-
Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinheit sowie eine medizinische Untersuchungsvorrichtung.
-
Bei Untersuchungen von Patienten mittels einer bilderzeugenden Modalität, wie zum Beispiel eines Computertomographen oder eines Kernspintomographen, werden häufig Kontrastmittel eingesetzt, mit deren Hilfe eine Manipulation der mittels der bilderzeugenden Modalität generierten Bildsignale erfolgt. Das entsprechende Kontrastmittel wird dazu beispielsweise in eine Vene, typischerweise die Armvene, injiziert, woraufhin das Kontrastmittel mit dem Blut des Patienten vermischt wird. Diese Vermischung ist dabei zunächst lokal begrenzt, so dass sich im Blutkreislauf des Patienten eine Art Kontrastmittel-Konzentrations-Paket ähnlich einer Stoßwelle fortbewegt, wobei dieses mit zunehmender Wegstrecke durch den Blutkreislauf allmählich zerfließt. Ein solches Kontrastmittel-Konzentrations-Paket wird im Medizinbereich auch als „Bolus“ bezeichnet.
-
Häufig wird das Kontrastmittel mit einer verhältnismäßig hohen und gleichbleibenden Flussrate injiziert, wodurch die Kontrastmittel-Konzentration im entsprechenden Blutgefäß eine räumliche Verteilung ähnlich einer schmalen Glockenkurve aufweist, so dass das Kontrastmittel zumindest für einen kurzen Zeitraum in einem zu untersuchenden Organ eine gewünscht starke Beeinflussung bei der Bildsignalgenerierung bewirkt. Nachteilig hierbei ist der Umstand, dass das Zeitfenster, in dem die Bildererzeugung im zu untersuchenden Bereich durch das Kontrastmittel günstig beeinflusst wird, sehr schmal ist und dass aufgrund des Zerfließens des Kontrastmittel-Konzentrations-Paket beim Durchlaufen des Blutkreislaufes die maximale Konzentration und/oder die Steigung der räumliche Verteilung der Kontrastmittel-Konzentration beim zweiten Passieren des untersuchenden Organs, dem sogenannten „second pass“ oder „ersten Bolusecho“, nicht mehr ausreichend ist, um die Bildsignalerzeugung zweckmäßig zu beeinflussen. Da ein entsprechendes Kontrastmittel nicht in beliebiger Menge verabreicht werden kann, ist es demnach wünschenswert, dass die vorgesehene Generierung von Bilddaten beim ersten Durchgang des „Bolus“ durch den zu untersuchenden Bereich erfolgt. Dies ist jedoch nicht immer realisierbar.
-
Zusätzlich wird die gewünschte Informationsgewinnung dadurch erschwert, dass die gängigen Kontrastmittel die Gefäßwände teilweise durchdringen und sich nachfolgend im umliegenden Gewebe einlagern. Auch wenn sich das eingelagerte Kontrastmittel schließlich nach einer gewissen Verweildauer im Gewebe zersetzt, so wird hierdurch für die Verweildauer die Differenzierung zwischen Gewebe und Gefäßen, ähnlich wie bei einem überbelichteten Foto, erschwert. Besonders ungünstig wirkt sich dies bei Untersuchungen, wie beispielsweise Angiographien oder Perfusionsuntersuchungen, aus, bei denen die Bewegung des „Bolus“ durch den zu untersuchenden Bereich, zum Beispiel ein Organ, und damit die zeitliche Entwicklung der Beeinflussung der Bildsignale durch das Kontrastmittel Ziel der Untersuchung ist. Um diese Problematik zu umgehen, werden in einigen Fällen sogenannte „blood-pool-agents“ eingesetzt. Dabei handelt es sich um spezielle Kontrastmittel, die die Gefäßwände nicht durchdringen. Allerdings ist bei diesen speziellen Kontrastmitteln mitunter eine schlechtere Verträglichkeit für den Patienten gegeben und zudem sind die speziellen Kontrastmittel meist wesentlich teurer als konventionelle Kontrastmittel. Darüber hinaus bleibt die Problematik des Zerfließens des Kontrastmittel-Konzentrations-Pakets hiervon unberührt.
-
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungseinheit sowie eine medizinische Untersuchungsvorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe sich ein Kontrastmittel noch zweckdienlicher einsetzen lässt.
