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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bilderzeugung und Bildauswertung im Medizinbereich, wobei mittels einer vorgegebenen medizinischen Modalität, insbesondere einem Computertomographen, in Abhängigkeit von vorgegebenen Modalitäts-Parametern Rohdaten erzeugt werden, wobei aus den Rohdaten mit Hilfe einer Bildrekonstruktion in Abhängigkeit von vorgegebenen Rekonstruktions-Parametern Bilddaten erzeugt werden und wobei die Bilddaten mittels einer vorgegebenen Analyseanwendung ausgewertet werden.
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In der modernen Medizin werden Untersuchungen mit Hilfe einer bildgebenden Modalität genutzt, um anhand der Ergebnisse einer solchen Untersuchung eine Diagnose zu erstellen oder zu verifizieren. Die hierfür genutzten Modalitäten, wie zum Beispiel Computertomographen, werden dabei permanent weiterentwickelt, wodurch sich zusätzliche Einsatzmöglichkeiten ergeben und wodurch die erzielbaren Ergebnisse verbessert werden.
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So werden zum Beispiel mittlerweile Computertomographen eingesetzt und weiterentwickelt, die mit nicht-monochromatischer Röntgenstrahlung arbeiten. Entsprechende Untersuchungsverfahren werden häufig als Dual-Röntgen-Absorptiometrie-Verfahren oder Dual-Energy-X-Ray-Absorptiometry, kurz DXA oder DEXA, bezeichnet. Sie eignen sich unter anderem besonders für die Osteodensitometrie, also zur Knochendichtemessung.
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Weiter sind beispielweise heute Computertomographen im Einsatz, bei denen im Rahmen einer Herzuntersuchung, also einer sogenannten Cardio-CT, die Bilderzeugung auf den Herzschlag eines Patienten abgestimmt wird. Das bedeutet, dass die Bilderzeugung, oder vielmehr die Generierung von Rohdaten, stets in einer relativen Ruhephase jeweils gegen Ende des Herzschlages erfolgt. Mit Hilfe dieser sogenannten Step-and-Shoot-Methode lassen sich vor allem Bewegungsunschärfen reduzieren.
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Darüber hinaus steigt aufgrund der stetigen Entwicklungsarbeit auch die Anzahl zur Verfügung stehender Analyseanwendungen, die einen Mediziner bei der Auswertung der gewonnenen Informationen unterstützen sollen. So wird zum Beispiel derzeit ein Programm zur Bildauswertung entwickelt, welches potentiell problematische Strukturen erkennt und in einer entsprechenden Bilddarstellung farblich hervorhebt. Dieses Programm ist insbesondere für die CT-Koloskopie, also quasi eine Darmspiegelung mittels Computertomograph, vorgesehen und soll den Mediziner beispielsweise auf mögliche Polypen aufmerksam machen.
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Gebräuchliche Modalitäten und deren Funktionsweise sind dem Fachmann prinzipiell bekannt. Im Falle eines Computertomographen ist das Funktionsprinzip beispielweise der Spiralcomputertomographie unter anderem in den Büchern
„Computertomographie" (ISBN 3-89-578-082-0, Kapitel 3) und „Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik" (ISBN 89578-002-2, Kapitel 5.5) beschrieben. In der Regel erzeugen die Modalitäten hierbei zunächst sogenannte Rohdaten, die nachfolgend typischerweise mittels Software aufwendig aufbereitet werden. Vorteilhafte Verfahren zu einer ersten Aufbereitung von Rohdaten sind zum Beispiel in den auf die Anmelderin zurückgehenden Offenlegungsschriften
DE 10 2006 002 037 A1 und
DE 102 38 322 A1 dargelegt.
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Im Zuge der Weiterentwicklung der Modalitäten und der dazugehörigen Software steigen zwangsläufig die an die Modalitäten bzw. an die Software gestellten technischen Anforderungen und damit auch deren Komplexität. Für eine möglichst effektive Nutzung ist es notwendig, die jeweilige Modalität sowie die jeweilige Software individuell auf jede einzelne Untersuchung abzustimmen. Zu Gunsten einer entsprechenden Abstimmung lassen sich daher zahlreiche Parameter von einem Bediener für die jeweilige Untersuchung variieren. Es sind also vielfältige Einstellmöglichkeiten für die Modalität sowie die jeweilige Software gegeben. Die für eine Untersuchung gewählte Einstellmöglichkeit bestimmt hierbei die Qualität der durch die Untersuchung gewonnenen Informationen.
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Ungünstigerweise werden in einer medizinischen Einrichtung in der Regel verschiedene Modalitäten, die sich hinsichtlich des Gerätetyps, des Modells und hinsichtlich des Herstellers unterscheiden, und verschiedene Software-Pakete miteinander kombiniert oder parallel genutzt. Auch sind die Modalitäten und die Software-Pakete häufig von verschiedenen Herstellern, wobei die Software-Pakete dann nicht jeweils an eine Modalität angepasst sind, sondern stattdessen mit möglichst vielen Modalitäten kompatibel sein sollen.
