DE102011083387A1

DE102011083387A1 - Medizinisches Bildgebungsverfahren sowie ein medizinisches Bildgebungssystem, das zu einem Ausführen des medizinischen Bildgebungsverfahrens ausgelegt ist

Info

Publication number: DE102011083387A1
Application number: DE102011083387A
Authority: DE
Inventors: Martin Ringholz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2013-03-28
Also published as: US20130085376A1; CN103006213A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem medizinischen Bildgebungsverfahren zu einer Synchronisierung eines Atmungsbefehls mit einem Atemzyklus eines Patienten (15) mit den folgenden Verfahrensschritten: – Erfassen von Atmungsparametern eines Atmungszyklus des Patienten, – Rekonstruktion eines rekonstruierten Atmungszyklus des Patienten (15) anhand der erfassten Atmungsparameter, – Generieren eines Atmungsbefehls in Abstimmung mit einer medizinischen Bildgebungsmessung und – automatisierte Ausgabe des Atmungsbefehls an den Patienten (15).

Description

Die Erfindung geht aus von einem medizinischen Bildgebungsverfahren zu einer Synchronisation eines Atmungsbefehls mit einem Atemzyklus eines Patienten.
Bei medizinischen Bildgebungsuntersuchungen, wie beispielsweise bei Magnetresonanzuntersuchungen und/oder Computertomographieuntersuchungen, ist es insbesondere bei Untersuchungen in einem Abdomenbereich und/oder in einem Herzbereich des Patienten üblich, dass vor medizinischen Bildaufnahmen an den Patienten Atmungsbefehle erteilt werden, wie beispielsweise „Einatmen“, „Ausatmen“, „Jetzt nicht mehr atmen“ usw. Diese Atmungsbefehle werden von einem das medizinische Bildgebungsverfahren betreuenden Klinikpersonal an den Patienten mittels einer Lautsprecheranlage übermittelt. Je nach Atmungsphase des Patienten kann dies zu Problemen bei der Atmung des Patienten führen. Beispielsweise kann sich der Patient zu einem Zeitpunkt des Atmungsbefehls in einer zu dem Atmungsbefehl entgegen gesetzten Phase eines Atmungszyklus befinden, so dass der Patient schnell seine Atmung ändern oder anpassen muss.
Werden beispielsweise Messungen wiederholt und/oder längere Messungen durchgeführt, kann dies zur Kurzatmigkeit und/oder Schnappatmung des Patienten führen, wobei der Patient seine Atmung zumindest teilweise nicht mehr an die Messung bzw. den Atmungsbefehl anpassen kann. Derart können die Messungen für eine sinnvolle Analyse nicht genutzt werden, so dass die Messungen nochmals durchgeführt werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein medizinisches Bildgebungsverfahren bereitzustellen, bei dem ein Atmungsbefehl an den Patienten für eine medizinische Bildgebungsmessung an einen Atmungszyklus des Patienten angepasst erfolgt. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung geht aus von einem medizinischen Bildgebungsverfahren zu einer Synchronisation eines Atmungsbefehls mit einem Atemzyklus eines Patienten mit den folgenden Verfahrensschritten:

– Erfassen von Atmungsparametern eines Atmungszyklus des Patienten,
– Rekonstruieren eines rekonstruierten Atmungszyklus des Patienten anhand der erfassten Atmungsparameter,
– Generieren eines Atmungsbefehls in Abstimmung mit einer medizinischen Bildgebungsmessung und
– automatisierte Ausgabe des Atmungsbefehls an den Patienten.