-
In Bezug auf die Steuerungseinheit wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Steuerungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung. In Bezug auf die medizinische Untersuchungsvorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine medizinische Untersuchungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
-
Die nachfolgend beschriebene Steuereinheit ist für eine Geräteanordnung vorgesehen, welche eine bilderzeugende Modalität und eine steuerbare Injektionsvorrichtung für ein Kontrastmittel umfasst, wobei die Injektionsrate der Injektionsvorrichtung während einer Daten-Akquirierung in Abhängigkeit einer patientenspezifischen Zyklusdauer variierbar ist. Dabei handelt es sich bei der Gerätanordnung vorzugsweise um eine medizinische Untersuchungsvorrichtung und bei der bilderzeugenden Modalität beispielsweise um einen Computertomographen oder einen Kernspintomographen. In diesem Fall entspricht die Daten-Akquirierung im Wesentlichen einer Untersuchung eines Patienten mit Hilfe der bilderzeugenden Modalität, also beispielsweise dem Kernspintomographen, und als patientenspezifische Zyklusdauer ist zum Beispiel die Zeitdauer zu verstehen, die ein betrachtetes Blutvolumen benötigt, um einmal durch den Blutkreislauf des Patienten gepumpt zu werden. Mit Hilfe der Steuerungseinheit wird dann im Rahmen der Untersuchung des Patienten die „Bolus-Form“, also die räumliche Kontrastmittel-Konzentrations-Verteilung oder, je nach Betrachtungsweise, die zeitliche Kontrastmittel-Konzentrations-Verteilung im Blut des Patienten, automatisch vorteilhaft manipuliert, so dass die Bilderzeugung mit Hilfe der bilderzeugenden Modalität besonders günstig beeinflusst wird.
-
Von Vorteil ist hierbei zum Beispiel eine zweistufige Injektion von Kontrastmittel, bei der im Prinzip jede der zwei Stufen einer Injektion einer Teildosis von Kontrastmittel entspricht und bei der der zeitliche Abstand zwischen den beiden Stufen durch die patientenspezifische Zyklusdauer gegeben ist. Nachdem die erste Stufe der Injektion erfolgt ist, wandert der hierdurch erzeugte „Bolus“ im Körper des Patienten durch den Blutkreislauf, bis dieser schließlich wieder die Position, an der die Injektion erfolgt ist, erreicht, woraufhin die zweite Injektionsstufe automatisch gestartet wird. Dementsprechend wird durch die zweite Injektionsstufe der „Bolus“ der ersten Injektionsstufe verformt und dabei quasi wieder verstärkt oder aufgefrischt. Auf diese Weise wird das Zerfließen des „Bolus“ auf dem Weg durch den Blutkreislauf des Patienten teilweise ausgeglichen, woraufhin ein zu untersuchender Bereich im Rahmen einer Untersuchung zweimal einem bilderzeugendem Prozess unterworfen wird, wobei das Kontrastmittel in beiden Fällen die Bilderzeugung in gewünschter Weise beeinflusst. Somit lassen sich im Rahmen einer Untersuchung wesentlich mehr Daten für eine spätere Diagnose durch einen Mediziner akquirieren. Die Steuerungseinheit ist daher zur automatisierten Steuerung der Kontrastmittezugabe ausgebildet.
-
Das hier beschriebene und mittels der Steuerungseinheit realisierte Verfahren ist insbesondere deswegen von Vorteil, da durch das Auffrischen des „Bolus“ zur Generierung einer vorgesehenen „Bolus“-Amplitude und/oder zur Vorgabe einer vorgesehenen Steigung für die Kontrastmittel-Konzentrations-Verteilung eine wesentlich geringere Menge an Kontrastmittel injiziert werden muss, als dies bei einer Neugenerierung eines zweiten „Bolus“ der Fall ist. Die Belastung des Körpers des Patienten wird dementsprechend durch die verringerte Menge an Kontrastmittel, der dieser ausgesetzt ist, reduziert. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass die bei der Untersuchung akquirierten Daten als Grundlage für eine spätere Diagnose geeignet sind, selbst wenn einer der beiden Bilderzeugungsprozesse im Rahmen dieser Untersuchung ungünstig verlaufen ist.
