DE102010027311B4

DE102010027311B4 - CT-System zur Abtastung eines Patienten mit Computersystem zur Steuerung des CT Systems

Info

Publication number: DE102010027311B4
Application number: DE102010027311.2A
Authority: DE
Inventors: Ute Feuerlein; Stefan Käpplinger
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: SIEMENS HEALTHINEERS AG, DE
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2030-07-17
Also published as: US8687762B2; CN102335003B; US20120014499A1; DE102010027311A1; CN102335003A

Abstract

CT-System (1) zur Abtastung eines Patienten (7), aufweisend: 1.1. ein Röhren-Detektor-System (2, 3; 4, 5), welches mit einer Steuervorrichtung bezüglich Röhrenspannung und/oder Dosisleistung einstellbar ist, 1.2. eine Patientenliege (8), welche zumindest in Richtung einer Systemachse (9) gesteuert verschiebbar ist, und 1.3. ein Computersystem (10), welches das CT-System (1) steuern kann, dadurch gekennzeichnet, dass 1.4. im Computersystem (10) eine Auswerteeinheit für einen vorgegebenen logischen Entscheidungsbaum (14) integriert ist, welche: 1.5. auf der Basis der Eingabe mindestens eines der in einer Parameterliste (15) beschriebenen Patientenparameter Untersuchungs- und Scanparameter (16) für das CT-System (1) bestimmt und das CT-System (1) mit diesen Untersuchungs- und Scanparametern (16) betreibt, 1.6. auf der Basis der eingegebenen Patientenparameter entscheidet, ob ein Topogramm erstellt wird, dieses gegebenenfalls automatisch erstellt und als weiterer Patientenparameter genutzt wird, 1.7. und mindestens einen Untersuchungsparameter aus der folgenden Liste auf der Basis der zuvor angegebenen Patientenparameter bestimmt und signalisiert: – Art der Lagerung des Patienten, – Notwendigkeit und medizinische Möglichkeit einer Kontrastmittelapplikation, – Notwendigkeit der Anlegung eines EKG, und – Notwendigkeit der Messung der Atemtätigkeit.