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Hierbei ergeben sich derzeit zwei grundlegende Problemstellungen. Zum einen erfolgt die Abstimmung der Modalität sowie der Software auf eine jede Untersuchung momentan nur sehr grob sowie im Wesentlichen auf der Basis von wenigen Erfahrungswerten des Bedieners und zum anderen steigt durch die anwachsende Anzahl von Einstellmöglichkeiten das Risiko, dass versehentlich eine weniger günstige Einstellmöglichkeit gewählt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Bilderzeugung und Bildauswertung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.
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Erreicht wird die gewünschte Verbesserung, indem einerseits geeignete zusätzliche Informationen, nämlich Informationen zur vorgesehenen Bildauswertung, bei der Auswahl einer vorteilhaften Einstellmöglichkeit für eine Modalität sowie eine dazugehörige Software berücksichtig werden und andererseits indem die Auswahl systematischer und reproduzierbarer auf der Basis hinterlegter Daten erfolgt. Auf diese Weise lässt sich für jede Untersuchung eine noch präzisere Abstimmung, also quasi ein Finetuning, für die Modalität sowie die dazugehörige Software realisieren.
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Das bedeutet, dass eine Hilfsanwendung, die beispielsweise als Auswertesoftware vorliegt, automatisch einen auf eine vorgegebene Analyseanwendung und/oder auf vorgegebene Patienteninformationen eines Patienten abgestimmten Satz Parameterwerte vorschlägt, der genau eine Einstellmöglichkeit für die Modalität sowie die dazugehörige Software charakterisiert. Eben diese Einstellmöglichkeit wird dann für eine Untersuchung des Patienten genutzt, wodurch die einzelnen technischen Teilschritte des Verfahrens, also die Generierung von Rohdaten mittels einer vorgegebenen medizinischen Modalität in Abhängigkeit von vorgegebenen Modalitäts-Parametern, die Erzeugung von Bilddaten aus den Rohdaten mit Hilfe einer Bildrekonstruktion in Abhängigkeit von vorgegebenen Rekonstruktions-Parametern und vor allem auch die Analyse der Bilddaten mittels einer vorgegebenen Analyseanwendung, genau aufeinander abgestimmt sind. In dem Satz Parameterwerte sind dabei Parameterwerte für die Modalitäts-Parameter und für die Rekonstruktions-Parameter enthalten. Da einen Mediziner in der Regel insbesondere die Informationen interessieren, die durch die Analyseanwendung gewonnen werden, werden die Parameterwerte vor allem so gewählt, dass die im Rahmen der Untersuchung generierten Bilddaten besonders gut für die ausgewählte Analyseanwendung geeignet sind.
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Eine derart vorab abgestimmte oder parametrisierte Untersuchung, bei der insbesondere auch die technischen Verfahrensschritte zur Ausführung der vorgesehenen Bildauswertung berücksichtigt werden, gestaltet sich, zumindest in Bezug auf das Ergebnis, wesentlich effektiver. Die hierdurch gewonnenen Informationen bieten daher eine verbesserte Grundlage, auf deren Basis der Mediziner schließlich eine Diagnose erstellt oder verifiziert. Durch die Nutzung der Hilfsanwendung wird zudem erreicht, dass es für einen Bediener wesentlich einfacher ist, für jede einzelne Untersuchung eine geeignete und vorteilhafte Abstimmung der einzelnen technischen Verfahrensschritte aufeinander vorzunehmen.
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Das nachfolgend ausführlicher beschriebene Verfahren dient also zur Bilderzeugung und Bildauswertung im Medizinbereich und ist dementsprechend vorgesehen, um Informationen zu generieren, anhand derer eine medizinische Diagnose erstellt oder verifiziert wird. Im Vorfeld der eigentlichen Untersuchung wird durch den Mediziner zunächst eine auf den Patienten und dessen Krankheitsbild abgestimmte Untersuchungsmethode vorgegeben. Dabei wird zum Beispiel festgelegt, mit Hilfe welcher Modalität der Patient zu untersuchen ist und welcher Bereich des Körpers des Patienten im Mittelpunkt des Interesses liegt.
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Unter einer Modalität ist hierbei zum Beispiel ein Computertomograph, ein Magnetresonanztomograph, auch Kernspintomograph genannt, oder ein Ultraschallgerät zu verstehen.
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Darüber hinaus wählt der Mediziner oder, in Einzelfällen, der an der vorgesehenen Modalität ausgebildete Bediener aus mehreren zur Verfügung stehenden Analyseanwendungen, auch Postprocessing-Applikation genannt, eine für den vorliegenden Fall und damit für die anstehende Untersuchung vorteilhafte Analyseanwendung aus. Bei einer solchen Analyseanwendung handelt es sich um einen Algorithmus, der typischerweise als Software vorliegt und von einer Recheneinheit ausgeführt wird. Mit Hilfe einer entsprechenden Analyseanwendung werden Bilddaten, die im Rahmen des Verfahrens generiert werden, aufbereitet, wodurch sich die Auswertung der gewonnenen Informationen durch den Mediziner wesentlich einfacher gestaltet.