-
Weiter ist eine Ausführung der Steuerungseinheit zweckmäßig, bei der die patientenspezifische Zyklusdauer für die jeweilige Daten-Akquirierung vorgegeben ist. Entsprechend einer besonders einfachen Ausgestaltung der Steuerungseinheit ist beispielsweise in einem Datenspeicher eine Wertetabelle hinterlegt, aus der die Steuerungseinheit basierend auf patientenspezifischen Informationen, wie zum Beispiel dessen Gewicht, dessen Alter und dessen Geschlecht, ein Wert für die Zyklusdauer ausgewählt und im Rahmen der entsprechenden Daten-Akquirierung nutzt. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, dass die patientenspezifische Zyklusdauer in diesem sehr einfachen Fall nicht messtechnisch ermittelt werden muss, wodurch der technische Aufwand für die Geräteanordnung, also insbesondere die medizinische Untersuchungsvorrichtung, gering gehalten wird.
-
Alternativ zur Nutzung von abgespeicherten Werten für die Zyklusdauer ist es vorgesehen, zur Ermittlung der patientenspezifischen Zyklusdauer für die jeweilige Daten-Akquirierung eine Messvorrichtung einzusetzen. Die Bestimmung der Zyklusdauer erfolgt dabei nicht zwingend unmittelbar aus den mit der Messvorrichtung ermittelten Messdaten, sondern dient in einigen Fällen dazu, situationsabhängige patientenspezifische Daten zu ermitteln, auf Basis derer eine präzisere Auswahl eines Wertes für die Zyklusdauer aus einem im Speicher hinterlegten Wertedatensatz ermöglicht wird. Beispielsweise ist es vorgesehen, zur Ermittlung der Zyklusdauer den Puls und/oder den Blutdruck des Patienten messtechnisch zu erfassen, so dass hieraus der Blutfluss und schließlich die Blutkreislauf-Periode bestimmt wird.
-
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Steuerungseinheit dient die bilderzeugende Modalität sowie eine Auswerteeinheit als Messvorrichtung, wobei insbesondere die Periodendauer und dementsprechend die Zyklusdauer des Blutkreislaufes direkt erfasst wird. Dabei ist es zum Beispiel vorgesehen, mit Hilfe der bilderzeugenden Modalität in einem bestimmten Bereich des Körpers des Patienten kontinuierlich oder in relativ kurzen zeitlichen Abständen Schnittbilder zu erzeugen, so dass in diesem Bereich beispielsweise ein Blutgefäß über einen längeren Zeitraum überwacht wird. Die Zeitspanne zwischen dem ersten Auftauchen, auch „first pass“ genannt, des „Bolus“ im überwachten Bereich und dem zweiten Auftauchen, dem sogenannten „second pass“, wird dann als Zyklusdauer erfasst.
-
Diese Bestimmung der Zyklusdauer erfolgt dabei insbesondere nicht im Rahmen der eigentlichen Untersuchung, sondern unmittelbar vor der eigentlichen Untersuchung, wobei bei der Bestimmung der Zyklusdauer eine gegenüber der Dosis für die Untersuchung deutlich verringerte Testdosis des Kontrastmittels injiziert wird, jedoch mit dem selben zeitlichen Verlauf der Injektionsrate wie bei der nachfolgenden eigentlichen Untersuchung. Der entsprechende „Bolus“ der Testdosis ist dabei für die Untersuchung des zu untersuchenden Organs ungeeignet, jedoch ausreichend um bei der Bestimmung der Zyklusdauer im überwachten Bereich registriert zu werden.
-
Alternativ hierzu erfolgt die Bestimmung der Zyklusdauer im Rahmen der eigentlichen Untersuchung, wobei in diesem Fall ermittelt wird, wie viel Zeit vergeht vom Zeitpunkt des Startens der Injektion des Kontrastmittels bis zum Auftauchen des „Bolus“ in einem überwachten Bereich, zum Beispiel ein Blutgefäß in der Nähe des Herzens oder der zu untersuchende Bereich, und wobei die Zyklusdauer durch Multiplikation des so ermittelten Zeitintervalls mit einem vorgegebenen Faktor bestimmt wird. Die Wegstrecke zwischen dem Ort der Injektion und dem überwachten Ort im Körper des Patienten dient somit bei dieser Herangehensweise als eine Art Teststrecke, deren Überwachung eine Berechnung der Zyklusdauer erlaubt.