Es kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Atmungsbefehl vorteilhaft an den Atmungszyklus des Patienten angepasst werden und derart ein Atmungsbefehl, der einer aktuellen Atmungsphase des Patienten entgegensteht, vorteilhaft verhindert werden. Ferner können medizinischen Bildgebungsmessungen für den Patienten angenehmer gestaltet werden, so dass Atmungsbeschwerden des Patienten während der medizinischen Bildgebungsmessung reduziert und/oder verhindert werden können. Die medizinische Bildgebungsmessung kann somit erfolgreich abgeschlossen werden und zudem zeitintensive oder kostenintensive Wiederholungsmessungen vorteilhaft verhindert werden. Aufgrund der Vermeidung von Wiederholungsmessungen kann der Patient beispielsweise einer niedrigen Strahlendosis ausgesetzt sein, wie dies insbesondere bei medizinischen Bildgebungsmessungen mit einer Computertomographievorrichtung von Vorteil ist, so dass derart ein Risiko für den Patienten minimiert werden kann. Vorzugsweise ist die medizinische Bildgebungsmessung von einer Magnetresonanzmessung und/oder einer Computertomographiemessung und/oder von weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Messungen gebildet. In diesem Zusammenhang soll unter einem Atmungsparameter insbesondere eine Parameter verstanden werden, der zumindest teilweise einen Atmungszyklus des Patienten charakterisiert, wie beispielsweise eine Einatmungszeit und/oder eine Ausatmungszeit usw.
Vorzugsweise erfolgt die automatisierte Ausgabe des Atmungsbefehls nach einer Eingabe eines manuellen Startsignals. Das manuelle Startsignal wird beispielsweise von einem die medizinische Bildgebungsmessung betreuenden Klinikpersonal eingegeben und/oder ausgelöst. Es kann hierbei der Atmungsbefehl korrekt ausgewählt werden und zudem das Startsignal vorteilhaft an die medizinische Bildgebungsmessung, insbesondere an Aufnahmen mit einer bestimmten Atemposition des Patienten, angepasst werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die automatisierte Ausgabe des Atmungsbefehls in Abhängigkeit eines mittleren Atmungszyklus erfolgt. Es kann besonders effektiv der Atmungsbefehl an einen aktuellen Atmungszyklus des Patienten angepasst werden. Erfolgt beispielsweise das manuelle Auslösen des Startsignals für die Ausgabe des Atmungsbefehls zu einem Zeitpunkt, bei dem der Atmungsbefehl zu einer aktuellen Atmungsphase des Patienten konträr ausgebildet ist, kann hierbei zunächst die automatisierte Ausgabe des Atmungsbefehls ausgesetzt werden bis eine vorteilhafte Übereinstimmung und/oder Abstimmung des Atmungsbefehls mit der aktuellen Atmungsphase des Patienten aufweist. Unter einem mittleren Atmungszyklus soll insbesondere ein rekonstruierter Atmungszyklus verstanden werden, der im Wesentlichen einen Mittelwert aus mehreren Atmungszyklen des Patienten bildet.
Wird für eine Rekonstruktion des mittleren Atmungszyklus des Patienten eine Mittelung von zumindest zwei Atemzyklen des Patienten berücksichtigt, kann eine in zeitlicher Hinsicht an den Patienten optimierte Anpassung der Ausgabe der Atmungsbefehle erreicht werden. Die für die Rekonstruktion berücksichtigten Atemzyklen sind vorteilhafterweise von Atemzyklen des Patienten gebildet, die dieser unmittelbar vor der Rekonstruktion ausführt. Vorzugsweise wird für die Rekonstruktion eine Mittelung von zumindest drei Atemzyklen des Patienten und besonders bevorzugt von fünf Atemzyklen des Patienten berücksichtigt.
Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem medizinischen Bildgebungssystem, zu einem Ausführen eine medizinischen Bildgebungsverfahrens, mit einer Detektoreinheit zu einem Durchführen eine medizinischen Bildgebungsmessung, einer Atmungserfassungseinheit zu einer Erfassung von Atmungsparametern eines Patienten, einer Auswerteeinheit und einer Ausgabeeinheit.
Es wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu ausgelegt ist, anhand der erfassten Atmungsparameter einen rekonstruktierten Atmungszyklus zu rekonstruierem und in Abhängigkeit von diesem rekonstruierten Atmungszyklus einen Atmungsbefehl für den Patienten zu generieren und diesen Atmungsbefehl an den Patienten mittels der Ausgabeeinheit auszugeben. Es kann eine vorteilhafte Abstimmung zwischen dem Atmungszyklus des Patienten und einer Ausgabe des Atmungsbefehls erfolgen, indem hierbei die Ausgabe des Atmungsbefehls an dem Atmungszyklus des Patienten angepasst werden kann. Die Atmungserfassungseinheit kann beispielsweise von einem Brust-Atemgurt und/oder weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Atmungserfassungseinheiten gebildet sein.