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So wird beispielsweise derzeit an einer Analyseanwendung gearbeitet, welche Rohdaten und/oder Bilddaten ermittelt, die auf Harnsäurekristalle schließen lassen, und die entsprechende Bereiche in einem erzeugten Bild durch eine farbliche Markierung hervorhebt. Auf der Basis der Verteilung der farblichen Markierungen eines solchen Bildes entscheidet der Mediziner dann, ob eine durch abgelagerte Harnsäurekristalle verursachte Gichterkrankung vorliegt oder nicht. Die Effektivität und Genauigkeit einer derartigen Analyseanwendung hängt jedoch davon ab, auf welche Art und Weise die Rohdaten und/oder die Bilddaten erzeugt werden. Das heißt, dass sich die für die Modalitäts-Parameter und für die Rekonstruktions-Parameter gewählten Parameterwerte auf die Effektivität und Genauigkeit der Analyseanwendung auswirken. Daher werden die Parameterwerte insbesondere auch auf die vorgesehene Analyseanwendung abgestimmt, denn die Informationen, die mit dieser gewonnen werden, stehen in der Regel für den Mediziner im Mittelpunkt des Interesses.
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Die durch den Mediziner vorgegebene Untersuchungsmethode, also die gewählte Modalität, die zu untersuchende Körperregion des Patienten und die gewählte Analyseanwendung, sowie bei Bedarf weitere Patienteninformationen, insbesondere patientenspezifische Informationen, fungieren im Rahmen des Verfahrens als Basisinformationen für eine Hilfsanwendung und werden daher dieser zugeführt.
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Im nächsten Schritt des Verfahrens schlägt die Hilfsanwendung auf der Basis der Basisinformationen, und insbesondere auf der Basis der vorgegebenen Analyseanwendung und/oder vorgegebener Patienteninformationen, automatisch einen Satz Parameterwerte vor, der die Art und Weise der Bilderzeugung und Bildauswertung, also die Details der Untersuchung des Patienten, festlegt. Der Bediener, meist ein medizinisch technischer Assistent (kurz: MTA), der Modalität entscheidet dann, ob er die vorgeschlagenen Parameterwerte, die auf die vorgegebene Analyseanwendung und vorzugsweise weitere bekannte Patienteninformationen abgestimmt sind, für die Untersuchung des Patienten nutzt oder ob er einzelne Parameterwerte nach eigenem Ermessen für die Untersuchung variiert. Mit anderen Worten wird an dieser Stelle für die Modalität und die dazugehörige Software eine spezielle und durch die Parameterwerte charakterisierte Einstellungsmöglichkeit gewählt. Die Hilfsanwendung ist hierbei vorzugsweise als Software ausgeführt, wobei der Bediener zum Beispiel durch die Betätigung einer Taste die Nutzung der vorgeschlagenen Parameterwerte für die Untersuchung bestätigt.
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Sind die Parameterwerte durch den Bediener vorgegeben, vorzugsweise durch eine Bestätigung der vorgeschlagenen Parameterwerte, so wird nachfolgend die eigentliche Untersuchung des Patienten gestartet, wobei mittels der vorgegebenen medizinischen Modalität, insbesondere einem Computertomographen, in Abhängigkeit von vorgegebenen Modalitäts-Parametern Rohdaten erzeugt werden. Aus den Rohdaten werden mit Hilfe einer Bildrekonstruktion in Abhängigkeit von vorgegebenen Rekonstruktions-Parametern Bilddaten erzeugt und die Bilddaten werden schließlich mittels der ausgewählten Analyseanwendung ausgewertet. Im vorgeschlagenen Satz Parameterwerte sind dabei vorzugsweise sowohl Parameterwerte für die Modalitäts-Parameter als auch für die Rekonstruktions-Parameter enthalten, so dass alle Teilschritte bei der Bilderzeugung und der Bildauswertung durch die Hilfsanwendung aufeinander abgestimmt werden. Hierdurch wird die Güte einer entsprechenden Untersuchungsmethode gesteigert und die mit Hilfe der Analyseanwendung gewonnenen Informationen werden präzisiert.
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Wenn zum Beispiel ein Patient mit Verdacht auf eine Tumorerkrankung in einer bestimmten Körperregion mit Hilfe eines Computertomographen untersucht werden soll und eine Analyseanwendung ausgewählt wird, die automatisch Rohdaten und/oder Bilddaten ermittelt, welche für Tumorgewebe typisch sind, und die anhand der so ermittelten Daten eine Bestimmung der Ausdehnung des mutmaßlichen Tumorgewebes vornimmt, so schlägt die Hilfsanwendung in Abhängigkeit dieser Analyseanwendung automatisch Parameterwerte für den Computertomographen und dessen Software derart vor, dass die Ermittlung der Ausdehnung des mutmaßlichen Tumorgewebes mittels der Analyseanwendung mit möglichst hoher Genauigkeit erfolgt.