-
Zudem ist eine Variante der Steuerungseinheit von Vorteil, bei der der zeitliche Verlauf der Injektionsrate nach Art einer Pulsfolge gestaltet ist, wobei der zeitliche Abstand zwischen den Pulsen der Pulsfolge im Wesentlichen der patientenspezifischen Zyklusdauer entspricht. Die Injektion des Kontrastmittels mit einer pulsartig gestalteten Injektionsrate hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, so dass die daraus resultierende „Bolus“-Form, also die räumliche Verteilung der Kontrastmittel-Konzentration im betrachteten Blutvolumen für die Bilderzeugung mittels der bilderzeugenden Modalität besonders günstig ist.
-
In vorteilhafter Weiterbildung ist für die Pulse eine im Wesentlichen rechteckige Form vorgesehen. Dem entsprechend ist für die Injektionsrate entweder der Wert Null oder ein konstanter Wert C vorgesehen. Hierdurch wird ein „Bolus“ mit einer glockenkurven-ähnlichen Form generiert, welcher sich quasi als Gaußpaket im Blutgefäßsystem des Patienten fortbewegt und dabei allmählich zerfließt. Diese spezielle Ausgestaltung des „Bolus“ hat sich insbesondere für Untersuchungen als vorteilhaft erwiesen, bei denen der zeitliche Verlauf der Beeinflussung der Bilddaten durch das Kontrastmittel in einem zu untersuchenden Bereich von Interesse ist. Als Beispiel sei hier die Untersuchung der Blutversorgung eines Organs genannt, bei der eine Unterscheidung zwischen Arterien und Venen gewünscht ist. Bevorzugt wird dabei die Steigung oder vielmehr der Steigungsverlauf des „Bolus“ durch eine geeignete Wahl eines Wertes für die Injektionsrate vorgegeben. Mittels geeigneter Mess- und Auswerteverfahren, wie „Time to peak“ oder „Slope“, wird dann im Rahmen der Untersuchung bestimmt, wie sich der Steigungsverlauf des „Bolus“ beim durchqueren des Blutgefäßsystems verändert.
-
Darüber hinaus ist eine Ausführung der Steuerungseinheit von Vorteil, bei der die Pulse einer Pulsfolge unterschiedlich gestaltet sind. Hierdurch erfolgt entsprechend der Pulsfolge nach jeder Zyklusdauer eine unterschiedliche Anflutung des zu untersuchenden Bereichs mit Kontrastmittels, so dass sich im Rahmen einer einzigen Untersuchung beispielsweise unterschiedliche Strukturen im zu untersuchenden Bereich bildtechnisch erfassen lassen, für deren Darstellung unterschiedliche Kontrastmittel-Konzentrationen im Gewebe notwendig sind. Beispielsweise ist eine Pulsfolge mit zumindest zwei rechteckigen Pulsen vorgesehen, bei der die mit jedem Puls verabreichte Teildosis an Kontrastmittel weniger als 50%, vorzugsweise weniger als 20%, der Teildosis des vorausgegangenen Pulses beträgt. Die Änderung der Teildosen von Puls zu Puls lässt sich dabei durch Variation der Pulshöhe und/oder durch Variation der Pulsdauer erreichen. Lediglich der zeitliche Pulsabstand entspricht bevorzugt jeweils der Zyklusdauer und bleibt von Puls zu Puls unverändert. Alternativ ist eine Pulsfolge vorgesehen, bei der mehrere Rechteckpulse, jeweils mit einem zeitlichen Abstand der der Zyklusdauer entspricht, dieselbe Pulsbreite jedoch eine von Puls zu Puls ansteigende Pulshöhe aufweisen. Ziel ist es dabei insbesondere den Steigungsverlauf des „Bolus“ durch jede Teilinjektion von Kontrastmittel derart zu verformen, dass dieser unmittelbar nach jeder Teilinjektion eine vorgegebene Grundform und insbesondere zumindest in einem Abschnitt einen vorgegebenen Anstieg aufweist. Auf diese Weise werden für jeden bilderzeugendem Prozess einer Untersuchung, bei dem die Änderung des Steigungsverlaufs oder die Änderung des Anstieges als charakteristische Größe ermittelt wird, quasi dieselben Startwerte vorgegeben, wodurch für die bei jedem bilderzeugenden Prozess gewonnenen Informationen eine gute Vergleichbarkeit gegeben ist.