Eine effektive Anpassung der Ausgabe des Atmungsbefehls an den Atmungszyklus des Patienten kann erreicht werden, wenn der Atmungsbefehl zumindest teilweise von einer automatisierten Sprachausgabe gebildet ist. Insbesondere können hierbei Verzögerungen bei der Ausgabe des Atmungsbefehls und/oder eine zu frühe Ausgabe des Atmungsbefehls verhindert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das medizinische Bildgebungssystem eine Eingabeeinheit aufweist, mittels der ein Startsignal für die automatisierte Sprachausgabe manuell eingebbar ist. Es kann hierbei der Atmungsbefehl korrekt ausgewählt werden und zudem das Startsignal vorteilhaft an die medizinische Bildgebungsvorrichtung angepasst werden. Die Eingabeeinheit kann von einer Tastatur und/oder eine Computermaus und/oder weiteren Eingabeeinheiten gebildet sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit für eine an den rekonstruierten Atmungszyklus angepasste Ausgabe des Atmungsbefehls einen mittleren Atemszyklus rekonstruiert. Es kann besonders effektiv der Atmungsbefehl an einen aktuellen Atmungszyklus des Patienten angepasst werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Verfahren und
2 ein erfindungsgemäßes medizinisches Bildgebungssystem in einer schematischen Darstellung.
In 2 ist ein erfindungsgemäßes medizinisches Bildgebungssystem 10 dargestellt. Das medizinische Bildgebungssystem 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel exemplarisch von einer Magnetresonanzvorrichtung gebildet. Alternativ hierzu kann das medizinische Bildgebungssystem 10 auch von einer Computertomographievorrichtung und/oder einer PET-Vorrichtung usw. gebildet sein.
Die Magnetresonanzvorrichtung umfasst eine von einer Magneteinheit 11 gebildeten Detektoreinheit mit einem Hauptmagneten 12 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 13. Zudem weist die Magnetresonanzvorrichtung einen zylinderförmigen Aufnahmebereich 14 auf zu einer Aufnahme eines Patienten 15 auf, wobei der Aufnahmebereich 14 in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 11 zylinderförmig umgeben ist. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenliege 16 der Magnetresonanzvorrichtung in den Aufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenliege 16 ist hierzu bewegbar innerhalb des Aufnahmebereichs 14 angeordnet.
Die Magneteinheit 11 weist weiterhin eine Gradientenspule 17 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet wird. Die Gradientenspule 17 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 18 gesteuert. Die Magneteinheit 11 umfasst weiterhin eine Hochfrequenzantenneneinheit, die eine Hochfrequenzantenne 19 und eine Hochfrequenzantennensteuereinheit 20 aufweist, zu einer Anregung einer Polarisation, die sich in dem von dem Hauptmagneten 12 erzeugten Hauptmagnetfeld 13 einstellt. Die Hochfrequenzantenne 19 wird von der Hochfrequenzantennensteuereinheit 20 gesteuert und strahlt hochfrequente Magnetresonanzsequenzen in einen Untersuchungsraum, der im Wesentlichen von dem Aufnahmebereich 14 gebildet ist, ein. Hierdurch wird eine Magnetisierung aus ihrer Gleichgewichtslage ausgelenkt. Zudem werden mittels der Hochfrequenzantenneeinheit Magnetresonanzsignale empfangen.
Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 12, der Gradientensteuereinheit 18 und zur Steuerung der Hochfrequenzantennensteuereinheit 20 weist die Magnetresonanzvorrichtung eine von einer Recheneinheit gebildete Steuereinheit 21 auf. Die Steuereinheit 21 steuert zentral die Magnetresonanzvorrichtung, wie beispielsweise das Durchführen einer vorbestimmten bildgebenden Gradientenechosequenz. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanzbilder können auf einer Anzeigeeinheit 22, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, der Magnetresonanzvorrichtung für einen Bediener der Magnetresonanzvorrichtung angezeigt werden. Zudem weist die Magnetresonanzvorrichtung eine Eingabeeinheit 23 auf, mittels der Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von einem Bediener eingegeben werden können.
