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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Unterstützung einer Zielaufnahmebereichseinstellung einer bildgebenden Vorrichtung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Unterstützung einer Zielaufnahmebereichseinstellung einer bildgebenden Vorrichtung.
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Die bei medizinischen Aufnahmen, wie z. B. mittels Computertomografie, CT, Magnetresonanztomografie, MR, oder Röntgenbildgebung, zu untersuchende Körperregion eines Untersuchungsobjektes, zum Beispiel eines menschlichen oder tierischen Patienten, wird in der Regel anhand einer Vorabaufnahme oder einer Übersichtsaufnahme festgelegt. Im Fall einer Computertomografieuntersuchung wird diese Vorabaufnahme Topogramm genannt. Vor der Aufnahme von finalen Schichtbildern, aus denen mittels Bildverarbeitungsalgorithmen ein Computertomografiebild berechnet werden kann, wird bestimmt, welche Schichtbilder aufgenommen werden sollen. Zur Gewinnung eines Topogrammes wird üblicherweise das Untersuchungsobjekt, das auf einem Lagerungsmittel, z.B. einer Patientenliege oder einem Patiententisch, gelagert ist durch einen CT-Scanner gefahren. Dabei werden kontinuierlich Projektionen aufgenommen, die zu einem Gesamtbild, ähnlich einem Röntgen-Superpositionsbild, interpoliert werden. Anhand des Topogramms, das auf einem Darstellungsmittel, z.B. einem Monitor, des Computertomografiegerätes angezeigt werden kann, entscheidet ein Anwender, z.B. ein Medizinisch-technischer Radiologieassistent, MTRA, über den abzubildenden Bereich, d.h. die Position des ersten Schichtbildes und die Position des letzten Schichtbildes, der in der Regel kleiner ist, als der Bildbereich der Übersichtsaufnahme. Die Festlegung des abzubildenden Bereiches, im Folgenden auch Zielaufnahmebereich genannt, kann durch Einzeichnen von Punkten auf dem dargestellten Topogramm erfolgen oder durch eine manuelle Eingabe von Koordinaten. Im Fall einer Röntgenaufnahme kann analog dazu zum Beispiel ein Übersichtsbild aufgenommen werden, aus dem dann der Zielaufnahmebereich festgelegt wird.
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Es ist leicht ersichtlich, dass hierbei das Untersuchungsobjekt, d.h. der Patient, einer zusätzlichen Röntgendosis ausgesetzt ist und zudem das Anfertigen einer Vorabaufnahme mit einem großen Bildbereich zeitintensiv ist.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt somit darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung einer Zielaufnahmebereichseinstellung einer bildgebenden Vorrichtung anzugeben, um eine, im Vergleich zu heute üblichen Verfahren, schnellere und/oder verbesserte Aufnahmebereichseinstellung zu ermöglichen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Unterstützung einer Zielaufnahmebereichseinstellung einer bildgebenden Vorrichtung mit den Merkmalen des ersten unabhängigen Patentanspruchs und einer Vorrichtung zur Unterstützung einer Zielaufnahmebereichseinstellung einer bildgebenden Vorrichtung mit den Merkmalen des zweiten unabhängigen Patentanspruchs.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist ein Verfahren zur Unterstützung einer Zielaufnahmebereichseinstellung einer bildgebenden Vorrichtung, das folgende Verfahrensschritte umfasst:
- S1) Erfassen der Positionen von wenigstens zwei, einen Zielaufnahmebereich eines Untersuchungsobjekts repräsentierenden Markierungsmitteln, wobei jeweils ein Markierungsmittel auf dem Untersuchungsobjekt und/oder auf einem Lagerungsmittel des Untersuchungsobjekts platziert ist;
- S2) Einstellen des Aufnahmebereichs der bildgebenden Vorrichtung in Abhängigkeit des Zielaufnahmebereichs.
