungsgemäße System verfügt außerdem über eine Datenerfassungseinheit, mit deren Hilfe Abweichungen der Lagebeziehung zwischen dem Patientenkoordinatensystem I und einem auf den Untersuchungstisch bezogenen dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems I' mit dem Koordinatenursprung O' und den paarweise zueinander orthogonalen Achsen x', y' und z' (Tischkoordinatensystem) in zeitlich aufeinanderfolgenden, unter computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten radiologischen Untersuchungen erfasst werden. Die Datenerfassungseinheit ist dabei über eine Datenausgabeschnittstelle mit der Speichereinheit verbunden, so dass die von der Datenerfassungseinheit bei Generierung eines optischen Oberflächenscans oder 2D-Topogramms eines Patienten erfassten Ortskoordinaten einer Positionsmarkierung im Patienten- und Tischkoordinatensystem, welche eine festgelegte Stelle auf der Körperoberfläche des betreffenden Patienten kennzeichnet, über die Datenausgabeschnittstelle in eine in einem Speicherbereich der Speichereinheit hinterlegte Protokolldatei geschrieben werden können.
  • Mit Hilfe einer in das erfindungsgemäße System integrierten Bildverarbeitungseinheit können diese Abweichungen im Rahmen eines Bildrendering zur Rekonstruktion von 2D- bzw. 3D-Ansichten abzubildender Areale im Körperinneren des Patienten kompensiert werden. Zu diesem Zweck wird die im Anschluss an eine Folgeuntersuchung rekonstruierte 3D-Ansicht eines zu untersuchenden Gewebebereichs, die aus dem Untersuchungsdatensatz dieser Folgeuntersuchung generiert wurde, um einen bestimmten Winkelbetrag, welcher dem Absolutbetrag der Differenz zwischen dem Winkelversatzbetrag Δφ zwischen Patienten- und Tischkoordinatensystem bei der Erstuntersuchung und dem entsprechenden Winkelversatzbetrag bei der Folgeuntersuchung entspricht, in ±φ-Richtung (d. h. um eine Achse senkrecht zu der zur Tischplattenebene parallelen x-z-Ebene des Patientenkoordinatensystems) gedreht und/oder um einen bestimmten Längenbetrag, welcher dem Absolutbetrag der Differenz zwischen den Längenversatzbeträgen Δx, Δy und/oder Δz zwischen Patienten- und Tischkoordinatensystem bei der Erstuntersuchung und der betreffenden Folgeuntersuchung entspricht, in ±x-, ±y- bzw. ±z-Richtung verschoben, nachdem der betreffende Winkel- und Längenbetrag von der Bildverarbeitungseinheit berechnet wurde.
  • Gemäß einem dritten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Computersoftware-Programmprodukt zur Durchführung des geschilderten Verfahrens bei Betrieb auf einem Bildschirm-Terminal des vorstehend beschriebenen Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystems.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche anhand der folgenden Zeichnungen veranschaulicht werden:
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Systemarchitektur des erfindungsgemäßen Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystems, und
  • 2a–d zeigen ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reproduzierung von eingestellten Untersuchungsparametern einer CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützten Erstuntersuchung bei nachfolgenden radiologischen Kontrolluntersuchungen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In den folgenden Abschnitten werden die Systemkomponenten des erfindungsgemäßen Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystems und die Schritte des zugehörigen erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
  • In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystems gemäß vorliegender Erfindung dargestellt, welches es ermöglicht, von einem medizintechnischen Bildgebungsgerät BGG (z. B. von einem CT- bzw. MRT-Gerät) generierte Bilddaten von Gewebebereichen im Körperinneren eines zu untersuchenden Patienten 2 in Form von Schichtaufnahmen bzw. in Form von rekonstruierten, aus beliebigen Projektionswinkeln dargestellten 2D-Projektionen oder rekonstruierten 3D-Ansichten abzubilden. Die von einem computer- bzw. magnetresonanztomografischen Bildgebungsprozess bereitgestellten Bilddaten werden über eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle I/O einem Bildverarbeitungssystem BVS zugeführt. Das Bildverarbeitungssystem BVS kann dabei neben einer zentralen Steuerungseinrichtung ZSE, welche den Datenaustausch mit dem medizintechnischen Bildgebungsgerät BGG sowie den Datenaustausch zwischen den einzelnen Systemkomponenten des Bildverarbeitungssystem BVS steuert, unter anderem ein Vorverarbeitungsmodul VVM mit einem digitalen Filter zur Rauschunterdrückung, Kontrastverbesserung und Kantendetektion umfassen. Eine in das Bildverarbeitungssystem BVS integrierte 2D-/3D-Bildrendering-Applikation BRA dient zur 2D- und/oder 3D-Rekonstruktion sowie zur grafischen Visualisierung der abzubildenden Gewebebereiche.
  • Bei Empfang von Bilddaten von dem medizintechnischen Bildgebungsgerät BGG können diese nach Abschluss der Vorverarbeitung in Vorbereitung für eine spätere grafischen Visualisierung je nach Systemkonfiguration temporär oder persistent in einem externen Bilddatenspeicher (nicht dargestellt) gespeichert werden. Erfindungsgemäß werden dabei im Rahmen einer unter CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter radiologischer Bildgebung durchgeführten Erstuntersuchung des Patienten sämtliche Aufnahmeparameter, die von einem die Untersuchung durchführenden Radiologen 1 durch manuelle Eingabe in eine Datenerfassungseinheit DEE des Bildverarbeitungssystems BVS eingestellt wurden, sowie alle zur 2D- bzw. 3D-Rekonstruktion der im Rahmen dieses Bildgebungsprozesses akquirierten Bilddaten verwendeten, ebenfalls manuell vorgegebenen Rekonstruktionsparameter und „Advanced Presentation States", d. h. Darstellungsparameter von Schichtaufnahmen oder rekonstruierten 2D-Projektionen bzw. 3D-Ansichten von bestimmten Gewebebereichen, inneren Organen, anatomischen Objekten oder pathologischen Strukturen (wie z. B. Tumoren, Metastasen, Hämatomen, Abszessen etc.) im Körperinneren eines untersuchten Patienten, veranlasst durch die zentrale Steuerungseinrichtung ZSE in einem standardisierten Datenformat (z. B. im DICOM-Format) über eine Datenausgabeschnittstelle DATA_OUT des Bildverarbeitungssystems BVS in ein patientenspezifisches Untersuchungsprotokoll UP einer Protokolldatei geschrieben, welche in einem Speicherbereich derselben oder einer weiteren, zur Speicherung dieser Parameter vorgesehenen externen Speichereinheit SE hinterlegt ist. Die elektronisch dokumentierten Parameter werden dabei abrufbar und persistent gespeichert, um als Vorlage für spätere CT-, PET-CT- bzw. MRT-basierte, zu Kontrollzwecken durchgeführte Folgeuntersuchungen bzw. als Vorlage für nachfolgende CT- bzw. MRT-gesteuerte interventionelle oder operative Eingriffe automatisch wiederverwendet werden zu können. Zu diesem Zweck können die im Rahmen der Erstuntersuchung eingestellten Aufnahme- und Rekonstruktionsparameter über eine Dateneingabeschnittstelle DATA_IN des Bildverarbeitungssystems BVS in einen lokalen Temporärspeicher der 2D-/3D-Bildrendering-Applikation BRA geladen werden.