Des Weiteren umfasst die Magnetresonanzvorrichtung eine Atmungserfassungseinheit 24 mittels der für eine Magnetresonanzuntersuchung Atmungsparameter eines Atmungszyklus des Patienten 15 erfasst werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Atmungserfassungseinheit 24 von einem Brust-Atmungsgurt gebildet. Zudem sind weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausbildungen der Atmungserfassungseinheit 24 jederzeit denkbar. Die von der Atmungserfassungseinheit 24 erfassten Daten werden über eine nicht näher dargestellte Datenleitung zu einer Auswerteeinheit 25 geleitet und dort ausgewertet. Hierbei wird anhand der erfassten Atmungsparameter ein rekonstruierter Atmungszyklus des Patienten 15 rekonstruiert und/oder berechnet. Zudem wird mittels der Auswerteeinheit 25 ein medizinisches Bildgebungsverfahren zu einer Synchronisierung eines Atmungsbefehls gesteuert. Die Auswerteeinheit 25 umfasst hierzu einen Prozessor und weist die für eine Steuerung und Rekonstruktion erforderlichen Computerprogramme und Software auf, die in einer nicht näher dargestellten Speichereinheit der Auswerteeinheit 25 gespeichert sind. Zudem kann die Auswerteeinheit 25 auch von der Steuereinheit 21 umfasst sein.
Das medizinische Bildgebungsverfahren zur Synchronisation eines Atmungsbefehls eines Patienten 15 ist im Folgenden näher dargestellt (1). Zunächst wird der Patient 15 auf der Patientenliege 16 positioniert und die Atmungserfassungseinheit 24 derart um dem Patienten 15 positioniert, dass die Atmungserfassungseinheit 24 Parameter, insbesondere Atmungsparameter, erfassen kann, aus denen ein rekonstruierter Atmungszyklus des Patienten 15 berechnet werden kann. Die Patientenliege 16 mit dem Patienten 15 wird daraufhin in den Aufnahmebereich 14 der Magnetresonanzvorrichtung gefahren. Anschließend wird das medizinische Bildgebungsverfahren zu Synchronisierung des Atmungsbefehls gestartet. Hierbei werden in einem Erfassungsschritt 50 von der Atmungserfassungseinheit 24 Atmungsparameter des Patienten 15 erfasst. Anschließend werden in einem Rekonstruktionsschritt 51 die von der Atmungserfassungseinheit 24 erfassten Daten an die Auswerteeinheit 25 geleitet und dort auswertet. In der Auswerteeinheit 25 wird ein rekonstruierter Atmungszyklus des Patienten 15 anhand der erfassten Atmungsparameter rekonstruiert.
Anschließend wird von der Auswerteeinheit 25 in einem Generierungsschritt 52 ein Atmungsbefehl generiert, wobei der Atmungsbefehl in Abstimmung mit einer medizinischen Bildgebungsmessung, insbesondere einer Magnetresonanzmessung, erfolgt. Der Atmungsbefehl kann beispielsweise einen der Befehle „Bitte einatmen“, „Bitte ausatmen“, „Bitte jetzt nicht mehr atmen“ usw. enthalten. Die Auswerteeinheit 25 generiert hierbei den Atmungsbefehl als akustischen Sprachbefehl, der über eine von einer Lautsprechereinheit gebildete Ausgabeeinheit 26 der Magnetresonanzvorrichtung ausgegeben wird.
Sobald der Atmungsbefehl zur Verfügung steht, bzw. generiert wurde, wird dies von der Auswerteeinheit 25 dem die Magnetresonanzvorrichtung betreuendem Klinikpersonal über die Anzeigeeinheit 22 mitgeteilt. Anschließend wird von dem Klinikpersonal in einem Ausgabeschritt 53 ein manuelles Startsignal über die Eingabeeinheit 23 eingegeben und zur Auswerteeinheit 25 geleitet. Sobald das manuelle Startsignal vorliegt, wird von der Auswerteeinheit 25 in dem Ausgabeschritt 53 mittels einer automatisierten Ausgabe der Atmungsbefehl ausgegeben. Hierbei wird jedoch die automatisierte Ausgabe des Atmungsbefehls an den aktuellen Atmungszyklus des Patienten 15 von der Auswerteeinheit 25 angepasst bzw. die automatisierte Ausgabe des Atmungsbefehls mit dem aktuellen Atmungszyklus des Patienten 15 synchronisiert. Befindet sich beispielsweise der Patient 15 gerade in einer Einatemphase des Atemzyklus, wird von der Auswerteeinheit 25 kein Atmungsbefehl, der den Patienten 15 zu einem Einatmen auffordert, ausgegeben. Die Auswerteeinheit 25 wartet dagegen mit der Ausgabe des Atmungsbefehls, der beispielsweise den Patienten 15 zum Einatmen auffordert, solange, bis der Atmungszyklus des Patienten 15 eine Phase erreicht hat, bei der der Patient 15 sofort nach Ausgabe des Atmungsbefehls diesen ausführen kann ohne dabei seinen aktuellen Atmungszyklus abbrechen zu müssen und eine zu der aktuellen Phase des Atemzyklus konträre Atemphase auszuführen zu müssen.
Die Auswerteeinheit 25 ermittelt hierzu zusammen mit der Atmungserfassungseinheit 24 vor der automatisierten Ausgabe des Atmungsbefehls mehrere Atemzyklen des Patienten 15 und errechnet daraus einen mittleren Atemzyklus, so dass Schwankungen bei der Atmung des Patienten 15 für die Rekonstruktion des Atemzyklus möglichst klein gehalten werden. Eine Anzahl der Atemzyklen, die für die Rekonstruktion des mittleren Atemzyklus des Patienten 15 erfasst werden, beträgt dabei zumindest zwei Atemzyklen, bevorzugt drei Atemzyklen und besonders bevorzugt jedoch fünf Atemzyklen.