Description

Die Erfindung betrifft ein CT-System zur Abtastung eines Patienten, mit mindestens einem Röhren-Detektor-System, welches mit einer Steuervorrichtung bezüglich Röhrenspannung und/oder Dosisleistung einstellbar ist, einer Patientenliege, welche zumindest in Richtung einer Systemachse gesteuert verschiebbar ist und einem Computersystem, welches das CT-System steuern kann.
CT-Systeme der oben beschriebenen Art sind allgemein bekannt. In der Regel verfügen solche CT-Systeme über die Möglichkeit, vordefinierte Scanprotokolle nach Bedarf auszuwählen beziehungsweise selbst eigene Scanprotokolle zu definieren, wobei solche Scanprotokolle in der Regel das CT-System derart einstellen, dass es einen „mittleren” Patienten scannt, wobei zusätzlich die Möglichkeit besteht, bestimmte Organsysteme anzuwählen, die gut sichtbar gemacht werden sollen. Außerdem besteht auch die Möglichkeit zum Beispiel gegatete oder nicht-gegatete Scanmodi zu wählen, bei denen dann automatisch die weiteren Einstellungen bezüglich des optimalen Vorschubs und ähnlicher Parameter bestimmt wird.
In DE 10335119A1 ist ein CT-System beschrieben, welches ein Computerprogramm zum Betreiben des CT-Systems aufweist, wobei vorgegebene Parameter mit patientenspezifischen Werten überschrieben werden.
In US 4 835 690 A ist eine Vorrichtung zur diagnostischen Bildgebung beschrieben, welche ein integriertes Expertensystem zur Auswahl der Scannparameter aufweist.
Problematisch bei diesen Einstellungen sind jedoch grundsätzlich sowohl die mitgelieferten Scanprotokolle als auch die individuell selbst einprogrammierten Scanprotokolle, die nur zum Teil die gesamte Komplexität, die bei einem patientenspezifischen Scan entsteht, abdeckt. Ein weiteres Problem besteht darin, dass zum Beispiel keine Kontrollmechanismen vorhanden sind, die mögliche Unverträglichkeiten des Patienten in Relation zur durchgeführten Untersuchung berücksichtigen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein CT-System zu finden, bei dem abhängig vom spezifischen Patienten und der spezifischen klinischen Fragestellung automatisch der optimal hierfür anzuwendende Scanmodus einschließlich der hierfür notwendigen Randbedingungen gewählt wird und damit mögliche menschliche Fehler auszuschließen und insgesamt CT-Systeme in ihrem Gebrauch sicherer zu machen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Die Erfinder haben erkannt, dass es möglich ist, ein CT-System mit einer Auswerteinheit für einen komplexen logischen Entscheidungsbaum auszustatten, die auf der Basis vorgegebener patienten- und untersuchungsspezifischer Randbedingungen, gegebenenfalls nach Durchführung einer zusätzlichen Voruntersuchung, wie zum Beispiel die Erstellung eines Topogramms, den optimalen Modus zur Untersuchung des Patienten und zur Lösung der klinischen Fragestellung ermittelt und dann das EKG-Gerät entsprechend diesen gefundenen Parametern automatisch einstellt und gegebenenfalls automatisch auch die Untersuchung beginnt.
Entsprechend diesem Grundgedanken schlagen die Erfinder vor, ein CT-System zur Abtastung eines Patienten, mit mindestens einem Röhren-Detektor-System, welches mit einer Steuervorrichtung bezüglich Röhrenspannung und/oder Dosisleistung einstellbar ist, einer Patientenliege, welche zumindest in Richtung einer Systemachse gesteuert verschiebbar ist und über ein Computersystem verfügt, welches das CT-System steuern kann, dahingehend zu verbessern, dass im Computersystem eine Auswerteeinheit für einen vorgegebenen logischen Entscheidungsbaum, also eine logische Maschine (= logic engine), integriert ist, welche auf der Basis der Eingabe mindestens eines der in einer Parameterliste beschriebenen Patientenparameter Untersuchungs- und Scanparameter für das CT-System bestimmt und das CT-System mit diesen Untersuchungs- und Scanparametern betreibt.
Beispielhaft kann die Parameterliste mindestens einen der nachfolgenden Patientenparameter enthalten:

– zu untersuchendes Organ,
– klinische Aufgabenstellung,
– individuelle Eigenschaften des Patienten (Gewicht, Größe, Alter, Geschlecht),
– Laborwerte des Patienten, insbesondere Kreatinin, und
– physiologische Werte des Patienten.

Des Weiteren ist der logische Entscheidungsbaum derart gestaltet, dass auf der Basis der eingegebenen Patientenparameter entschieden wird, ob ein Topogramm erstellt wird und dieses gegebenenfalls automatisch erstellt und als weiterer Patientenparameter genutzt wird.
Auch ist der logische Entscheidungsbaum derart ausgestaltet, dass mindestens ein Untersuchungsparameter aus der folgenden Liste auf der Basis der zuvor angegebenen Patientenparameter bestimmt und dem Bedienpersonal signalisiert wird:

– Art der Lagerung des Patienten,
– Notwendigkeit und medizinische Möglichkeit einer Kontrastmittelapplikation,
– Notwendigkeit der Anlegung eines EKG und
– Notwendigkeit der Messung der Atemtätigkeit.