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Das Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit, die Zielaufnahmebereichseinstellung einer bildgebenden Vorrichtung zu unterstützen. Unter dem Zielaufnahmebereich wird ein Teilbereich des Untersuchungsobjektes, z.B. ein menschlicher oder tierischer Patient, verstanden, von dem eine Aufnahme mit der bildgebenden Vorrichtung, z.B. Computertomografie, Magnetresonanztomografie oder Röntgenbildgebung, gewonnen werden soll. Eine zurzeit übliche Vorgehensweise zur Einstellung der bildgebenden Vorrichtung wurde vorangehend beschrieben. Sie erfordert die Anfertigung einer Übersichtsaufnahme mit meist einem größeren Bildbereich als der Zielaufnahmebereich. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden im ersten Verfahrensschritt die Positionen von zwei oder mehr Markierungsmitteln erfasst. Jedes Markierungsmittel kann auf dem Untersuchungsobjekt oder auf einem Lagerungsmittel des Untersuchungsobjekts oder auf beiden platziert oder angeordnet sein. Wesentlich ist, dass die Markierungsmittel den Zielaufnahmebereich des Untersuchungsobjekts repräsentieren, d.h. aus der Lage der Markierungsmittel, die beispielsweise von einem Anwender, z.B. einem Radiologen, platziert wurden, kann der gewünschte Zielaufnahmebereich bestimmt werden. Vorzugsweise bilden die Markierungsmittel Grenzen auf dem Untersuchungsobjekt aus und der Zielaufnahmebereich ist durch den Bereich innerhalb dieser Grenzen definiert. Die Markierungsmittel können direkt auf dem Untersuchungsobjekt, z.B. direkt auf der Haut, oder auf der Kleidung des Untersuchungsobjekts angeordnet sein. Wenn das Untersuchungsobjekt nahezu unbeweglich auf dem Lagerungsmittel, z.B. einer Patientenliege oder einem Patiententisch, liegt, können Markierungsmittel, die an dem Lagerungsmittel, z.B. seitlich an einem Patiententisch, angeordnet, platziert oder angebracht sind, ebenfalls eindeutig zur Bestimmung der Position des Zielaufnahmebereichs verwendet werden. Weiter sind auch Markierungsmittel denkbar, die teilweise auf dem Untersuchungsobjekt und an dem Lagerungsmittel platziert oder angebracht sind. Nach dem ersten Verfahrensschritt sind die Positionen der Markierungsmittel und damit die Position des Zielaufnahmebereichs des Untersuchungsobjektes bekannt.
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Im zweiten Verfahrensschritt wird der Aufnahmebereich der bildgebenden Vorrichtung in Abhängigkeit des Zielaufnahmebereichs eingestellt. Voraussetzung ist, dass die bildgebende Vorrichtung über Mittel verfügt, um den Aufnahmebereich, d.h. denjenigen Bereich des Untersuchungsobjektes, der bei einer Bildaufnahme abgebildet wird, einzustellen. Bei einem Computertomografiegerät können beispielsweise die Position des ersten und des letzten Schichtbildes eingestellt oder vorgegeben werden. Bei einem Röntgengerät kann zum Beispiel die Ausdehnung des bestrahlten Bereiches auf dem Untersuchungsobjekt eingestellt werden, wozu beispielsweise die Positionen einer Röntgenquelle und eines Röntgendetektors angepasst werden können. Der Aufnahmebereich wird unter Berücksichtigung der erfassten Positionen der mindestens zwei Markierungsmittel so eingestellt, dass eine Aufnahme mit diesen Einstellungen, den Zielaufnahmebereich abbildet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Erfassen der Positionen der wenigstens zwei Markierungsmittel mittels wenigstens eines, auf einem optischen, induktiven, kapazitiven, magnetischen oder elektromagnetischen Messprinzip beruhenden Sensors.
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Die Lokalisierung von Objekten mittels optisch, induktiv, kapazitiv, magnetisch oder elektromagnetisch wirkenden Aktoren und Sensoren ist prinzipiell bekannt. Beispielsweise kann mit Hilfe eines stereoskopischen Bildes, das mit einer stereoskopischen Kamera aufgenommen wurde, und mit, aus der medizinischen Bildverarbeitung bekannten, Bildverarbeitungsalgorithmen die räumliche Lage eines optisch abgegrenzten Musters, wie ein optischer, z.B. kreuzförmiger, Marker, bestimmt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die bildgebende Vorrichtung ein Computertomografiegerät ist und zwei, auf dem Untersuchungsobjekt oder auf einem Lagerungsmittel des Untersuchungsobjekts platzierte, Markierungsmittel Startposition und Endposition des Zielaufnahmebereiches repräsentieren.
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Bei der Bildgebung mit Computertomografiegeräten werden Schnittbilder gewonnen und anschließend die Volumenstruktur des aufgenommenen Volumenbereiches durch Bildverarbeitungsalgorithmen rekonstruiert. Zur Aufnahme der Schnittbilder wird das auf einem Lagerungsmittel liegende Untersuchungsobjekt beispielsweise in Richtung seiner Längsachse durch die Aufnahmeeinrichtung geschoben. Im Allgemeinen reicht es aus, die Position des ersten und die Position des letzten Schnittbildes durch Markierungsmittel zu kennzeichnen, um den Zielaufnahmebereich eindeutig zu definieren.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die bildgebende Vorrichtung ein Röntgengerät und in das Einstellen des Aufnahmebereichs der bildgebenden Vorrichtung auf den Zielaufnahmebereich geht eine Einstellung eines Kollimators ein.