  • Wie in 1 dargestellt, werden in der externen Speichereinheit SE, abgesehen von den vorgenannten CT- bzw. MRT-Aufnahmeparametern und 2D-/3D-Rekonstruktionsparametern, Positionsdaten mindestens einer Positionsmarkierung zur Festlegung der bei der Erstuntersuchung eingenommenen Lage des Patienten auf dem Untersuchungstisch des zur Durchführung der Untersuchung verwendeten Computertomografie- bzw. Magnetresonanztomografiegeräts gespeichert, um bei nachfolgenden CT-, PET-CT- bzw. MRT-basierten Kontrolluntersuchungen bzw. CT- bzw. MRT-gesteuerten interventionellen oder operativen Eingriffen automatisch wiederverwendet werden zu können. Bei den Positionsdaten kann es sich dabei z. B. um die kartesischen Koordinaten x0, y0 und z0 einer festgelegten punktförmigen Stelle P(x0, y0, z0) auf der Körperoberfläche des Patienten in einem auf den Patienten bezogenen dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem I (Patientenkoordinatensystem) handeln, welches durch die Körperlängsachse z des Patienten und zwei zueinander orthogonale, in x-Richtung (transversal-horizontal) bzw. in y-Richtung (transversal-vertikal) verlaufende Richtungsvektoren einer zur Körperlängsachse z normalen (transversalen) Schnittebene Exy mit geeignet festgelegtem, die Lage des Koordinatenursprungs O in dem Patientenkoordinatensystem angebenden Aufpunkt A aufgespannt wird.
  • Um die Bilddaten der CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützten radiologischen Erstuntersuchung des Patienten mit denen nachfolgender, unter computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten Folgeuntersuchung desselben Patienten unabhängig von der während der einzelnen Untersuchungen eingenommenen Lage und Position des Patienten auf dem Untersuchungstisch des CT- bzw. MRT-Geräts besser miteinander vergleichen zu können, werden mit Hilfe der Datenerfassungseinheit DEE Abweichungen der Lagebeziehung zwischen dem Patientenkoordinatensystem I und einem auf den Untersuchungstisch bezogenen dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems I' mit dem Koordinatenursprung O' und drei paarweise zueinander orthogonalen Achsen x', y' und z' (Tischkoordinatensystem) erfasst. Zu diesem Zweck ermittelt die Datenerfassungseinheit DEE die Ortskoordinaten der oben erwähnten Positionsmarkierung im Darstellungsbereich optischer Oberflächenscans oder mit Hilfe des CT- bzw. MRT-Geräts generierten thorakal-abdominalen 2D-Topogrammen des Patienten, die im Vorfeld der einzelnen Untersuchungen generiert wurden, und zwar sowohl bezogen auf das Patientenkoordinatensystem I als auch auf das Tischkoordinatensystem I'. Im ersteren Fall werden der Datenerfassungseinheit DEE nicht nur die mittels CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter Bildgebung akquirierten und von dem Vorverarbeitungsmodul VVM gefilterten Bilddaten zugeführt, sondern auch die von einer Kamera K aufgenommenen Bilddaten eines optischen Oberflächenscans des Patienten, die dann von der Datenerfassungseinheit DEE zur Berechnung einer dreidimensionalen Darstellung der Oberflächenkonturen des Patienten verwendet und auf dem Anzeigebildschirm AB des Bildschirm-Terminals in gerenderter Form als ein aus horizontal und vertikal verlaufenden, zueinander äquidistanten Gitternetzlinien beste hendes Konturmuster (orthogonales Gitternetz) angezeigt werden. Die vorgenannten Ortskoordinaten (in 1 bezeichnet als „Patientenlagerungskoordinaten") werden dann über die Datenausgabeschnittstelle DATA_OUT des Bildverarbeitungssystems BVS in das patientenspezifische Untersuchungsprotokoll UP der in der externen Speichereinheit SE hinterlegten Protokolldatei geschrieben und dort ebenso wie die vorgenannten Aufnahme- und Rekonstruktionsparameter abrufbar und persistent gespeichert. Soll der Patient nach erfolgter Erstuntersuchung einer weiteren, CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützt durchgeführten radiologischen Untersuchung unterzogen werden, können die in dem Untersuchungsprotokoll UP gespeicherten, auf die jeweiligen Untersuchungen bezogenen Patientenlagerungskoordinaten dazu verwendet werden, auf unterschiedliche Liegepositionen zurückzuführende Abweichungen der Lagebeziehung von Patienten- und Tischkoordinatensystem bei Erst- und Folgeuntersuchung in den auf dem Anzeigebildschirm darzustellenden CT- bzw. MRT-Schichtaufnahmen bzw. zu kompensieren.