-
Weiter ist eine Variante der Steuerungseinheit zweckmäßig, bei der die Kontrastmittel-Gesamtdosis für die jeweilige Daten-Akquirierung vorgegeben ist. Die Injektion von Kontrastmittel wird dabei insbesondere unabhängig vom vorgesehenen zeitlichen Verlauf der Injektionsrate abgebrochen, sobald die vorgegebene Kontrastmittel-Gesamtdosis erreicht ist. Wenn also zum Beispiel eine Pulsfolge mit fünf gleichartig gestalteten Pulsen vorgesehen ist und bereits nach dem dritten Puls die Kontrastmittel-Gesamtdosis erreicht ist, so wird der Injektionsvorgang abgebrochen und die verbleibenden Pulse kommen nicht zur Ausführung. Da die Injektion eines Kontrastmittels für den Körper des Patienten eine relevante Belastung darstellt, wird der Einhaltung einer Kontrastmittel-Gesamtdosis hohe Priorität beigemessen und der zeitliche Verlauf der Injektionsrate für das Kontrastmittel wird dementsprechend an diese Kontrastmittel-Gesamtdosis angepasst. Durch Vorgabe dieser Kontrastmittel-Gesamtdosis und Überwachung selbiger durch die Steuerungseinheit ist für die Geräteanordnung und dementsprechend für die medizinische Untersuchungsvorrichtung eine besonders hohe Bediensicherheit gegeben und eine versehentliche Überdosierung wird sicher vermieden.
-
Einer vorteilhaften Weiterbildung entsprechend ist die Kontrastmittel-Gesamtdosis für die jeweilige Daten-Akquirierung in Abhängigkeit der patientenspezifischen Zyklusdauer vorgegeben. Bisher ist es üblich, die Kontrastmittel-Gesamtdosis für eine Untersuchung anhand patientenspezifischer Daten wie beispielsweise der Größe und des Gewichts zu ermitteln. Durch die Berücksichtigung des Zustandes des Patienten, welcher durch die Zyklusdauer näher bestimmt ist, erfolgt die Bestimmung einer für den Patienten und die jeweilige Daten-Akquirierung günstigen Kontrastmittel-Gesamtdosis in Abhängigkeit des Zustandes des Patienten und damit wesentlich effektiver.
-
Entsprechend einer besonders zweckmäßigen Gestaltung der Untersuchungsvorrichtung ist als Steuerungseinheit eine zentrale Steuerungseinheit der bilderzeugenden Modalität vorgesehen. Die zentrale Steuerungseinheit der bilderzeugenden Modalität übernimmt in diesem Fall die zusätzlichen Aufgaben, die alternativ von einer eigenständigen Steuerungseinheit erfüllt werden. Da eine bilderzeugende Modalität häufig ohnehin über eine zentrale Steuerungseinheit verfügt, lässt sich auf diese Weise das hier vorgestellte Sicherheitskonzept quasi durch Nachrüstung bei verhältnismäßig geringem Aufwand auch in medizinischen Untersuchungsvorrichtungen realisieren, die bereits im Einsatz sind. Im günstigsten Fall sind dann lediglich Änderungen im Bereich des Datenaustausches zwischen den einzelnen Geräten der Untersuchungsvorrichtung sowie Änderungen in der Steuerungssoftware der einzelnen Komponenten vorzunehmen.
-
Zu Gunsten einer besonders guten Kompatibilität ist es darüber hinaus bei einer Variante der Untersuchungsvorrichtung vorgesehen, zur Kommunikation zwischen der Steuerungseinheit, der bilderzeugenden Modalität und der steuerbaren Injektionsvorrichtung standardisierte Verbindungen, wie zum Beispiel „CAN Bus“ oder „Bluetooth“, und Standardprotokolle einzusetzen.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 in einer Blockschaltbilddarstellung eine medizinische Vorrichtung,
-
2 in einer graphischen Darstellung einen zeitlichen Verlauf einer Injektionsrate sowie einen zeitlichen Verlauf einer Kontrastmittel-Konzentration und
-
3 in einer graphischen Darstellung einen alternativen zeitlichen Verlauf der Injektionsrate sowie einen alternativen zeitlichen Verlauf der Kontrastmittel-Konzentration.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Im Falle der nachfolgend beschriebenen und in 1 schematisch dargestellten medizinischen Untersuchungsvorrichtung 2 kommt zur Untersuchung eines Patienten mittels bildgebendem Verfahren ein Kernspintomograph 4 mit einer zentralen Steuerungseinheit 6 zum Einsatz. Je nach gewähltem Untersuchungsverfahren ist es dabei vorgesehen, zur Unterstützung des bildgebenden Verfahrens ein Kontrastmittel in den Patienten zu injizieren. Hierfür umfasst die medizinische Untersuchungsvorrichtung 2 eine Injektionsvorrichtung 8, welche bevorzugt als Spritzenpumpe, auch Dosierpumpe genannt, ausgebildet ist.