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Wenn bei der Verwendung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die bildgebende Vorrichtung ein Röntgengerät ist, ist es vorteilhaft, nach Erfassen der Positionen der zwei oder mehreren Markierungsmitteln und der Bestimmung des Zielaufnahmebereichs des Untersuchungsobjekts einen Kollimator in Abhängigkeit des Zielaufnahmebereichs einzustellen. In der Röntgentechnik bezeichnen Kollimatoren oder Kollimatorblenden Vorrichtungen, die durch Absorption von Streustrahlung einen parallelen Strahlenverlauf erzeugen und/oder durch Absorption die Bestrahlung auf einen gewünschten Bereich beschränken. Das Einfahren dieser nicht röntgenstrahlendurchlässigen Filter kann somit die bestrahlte Fläche des Untersuchungsobjektes auf den Zielaufnahmebereich reduzieren und reduziert gleichzeitig die Streustrahlung.
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Es ist denkbar, dass die bildgebende Vorrichtung ein Magnetresonanztomografiegerät ist und dass nach Erfassen der Positionen der zwei oder mehreren Markierungsmitteln und der Bestimmung des Zielaufnahmebereichs des Untersuchungsobjekts der Aufnahmebereich des Magnetresonanztomografiegerätes in Abhängigkeit des Zielaufnahmebereichs eingestellt wird.
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Mit besonderem Vorteil werden auf wenigstens einem Markierungsmittel kodierte Informationen ausgelesen.
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Auf oder in den Markierungsmitteln können weitere Informationen, zum Beispiel Informationen über das Untersuchungsobjekt oder die auszuführende Untersuchung, gespeichert sein. Diese Informationen können ausgelesen werden und zum Beispiel einer Rechen- und Steuereinheit zur Weiterverarbeitung oder zur Speicherung zugeführt werden.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Verfahren automatisch ausgeführt wird.
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Automatisch ausgeführte Verfahren brauchen weniger Anwendereingriffe und führen somit zu einem schnelleren Ablauf. Da heutige bildgebende Vorrichtungen meist schon für automatische Abläufe vorbereitet sind, ist die Integration eines erfindungsgemäßen Verfahrens technisch leicht möglich. Im Vorfeld der eigentlichen medizinischen Aufnahme werden die Markierungsmittel maschinell automatisch erkannt, z.B. von einer Kamera oder einem anderen Aufnahmesystem und eine Untersuchung automatisch an der entsprechenden Körperstelle gestartet beziehungsweise beendet. Eine Voraufnahme kann dadurch entfallen.
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Vorteilhaft sind die wenigstens zwei, einen Zielaufnahmebereich eines Untersuchungsobjekts repräsentierenden Markierungsmitteln platziert, bevor das Untersuchungsobjekt in einen Untersuchungsraum, in dem die Aufnahme mit einer bildgebenden Vorrichtung vorgenommen wird, gebracht wird. Dadurch kann die Zeit, die das Untersuchungsobjekt in dem Untersuchungsraum verbringt, minimiert werden. Bestenfalls ist das Untersuchungsobjekt nur genau die Zeit im Untersuchungsraum, die für die Aufnahme des Zielaufnahmebereiches notwendig ist. Die Auslastung der bildgebenden Vorrichtung kann dadurch maximiert werden.
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Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterstützung einer Aufnahmebereichseinstellung einer bildgebenden Vorrichtung. Sie umfasst wenigstens zwei, einen Zielaufnahmebereich eines Untersuchungsobjekts repräsentierende Markierungsmittel. Jeweils ein Markierungsmittel ist auf dem Untersuchungsobjekt und/oder auf einem Lagerungsmittel des Untersuchungsobjekts platziert. Weiter umfasst die Vorrichtung wenigstens ein Positionserfassungsmittel zum Erfassen der Positionen der wenigstens zwei, den Zielaufnahmebereich des Untersuchungsobjekts repräsentierende Markierungsmittel, und ein Rechen- und Steuermittel zum Einstellen des Aufnahmebereichs der bildgebenden Vorrichtung in Abhängigkeit des Zielaufnahmebereichs.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst somit mindestens zwei Markierungsmittel, die den Zielaufnahmebereich eines Untersuchungsobjektes bestimmen, ein Positionserfassungsmittel zum Erfassen der Positionen der Markierungsmittel und ein Rechen- und Steuermittel zum Einstellen des Aufnahmebereichs der bildgebenden Vorrichtung. Das Rechen- und Steuermittel ist dazu ausgelegt, den Zielaufnahmebereich in Abhängigkeit der erfassten Positionen der Markierungsmittel zu bestimmen und an die bildgebende Vorrichtung weiterzuleiten.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung beruht die Funktionsweise des wenigstens einen Positionserfassungsmittels zum Erfassen der Positionen der wenigstens zwei Markierungsmittel auf einem optischen, induktiven, kapazitiven, magnetischen oder elektromagnetischen Messprinzip.