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In diesem skizzierten Fallbeispiel sind ein Computertomograph mitsamt einer Software zur Bildrekonstruktion vorgesehen, wie sie dem Fachmann prinzipiell bekannt sind. Bei einem entsprechenden Computertomographen sind typischerweise Parameterwerte für Parameter vorgebbar, wie zum Beispiel die Einstellung eines primären oder sekundären Kollimators, der Scanmodus, also zum Beispiel Spiral-Scan oder Scan nach der Step-and-Shoot-Methode, die Scandauer, die Scangeschwindigkeit usw. Eben diese Parameter sind im Sinne des Verfahrens als Modalitäts-Parameter zu verstehen. Entsprechend bezeichnen die Rekonstruktions-Parameter im dargelegten Fallbeispiel Parameter, für die insbesondere eine Werteeingabe in der Software für die Bildrekonstruktion vorgesehen ist. Über eine solche Werteeingabe wird beispielsweise der sogenannte Faltungskern, der sogenannte Pitch-Faktor oder ein geeignetes Graustufen-Fenster ausgewählt.
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Gemäß einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird die Analyseanwendung aus einer begrenzten und insbesondere überschaubaren Anzahl von Analyseanwendungen ausgewählt. Dem Bediener stehen also unterschiedliche Möglichkeiten für die Analyse der Bilddaten zu Verfügung. In Abhängigkeit der gewählten Analyseanwendung ermittelt die Hilfsanwendung die auf diese gewählte Analyseanwendung abgestimmten Parameterwerte. Es erfolgt somit eine Parametrisierung in Abhängigkeit der Anforderungen des Analyse-Algorithmus.
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Die Analyseanwendungen sind zudem vorzugsweise in einem Soft-ware-Paket zusammengefasst und insbesondere als PC-kompatibles Programm ausgestaltet. Hierdurch ist es zum Beispiel dem Mediziner möglich, die Analyseanwendung an einem PC in einem Untersuchungsraum unabhängig und insbesondere ortsunabhängig von der Modalität auszuführen. Für die Auswahl der Analyseanwendung ist weiter bevorzugt ein Interface mit einer pyramidenartigen, sich zunehmend verästelnden Auswahlstruktur vorgesehen. Das bedeutet, dass beispielsweise zunächst die Auswahl der Modalität erfolgt, mit der die Rohdaten generiert werden. In nächster Instanz erfolgt dann beispielsweise die Auswahl der zu untersuchenden Region, also beispielsweise Kopf, Rumpf, Arme oder Beine. Im Falle der Auswahl des Rumpfes stehen in nächster Instanz die einzelnen Organe zur Auswahl und in letzter Instanz stehen für jedes Organ speziell entwickelte Analyseanwendungen, wie beispielsweise eine Größenvermessung, zur Auswahl. Bei einer derartigen Auswahlstruktur erfolgt die Auswahl durch den Bediener einerseits intuitiv, was der Bediensicherheit zu Gute kommt, und andererseits ergibt sich der Vorteil, dass der Mediziner, der typischerweise die Auswahl des Analyseverfahren trifft, sich lediglich mit dem Zweig der Auswahlstruktur zu beschäftigen braucht, der sein Fachgebiet abdeckt. Für den Orthopäden genügt es dementsprechend sich mit den Analyseverfahren auseinanderzusetzen, die zur Untersuchung des Skelettes oder des Bewegungsapparates dienen, und für den Neurologen ist es ausreichend, sich mit Analyseverfahren auseinanderzusetzen, die zur Untersuchung des Nervensystems geeignet sind.
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Obwohl eine jede Analyseanwendung im Wesentlichen automatisch eine spezifische Analyse durchführt, ist es vorgesehen, für den Nutzer der Analyseanwendung gewisse Freiheiten für eine Beeinflussung der Analyseanwendung einzuräumen, so dass dieser zum Beispiel ähnlich wie bei einem Bearbeitungsprogramm für Fotos Kontrast, Helligkeit oder Farbe voreinstellen oder nachregulieren kann.
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Eine sehr zweckmäßige Auswahl von Analyseanwendungen beinhaltet auch eine Analyseanwendung zur Segmentierung der Bilddaten. Als Segmentierung bezeichnet man üblicherweise ein Teilgebiet der digitalen Bildverarbeitung. Ziel einer Segmentierung ist dabei die Erzeugung von inhaltlich zusammenhängenden Regionen in einem aus Pixeln oder Voxeln aufgebauten Bild, wobei die Regionen durch zusammenfassen benachbarter Pixel bzw. Voxel auf der Basis eines zuvor bestimmten Homogenitätskriteriums vorgenommen wird. Die gebräuchlichsten Verfahren zur automatischen Segmentierung von Bildern sind das sogenannte pixelorientierte Verfahren, das kantenorientierte Verfahren, das texturorientierte Verfahren und das modellbasierte Verfahren. Mit Hilfe einer solchen Segmentierung lassen sich zum Beispiel Pixel bzw. Voxel innerhalb eines Bildes bestimmen, deren Datenbasis typisch für Tumorgewebe ist, und in einem zusammenhängenden sowie optisch hervorgehobenen Cluster darstellen. Für den Mediziner ist es dann wesentlich einfacher, zu bestimmen, ob es sich um einen Tumor handelt und welche Abmessungen dieser aufweist.