-
Bei der im Ausführungsbeispiel eingesetzten Injektionsvorrichtung 8 handelt es sich um eine steuerbare Injektionsvorrichtung 8, welche signaltechnisch mit der Steuerungseinheit 6 des Kernspintomographen 4 verbunden ist und welche über die Steuerungseinheit 6 angesteuert wird. Auf diese Weise werden die Injektion des Kontrastmittels und insbesondere der zeitliche Verlauf der Injektionsrate des Kontrastmittels an die jeweilige Untersuchung und insbesondere an das jeweilige gewählte Bilderzeugungsverfahren angepasst, um hierdurch die Qualität der zu erzeugenden Bilddaten positiv zu beeinflussen.
-
Vor Beginn einer entsprechenden Untersuchung wird der Patient auf einem Untersuchungstisch des Kernspintomographen 4 positioniert. Zudem wird, sofern wie hier eine Injektion von Kontrastmittel vorgesehen ist, eine Injektionsnadel, die Teil der Injektionsvorrichtung 8 ist, in den Körper, typischerweise in eine Vene, des Patienten eingeführt.
-
Ein Bediener, also beispielsweise ein Medizinisch Technischer Assistent (MTA), wählt dann über eine nicht näher dargestellte Konsole, zum Beispiel durch Eingabe eines Parametersatzes, ein Steuerungsprogramm für die Steuerungseinheit 6 aus, durch welches festgelegt ist, wie in der Folge der Kernspintomograph 4 einerseits und die Injektionsvorrichtung 8 andererseits während der Untersuchung automatisch angesteuert werden.
-
Für die exemplarisch betrachtete Untersuchung ist eine zweiphasige Untersuchung mit einer zweiphasigen Injektion von Kontrastmittel vorgesehen, wobei in jeder der beiden Phasen eine pulsartige Injektion einer Teildosis von Kontrastmittel und eine zeitlich versetzt dazu startende Bilderzeugungsphase vorgesehen sind. Hierbei sind die beiden Phasen zeitlich aufeinander abgestimmt, wobei die zeitliche Abstimmung auf der Basis einer Überwachung eines Bereiches im Körper des Patienten mittels des Kernspintomographen 4 erfolgt. Dazu werden die im Rahmen der Überwachung generierten Bilddaten mittels einer Auswerteeinheit 10 analysiert, um auf diese Weise eine patientenspezifische Zyklusdauer zu ermitteln, deren Wert bei der Ansteuerung der Injektionsvorrichtung 8 durch die zentrale Steuerungseinheit 6 berücksichtigt wird. Dementsprechend greift die zentrale Steuerungseinheit 6 über eine signaltechnische Verbindung auf die Analysedaten der Auswerteeinheit 10 zu.