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Sensoren, die Objekte mittels optischen, induktiven, kapazitiven, magnetischen oder elektromagnetischen Messprinzipien lokalisieren, sind prinzipiell bekannt. Beispielsweise sind Kameras im sichtbaren Wellenlängenbereich weit verbreitet und können z.B. durch stereoskopische Aufnahmen auch eine räumliche Bilddarstellung ermöglichen. Als sogenannte Time-of-Flight-Kameras (TOF) werden 3D-Kamerasysteme bezeichnet, die mit einem Laufzeitverfahren Abstände messen. Das Prinzip ähnelt dem von Laserscannern, im Gegensatz dazu wird aber mit einem Messvorgang eine Matrix von Abständen erfasst. Selbstverständlich sind die Markierungsmittel und das Positionserfassungsmittel aufeinander abgestimmt, so dass eine genaue Positionsbestimmung der Markierungsmittel ermöglicht wird.
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Vorzugsweise umfasst jeweils ein Markierungsmittel ein reversibel befestigbares Markierungsmittel oder ein gurtähnliches Markierungsmittel.
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Ein reversibel befestigbares Markierungsmittel kann beispielsweise als scheibenförmige, lösbare Klebefolie mit einem aufgedruckten Markierungskreuz ausgeführt sein. Mittels eines Klettverschlussmechanismus kann das Markierungsmittel auf einem Kleidungsstück angebracht werden und nach Gebrauch wiederverwendet werden. Weiter sind auch magnetisch haftende, steckbare oder einrastbare Markierungsmittel denkbar. Unter einem gurtähnlichen Markierungsmittel kann beispielsweise ein Gummiband verstanden werden, das quer zur Längsachse des Lagerungsmittels, über das Untersuchungsobjekt gespannt wird, und somit, z.B. durch eine Kante, eine Begrenzungslinie markiert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist ein Markierungsmittel der wenigstens zwei Markierungsmittel ein vorgebbares Muster und/oder eine vorgebbare Farbe auf.
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Bei Verwendung eines Positionserfassungsmittels, das auf einem optischen Messprinzip beruht, sind Ausführungsformen bei einem Markierungsmittel mit optisch leicht erkennbaren Mustern vorteilhaft. Beispielsweise ist durch den hohen Kontrast ein schwarzes Kreuz auf einem weißen Untergrund leicht und genau zu detektieren. Auch Farben eines Markierungsmittels, auf die ein Sensor gut anspricht, weil er in diesem Wellenlängenbereich besonders empfindlich ist, können von Vorteil sein.
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Günstig umfasst wenigstens ein Markierungsmittel kodierte Informationen.
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Auf oder in den Markierungsmitteln können weitere Informationen, zum Beispiel Informationen über das Untersuchungsobjekt oder die auszuführende Untersuchung, gespeichert sein. Diese Informationen können ausgelesen werden und zum Beispiel einer Rechen- und Steuereinheit zur Weiterverarbeitung oder zur Speicherung zugeführt werden.
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Denkbar ist, dass die kodierten Informationen des Markierungsmittels mittels Barcode, QR-Code und/oder RFID-Transponder gespeichert sind.
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Barcode, Strichcode oder Balkencode, bezeichnet eine optoelektronisch lesbare Schrift, die aus verschieden breiten, parallelen Strichen und Zwischenräumen besteht. Die Daten des Strichcodes können mit optischen Lesegeräten, beispielsweise Barcodelesegeräten, Scannern oder Kameras, maschinell ausgelesen werden. Als QR-Code, aus dem Englischen Quick Response, „schnelle Antwort“, wird ein zweidimensionaler, optischer Code verstanden, der von der japanischen Firma Denso Wave im Jahr 1994 entwickelt wurde. Weiterentwicklungen sind der „Micro-QR-Code“, der „Secure-QR-Code“ (SQRC) und der „iQR-Code“. Mit Hilfe des QR-Codes kann auch Information gespeichert werden, die optisch auslesbar ist. Das Akronym RFID basiert auf dem englischen Begriff „radio-frequency identification“, etwa „Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen“. RFID ermöglicht die automatische Identifizierung und Lokalisierung von Gegenständen und Lebewesen und das Auslesen von Informationen. RFID eignet sich sowohl zur Speicherung von Informationen als auch zur Positionsbestimmung.
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Zweckmäßig umfassen die kodierten Informationen des Markierungsmittels Informationen bezüglich Scanparameter und/oder Patienteninformationen.
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Scanparameter sind Einstellungen, die die Art der durchzuführenden Aufnahme betreffen, wie z.B. Anzahl der durchzuführenden Aufnahmen, Belichtungszeiten, etc. Die Übertragung von Patienteninformationen oder Patientendaten kann z.B. die Sicherheit erhöhen, da beispielsweise das Risiko einer Verwechslung reduziert wird, oder die Dokumentation eines Untersuchungsverlaufs kann erleichtert und verbessert werden, wenn diese Informationen zum Beispiel in einem Datensatz mit den zu gewinnenden Bilddaten abgespeichert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das wenigstens eine Positionserfassungsmittel zum Erfassen der Positionen der wenigstens zwei Markierungsmittel an der bildgebenden Vorrichtung angeordnet oder in die bildgebende Vorrichtung integriert.