  • Mit Hilfe der in das erfindungsgemäße Bildverarbeitungssystem integrierten 2D-/3D-Bildrendering-Applikation BRA können diese Abweichungen in den auf dem Anzeigebildschirm AB des Bildschirm-Terminals angezeigten 2D- bzw. 3D-Darstellungen der zu untersuchenden Gewebebereiche kompensiert werden, so dass die dargestellten Bilddaten von Erst- und Folgeuntersuchung besser, d. h. ohne Berücksichtigung der jeweiligen Patientenlagerung, miteinander verglichen werden können. Zu diesem Zweck wird beispielsweise eine im Anschluss an eine radiologische Folgeuntersuchung rekonstruierte 3D-Ansicht eines zu untersuchenden Gewebebereichs, die aus dem Untersuchungsdatensatz dieser Folgeuntersuchung generiert wurde, um einen bestimmten Winkelbetrag, welcher dem Absolutbetrag der Differenz zwischen dem Winkelversatzbetrag Δφ zwischen Patienten- und Tischkoordinatensystem bei der Erstuntersuchung und dem entsprechenden Winkelversatzbetrag bei der Folgeuntersuchung entspricht, in ±φ-Richtung (d. h. um eine Achse senkrecht zu der zur Tischplattenebene parallelen x-z-Ebene des Patientenkoordinatensystems) gedreht und/oder um einen bestimmten Län genbetrag, welcher dem Absolutbetrag der Differenz zwischen den Längenversatzbeträgen Δx, Δy und/oder Δz zwischen Patienten- und Tischkoordinatensystem bei der Erstuntersuchung und der betreffenden Folgeuntersuchung entspricht, in ±x-, ±y- bzw. ±z-Richtung verschoben, nachdem der betreffende Winkel- und Längenbetrag von der 2D-/3D-Bildrendering-Applikation BRA berechnet wurde. Nach erfolgter Rekonstruktion wird von der zentralen Steuerungseinrichtung ZSE des Bildverarbeitungssystems BVS veranlasst, dass die akquirierten Bilddaten in zwei- und/oder dreidimensional gerenderter Form auf einem Anzeigebildschirm AB eines Bildschirm-Terminals grafisch visualisiert werden.
  • Wie vorstehend bereits in Teilen beschrieben, werden die Datenerfassungseinheit DEE und die 2D-/3D-Bildrendering-Applikation BRA erfindungsgemäß unter anderem dazu verwendet, den Ort einer Positionsmarkierung zur Kennzeichnung einer festgelegten Stelle auf der Körperoberfläche des zu untersuchenden Patienten, welche in den im Vorfeld zweier CT- bzw. MRT-gestützter radiologischer Untersuchungen generierten optischen Oberflächenscans oder 2D-Topogrammen des betreffenden Patienten abgebildet ist, zu erfassen und die auf eine möglicherweise unterschiedliche Patientenlagerung bei den einzelnen Untersuchungen zurückzuführende Abweichung in den Lagebeziehungen von Patienten- und Tischkoordinatensystem zu kompensieren. Letzteres kann hierbei dadurch erfolgen, dass die beiden im Vorfeld der beiden radiologischen Untersuchungen generierten Oberflächenscans bzw. 2D-Topogramme überlagert werden und die in den beiden Darstellungen abgebildete Positionsmarkierung über eine Koordinatentransformation mit sich selbst zur Deckung zu gebracht wird.
  • Um die Positionsmarkierung, durch die die Lage des Patientenkoordinatensystems I relativ zu der durch die Position des Punktes P' festgelegten Lage des Tischkoordinatensystems I' definiert wird, an der durch den Punkt P bezeichneten Stelle auf der Körperoberfläche des Patienten zu positionieren, gibt es prinzipiell zwei alternative Möglichkeiten: Entweder wird die Positionsmarkierung in Form eines reellen Markierungsobjekts Mr, welches in einem optischen Oberflächenscan des Patienten mit dargestellt wird, direkt auf der Haut des zu untersuchenden Patienten angebracht, oder es wird eine Positionsmarkierung in Form eines auf einem Anzeigebildschirm dargestellten virtuellen Markierungsobjekts Mv generiert, das durch Anklicken dieser punktförmigen Stelle in einem mittels CT, PET-CT bzw. MRT erstellten 2D-Topogramm angezeigt und positioniert wird, wobei ein Markierungsbit für das dieser Stelle entsprechende Pixel in dem zugehörigen Bilddatensatz dieses 2D-Topogramms gesetzt wird.
  • Im ersteren Fall muss das betreffende reelle Markierungsobjekt Mr bei jeder Folgeuntersuchung wieder an der gleichen Stelle auf der Haut des Patienten angebracht werden wie bei der Erstuntersuchung. Dabei sollte das Markierungsobjekt Mr an einer Stelle der Körperoberfläche positioniert sein, die sich bei Atem- oder Pulsationsbewegungen des auf dem Untersuchungstisch des CT- bzw. MRT-Geräts ausgestreckt liegenden Patienten nicht in ±y-Richtung (d. h. transversal-vertikal) verschiebt. Eine solche Stelle befindet sich z. B. im Bereich des linken oder rechten medialen Schlüsselbeinendes (Extremitas sternalis claviculae) oder im Bereich des ertastbaren vorderen oberen Darmbeinstachels (Spina iliaca ventralis oder Spina iliaca anterior superior), einem Knochenvorsprung am Beckenkamm (Crista iliaca) der Darmbeinschaufel (Ala ossis ilii). Das Markierungsobjekt Mr sollte dabei im Falle einer computertomografischen Untersuchung aus einem röntgendichten Material bestehen, das keine Bildartefakte hervorruft, jedoch auf den generierten CT-Bildern gut erkennbar ist. Im Falle einer magnetresonanztomografischen Untersuchung sollte das Markierungsobjekt Mr in allen MRT-Wichtungen gut abgrenzbar sein. Die Position des auf der Haut angebrachten Markierungsobjekts Mr kann sowohl im Falle einer CT- bzw. PET-CT-gestützt durchgeführten radiologischen Untersuchung als auch im Falle einer unter MRT-Bildgebung durchgeführten radiologischen Untersuchung über einen Oberflächenscan des Patienten erfasst werden. Da die jeweilige Position des Untersuchungs tisches bekannt ist, kann im Anschluss daran die aktuelle Position und Lage des Patienten auf dem Untersuchungstisch ermittelt werden, wenn die beiden Punkte P und P' durch Berechnung der Lageversatz- und Winkelversatzkoordinaten von Patienten- und Tischkoordinatensystem zueinander in Beziehung gebracht werden. Durch Verwendung eines solchen reellen Markierungsobjekts Mr wird dem Radiologen ermöglicht, Lage und Position des Patienten auf dem Untersuchungstisch automatisch zu erfassen, so dass ein im Rahmen einer Voruntersuchung mittels CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter Bildgebung generierter Oberflächenscan zusammen mit weiteren Oberflächenscans, die im Rahmen späterer, ebenfalls mittels Computer- oder Magnetresonanztomografie durchgeführter Folgeuntersuchungen dieses Patienten generiert werden, ohne manuelle Eingabe neuer Lage- oder Positionsdaten registriert werden kann. Ziel ist es dabei, dass ein auf der Körperoberfläche des Patienten angebrachtes Markierungsobjekt Mr, welches in einem im Vorfeld einer Erstuntersuchung generierten optischen Oberflächenscan sowie in einem im Vorfeld einer späteren Folgeuntersuchung generierten weiteren optischen Oberflächenscan dieses Patienten abgebildet ist, bei einer Übereinanderlagerung dieser beiden Konturdarstellungen möglichst mit sich selbst zur Deckung kommt. Sofern das vorgenannte Markierungsobjekt Mr innerhalb eines abzubildenden Untersuchungsbereiches liegt, hat der Radiologe außerdem die Möglichkeit, Bilddaten von 3D-Rekonstruktionen und/oder von unter verschiedenen Projektionswinkeln rekonstruierten Schichten darzustellender Gewebebereiche, die aus dem Untersuchungsdatensatz einer Erstuntersuchung berechnet wurden, zusammen mit Bilddaten zwei- und/oder dreidimensionaler rekonstruierter Ansichten, die aus dem Untersuchungsdatensatz einer Folgeuntersuchung berechnet wurden, zu registrieren, ohne nachträgliche Korrekturen in Bezug auf die räumliche Lage und Position dieser Ansichten zwecks besserer Vergleichbarkeit der Untersuchungsergebnisse von Erst- und Folgeuntersuchung vornehmen zu müssen.