-
Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem zu untersuchenden Organ um das Herz des Patienten, wobei das hier vorgestellte und mittels der zentralen Steuerungseinheit 6 umgesetzte Verfahren generell zur Untersuchung sämtlicher gut durchbluteter Organe oder Körperregionen geeignet ist. Die Injektion des Kontrastmittels erfolgt im Bereich der Armvene und als zu überwachender Bereich ist ein Querschnitt des Körpers des Patienten im Bereich der Aorta vorgesehen. Wird nun das Kontrastmittel in die Armvene injiziert, so vermischt sich dieses Kontrastmittel mit dem Blut, wodurch sich zunächst lokal begrenzt ein Gemisch aus Kontrastmittel und Blut ausbildet, welches sich auf Grund des Herzschlages des Patienten in Richtung Aorta fortbewegt und dort auf Grund der Überwachung durch den Kernspintomographen 4 mittels der Auswertereinheit 10 aufgrund der Beeinflussung der Bilddaten durch das Kontrastmittel geortet wird. Die Dauer zwischen der Ortung und dem Beginn der Injektion wird messtechnisch erfasst und mit einem hinterlegten Faktor, hier 3, multipliziert. Der sich daraus ergebende Wert entspricht in guter Näherung der Dauer, für ein Durchlaufen eines betrachteten Blutvolumens oder des „Bolus“ durch den gesamten Blutkreislauf und wird dementsprechend nachfolgend als patientenspezifische Zykluszeit von der zentralen Steuerungseinheit 6 bei der Steuerung des Kernspintomographen 4 und der Injektionsvorrichtung 8 berücksichtigt.
-
Die Art und Weise, wie die Injektionsvorrichtung 8 und der Kernspintomograph 4 angesteuert werden, ist in 2 schematisch dargestellt. Die obere der beiden Graphiken 12 bildet hierbei eine exemplarische zeitliche Entwicklung der Injektionsrate I(t) ab, während die untere Graphik 14 einen zeitlichen Verlauf einer Kontrastmittel-Konzentration K(t) und damit quasi die Wirkung des Kontrastmittels wiedergibt. Wird zum Beispiel ein Kontrastmittel eingesetzt, welches die T1-Relaxationszeit im Blut bzw. im Gewebe verkürzt, also zum Beispiel Gadolinium-Chelate, so verändert sich beim Eintreffen des Kontrastmittels im überwachten Bereich das Kernspinresonanzsignal aus eben diesem Bereich. Aus der Änderung gegenüber dem Zustand ohne Kontrastmittel, lässt sich dann auf die Konzentration an Kontrastmittel im Blut im überwachten Bereich schließen. Die zeitliche Entwicklung der Konzentration des Kontrastmittels im Blut im überwachten Bereich ist in der unteren Graphik 14 aus 2 skizzenartig dargestellt.
-
Aus der oberen Graphik 12 ist ersichtlich, dass zunächst mit der Injektion von Kontrastmittel begonnen wird, wobei über die Dauer eines ersten Pulses 16 die Injektionsrate konstant ist. Nach einer gewissen Zeit t1 ist das beim ersten Puls 16 injizierte Kontrastmittel in den überwachten Bereich gelangt und modifiziert dort die Messsignale des Kernspintomographen 4. Auf Grund der pulsartigen Injektion des Kontrastmittels mit einer gleichbleibenden Injektionsrate während der gesamten Dauer des Pulses steigt die mittels der Überwachung registrierte Kontrastmittel-Konzentration zunächst steil an, erreicht bei t2 ihr Maximum und fällt danach relativ steil wieder ab. Das lokal begrenzte Kontrastmittel-Blut-Gemisch wandert dann einmal durch den Blutkreislauf des Patienten und gelangt danach wieder in den überwachten Bereich. Dementsprechend tritt bei t3 ein weiteres lokales Maximum der Kontrastmittel-Konzentration auf, welches auch als „Bolus-Echo“ bezeichnet wird. Dieses lokale Maximum fällt aufgrund des Zerfließens des „Bolus“ entgegen der Abbildung typischer Weise sehr viel geringer aus, als das lokale Maximum bei t2. Zudem zeichnet sich ein „Bolusecho“ durch einen sehr viel breiteren Kurvenverlauf und durch einen flacheren Anstieg aus.
-
Der zeitliche Abstand zwischen den beiden Maxima, also t3–t2, entspricht hierbei der patientenspezifischen Zykluszeit T und damit der Zeit, die ein „Bolus“ benötigt, um den Blutkreislauf einmal zu durchwandern. Wie bereits zuvor erwähnt, ist die Untersuchung im hier vorliegenden Fall zweiphasig gestaltet und die Injektion des Kontrastmittels erfolgt in Form von zwei Injektions-Pulsen. Der zweite Puls 18 wird genau eine Zyklusdauer T nach Beginn des ersten Pulses 16 gestartet. Hierdurch wird erreicht, dass das Kontrastmittel-Blut-Gemisch, welches sich durch den Blutkreislauf bewegt und somit auch zurück zur Position der Injektionsnadel gelangt, beim Erreichen der Position der Injektionsnadel durch die Injektion einer weiteren Kontrastmittel-Teildosis, also durch den zweiten Puls 18, weiter mit Kontrastmittel angereichert wird, so dass der Kurvenverlauf des „Bolusechos“ in der Darstellung aus 2 zwar verbreitert ist, jedoch ein vergleichbar großes Maximum aufweist, wie der Kurvenverlauf des „Bolus“. Der „Bolus“ wird somit quasi aufgefrischt, so dass dieser für eine zweite untersuchende Bilderzeugung geeignet ist.