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Die Anordnung des wenigstens einen Positionserfassungsmittels, das die Positionen der zwei oder mehr Markierungsmittel erfasst, an der bildgebenden Vorrichtung hat beispielsweise den Vorteil einer kompakteren Ausführung gegenüber einer, von der bildgebenden Vorrichtung abgesetzten Anordnung. Bei einer Integration des Positionserfassungsmittels in der bildgebenden Vorrichtung können zum Beispiel Verbindungsleitungen innerhalb der bildgebenden Vorrichtung verlegt werden, wodurch diese leichter steril zu halten ist.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren samt Beschreibung. Es zeigen:
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1 schematisch ein Computertomografiegerät zur Beschreibung der Vorgehensweise zur Einstellung eines Zielaufnahmebereichs nach dem Stand der Technik;
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2 beispielhaft ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Unterstützung einer Aufnahmebereichseinstellung einer bildgebenden Vorrichtung;
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3 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Unterstützung einer Aufnahmebereichseinstellung bei einem Computertomografiegerät;
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4 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Unterstützung einer Aufnahmebereichseinstellung bei einer Röntgenvorrichtung;
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5 schematisch ein Ausführungsbeispiel von verschiedenen Markierungsmitteln.
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1 zeigt schematisch ein Computertomografiegerät 100 zur Beschreibung der Vorgehensweise zur Einstellung eines Zielaufnahmebereichs 19 nach dem Stand der Technik. Mit Hilfe des Computertomografiegerätes 100 soll eine Aufnahme eines Zielaufnahmebereichs 19, hier einer zu untersuchenden Körperregion, eines Untersuchungsobjektes 40, hier ein menschlicher Patient, gewonnen werden. Eine in der klinischen Praxis gängige Methode ist, zunächst eine Vorabaufnahme 105 oder Übersichtsaufnahme mit einem großen Aufnahmebereich der Vorabaufnahme 108 aufzunehmen. Im Fall einer Computertomografieuntersuchung wird diese Vorabaufnahme 105 Topogramm genannt. Zur Gewinnung eines Topogramms wird üblicherweise das Untersuchungsobjekt 40, das auf einem Lagerungsmittel 30, z.B. einer Patientenliege oder einem Patiententisch, gelagert ist entlang einer, durch die Längsrichtung des Untersuchungsobjektes 40 gegebenen, Achse 18 durch den CT-Scanner 100 mit Gantry 61 gefahren. Dabei werden kontinuierlich Projektionen aufgenommen, die zum Beispiel mittels eines Verbindungsmittels 104 einer Rechen- und Steuereinheit 102, zum Beispiel ein Computer, zur Verfügung gestellt werden. In der Rechen- und Steuereinheit 102 werden die Projektionen zu einem Gesamtbild, ähnlich einem Röntgen-Superpositionsbild, interpoliert. Anhand des Topogramms, das auf einem Darstellungsmittel 103, z.B. einem Monitor, des Computertomografiegerätes angezeigt werden kann, entscheidet ein Anwender, z.B. ein Medizinisch-technischer Radiologieassistent, MTRA, über den abzubildenden Bereich, d.h. die Position des ersten Schichtbildes und die Position des letzten Schichtbildes, der in der Regel kleiner ist, als der Aufnahmebereich der Vorabaufnahme 108. Die Festlegung des Zielaufnahmebereichs 19, d.h. des gewünschten, abzubildenden Bereiches, kann durch Einzeichnen von Punkten 106 und 107 in das dargestellte Topogramm erfolgen, beispielsweise durch eine Eingabe an der Rechen- und Steuereinheit 102 mit einem Joystick 109 oder durch eine manuelle Eingabe von Koordinaten, mittels eines Eingabemittels 110, z.B. einer Tastatur. Nach der Aufnahme von Schichtbildern, die den Zielaufnahmebereich 19 umfassen, kann mit Hilfe von bekannten Bildverarbeitungsalgorithmen ein Computertomografiebild berechnet werden. Im Fall einer Röntgenaufnahme oder einer Magnetresonanztomografieaufnahme kann analog dazu zum Beispiel ein Übersichtsbild aufgenommen werden, aus dem dann der Zielaufnahmebereich 19 festgelegt wird.
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Es ist leicht ersichtlich, dass hierbei das Untersuchungsobjekt, d.h. der Patient, einer zusätzlichen Röntgendosis ausgesetzt ist und zudem das Anfertigen einer Vorabaufnahme mit einem großen Bildbereich und die anschließende Auswahl, bei der die bildgebende Vorrichtung eventuell für weitere Aufnahmen blockiert ist, zeitintensiv ist.
