DE102015220107A1

DE102015220107A1 - Verfahren zum Berechnen eines CT-Scannerprotokolls

Info

Publication number: DE102015220107A1
Application number: DE102015220107.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Käpplinger; Robert Lapp; Rainer Raupach
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2017-04-20
Also published as: US20170105698A1; CN106611102A; CN106611102B; US10292674B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und System zur Bildakquisition, bei dem das Protokoll (P) zur Steuerung des CT-Scanners (10) automatisch berechnet wird. Das System umfasst eine Anlage (1), die zumindest einen CT-Scanner (10) umfasst, ein zentrales PACS-System (PACS), in dem Bilddaten und zugeordnete Metadaten als Bilddateninformationen abgelegt sind, die innerhalb der Anlage (1) akquiriert worden sind und eine Analyseeinheit (20) die programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch zum Analysieren der erfassten Bilddateninformationen bestimmt ist, um daraus automatisch die bestimmten Betriebsbedingungen und die Anlage-spezifischen Protokollparameter für das CT-Scanner-Protokoll (P) zu berechnen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berechnen von Protokollparametern für ein CT-Scanner-Protokoll, das zur zum Betrieb eines CT-Scanners eingesetzt wird.
Während der Datenakquisition und Bildrekonstruktion muss die Ausführung des Scanners gesteuert werden, um die gewünschten Bilder in der erforderlichen Qualität erfassen zu können. Dazu werden bestimmte Einstellungen in einem Protokoll zusammengefasst und auf dem bildgebenden medizinischen Gerät ausgeführt.
Bei Auslieferung eines neuen Scanners werden üblicherweise sogenannte Default-Protokolle mitausgeliefert, die zwangsläufig global bzw. generisch und ausschließlich daraufhin ausgelegt sind, die technischen Leistungsmerkmale des Scanners bestmöglich auszunutzen ohne die individuellen Betriebsbedingungen der Anlage zur Erzeugung der Bilder zu berücksichtigen.
In der Praxis ist ein Scanner üblicherweise in eine technische Anlage integriert, wie einen Standort, eine Organisationseinheit oder Abteilung (z.B. einer Krankenhaus-Abteilung). Aus den unterschiedlichen medizinischen Anforderungen und individuellen Vorlieben in den verschiedenen Abteilungen, Standorten oder Organisationseinheiten ergeben sich auch unterschiedliche Anforderungen an die Bildakquisition; was in Folge dazu führt, dass auch die Scanner unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen und mit unterschiedlichen Protokollen betrieben und gesteuert werden müssen. Ein global voreingestelltes Protokoll ist deshalb selten weiterhin verwendbar; es muss an die Betriebsbedingungen der jeweiligen Anlage angepasst werden.
Im Stand der Technik erfolgt dies in der Regel manuell durch einen Applikationsspezialisten, der bei der Installation des Gerätes die relevanten Protokollparameter spezifisch für die Anlage einstellt und anpasst. Im weiteren Betrieb konnten dann weitere Anpassungen auch direkt vom Kunden vorgenommen werden.
Das bisherige Vorgehen erweist sich als zeitaufwändig und fehleranfällig, da manuelle Fehleinstellungen möglich sind.
Bekannt ist es auch, Protokolle von anderen Geräten oder einer zentralen Instanz zu importieren. Dazu kann ein entsprechendes „Import“-Feature im Rahmen einer Scan-Protokoll-Assistenz-Software ausgebildet sein. Die DE 10 2006 010 535 beschreibt beispielsweise für eine andere Modalität (Magnetresonanz) das zentrale Verfügbarmachen von MR-Protokollen. Als nachteilig erweist es sich dabei in der Praxis jedoch, dass die Protokolle mit den darin enthaltenen Parametern aus unterschiedlichen Gründen (kein Zugriff, kein Treffer bei einer Datenbanksuche etc.) häufig nicht verfügbar sind. Wird ein Gerät ausgetauscht, wird in der Regel das Protokoll nicht vorgehalten. Des Weiteren müssen die Protokolle auch lesbar sein, d.h., sie müssen in lesbaren Formaten vorliegen. Bei Protokollen von Fremdherstellern ist dies in der Regel nicht der Fall, da proprietäre Protokolle zum Einsatz kommen und eine Standardisierung noch nicht herstellerübergreifend umgesetzt ist. Als erschwerend stellt sich des Weiteren heraus, dass – selbst, wenn die früheren Protokollparameter verfügbar und einlesbar sind – die eingelesenen (alten) Parameter auch korrekt interpretiert werden müssen, da die Parameter Scanner-spezifisch und herstellerspezifisch sind. Eine 1:1-Übertragung (vom „alten“ Protokoll auf das „neue“ Protokoll) ist von daher nicht möglich. Wenn z.B. bei einem SOMATOM Gerät der Anmelderin ein Protokollparameter festlegt, dass bei einer 120 kV Beschleunigungsspannung ein bestimmtes Röntgenspektrum erzeugt wird, so ist das aufgrund der verwendeten Röntgenröhre, der Vorfilterung des Spektrums und anderer Gegebenheiten bei anderen Geräten anderer Hersteller nicht zwangsläufig übereinstimmend.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die technische Aufgabe zugrunde, einen CT-Scanner mit einem Scanner-Protokoll betreiben zu können, das spezifisch an die Erfordernisse der jeweiligen Anlage angepasst ist und automatisch erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird jeweils durch einen Gegenstand nach den unabhängigen, nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Berechnen eines CT-Scanner Protokolls für einen CT-Scanner gelöst. Der CT-Scanner (im Folgenden auch kurz Scanner genannt) wird in einer Anlage unter bestimmten Betriebsbedingungen betrieben. Das Verfahren umfasst das Erfassen von Bilddateninformationen aus Bildern, die in der Anlage akquiriert worden sind. Des Weiteren umfasst das Verfahren ein Analysieren der erfassten Bilddateninformationen, um daraus automatisch auf die Betriebsbedingungen der Anlage rück zu schließen und diese zu ermitteln, so dass auf Basis der ermittelten Betriebsbedingungen Anlage-spezifische Protokollparameter für das CT-Scanner-Protokoll berechnet werden können.