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In vorteilhafter Weiterbildung beinhaltet die Auswahl an Analyseanwendungen zudem eine Analyseanwendung zur automatischen Analyse von segmentierten Bilddaten. Vorgesehen ist dabei zum Beispiel eine Analyseanwendung, durch die eine automatische Vermessung einer inhaltlich zusammenhängenden Region erfolgt. Im dem zuvor angeführten Fallbeispiel des mutmaßlichen Tumors liefert eine solche Analyseanwendung demzufolge die Abmessungen und insbesondere die größte Ausdehnung des potentiellen Tumors.
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Bevorzugt wird weiter eine Verfahrensvariante, bei der die Hilfsanwendung geeignete Parameterwerte auf der Basis von Kontrast- oder Schärfeanforderungen der vorgegebenen Analyseanwendung vorschlägt. Dabei wird berücksichtigt, dass sich bei einer Bildrekonstruktion, also bei der Umwandlung der Rohdaten in Bilddaten, Größen wie Schärfe und Rauschen typischerweise nicht unabhängig voneinander variieren lassen. Je nach gewählter Analyseanwendung erfolgt daher über die Parameterwerte eine für die Analyseanwendung vorteilhafte Gewichtung dieser Größen. Soll beispielsweise ein potentieller Tumor in einer Lunge vermessen werden, dann steht die innere Struktur des Tumors nicht im Mittelpunkt des Interesses, weswegen ein Satz von Parameterwerten gewählt wird, der zu einer Hervorhebung von Kanten und somit zur Hervorhebung der Oberfläche des mutmaßlichen Tumors führt. Durch die Hervorhebung der Kanten in einem Bild ist dieses schließlich auch besser geeignet, um darauf basierend eine Analyseanwendung zur Größenvermessung auszuführen. Soll stattdessen der Aufbau dieses Tumors dargestellt werden, so wird ein Satz Parameterwerte gewählt wird, der zu einer möglichst hohen Bildschärfe führt, selbst wenn dadurch der Übergang zu benachbartem Gewebe aufgrund von Rauschen weniger gut zu erkennen ist. Ein dahingehend optimiertes Bild eignet sich zum Beispiel für eine Analyseanwendung, die Bereiche mit einer Dichte oberhalb eines Schwellwertes farblich hervorhebt.
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Entsprechend einer bevorzugten Verfahrensvariante werden die Modalitäts-Parameter durch die Hilfsanwendung automatisch voreingestellt. Analog wird zudem ein Verfahren bevorzugt, bei dem die Rekonstruktions-Parameter durch die Hilfsanwendung automatisch voreingestellt werden. In beiden Fällen und insbesondere durch Kombination beider Verfahrensvarianten wird der Bedienkomfort signifikant gesteigert. Der Bediener bestätigt dabei vorzugsweise durch die Betätigung einer Taste die voreingestellten Parameterwerte und startet so die eigentliche Untersuchung des Patienten. Neben der Erhöhung des Bedienkomforts wird außerdem die Bediensicherheit gesteigert, da versehentliche Fehleingaben von Parameterwerten wirksam vermieden werden.
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Bei der Auswahl geeigneter Parameterwerte durch die Hilfsanwendung werden bevorzugt zusätzlich Patienteninformationen berücksichtigt, wobei als Patienteninformationen insbesondere patientenspezifische Daten vorgesehen sind. Als patientenspezifische Daten sind beispielsweise das Gewicht, die Größe und das Geschlecht des Patienten zu verstehen. Derartige patientenspezifische Informationen sind zum Beispiel notwendig, um eine krankhafte Vergrößerung oder Schrumpfung eines Organs des Patienten zu bestimmen. Hierzu werden die Abmessungen des Organs in Relation zu Größe des Patienten ermittelt.