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2 zeigt beispielhaft ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zur Unterstützung einer Aufnahmebereichseinstellung einer bildgebenden Vorrichtung. Das Verfahren 1 umfasst die Verfahrensschritte S1 und S2. Es beginnt mit Verfahrensschritt S1 und endet, „End“, nach Verfahrensschritt S2. Die einzelnen Verfahrensschritte lauten:
- S1) Erfassen der Positionen von wenigstens zwei, einen Zielaufnahmebereich eines Untersuchungsobjekts repräsentierenden Markierungsmitteln, wobei jeweils ein Markierungsmittel auf dem Untersuchungsobjekt und/oder auf einem Lagerungsmittel des Untersuchungsobjekts platziert ist;
- S2) Einstellen des Aufnahmebereichs der bildgebenden Vorrichtung in Abhängigkeit des Zielaufnahmebereichs.
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Vorzugsweise wird das Verfahren automatisch ausgeführt, d.h. beispielsweise werden die Positionen der platzierten Markierungsmittel maschinell und automatisch erkannt und eine Bildaufnahme wird automatisch an den entsprechenden Körperstellen gestartet und beendet. Dies ermöglicht eine maximal schnelle Durchführung der Bildgebung und eine minimale zeitliche Belastung des Patienten.
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In 3 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zur Unterstützung einer Aufnahmebereichseinstellung bei einer bildgebenden Vorrichtung, hier einem Computertomografiegerät 60, dargestellt. Das Ausführungsbeispiel dient auch der beispielhaften Beschreibung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung eines Zielaufnahmebereichs 19. Mit Hilfe des Computertomografiegerätes 60 mit Gantry 61 soll eine Aufnahme des Zielaufnahmebereichs 19, hier einer zu untersuchenden Körperregion, eines Untersuchungsobjektes 40, hier ein menschlicher Patient, gewonnen werden. Das Untersuchungsobjekt 40 ist auf einem Lagerungsmittel 30, z.B. einer Patientenliege oder einem Patiententisch, gelagert. In einem ersten Verfahrensschritt werden die Positionen von zwei Markierungsmitteln 11 und 12 erfasst. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um gurtähnliche Markierungsmittel, z.B. Gummibänder, die quer zur Längsachse 18 des Lagerungsmittels 30 über das Untersuchungsobjekt 40 gespannt sind. Die Kanten der Markierungsmittel 11 und 12 bilden Begrenzungslinien, die eine Fläche abgrenzen, markieren bzw. definieren, die dem Zielaufnahmebereich 19 entspricht. Mit anderen Worten repräsentieren die Markierungsmittel 11 und 12 den Zielaufnahmebereich 19 des Untersuchungsobjekts 40, d.h. aus der Lage der Markierungsmittel 11 und 12, die beispielsweise von einem Anwender, z.B. einem Radiologen, platziert wurden, kann der gewünschte Zielaufnahmebereich 19 bestimmt werden. Generell kann jedes Markierungsmittel auf dem Untersuchungsobjekt und/oder auf einem Lagerungsmittel des Untersuchungsobjekts platziert oder angeordnet sein. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Markierungsmittel 11 und 12 sowohl auf dem Untersuchungsobjekt 40 als auch an dem Lagerungsmittel 30 platziert bzw. angebracht. Zum Erfassen der Positionen der zwei Markierungsmittel 11 und 12 sind in dem Ausführungsbeispiel mehrere Positionserfassungsmittel 41 bis 43, die auf optischen Messprinzipien beruhen, beispielhaft dargestellt, wobei selbstverständlich ein Positionserfassungsmittel ausreichend ist. Das Positionserfassungsmittel 41 stellt zwei Kameras im sichtbaren Wellenlängenbereich dar, die durch stereoskopische Aufnahmen eine räumliche Bilddarstellung ermöglichen. Mit an sich bekannten Bildverarbeitungsalgorithmen ist es möglich, daraus beispielsweise die Position, zum Beispiel als Ortsvektor 17 in einem Koordinatensystem 16, des Markierungsmittels 11, zu bestimmen. Weiter ist in 3 als Positionserfassungsmittel 42 eine sogenannte Time-of-Flight-Kamera (TOF) dargestellt. Als Time-of-Flight-Kamera wird ein 3D-Kamerasystem bezeichnet, das mit einem Laufzeitverfahren Abstände misst. Das Prinzip ähnelt dem eines als Positionserfassungsmittel 43 dargestellten Laserscanners, im Gegensatz dazu wird aber mit einem Messvorgang eine Matrix von Abständen erfasst. Die Positionen der Markierungsmittel 11 und 12 werden mittels einer Verbindungsleitung 44 einem Rechen- und Steuermittel 20, hier ein Computer, weitergeleitet. Denkbar ist auch, dass Bild- oder Entfernungsdaten dem Rechen- und Steuermittel 20 übermittelt werden, und das Rechen- und Steuermittel 20 daraus die Positionen der Markierungsmittel 11 und 12 errechnet. Nach diesem ersten Verfahrensschritt sind die Positionen der Markierungsmittel 11 und 12 und damit die Position des Zielaufnahmebereichs 19 des Untersuchungsobjektes 40 bekannt. Das Rechen- und Steuermittel 20 ist dazu ausgelegt, in einem zweiten Verfahrensschritt aus dem bekannten Zielaufnahmebereich 19 Steuerdaten für die bildgebende Vorrichtung, hier das Computertomografiegerät 60, zu generieren und mittels der Verbindungsleitung 22 an die bildgebende Vorrichtung weiterzuleiten. Anschließend wird das Untersuchungsobjekt 40, das auf dem Lagerungsmittel 30 gelagert ist, entlang der Achse 18 durch den CT-Scanner 60 gefahren, wobei Schichtbilder, beginnend mit dem ersten Schichtbild, das durch das Markierungsmittel 11, bis zum letzten Schichtbild, das durch das Markierungsmittel 12, definiert ist, aufgenommen werden. Aus den Schichtbildern kann mittels Bildverarbeitungsalgorithmen ein Computertomografiebild berechnet werden, das dann beispielsweise auf einem Anzeigemittel 21, z.B. einem Monitor des Rechen- und Steuermittels 20, dargestellt werden kann.