-
Jene untersuchende Bilderzeugung dient dabei zur Generierung von Bilddaten, die später im Rahmen einer Auswertung durch einen Mediziner zu Erstellung einer Diagnose dienen und die dementsprechend Ziel dieser Untersuchung sind. Die untersuchende Bilderzeugung ist im Ausführungsbeispiel im Bereich des Herzens des Patienten vorgesehen und soll gestartet werden, wenn ein bestimmter Bereich des Herzens, zum Beispiel der rechte Ventrikel, mit dem Kontrastmittel angereichert ist. Dabei soll die Messung insbesondere zeitgleich mit dem Anstieg der Kontrastmittel-Konzentration beginnen. Bei der hier beschriebenen Untersuchung mit der zweiphasigen Injektion von Kontrastmittel ist eine entsprechend günstige Situation zweimal gegeben, wobei zwischen den beiden Situationen genau die Zyklusdauer T liegt. Infolgedessen sind auch zwei Phasen für die untersuchende Bilderzeugung vorgesehen, in denen jeweils ein Untersuchungsbild oder eine Serie von Untersuchungsbildern erzeugt werden. Gestartet wird eine jede bilderzeugende Untersuchung durch die Steuerungseinheit 6, welche hierzu auf die Auswertedaten der Auswertereinheit 10 zugreift. Dabei bewirkt die Registrierung eines Maximums der Kontrastmittel-Konzentration bei t2 die Auslösung einer Triggerfunktion, durch welche die untersuchende Bilderzeugung nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit gestartet wird.
-
Alternativ zur zweiphasigen Gestaltung der Untersuchung des Patienten sind auch mehrphasige Untersuchungen vorgesehen, von denen nachfolgend eine dreiphasige Variante näher beschrieben wird. Bei dieser Variante ist eine Abfolge von drei Pulsen für den zeitlichen Verlauf der Injektionsrate I(t) des Kontrastmittels vorgesehen, wie sie in 3 in der oberen Graphik 20 dargestellt ist. Wie im vorherigen Beispiel ist der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsen dieser Pulsfolge durch die Zyklusdauer T gegeben. Allerdings weisen die Pulse dieser Pulsfolge, im Gegensatz zum vorherigen Beispiel, unterschiedliche Pulshöhen auf, wobei sich hier exemplarisch die Pulshöhe von Puls zu Puls verdoppelt. Mit jedem Puls wird eine Kontrastmittel-Teildosis in den Körper des Patienten injiziert, die durch die Pulshöhe einerseits und die Pulsdauer andererseits gegeben ist. Die Summe aller Kontrastmittel-Teildosen ergibt die Kontrastmittel-Gesamtdosis, deren Wert im Vorfeld der Untersuchung festgelegt wird und der in einem Speicher hinterlegt wird, auf den die Steuerungseinheit 6 Zugriff hat. Sobald die Steuerungseinheit 6 das Erreichen der Kontrastmittel-Gesamtdosis feststellt, stoppt diese die Injektionsvorrichtung 8 unabhängig davon, ob die geplante Injektion, hier die Pulsfolge, vollständig ausgeführt ist oder nicht.
-
In der unteren Graphik 22 aus 3 ist wiederum der zeitliche Verlauf der Kontrastmittel-Konzentration K(t) im überwachten Bereich gezeigt. Aufgrund der steigenden Pulshöhe in der Pulsfolge, steigt auch der Wert des lokalen Maximums nach jeder Zyklusdauer T. Wesentlich ist hierbei jedoch, dass der Verlauf der Kontrastmittel-Konzentration K(t) nach jeder Injektion einer Kontrastmittel-Teildosis einen annähernd gleichartigen Steigungsverlauf aufweist. 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.