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Die Informationen zu einer durchgeführten Untersuchung, insbesondere auch die Parameterwerte, werden vorzugsweise in einer Datei und weiter bevorzugt in einer Datei zusammen mit den Bilddaten gespeichert und dadurch archiviert. Auf diese Weise lässt sich auch zu einem späteren Zeitpunkt nachvollziehen, auf welche Art und Weise die Untersuchung des Patienten erfolgt ist. Handelt es sich bei einer solchen archivierten Untersuchung um eine Erst- oder Voruntersuchung und ist eine Folgeuntersuchung vorgesehen, so wird bei Bedarf ein Teil der Informationen aus der Datei zur Voruntersuchung von der Hilfsanwendung bei der Bestimmung eines geeigneten Satzes Parameterwerte für die Folgeuntersuchung berücksichtigt. Hierdurch wird eine gute Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen Untersuchungen realisiert, insbesondere wenn die Untersuchungen auf die gleiche Art und Weise erfolgen. Ein solches „FOLLOW-UP“-Szenario dient unter anderem zur Verlaufskontrolle bei Tumorerkrankungen. Durch mehrere zeitlich versetzte, jedoch im Wesentlichen identische Untersuchungen lässt sich feststellen, ob ein Tumor weiter wächst oder in seinem Wachstum stagniert. Ebenfalls geeignet ist ein solches „FOLLOW-UP“-Szenario, um zu überprüfen, ob sich Ablagerungen in einem Herzkranzgefäß durch eine medikamentöse Behandlung entfernen lassen oder nicht. Bei einer derartigen Verlaufskontrolle spricht der Fachmann bei der Voruntersuchung typischerweise von einem Baseline-Scan und bei der Folgeuntersuchung von einem Follow-Up-Scan.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erfolgt durch die Hilfsfunktion mittels eines hinterlegten Algorithmus eine Transformation des Satzes Parameterwerte der Voruntersuchung in den Satz Parameterwerte für die Nachfolgeuntersuchung. Dabei wird insbesondere die Folgeuntersuchung zu Gunsten einer guten Vergleichbarkeit auf die Voruntersuchung abgestimmt. Eine derartige Parameterwerte-Transformation ist zum Beispiel zweckmäßig, wenn die Voruntersuchung und die Nachuntersuchung in verschiedenen medizinischen Einrichtungen erfolgt. In einem solchen Fall kommen für die Untersuchungen beispielsweise Computertomographen zum Einsatz, die sich in puncto Modell oder Hersteller unterscheiden. Damit die Untersuchung dennoch möglichst auf die gleiche Art und Weise erfolgt, wird eine Transformation oder Umrechnung der Parameterwerte vorgenommen, da die Parameterwerte bei verschiedenen Modellen sich typischerweise verschieden auswirken. Der Patient kann sich somit frei für eine medizinische Einrichtung entscheiden, ohne befürchten zu müssen, dass sich die Ausstattung der medizinischen Einrichtung ungünstig auf die Untersuchungsergebnisse hinsichtlich einer Vergleichbarkeit auswirkt.
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Darüber hinaus ist eine Verfahrensvariante von Vorteil, bei der der Algorithmus patientenspezifische Veränderungen, die zwischen der Voruntersuchung und der Folgeuntersuchung stattfinden, teilweise ausgleicht. Wenn sich also beispielsweise aufgrund einer Chemotherapie das Gewicht des Patienten reduziert, so wird für die Folgeuntersuchung der Satz Parameterwerte aus der Voruntersuchung derart modifiziert, dass trotz der Gewichtsänderung eine gute Vergleichbarkeit gewährleistet ist. Eine analoge Modifizierung der Parameterwerte ist zum Beispiel auch vorgesehen, wenn sich der Patient noch im Wachstum befindet und sich deshalb dessen Größe zwischen der Voruntersuchung und der Folgeuntersuchung verändert. Die Berücksichtigung einer Größenänderung ist u.a. auch dann von Bedeutung, wenn beispielsweise, wie zuvor beschrieben, eine krankhafte Vergrößerung oder Schrumpfung eines Organs überwacht werden soll.
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Zudem ist es zweckmäßig, wenn der Algorithmus technische Veränderungen, die zwischen der Voruntersuchung und der Folgeuntersuchung stattfinden, teilweise ausgleicht. Dabei wird nicht nur berücksichtigt, dass eine medizinische Einrichtung medizinische Modalitäten im Laufe der Zeit durch neuere medizinische Modalitäten ersetzt, sondern auch, dass typischerweise in regelmäßigen Abständen eine Aktualisierung der zu einer medizinischen Modalität, also beispielsweise einem Computertomographen, erfolgt. Durch Nutzung eines derartigen Transformations-Algorithmus arbeitet die Hilfsanwendung besonders effektiv und lässt sich zudem flexibel einsetzen.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung wird die Hilfsanwendung als Programm auf einer zentralen Recheneinheit mit Speicher ausgeführt, wobei die zentrale Recheneinheit zur Ansteuerung mit mehreren medizinischen Modalitäten signaltechnisch verbunden ist. In Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Basisinformationen ermittelt die Hilfsanwendung dann einen Satz geeigneter Parameterwerte und sendet diesen an die für die Untersuchung vorgesehene medizinische Modalität.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in einer Blockschaltbilddarstellung ein in Teilschritte unterteiltes Verfahren und
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2 in einer Blockschaltbilddarstellung eine Anordnung von Geräten zur Ausführung des Verfahren.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das Verfahren 2 dient zur Bilderzeugung und Bildauswertung im Medizinbereich und ist dementsprechend vorgesehen, um Informationen zu generieren, anhand derer ein Mediziner für einen Patienten eine medizinische Diagnose erstellt oder verifiziert. Es eignet sich gleichermaßen für eine Erst- oder Voruntersuchung und für eine Folgeuntersuchung. Der Begriff Folgeuntersuchung steht dabei im Folgenden für Untersuchungen, deren Ergebnisse mit denen der Voruntersuchung verglichen werden sollen. Zu Gunsten einer guten Vergleichbarkeit ist es hierbei vorteilhaft, die Vor- und die Folgeuntersuchung auf die gleiche Art und Weise durchzuführen.