  • Im letzteren Fall wird demgegenüber ein auf einem Anzeigebildschirm dargestelltes virtuelles Markierungsobjekt Mv an einer bestimmten Stelle eines im Rahmen einer radiologischen Erstuntersuchung mittels CT, PET-CT bzw. MRT generierten thorakal-abdominalen 2D-Topogramms gesetzt, und zwar wiederum an einer Stelle der Körperoberfläche, die sich bei Atem- oder Pulsationsbewegungen des auf dem Untersuchungstisch des CT- bzw. MRT-Geräts ausgestreckt liegenden Patienten nicht in ±y-Richtung (d. h. transversal-vertikal) verschiebt. Wie bereits dargestellt, kann eine solche Stelle z. B. im Bereich des linken oder rechten medialen Schlüsselbeinendes (d. h. medioklavikulär) oder im Bereich des vorderen oberen Darmbeinstachels gefunden werden. Auch durch Verwendung eines solchen virtuellen Markierungsobjekts Mv wird dem Radiologen ermöglicht, Lage und Position des Patienten auf dem Untersuchungstisch automatisch zu erfassen, so dass ein im Rahmen einer Voruntersuchung mittels CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter Bildgebung generiertes thorakal-abdominales 2D-Topogramm zusammen mit weiteren thorakal-abdominalen 2D-Topogrammen, die im Rahmen späterer, ebenfalls mittels Computer- oder Magnetresonanztomografie durchgeführter Folgeuntersuchungen dieses Patienten generiert werden, ohne manuelle Eingabe neuer Lage- oder Positionsdaten registriert werden kann. Falls das Markierungsobjekt Mv innerhalb eines abzubildenden Untersuchungsbereiches liegt, hat der Radiologe wie in dem oben beschriebenen Fall der Verwendung eines reellen Markierungsobjekts die Möglichkeit, Bilddaten von 3D-Rekonstruktionen und/oder von unter verschiedenen Projektionswinkeln rekonstruierten Schichten darzustellender Gewebebereiche, die aus dem Untersuchungsdatensatz einer Erstuntersuchung berechnet wurden, zusammen mit Bilddaten zwei- und/oder dreidimensionaler rekonstruierter Ansichten, die aus dem Untersuchungsdatensatz einer Folgeuntersuchung berechnet wurden, zu registrieren, ohne nachträgliche Korrekturen in Bezug auf die räumliche Lage und Position dieser Ansichten zwecks besserer Vergleichbarkeit der Untersuchungsergebnisse von Erst- und Folgeuntersuchung vornehmen zu müssen.
  • In beiden Fällen fungiert das jeweilige Markierungsobjekt Mr bzw. Mv als ein untersuchungsunabhängiger Orientierungspunkt, dessen Ort P den Ort eines Fixpunkts im Patientenkoordinatensystem I beschreibt, wie z. B. den Ort seines Koordinatenursprungs O, und somit durch Vergleich mit der Lage des Punktes P' auf der Oberfläche des Untersuchungstisches, welcher den Ort eines Fixpunkts im Tischkoordinatensystem I' beschreibt, wie z. B. den Ort seines Koordinatenursprungs O', die Herstellung einer Lagebeziehung von Patienten- und Tischkoordinatensystem gestattet. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass auch Bilddaten von 3D-Rekonstruktionen und/oder Bilddaten von unter verschiedenen Projektionswinkeln rekonstruierten Schichten darzustellender Gewebebereiche, die aus den Untersuchungsdatensätzen einzelner Untersuchungen berechnet wurden, wie beabsichtigt, auf das Patientenkoordinatensystem I bezogen werden können. Das auf der Körperoberfläche des Patienten angebrachte reelle Markierungsobjekt Mr wie auch die einzelnen, vor Durchführung der eigentlichen radiologischen Untersuchungen interessierender Gewebebereiche generierten Oberflächenscans mit dem darin abgebildeten virtuellen Markierungsobjekt Mv können auch dazu verwendet werden, die drei Lageversatzkoordinaten Δx, Δy und Δz sowie die Winkelversatzkoordinate Δφ zwischen Patienten- und Tischkoordinatensystem bei einer CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützten radiologischen Erstuntersuchung sowie bei weiteren computer- oder magnetresonanztomografischen Folgeuntersuchungen eines Patienten zu erfassen, Abweichungen der bei den einzelnen Folgeuntersuchungen zu beobachtenden Lageversatz- bzw. Winkelversatzkoordinaten gegenüber den Lageversatz- bzw. Winkelversatzkoordinaten bei der Erstuntersuchung festzustellen und diese Abweichungen gegebenenfalls zu kompensieren, um eine bessere Vergleichbarkeit der Untersuchungsergebnisse von Erst- und Folgeuntersuchung zu ermöglichen. Um diese Kompensation vorzunehmen, muss die im Anschluss an eine Folgeuntersuchung rekonstruierte 3D-Ansicht eines zu untersuchenden Gewebebereichs, die aus dem Untersuchungsdatensatz dieser Folgeuntersuchung generiert wurde, um einen bestimmten Winkelbetrag, welcher dem Absolutbetrag der Differenz zwischen dem Winkelversatzbetrag Δφ zwischen Patienten- und Tischkoordinatensystem bei der Erstuntersuchung und dem entsprechenden Winkelversatzbetrag bei der Folgeuntersuchung entspricht, in ±φ-Richtung (d. h. um eine Achse senkrecht zu der zur Tischplattenebene parallelen x-z-Ebene des Patientenkoordinatensystems) gedreht und/oder um einen bestimmten Längenbetrag, welcher dem Absolutbetrag der Differenz zwischen den Längenversatzbeträgen Δx, Δy und/oder Δz zwischen Patienten- und Tischkoordinatensystem bei der Erstuntersuchung und der betreffenden Folgeuntersuchung entspricht, in ±x-, ±y- bzw. ±z-Richtung verschoben werden. Das Erfassen und Korrigieren der Abweichungen kann dabei mit Hilfe eines Bildverarbeitungssystems automatisch erfolgen. Nachdem die bei den einzelnen Untersuchungen erfassten Lageversatz- und Winkelversatzkoordinaten aneinander angeglichen wurden, können die Bilddaten der Folgeuntersuchung zusammen mit den Bilddaten der Erstuntersuchung registriert, d. h. in einer gemeinsamen Datei abgespeichert werden.