Des Weiteren fordern die Erfinder, dass mindestens ein Scanparameter aus der folgenden Liste auf der Basis der zuvor angegebenen Patientenparameter und Untersuchungsparameter bestimmt und angewandt wird:

– Art des Scans mit:
– Single-Source/Dual-Source,
– Single-Energy/Dual-Energy,
– kontinuierliche Abtastung,
– atemgesteuerte Spiralabtastung,
– atemgesteuerte Sequenz,
– CTA-Abtastung mit:
– EKG getriggerter Sequenz,
– EKG getriggerte Spirale,
– adaptive 4D-Spirale,
– Cardio Shuttle,
– Flash Mode,
– Abtastung mit ultra hoher Auflösung,
– Dosisleistung,
– Dosismodulation und
– Röhrenspannung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Es werden folgende Bezugszeichen verwendet: 1: CT-System; 2: erste Röntgenröhre; 3: erster Detektor; 4: zweite Röntgenröhre; 5: zweiter Detektor; 6: Gantrygehäuse; 7: Patient; 8: Patientenliege; 9: Systemachse; 10: Computersystem; 11: Kontrastmittelinjektor; 12: EKG-Messleitung; 14: Entscheidungsbaum/Logische Maschine; 15: Parameterliste; 16: Untersuchungs- und Scanparameter; Prg₁–Prg_n: Computerprogramme; S1 = Verfahrensschritt 1 ≙ Eingabe von Patientenparametern; S2 = Verfahrensschritt 2 ≙ automatische Bestimmung zusätzlicher Parameter im CT-System; S2.1 = Verfahrensschritt 2.1 ≙ Erstellung eines Topogramms; S2.2 = Verfahrensschritt 2.2 ≙ Auswertung des EKGs und/oder der Atemfrequenz; S3 = Verfahrensschritt 3 ≙ automatischer Ausschluss nicht möglicher Abtastmodi; S4 = Verfahrensschritt 4 ≙ automatische Auswahl des besten verbleibenden Abtastmodus; S5 = Verfahrensschritt 5 ≙ automatische Bestimmung und automatische Einstellung der Scanparameter; S6 = Verfahrensschritt 6 ≙ Ausführung des Scans und Ausgabe der Bilddaten.
Es zeigen im Einzelnen:
1 ein erfindungsgemäßes CT-System,
2 ein Flussdiagramm zur Abarbeitung eines erfindungsgemäßen Entscheidungsbaums, und
3 eine schematische Darstellung der logischen Maschine im Computersystem eines CT-Systems.
Die 1 zeigt ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes CT-System 1, bei dem ein Patient 7, der sich auf einer verfahrbaren Patientenliege 8 befindet, entlang der Systemachse 9 durch eine Öffnung im Gantrygehäuse 6 bewegt wird, während sich die hier nicht näher dargestellte Gantry rotierend um den Patienten 7 bewegt. Auf der Gantry befindet sich mindestens ein Röhren-Detektor-System, bestehend aus einer ersten Röntgenröhre 2 mit einem gegenüber liegenden Detektor 3. Optional kann auch ein zweites Röhren-Detektor-System mit einer zweiten Röntgenröhre 4 und einem zweiten Detektor 5 auf der gleichen Gantry angeordnet sein. Durch die kontinuierliche oder sequentielle Bewegung des Patienten 7 entlang der Systemachse 9 findet eine spiralförmige oder sequentiell kreisförmige Abtastung des Patienten 7 statt, die durch ein Computersystem 10 gesteuert wird, wobei auch die Auswertung der Detektordaten und endgültige Rekonstruktion durch dieses Computersystem 10 durchgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß beinhaltet dieses Computersystem 10 auch Programme Prg₁ bis Prg_n, mit denen eine Auswerteeinheit mit einem vorgegebenen logischen Entscheidungsbaum beschrieben wird. Im Betrieb des CT-Systems 1 wird in erfindungsgemäßer Weise dann auf der Basis der Eingabe mindestens eines in einer Parameterliste