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4 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zur Unterstützung einer Aufnahmebereichseinstellung bei einem Röntgengerät oder einer Röntgenvorrichtung 70. Die Röntgenvorrichtung 70 weist beispielsweise einen C-Bogen 73 auf, an dem in gegenüberliegender Lage eine Röntgenquelle 75 und ein Röntgendetektor 74 angeordnet sind. Auf einer Lagerungseinrichtung 30, hier ein Untersuchungstisch, der von einer Säule der Lagerungseinrichtung gehalten wird, liegt ein Untersuchungsobjekt 40, zum Beispiel ein menschlicher Patient. Die Röntgenvorrichtung 70 kann durch ein Rechen- und Steuermittel 20, hier ein Computer, gesteuert werden. Der C-Bogen 73 der Röntgenvorrichtung 70 ist an einer roboterähnlichen Vorrichtung angeordnet, die mehrere Freiheitsgrade bei der Positionierung des C-Bogens 73 und somit der Röntgenquelle 75 und des Röntgendetektors 74 ermöglicht. Beispielhaft sind ein Drehwinkel 72, der durch einen Aktor 71 beeinflussbar ist, eingezeichnet. Das Rechen- und Steuermittel 20 leitet unter anderem Steuergrößen oder Steuersignale an Aktoren der Röntgenvorrichtung 70, wie den Aktor 71, weiter. Mit Hilfe der Röntgenvorrichtung 70 soll eine Röntgenaufnahme eines Zielaufnahmebereichs 19, hier einer zu untersuchenden Körperregion, des Untersuchungsobjektes 40 gewonnen werden. Das Ausführungsbeispiel zeigt schematisch vier Markierungsmittel, die als reversibel befestigbare Markierungsmittel ausgeführt sind. Hierbei handelt es sich beispielsweise um scheibenförmige, lösbare Klebefolien mit einem aufgedruckten Markierungskreuz, die nach Gebrauch wiederverwendet werden können. Die Positionen der Markierungsmittel sind durch Positionserfassungsmittel 41 bis 43 bestimmbar. Exemplarisch ist die Position des Markierungsmittels 13 durch den Ortsvektor 17 im kartesischen Koordinatensystem 16 gezeigt. Diese Position kann mit Hilfe der Positionserfassungsmittel 41, einer stereoskopischen Kamera, einer Time-of-Flight-Kamera 42 und/oder eines Laserscanners 43, bestimmt werden. Der Laserscanner 43 ist am C-Bogen 73 der Röntgenvorrichtung 70 angeordnet, wodurch beispielsweise eine einfachere Verkabelung mit dem Rechen- und Steuermittel 20 möglich ist, da für die Verlegung eines Verbindungsmittels ein vorhandener Leitungskanal verwendet werden kann. Bei außerhalb der Röntgenvorrichtung 70 angeordneten Positionserfassungsmitteln, wie zum Beispiel bei den Positionserfassungsmitteln 41 und 42, wird ein externes Verbindungsmittel 44 oder ein, ebenfalls denkbares, drahtloses Verbindungsmittel benötigt. Nach Erfassen der Positionen der Markierungsmittel durch eines oder mehrerer der Positionserfassungsmittel 41 bis 43, errechnet das Rechen- und Steuermittel 20 Position, Ausrichtung und/oder weitere Parameter, wie z.B. Einstellungen eines im Ausführungsbeispiel nicht dargestellten Kollimators, der Röntgenvorrichtung 70, und stellt sie der Röntgenvorrichtung 70 zur Verfügung. Dadurch kann beispielsweise der C-Bogen 73 automatisch in eine Position verfahren werden, die eine Röntgenaufnahme mit dem Zielaufnahmebereich 19 ermöglicht. Die Röntgenaufnahme kann anschließend auf einem Anzeigemittel 21, z.B. einem Monitor des Rechen- und Steuermittels 20, dargestellt werden.