  • In 2a–d ist das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines aus vier Teilen bestehenden Ablaufdiagramms im Detail dargestellt. Bei Planung (S1) einer CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützten radiologischen Erstuntersuchung eines Patienten wird zunächst ein optischer Oberflächenscan des zu untersuchenden Patienten nach Platzierung einenden Ort eines Fixpunkts im Patientenkoordinatensystem I angebenden Positionsmarkierung Mr bzw. Mv auf einer festgelegten Stelle der Körperoberfläche des Patienten generiert (S2a), oder es wird ein 2D-Topogramm von Gewebebereichen, Organen, anatomischen Objekten oder pathologischen Strukturen im Körperinneren des zu untersuchenden Patienten mittels computer- oder magnetresonanztomografischer Bildgebung generiert (S2b), in dem dann an einer festgelegten Stelle innerhalb des in dieser 2D-Darstellung abgebildeten Areals die betreffende Positionsmarkierung Mr bzw. Mv platziert wird. Im Anschluss daran wird die CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützte radiologische Erstuntersuchung unter Verwendung bestimmter CT-/MRT-Aufnahmeparameter durchgeführt (S3a), und es werden rekonstruierte 3D-Ansichten bzw. unter neuen Projektionswinkeln dargestellte 2D-Ansichten des betreffenden Areals unter Verwendung bestimmter Rekonstrukti onsparameter berechnet (S3b), woraufhin im Rahmen dieser Erstuntersuchung erzeugte Schichtaufnahmen und/oder zu den Bilddaten dieser Schichtaufnahmen berechnete 2D-/3D-Rekonstruktionen auf dem Anzeigebildschirm AB eines Bildschirm-Terminals angezeigt werden (S3c). Die erfassten CT- bzw. MRT-Aufnahmeparameter, Patientenlagerungskoordinaten und 2D-/3D-Rekonstruktionsparameter werden dann in ein patientenspezifisches Untersuchungsprotokoll UP geschrieben (S4a), das in einer Protokolldatei gespeichert wird (S4b).
  • Sollte im Anschluss an die CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützte radiologische Erstuntersuchung die Durchführung einer computer- bzw. magnetresonanztomografischen Folgeuntersuchung des Patienten geplant sein (S5), wird zunächst ein weiterer optischer Oberflächenscan des zu untersuchenden Patienten nach Platzierung einer den Ort eines Fixpunkts im Patientenkoordinatensystem angebenden Positionsmarkierung Mr bzw. Mv auf der festgelegten Stelle der Körperoberfläche des Patienten generiert (S6a), oder es wird ein weiteres 2D-Topogramm von den Gewebebereichen, Organen, anatomischen Objekten oder pathologischen Strukturen im Körperinneren des zu untersuchenden Patienten mittels computer- oder magnetresonanztomografischer Bildgebung generiert (S6b), in dem dann an einer festgelegten Stelle innerhalb des in dieser 2D-Darstellung abgebildeten Areals die betreffende Positionsmarkierung Mr bzw. Mv platziert wird. Daraufhin werden erfindungsgemäß die im Zuge der Erstuntersuchung erfassten CT-/MRT-Aufnahmeparameter, Patientenlagerungskoordinaten und 2D-/3D-Rekonstruktionsparameter aus dem in der Protokolldatei gespeicherten patientenspezifischen Untersuchungsprotokoll UP der Erstuntersuchung geladen (S7a) und gelesen (S7b). Nach Erfassung (S8) einer möglichen Abweichung der Lagebeziehungen von Patientenkoordinatensystem I und Tischkoordinatensystem I' durch Vergleichen der Lage vorgenannter Positionsmarkierung Mr bzw. Mv in den im Vorfeld der Erst- und Folgeuntersuchung generierten optischen Oberflächenscans bzw. 2D-Topogrammen des Patienten wird dann die CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützte radiologische Folgeuntersuchung unter Verwendung der aus dem patientenspezifischen Untersuchungsprotokoll UP der Erstuntersuchung gelesenen CT-/MRT-Aufnahmeparameter durchgeführt (S9a) und rekonstruierte 3D-Ansichten bzw. unter neuen Projektionswinkeln dargestellte 2D-Ansichten des betreffenden Areals berechnet (S9b), wobei die aus dem patientenspezifischen Untersuchungsprotokoll UP der Erstuntersuchung geladenen Rekonstruktionsparameter verwendet werden. In einem weiteren Schritt (S10) wird dann die in Schritt S8 erfasste, durch unterschiedliche Patientenlagerung in der Erst- und Folgeuntersuchung hervorgerufene Abweichung der Lagebeziehungen von Patientenkoordinatensystem I und Tischkoordinatensystem I' in den beiden unter CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter Bildgebung durchgeführten radiologischen Untersuchungen kompensiert, woraufhin dann die im Rahmen der Folgeuntersuchung erzeugten Schichtaufnahmen und/oder die zu den Bilddaten dieser Schichtaufnahmen berechneten 2D-/3D-Rekonstruktionen auf dem Anzeigebildschirm AB des Bildschirm-Terminals anzeigt werden (S11).