beschriebenen Patientenparameters eine Vielzahl von Untersuchungs- und Scanparameter für das CT-System 1 bestimmt und das CT-System 1 mit diesen Untersuchungs- und Scanparametern betrieben. Hierfür verfügt das CT-System 1 über einen zusätzlichen Kontrastmittelinjektor 11, der ebenfalls von dem Computersystem 10 gesteuert werden kann und eine EKG-Messleitung 12, welche es dem Computersystem 10 außerdem ermöglicht, das EKG des zu untersuchenden Patienten 7 aktuell abzutasten und gegebenenfalls eine EKG-gegatete Herzuntersuchung durchzuführen.
Die 2 zeigt ein Beispiel des Verfahrensablaufes einer solchen Untersuchung mit Hilfe der erfindungsgemäßen logischen Maschine. Hierbei wird zunächst mit dem Verfahrensschritt S1 eine Liste mit bekannten Patientenparametern eingegeben. Daraufhin findet im Verfahrensschritt S2 eine automatische Bestimmung zusätzlicher Parameter im CT-System 1 statt, wobei abhängig von den eingegebenen Patientenparameter gegebenenfalls ein Topogramm im Verfahrensschritt S2.1 getriggert werden kann, dessen Ergebnisse wiederum an die logische Maschine zurückfließen. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, dass zusätzlich das EKG im Verfahrensschritt S2.2 aufgenommen beziehungsweise die Atemfrequenz des Patienten 7 gemessen wird.
Liegen die Summe aller somit über den Patienten 7 bekannten Parametern im System vor, erfolgt im Verfahrensschritt S3 ein automatischer Ausschluss nicht möglicher Abtastmodi. Darauf wird aus den verbleibenden möglichen Abtastmodi eine automatische Auswahl des besten verbleibenden Abtastmodus ausgewählt, bei dem die klinische Fragestellung gelöst werden kann. Nun erfolgt im Verfahrensschritt S5 eine automatische Bestimmung und automatische Einstellung der Scanparameter für den ausgewählten Abtastmodus und schließlich erfolgt im Verfahrensschritt S6 die Ausführung des Scans und Ausgabe der CT-Bilddaten.
Es wird darauf hingewiesen, dass selbstverständlich zusätzlich auch die Möglichkeit besteht, dass der Bediener des CT-Systems 1 manuell in die automatisch bestimmten Einstellungen beziehungsweise den automatisch bestimmten Abtastmodus eingreifen kann. Möglicherweise lässt sich auch auf der Basis der ermittelten Patientenparameter und Untersuchungsparameter nicht eindeutig ein bestimmter Abtastmodus auswählen, so dass eine Liste möglicher Abtastmodi zwischendurch ausgegeben wird und das Bedienpersonal in diesem Fall eigenständig Entscheidungen treffen kann, welcher Abtastmodus bevorzugt wird, wobei anschließend auf der Basis des dann ausgewählten Abtastmodus wiederum der automatische Ablauf des Systems weitergeht und dafür jeweils die optischen Scanparameter eingestellt werden.
Konkret könnte eine solche Entscheidung aussehen, wie sie in der 3 dargestellt wird. Hier wird von links kommend der als Kasten symbolisch dargestellten logischen Maschine 14 die zur Verfügung stehenden Informationen aus der Parameterliste 15 zugeführt. Nach Verarbeitung in der logischen Maschine 14 werden auf der rechten Seite die ausgegebenen Informationen als Untersuchungs- und Scanparameter 16 entnommen. Der Ablauf könnte dann wie folgt geschehen:
Das System wird mit verschiedensten Daten gefüttert, die zur Auswahl des optimalen Scan Modus führen, zum Beispiel:

– CT-System,
– klinische Anforderung, zu untersuchendes Organ,
– Patientendaten wie Alter und Gewicht,
– Labordaten wie Kreatininwert,
– Patientenlagerung,
– physiologische Kurven und
– Topogramm.

Aus diesen Daten wählt das System den Scan Modus aus, zum Beispiel:

– CT System = Leistung, Single/Dual Source,
– klinische Anforderung, zu untersuchendes Organ = Herz CTA,
– Patientendaten wie Alter und Gewicht = 98 Jahre, 200 kg,
– Labordaten, wie Kreatininwert = 1,5,
– Patientenlagerung = Rückenlage, Kopf zuerst, Arme über den Kopf,
– physiologische Kurven = EKG, zur Identifizierung der Herzrate und Atemkurve zur Festlegung des benötigten Atemkommandos und
– Topogramm = zur Dosisberechnung.

Scan Modus Berechnung:

– Dual Source System,
– Herz CTA → Ausschluss von EKG getriggerter Sequenz, Standard Sequenz, Standard Spirale, Dyn Serio, Multiscan, Cardio Shuttle, Fluoroscopy, Dual Energy, UHR (ultra high resolution = ultra hohe Auflösung), atemgesteuerte Spiralen und Sequenzen,
– 98 Jahre, 200 kg → Untersuchung muss schnell gehen → Ausschluss adaptive 4D Spirale,
– Kreatininwert = 1,5 → Kontrastmitteluntersuchung möglich,
– Rückenlage, Kopf zuerst, Arme über dem Kopf → Untersuchung möglich,
– EKG → unregelmäßig ca. 120 bpm → Ausschluss HalfBeat Cardio Mode und
– Topogramm = zur Dosisberechnung; → übrig bleibt eine EKG-gegatete Spirale.

Claims

CT-System (1) zur Abtastung eines Patienten (7), aufweisend: 1.1. ein Röhren-Detektor-System (2, 3; 4, 5), welches mit einer Steuervorrichtung bezüglich Röhrenspannung und/oder Dosisleistung einstellbar ist, 1.2. eine Patientenliege (8), welche zumindest in Richtung einer Systemachse (9) gesteuert verschiebbar ist, und 1.3. ein Computersystem (10), welches das CT-System (1) steuern kann, dadurch gekennzeichnet, dass 1.4. im Computersystem (10) eine Auswerteeinheit für einen vorgegebenen logischen Entscheidungsbaum (14) integriert ist, welche: 1.5. auf der Basis der Eingabe mindestens eines der in einer Parameterliste (15) beschriebenen Patientenparameter Untersuchungs- und Scanparameter (16) für das CT-System (1) bestimmt und das CT-System (1) mit diesen Untersuchungs- und Scanparametern (16) betreibt, 1.6. auf der Basis der eingegebenen Patientenparameter entscheidet, ob ein Topogramm erstellt wird, dieses gegebenenfalls automatisch erstellt und als weiterer Patientenparameter genutzt wird, 1.7. und mindestens einen Untersuchungsparameter aus der folgenden Liste auf der Basis der zuvor angegebenen Patientenparameter bestimmt und signalisiert: – Art der Lagerung des Patienten, – Notwendigkeit und medizinische Möglichkeit einer Kontrastmittelapplikation, – Notwendigkeit der Anlegung eines EKG, und – Notwendigkeit der Messung der Atemtätigkeit.
CT-System (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameterliste (15) mindestens einen der nachfolgenden Patientenparameter enthält: – zu untersuchendes Organ, – klinische Aufgabenstellung, – individuelle Eigenschaften des Patienten, – Laborwerte des Patienten, insbesondere Kreatinin, und – physiologische Werte des Patienten.
CT-System (1) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Scanparameter aus der folgenden Liste auf der Basis der zuvor angegebenen Patientenparameter und Untersuchungsparameter bestimmt und angewandt wird: – Art des Scans mit: – Single-Source/Dual-Source, – Single-Energy/Dual-Energy, – kontinuierliche Abtastung, – atemgesteuerte Spiralabtastung, – atemgesteuerte Sequenz, – CTA-Abtastung mit: – EKG getriggerter Sequenz, – EKG getriggerte Spirale, – adaptive 4D-Spirale, – Cardio Shuttle, – Flash Mode, – Abtastung mit ultra hoher Auflösung, – Dosisleistung, – Dosismodulation und – Röhrenspannung.