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In 5 schließlich ist schematisch ein Ausführungsbeispiel von verschiedenen Markierungsmitteln 13 bis 16 dargestellt. Ein Untersuchungsobjekt 40, hier ein menschlicher Patient, liegt auf einem Lagerungsmittel 30, hier eine Patientenliege. Ein Markierungsmittel 13 ist als reversibel befestigbares Markierungsmittel ausgeführt. Es ist eine scheibenförmige, lösbare Klebefolie mit einem aufgedruckten Markierungskreuz. Der hohe Kontrast des schwarzen Kreuzes auf weißem Untergrund ist bei Verwendung eines Positionserfassungsmittels, das auf einem optischen Messprinzip beruht, optisch leicht erkennbar und kann so leicht und genau detektiert werden. Auch Farben eines Markierungsmittels, auf die ein Sensor gut anspricht, weil er in diesem Wellenlängenbereich besonders empfindlich ist, können von Vorteil sein. Das Markierungsmittel 14 weist einen Klettverschlussmechanismus auf, kann auf einem Kleidungsstück angebracht werden und nach Gebrauch wiederverwendet werden. Weiter sind auch magnetisch haftende, steckbare oder einrastbare Markierungsmittel denkbar. Die Markierungsmittel 13 und 14 sind auf dem Untersuchungsobjekt 40 angeordnet bzw. aufgebracht und könnten beispielsweise den Beginn und das Ende eines Zielaufnahmebereichs markieren. Das Markierungsmittel 15 kann ebenfalls aus der Gruppe der reversibel befestigbaren Markierungsmittel, wie lösbare Klebefolie, Markierungsmittel mit Klettverschlussmechanismus, magnetisch haftendes, steckbares oder einrastbares Markierungsmittel, sein. Es ist allerdings an dem Lagerungsmittel 30 angeordnet bzw. angebracht. Wenn sicher gestellt ist, dass die Position des Untersuchungsobjekts 40 nach Platzierung des Markierungsmittels 15 und der Bilderfassung mit einer bildgebenden Vorrichtung bezüglich des Lagerungsmittels 30 nicht verändert wird, kann das Markierungsmittel 15 ebenfalls den Zielaufnahmebereich eindeutig definieren. Das Markierungsmittel 16 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Markierungsmittels. Auf dem Markierungsmittel 16 sind weitere Informationen, zum Beispiel Informationen über das Untersuchungsobjekt 40 oder die auszuführende Untersuchung, gespeichert. Die Informationen sind in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines Barcodes, Strichcodes oder Balkencodes niedergelegt und können beispielsweise durch entsprechende Lesegeräte oder durch optische Positionserfassungsmittel ausgelesen werden und einer Rechen- und Steuereinheit zur Weiterverarbeitung oder zur Speicherung zugeführt werden. Denkbar ist auch, dass die kodierten Informationen des Markierungsmittels mittels QR-Code und/oder RFID-Transponder gespeichert sind. Die kodierten Informationen des Markierungsmittels können Informationen bezüglich Scanparameter und/oder Patienteninformationen umfassen. Scanparameter sind Einstellungen, die die Art der durchzuführenden Aufnahme betreffen, wie z.B. Anzahl der durchzuführenden Aufnahmen, Belichtungszeiten, etc. Die Übertragung von Patienteninformationen oder Patientendaten kann z.B. die Sicherheit erhöhen, da beispielsweise das Risiko einer Verwechslung reduziert wird, oder die Dokumentation eines Untersuchungsverlaufs kann erleichtert und verbessert werden, wenn diese Informationen zum Beispiel in einem Datensatz mit den zu gewinnenden Bilddaten abgespeichert werden.
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Abschließend werden zusammenfassend einige Merkmale und Vorteile der Erfindung beschrieben. Durch die Verwendung und automatische Erkennung von Markierungsmitteln kann eine Vorabaufnahme oder Übersichtsaufnahme, wie z.B. das Topogramm bei einer Aufnahme mit einem Computertomografiegerät, entfallen oder der Aufnahmebereich der Vorabaufnahme kann zumindest eingeschränkt werden. Hierdurch vermindert sich im Allgemeinen die Röntgendosis, der ein Untersuchungsobjekt ausgesetzt ist. Außerdem kann Untersuchungszeit eingespart werden. Wird zusätzliche, auslesbare Information auf den Markierungsmitteln kodiert, kann ein vollautomatischer Arbeitsablauf, engl. Workflow, realisiert werden, bei dem bestenfalls keine manuellen Eingaben, zum Beispiel an einem Steuerrechner, mehr erforderlich sind.