  • Aus den vorstehend beschriebenen Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich eine Reihe von Vorteilen: Zum Einen können die Lage und Position eines mittels computer- oder magnetresonanztomografischer Bildgebung zu untersuchenden Patienten durch einen optischen Oberflächenscan oder ein thorakal-abdominales 2D-Topogramm automatisch erfasst werden. Dies hat zur Folge, dass die zeitaufwändige manuelle Eingabe von Lage- und Positionsdaten, die die unter Umständen von Untersuchung zu Untersuchung unterschiedliche Lage des Patientenkoordinatensystems in Bezug auf das Koordinatensystem des Untersuchungstisches beschreiben, auf dem sich der Patient während der jeweiligen Untersuchung in ausgestreckter Lage befindet, bei der Registrierung der einzelnen Untersuchungsdatensätze des betreffenden Patienten entfällt. Da Abweichungen der bei einer CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützten Folgeuntersuchung des Patienten zu beobachtenden Lageversatz- bzw. Winkelversatzkoordinaten von Patienten- und Tischkoordinatensystem gegenüber den entsprechenden Lageversatz- bzw. Winkelversatzkoordinaten bei einer computer- oder magnetresonanzto mografischen Erstuntersuchung automatisch erfasst und gegebenenfalls automatisch kompensiert werden können, sind die im Rahmen der Erstuntersuchung akquirierten Bilddaten auch bei unterschiedlichen Patientenlagerungen während der einzelnen Untersuchungen exakt reproduzierbar.
  • Darüber hinaus besteht infolge des erfindungsgemäßen Verfahrens die Möglichkeit, Untersuchungsergebnisse einer CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützt durchgeführten Folgeuntersuchung eines Patienten automatisch aus Untersuchungsergebnissen einer zuvor unter Verwendung eines computer- bzw. magnetresonanztomografischen Bildgebungsverfahrens durchgeführten Erstuntersuchung dieses Patienten abzuleiten, indem ein patientenspezifisches Untersuchungsprotokoll UP als Basis herangezogen wird, in dem die Aufnahme- und Rekonstruktionsparameter der Erstuntersuchung (und im Falle davon abweichender Scan- und/oder Rekonstruktionsparameter bei einer Folgeuntersuchung auch diese Parameter) abrufbar und persistent gespeichert sind. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet damit für einen Radiologen eine exakte Vergleichbarkeit der Bilddaten von Erst- und Folgeuntersuchung. Dadurch wird eine zusätzliche diagnostische Sicherheit für den Patienten erzielt, da beispielsweise ein Bereich eines Tumorgewebes, das im Rahmen einer unter radiologischer Bildgebung durchgeführten Erstuntersuchung des Patienten diagnostiziert wurde, auch bei einer im Vorfeld einer späteren Tumoroperation CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützt durchgeführten Folgeuntersuchung dieses Patienten mit denselben Aufnahme- und Rekonstruktionsparametern und damit in einer rekonstruierten 2D-Projektion bzw. 3D-Ansicht in derselben Lage und Orientierung wie bei der radiologischen Erstuntersuchung abgebildet wird.
  • Überdies wird der Arbeitsablauf der Folgeuntersuchung stark verbessert und vereinfacht, da sämtliche zur Durchführung der Untersuchung erforderlichen Aufnahme- und Rekonstruktionsparameter nicht wie bisher üblich bei jeder Folgeuntersuchung zunächst aus unterschiedlichen Datenquellen zusammengestellt und manuell eingegeben werden müssen, sondern in einer gemeinsamen Protokolldatei gespeichert und damit über einen einzigen Dateizugriff verfügbar sind. CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützte Folgeuntersuchungen einer computer- oder magnetresonanztomografischen Erstuntersuchung einer Patienten können also ohne signifikanten Aufwand geplant und durchgeführt werden. Auch der für die Bildnachbearbeitung erforderliche Zeitaufwand wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erheblich verkürzt, da bei der grafischen Darstellung der Bilddaten eines im Rahmen der Folgeuntersuchung gewonnenen Untersuchungsdatensatzes eine Neudefinition der Darstellungsparameter von Schichtaufnahmen und rekonstruierten 2D-Projektionen bzw. 3D-Ansichten, die zur Darstellung der Bilddaten eines im Rahmen der Erstuntersuchung gewonnenen Untersuchungsdatensatzes verwendet wurden, durch Nutzung gespeicherter „Advanced Presentation States" entfällt.
  • Aus dem vorstehend Gesagten folgt, dass bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Anpassung des zur Planung der Erstuntersuchung verwendeten Standard-Untersuchungsprotokolls vor Durchführung einer Folgeuntersuchung nicht mehr nötig ist und der dafür erforderliche Zeitaufwand entfällt.
  • Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren bietet somit Raum für vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere im Bereich der Onkologie.

Claims (19)

  1. Bildrenderingverfahren zur 2D-/3D-Rekonstruktion und grafischen Darstellung mit Hilfe eines CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützten Bildgebungsprozesses akquirierter Bilddaten von abzubildenden Arealen im Körperinneren eines zu untersuchenden Patienten, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge einer unter computer- oder magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten radiologischen Erstuntersuchung verwendete patientenspezifische Untersuchungsparameter persistent gespeichert und im Rahmen mindestens einer CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützt durchgeführten radiologischen Folgeuntersuchung wiederverwendet werden.
  2. Bildrenderingverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den patientenspezifischen Untersuchungsparametern unter anderem um Aufnahmeparameter zur Durchführung der CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützten radiologischen Erstuntersuchung handelt.
  3. Bildrenderingverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den patientenspezifischen Untersuchungsparametern unter anderem um Rekonstruktionsparameter zur Darstellung rekonstruierter 2D-Projektionen bzw. 3D-Ansichten von bestimmten Gewebebereichen, inneren Organen, anatomischen Objekten oder pathologischen Strukturen im Körperinneren des betreffenden Patienten handelt, deren Bilddaten im Rahmen der unter CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter Bildgebung durchgeführten radiologischen Folgeuntersuchung akquiriert wurden.
  4. Bildrenderingverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den patientenspezifischen Untersuchungsparametern unter anderem um Positionsdaten zur Festlegung der im Rahmen der Erstuntersuchung eingenommenen Lage des Patienten auf dem Untersuchungstisch eines Computertomografie- oder Magnetresonanztomografiegeräts handelt.