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Das Verfahren 2 wird nachfolgend exemplarisch anhand eines Fallbeispiels erläutert und dazu, wie in 1 dargestellt, in sieben Verfahrensschritte VS1 bis VS7 unterteilt. Im ersten Verfahrensschritt VS1 werden einer zentralen Recheneinheit 4 Informationen zugeführt, die diese als Basisinformationen in einem lokalen Speicher hinterlegt. Die Zuführung der Informationen, symbolisiert durch einen Informationsfluss-Pfeil I, erfolgt dabei beispielsweise durch eine Eingabe über ein Interface oder durch eine Datenübertragung zwischen der zentralen Recheneinheit 4 und separaten einem Informationsspeicher 6.
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Als Basisinformationen dienen dabei typischerweise Patienteninformationen, wie zum Beispiel die Größe, das Gewicht und das Geschlecht des Patienten. Diese Patienteninformationen werden im Fallbeispiel vom Mediziner an einem PC in einem Untersuchungsraum eingegeben und als Datei an die zentrale Recheneinheit 4 gesendet. Weiter enthält jene Datei die vom Mediziner bestimmte Untersuchungsmethode, hier eine Untersuchung des unteren Rumpfbereichs des Patienten mittels Computertomograph 8, die vom Mediziner ausgewählte Analyseanwendung, hier Größenbestimmung eines mutmaßlichen Tumors, und die Information, dass es sich bei der anstehenden Untersuchung um eine Folgeuntersuchung handelt.
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Da es sich um eine Folgeuntersuchung handelt, greift eine als Programm auf der zentralen Recheneinheit 4 ausgeführte Hilfsanwendung auf den Informationsspeicher 6 zu und lädt alle dort hinterlegten Informationen zu relevanten Voruntersuchungen in den Speicher der zentralen Recheneinheit 4. Handelt es sich nicht um eine Folgeuntersuchung oder sollen keinerlei zeitlich zurückliegende Untersuchungen berücksichtigt werden, so überspringt die Hilfsanwendung schlicht diesen Schritt.
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Auf der Basis der so zusammengestellten und zur Verfügung gestellten Basisinformationen ermittelt die Hilfsanwendung im zweiten Verfahrensschritt VS2 einen geeigneten und vorteilhaften Satz Parameterwerte. Jene Parameterwerte charakterisieren dabei genau eine sehr detaillierte Einstellungsmöglichkeit für den Computertomographen und dessen Software. Bei eben dieser sehr feinen Einstellung sind die einzelnen technischen Teilschritte des Verfahrens, einschließlich der automatischen Analyse der Bilddaten mittels der gewählten Analyseanwendung, besonders günstig aufeinander abgestimmt, so dass die durch die Analyseanwendung gewonnenen Informationen besonders präzise sind.
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Dieser Satz Parameterwerte wird anschließend als Bestandteil eines sogenannten Scanprotokolls im dritten Verfahrensschritt VS3 automatisch an die ausgewählte medizinische Modalität 8, also den Computertomographen 8, gesendet und damit zur Voreinstellung der Modalität 8 genutzt. Auf diese Weise wird der Computertomograph 8 für die anstehende Untersuchung konfiguriert oder parametrisiert.
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Durch die Betätigung einer Taste, symbolisiert durch einen Informationsfluss-Pfeil II, bestätigt ein Bediener, der an der entsprechenden Modalität 8 ausgebildet ist, die voreingestellten Parameterwerte, wodurch die eigentliche Untersuchung des Patienten sowie der vierte Verfahrensschritt VS4 gestartet wird.
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Im Rahmen des vierten Verfahrensschritts VS4 erfolgt die Erzeugung von Rohdaten mit Hilfe des Computertomographen 8. Jene Rohdaten werden anschließend im fünften Verfahrensschritt VS5 einer Bildrekonstruktion unterzogen, um hierdurch Bilddaten zu generieren. Die Bildrekonstruktion wird dabei mit Hilfe eines Software-Programms und einer Recheneinheit durchgeführt, die Teil des Computertomographen 8 sind. Die auf diese Weise gewonnenen Bilddaten werden sodann an die zentrale Recheneinheit 4 gesendet und dort als Datei abgespeichert.