Claims

Medizinisches Bildgebungsverfahren zu einer Synchronisierung eines Atmungsbefehls mit einem Atemzyklus eines Patienten (15) mit den folgenden Verfahrensschritten: – Erfassen von Atmungsparametern eines Atmungszyklus des Patienten, – Rekonstruktion eines rekonstruierten Atmungszyklus des Patienten (15) anhand der erfassten Atmungsparameter, – Generieren eines Atmungsbefehls in Abstimmung mit einer medizinischen Bildgebungsmessung und – automatisierte Ausgabe des Atmungsbefehls an den Patienten (15).
Medizinisches Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die automatisierte Ausgabe des Atmungsbefehls nach einer Eingabe eines manuellen Startsignals erfolgt.
Medizinisches Bildgebungsverfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die automatisierte Ausgabe des Atmungsbefehls in Abhängigkeit eines mittleren Atmungszyklus erfolgt.
Medizinisches Bildgebungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Rekonstruktion des mittleren Atmungszyklus des Patienten (15) eine Mittelung von zumindest zwei Atemzyklen des Patienten (15) berücksichtigt wird.
Medizinisches Bildgebungssystem, das zu einem Ausführen eines medizinischen Bildgebungsverfahrens nach Anspruch 1 ausgelegt ist, mit einer Detektoreinheit zu einem Durchführen einer medizinischen Bildgebungsmessung, einer Atmungserfassungseinheit (24) zu einer Erfassung von Atmungsparametern eines Patienten (15), einer Auswerteeinheit (25) und einer Ausgabeeinheit (26), dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (25) dazu ausgelegt ist, anhand der erfassten Atmungsparameter einen rekonstruierten Atmungszyklus zu rekonstruieren und in Abhängigkeit von diesem rekonstruierten Atmungszyklus einen Atmungsbefehl für den Patienten (15) zu generieren und diesen Atmungsbefehl an den Patienten (15) mittels der Ausgabeeinheit auszugeben.
Medizinisches Bildgebungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Atmungsbefehl zumindest teilweise von einer automatisierten Sprachausgabe gebildet ist.
Medizinisches Bildgebungssystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Eingabeeinheit (23), mittels der ein Startsignal für die automatisierte Sprachausgabe manuell eingebbar ist.
Medizinisches Bildgebungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (24) für eine an den rekonstruierten Atmungszyklus angepasste Ausgabe des Atmungsbefehls eine mittleren Atemzyklus des Patienten (15) rekonstruiert.