  5. Bildrenderingverfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Positionsdaten um die kartesischen Koordinaten (x0, z0 und z0) einer Positionsmarkierung an einer festgelegten punktförmigen Stelle (P(x0, y0, z0)) auf der Körperoberfläche bzw. im Körperinneren des Patienten in einem auf den Patienten bezogenen dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem (I) handelt, welches durch die Körperlängsachse (z) des Patienten und zwei zueinander orthogonale, in x-Richtung (transversal-horizontal) bzw. y-Richtung (transversal-vertikal) verlaufende Richtungsvektoren einer zur Körperlängsachse (z) normalen (transversalen) Schnittebene (Exy) mit geeignet festgelegtem, die Lage des Koordinatenursprungs (O) in dem Patientenkoordinatensystem (I) angebenden Aufpunkt (A) aufgespannt wird.
  6. Bildrenderingverfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der vorgenannten Positionsmarkierung um ein reelles, an der festgelegten punktförmigen Stelle (P(x0, y0, z0)) auf der Körperoberfläche des Patienten angebrachtes Markierungsobjekt (Mr) handelt, dessen Position in Bezug auf ein die Lage des Untersuchungstisches beschreibendes dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem (I') über einen optischen Oberflächenscan des Patienten erfasst wird.
  7. Bildrenderingverfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der vorgenannten Positionsmarkierung um ein virtuelles Markierungsobjekt (Mr) handelt, das in einem mittels computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bildgebung generierten 2D-Topogramm an einer festgelegten punktförmigen Stelle (P(x0, y0, z0)) im Körperinneren des Patienten positioniert wird.
  8. Bildrenderingverfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in zeitlich aufeinanderfolgenden, unter computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten radiologischen Untersuchungen möglicherweise auftretende Abweichungen der Lagebeziehung zwischen dem Patientenkoordinatensystem (I) und einem weiteren dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem (I'), welches auf den Untersuchungstisch eines zur Durchführung CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter radiologischer Untersuchungen verwendeten CT- bzw. MRT-Geräts bezogen ist, durch Vergleichen der in Bezug auf das Tischkoordinatensystem (I') angegebenen Lage der Positionsmarkierung in den im Vorfeld dieser radiologischen Untersuchungen generierten Oberflächenscans bzw. 2D-Topogrammen des Patienten erfasst werden.
  9. Bildrenderingverfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Abweichungen der Lagebeziehung zwischen Patienten-(I) und Tischkoordinatensystem (I') in zeitlich aufeinanderfolgenden, unter computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten radiologischen Untersuchungen bei der Rekonstruktion von 2D- bzw. 3D-Ansichten der abzubildenden Areale im Körperinneren des Patienten kompensiert werden.
  10. Bildrenderingverfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation der erfassten Abweichungen eine im Anschluss an eine radiologische Folgeuntersuchung rekonstruierte 3D-Ansicht eines abzubildenden Areals im Körperinneren des zu untersuchenden Patienten, die aus einem Volumendatensatz dieser Folgeuntersuchung generiert wurde, einer Koordinatentransformation mit denselben Lageversatz-(Δx, Δy, Δz) und Winkelversatzbeträgen (Δφ) unterzogen wird, welche erforderlich sind, um die im Vorfeld der radiologischen Untersuchungen generierten Oberflächenscans bzw. 2D-Topogramme so zu überlagern, dass die darin abgebildete Positionsmarkierung mit sich selbst zur Deckung gebracht wird.
  11. Bildrenderingverfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgenannte Koordinatentransformation darin besteht, die im Anschluss an eine radiologische Folgeuntersuchung rekonstruierte 3D-Ansicht um einen bestimmten Winkelbetrag, welcher dem Absolutbetrag der Differenz zwischen dem Winkelversatzbetrag (Δφ) zwischen Patienten-(I) und Tischkoordinatensystem (I') bei der radiologischen Erstuntersuchung und dem entsprechenden Winkelversatzbetrag bei der Folgeuntersuchung entspricht, in der Ebene des Untersuchungstisches zu drehen und/oder um einen bestimmten Längenbetrag, welcher dem Absolutbetrag der Differenz zwischen den Längenversatzbeträgen (Δx, Δy und/oder Δz) zwischen Patienten-(I) und Tischkoordinatensystem (I') bei der radiologischen Erstuntersuchung und der betreffenden Folgeuntersuchung entspricht, in ±x-, ±y- bzw. ±z-Richtung zu verschieben, nachdem der betreffende Winkel- und Längenbetrag durch Differenzbildung der Positionsdaten der in den Oberflächenscans bzw. 2D-Topogrammen von Erst- und Folgeuntersuchung abgebildeten Positionsmarkierung berechnet wurde.
  12. Bildrenderingverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die im Zuge einer unter CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter Bildgebung durchgeführten Erstuntersuchung eines Patienten ausgeführten Schritte: Generieren (S2a) eines optischen Oberflächenscans des zu untersuchenden Patienten nach Platzierung einer den Ort eines Fixpunkts im Patientenkoordinatensystem (I) angebenden Positionsmarkierung (Mr bzw. Mv) auf einer festgelegten Stelle der Körperoberfläche des Patienten oder Generieren (S2b) eines 2D-Topogramms von Gewebebereichen, Organen, anatomischen Objekten oder pathologischen Strukturen im Körperinneren des zu untersuchenden Patienten mittels computer- oder magnetresonanztomografischer Bildgebung und Platzierung der betreffenden Positionsmarkierung (Mr bzw. Mv) an einer festgelegten Stelle innerhalb des in dieser 2D-Darstellung abgebildeten Areals, Durchführen (S3a) der CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützten radiologischen Erstuntersuchung unter Verwendung bestimmter CT-/MRT-Aufnahmeparameter, Berechnen (S3b) von rekonstruierten 3D-Ansichten bzw. von unter neuen Projektionswinkeln dargestellten 2D-Ansichten des betreffenden Areals unter Verwendung bestimmter Rekonstruktionsparameter und Anzeigen (S3c) von im Rahmen dieser Erstuntersuchung erzeugten Schichtaufnahmen und/oder der zu den Bilddaten dieser Schichtaufnahmen berechneten 2D-/3D-Rekonstruktionen auf dem Anzeigebildschirm (AB) eines Bildschirm-Terminals, Schreiben (S4a) der erfassten CT-/MRT-Aufnahmeparameter, Patientenlagerungskoordinaten und 2D-/3D-Rekonstruktionsparameter in ein patientenspezifisches Untersuchungsprotokoll (UP) und Speichern (S4b) dieses Protokolls in einer Protokolldatei.