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In einer solchen Datei sind vorzugsweise zusätzlich zu den Bilddaten auch die als Basisdaten genutzten Patienteninformationen sowie die genutzten Parameterwerte hinterlegt. Für eine weitere Folgeuntersuchung lassen sich insbesondere die Parameterwerte aus einer solchen Datei mittels der Hilfsanwendung auslesen, so dass die Parameterwerte für eine weitere Folgeuntersuchung bei Bedarf wiederverwendet werden. Die so gestalteten Dateien werden, angedeutet durch einen Informationsfluss-Pfeil III, vorzugsweise zudem als Kopie an den Informationsspeicher 6 gesendet und dort archiviert. Auf den Informationsspeicher 6 hat der Mediziner Zugriff, so dass er die Datei an seinem PC jederzeit öffnen und auswerten kann.
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Davon unabhängig startet die Hilfsanwendung im sechsten Verfahrensschritt VS6 die vom Mediziner vorab ausgewählte Analyseanwendung, die die generierten Bilddaten analysiert. Im vorliegenden Fallbeispiel heißt das, dass die Analyseanwendung Bilddaten ermittelt, die typisch sind für Tumorgewebe, dass die Analyseanwendung weiter eine Segmentierung der Bilddaten durchführt, bei der ein zusammenhängender Bildbereich bestimmt wird, welcher einen mutmaßlichen Tumor darstellt, und dass die Analyseanwendung schließlich anhand dieser mutmaßlichen Tumordarstellung eine Größenbestimmung vornimmt.
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Die durch die Analyse ermittelten Informationen werden abschließend im siebten Verfahrensschritt VS7 entweder in einer separaten Datei oder zusammen mit den Bilddaten in einer erweiterten Datei abgespeichert und, symbolisiert durch einen Informationsfluss-Pfeil IV, als Kopie von der zentralen Recheneinheit 4 an den Informationsspeicher 6 gesendet.
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Die Informationen aus der Analyse werden schließlich vom Mediziner am PC im Untersuchungsraum ausgewertet und somit genutzt, um eine Diagnose für den Patienten zu erstellen oder zu verifizieren.
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Zusätzlich besteht für den Mediziner die Möglichkeit, die Datei mit den Bilddaten am PC zu nutzen, um mit Hilfe eines separaten und auf dem PC installierten Programms, mittels weiterer Analyseanwendungen zu analysieren. Dementsprechend lassen sich die Verfahrensschritte VS6 und VS7 alternativ auch am PC des Mediziners ausführen. Bei einer Ausführung der Verfahrensschritte VS6, VS7 am PC wird der Mediziner vorzugsweise durch eine automatische Einschränkung der auswählbaren Analyseanwendungen darauf aufmerksam gemacht, für welche Analyseanwendungen die jeweiligen Bilddaten geeignet sind. Der Mediziner wählt dann aus der eingeschränkten Auswahl eine Analyseanwendung aus und startet diese. Die entsprechende Eingabe am PC ist durch einen Informationsfluss-Pfeil V angedeutet.
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Eine zweckmäßige Anordnung von Geräten zur Ausführung des Verfahrens 2 ist in 2 angedeutet. Als zentrale Recheneinheit 4 fungiert dabei ein Postprocessing Server, wie beispielsweise „syngo.via“. Die Zuführung der Basisinformationen an den Postprocessing Server erfolgt über ein sogenanntes Radiologie Informations System 10, kurz RIS 10, auf welches der Mediziner von seinem PC aus zugreifen kann und mit dem die medizinischen Daten des Patienten verwaltet werden. Auf der Basis der Basisinformationen erfolgt mittels der auf dem Postprocessing Server als Software-Programm ausgeführten Hilfsanwendung die Bestimmung des geeigneten Satzes Parameterwerte, die sodann an den Computertomographen 8 gesendet werden, um diesen zu konfigurieren. Mit dem Computertomographen 8 wird nachfolgend die Generierung der Rohdaten sowie die Erzeugung der Bilddaten vorgenommen, wobei die Bilddaten ihrerseits an den Postprocessing Server gesendet werden. Jene Bilddaten werden mit Hilfe eines sogenannten Picture Archiving and Communication Systems 12, kurz PACS 12, archiviert und stehen in der Folge dem Mediziner als gespeicherte Datei zur Verfügung. Darüber hinaus werden die Bilddaten oder aber Bildschirminhalte an einen sogenannten Postprocessing Client 14 gesendet, um mit dessen Hilfe die Analyseanwendung auszuführen. Dementsprechend wir die Analyseanwendung im Falle dieser Anordnung mittels einer separaten Recheneinheit ausgeführt, die zum Beispiel als PC im selben Raum wie der Computertomograph 8 betrieben wird. Die bei der Analyse gewonnenen Informationen werden schließlich an den Postprocessing Server gesendet und ebenfalls mit PACS 12 archiviert.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006002037 A1 [0006]
- DE 10238322 A1 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Computertomographie“ (ISBN 3-89-578-082-0, Kapitel 3) und „Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik“ (ISBN 89578-002-2, Kapitel 5.5 [0006]