  13. Bildrenderingverfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch die im Zuge einer im Anschluss an die CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützte radiologische Erstuntersuchung durchgeführten computer- bzw. magnetresonanztomografischen Folgeuntersuchung des Patienten ausgeführten Schritte: Generieren (S6a) eines weiteren optischen Oberflächenscans des zu untersuchenden Patienten nach Platzierung einer den Ort eines Fixpunkts im Patientenkoordinatensystem angebenden Positionsmarkierung (Mr bzw. Mv) auf der festgelegten Stelle der Körperoberfläche des Patienten oder Generieren (S6b) eines weiteren 2D-Topogramms von den Gewebebereichen, Organen, anatomischen Objekten oder pathologischen Strukturen im Körperinneren des zu untersuchenden Patienten mittels computer- oder magnetresonanztomografischer Bildgebung und Platzierung der betreffenden Positionsmarkierung (Mr bzw. Mv) an einer festgelegten Stelle innerhalb des in dieser 2D-Darstellung abgebildeten Areals, Laden (S7a) und Lesen (S7b) der im Zuge der Erstuntersuchung erfassten CT-/MRT-Aufnahmeparameter, Patientenlagerungskoordinaten und 2D-/3D-Rekonstruktionsparameter aus dem in der Protokolldatei gespeicherten patientenspezifischen Untersuchungsprotokoll (UP) der Erstuntersuchung, Erfassen (S8) einer möglichen Abweichung der Lagebeziehungen von Patientenkoordinatensystem (I) und Tischkoordinatensystem (I') durch Vergleichen der Lage vorgenannter Positionsmarkierung (Mr bzw. Mv) in den im Vorfeld der Erst- und Folgeuntersuchung generierten optischen Oberflächenscans bzw. 2D-Topogrammen des Patienten, Durchführen (S9a) der CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützten radiologischen Folgeuntersuchung unter Verwendung der aus dem patientenspezifischen Untersuchungsprotokoll (UP) der Erstuntersuchung gelesenen CT-/MRT-Aufnahmeparameter und Berechnen (S9b) von rekonstruierten 3D-Ansichten bzw. von unter neuen Projektionswinkeln dargestellten 2D-Ansichten des betreffenden Areals unter Verwendung der aus dem patientenspezifischen Untersuchungsprotokoll (UP) der Erstuntersuchung geladenen Rekonstruktionsparameter, Kompensieren (S10) der in Schritt S8 erfassten, durch unterschiedliche Patientenlagerung in der Erst- und Folgeuntersuchung hervorgerufenen Abweichung der Lagebeziehungen von Patientenkoordinatensystem (I) und Tischkoordinatensystem (I') in den beiden unter CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter Bildgebung durchgeführten radiologischen Untersuchungen und Anzeigen (S11) von im Rahmen der Folgeuntersuchung erzeugten Schichtaufnahmen und/oder der zu den Bilddaten dieser Schichtaufnahmen berechneten 2D-/3D-Rekonstruktionen auf dem Anzeigebildschirm (AB) des Bildschirm-Terminals.
  14. CT- bzw. MRT-gestütztes Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystem zum Generieren, Speichern, Nachbearbeiten, Abrufen und grafischen Visualisieren computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bilddaten, gekennzeichnet durch eine Speichereinheit (SE), in der sämtliche Aufnahmeparameter einer unter CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter radiologischer Bildgebung durchgeführten Erstuntersuchung des Patienten, sowie sämtliche zur Darstellung rekonstruierter 2D-Projektionen bzw. 3D-Ansichten von bestimmten Gewebebereichen, inneren Organen, anatomischen Objekten oder pathologischen Strukturen im Körperinneren des betreffenden Patienten benötigten Rekonstruktionsparameter als Vorlage für spätere unter CT-, PET-CT- bzw. MRT-gestützter Bildgebung durchgeführte radiologische Folgeuntersuchungen persistent gespeichert sind.
  15. CT- bzw. MRT-gestütztes Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystem gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speichereinheit (SE) Positionsdaten mindestens einer Positionsmarkierung (Mr bzw. Mv) zur Festlegung der bei der Erstuntersuchung eingenommenen Lage des Patienten auf dem Untersuchungstisch eines zur Durchführung der Untersuchung verwendeten Computertomografie- oder Magnetresonanztomografiegeräts in elektronischer Form dokumentiert sowie abrufbar und persistent gespeichert sind.
  16. CT- bzw. MRT-gestütztes Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystem gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei diesen Positionsdaten um die kartesischen Koordinaten (x0, y0 und z0) einer festgelegten punktförmigen Stelle (P(x0, y0, z0)) auf der Körperoberfläche des Patienten in einem auf den Patienten bezogenen dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem (I) handelt, welches durch die Körperlängsachse (z) des Patienten und zwei zueinander orthogonale, in x-Richtung (transversal-horizontal) bzw. y-Richtung (transversal-vertikal) verlaufende Richtungsvektoren einer zur Körperlängsachse (z) normalen (transversalen) Schnittebene (Exy) mit geeignet festgelegtem, die Lage des Koordinatenursprungs (O) in dem Patientenkoordinatensystem (I) angebenden Aufpunkt (A) aufgespannt wird.
  17. CT- bzw. MRT-gestütztes Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystem gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch eine Datenerfassungseinheit (DEE), mit deren Hilfe mögliche Abweichungen der Lagebeziehung zwischen dem Patientenkoordinatensystem (I) und einem auf den Untersuchungstisch bezogenen dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems (I') mit festgelegtem Koordinatenursprung (O') und drei paarweise zueinander orthogonalen Achsen (x', y' und z') in zeitlich aufeinander folgenden, unter computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten radiologischen Untersuchungen erfasst werden.
  18. CT- bzw. MRT-gestütztes Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystem gemäß Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Bildverarbeitungseinheit (BRA), mit deren Hilfe mögliche Abweichungen der Lagebeziehung zwischen Patienten-(I) und Tischkoordinatensystem (I') in zeitlich aufeinanderfolgenden, unter computer- bzw. magnetresonanztomografischer Bildgebung durchgeführten radiologischen Untersuchungen im Rahmen eines Bildrendering zur Rekonstruktion von 2D- bzw. 3D-Ansichten abzubildender Areale im Körperinneren des Patienten kompensiert werden.
  19. Computersoftware-Programmprodukt zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 bei Betrieb auf einem Bildschirm-Terminal eines CT- bzw. MRT-gestützten Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildrenderingsystems gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18.
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