Das Protokoll dient zur Steuerung eines Scanners, insbesondere eines CT-Scanners. Es ist jedoch auch auf andere bildgebende, medizinische Geräte zu übertragen, insbesondere z.B. auf MR-Geräte von unterschiedlichen Herstellern. Ein Grundgedanke der Erfindung basiert auf der Analyse von Bildern (Bilddaten und/oder Metadaten), um daraus die Protokollparameter zu berechnen. Durch die Zugrundelegung der Bilder zur Protokollberechnung wird es erfindungsgemäß vorteilhafterweise möglich, die Protokollparameter auch von Fremdherstellern zu berechnen und die Protokollerstellung in einer strukturierten, PACS-basierten Form bereitstellen zu können. Der Scanner wird in einer technischen Anlage, Organisationseinheit oder Abteilung betrieben (z.B. einer Krankenhaus-Abteilung oder Forschungseinheit bzw. -Site). Jede Anlage hat spezifische Anforderungen an die Bilder und/oder an den Scanner und deshalb spezifische Betriebsbedingungen, die erfindungsgemäß bei der Berechnung der Protokollparameter berücksichtigt werden.
Zum Berechnen der Protokollparameter des Scanner-Protokolls wird eine Berechnungseinheit verwendet. Die Berechnungseinheit kann in Form einer CPU (central processing unit) oder eines Co-Prozessors oder eines programmierbaren Logikbausteins ausgebildet oder in diese integriert sein, wie z.B. in einen PLD (Programmable Logic Device), einen FGPA (Field Programmable Gate Array als ein programmierbarer Schaltkreis) oder einen ASIC (application-specific integrated circuit als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung). Die Berechnungseinheit umfasst eine Analyseeinheit, die ausgelegt ist, um die erfassten Bilddateninformationen, die bisher in der Anlage erfasst worden sind, derart zu analysieren, um daraus ohne weitere Benutzereingaben oder ohne weitere Zugriffe auf Speicherinstanzen oder computer-implementierte Instanzen anlage-spezifische Protokollparameter zu berechnen.
Die Betriebsbedingungen charakterisieren den Betrieb des Scanners in der Anlage. Die Betriebsbedingungen umfassen auch spezifische Präferenzen der Site bzw. der Anlage in Hinblick auf die Bildakquisition. Ein Kerngedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Betriebsbedingungen unmittelbar aus den bereits vorliegenden und erfassten Bildern automatisch extrahiert bzw. herausgelesen werden können. Dazu werden alle Bilder mit den Bilddateninformationen (umfassend die Bilddaten und/oder die Meta-Daten) analysiert, die bisher in oder mit der Anlage erfasst worden sind (mit bisherigen/alten Scannern und zugehörigen Protokollen), um daraus Anlage-spezifische Betriebsbedingungen zu berechnen. Zu den Betriebsbedingungen zählen z.B. Daten über die gewählte Röhrenspannungen, die Scan-Geschwindigkeit und/oder die Kollimierung sowie Daten darüber, welche anatomischen Regionen bevorzugt untersucht werden, wie die Schichtdicken spezifiziert sind, wie das Dosis-Rausch-Verhältnis definiert ist, welche Rekonstruktionskerne bevorzugt Verwendung finden, welche Aufnahmebedingungen definiert sind, insbesondere HeadFirst- oder FeetFirst-Einstellungen, Adresse(n) zur Weiterleitung der rekonstruierten Bilddaten, etc.. Die Betriebsbedingungen kennzeichnen also technische Eigenschaften des Scanners und dessen Funktionen (einschließlich der Bildrekonstruktion), die bei der Akquisition der Bilder angewendet wurden und können deshalb auch als Scannerpräferenzen bezeichnet werden.
Aus den Anlage-spezifischen Betriebsbedingungen (die erfindungsgemäß direkt aus den Bilddateninformationen berechnet werden) werden dann anhand eines Protokollgenerationsalgorithmus‘ Protokollparameter errechnet. Das Analysieren und damit der Protokollgenerationsalgorithmus werden in der Analyseeinheit ausgeführt, die vorzugsweise als integrierte Schaltung, z.B. als FGPA oder ASIC, ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verfahren zweistufig ausgeführt wird. In dieser Ausführung der Erfindung umfasst das Verfahren einen Zwischenschritt mit einem Zwischenergebnis. In einem ersten Schritt werden aus den Bilddateninformationen die Anlage-spezifischen Betriebsbedingungen berechnet (Zwischenergebnis). In einem zweiten Schritt werden aus den Anlage-spezifischen Betriebsbedingungen die Protokollparameter errechnet. Dies hat den Vorteil, dass das Zwischenergebnis dem Nutzer angezeigt werden kann und er daraufhin die Möglichkeit hat, in den Prozess einzugreifen und z.B. nochmals ausgewählte Bedingungen zu überprüfen oder zu verändern, so dass dann die anschließende Berechnung der Protokollparameter auf Basis der zuvor eingegebenen, manuellen Änderungen erfolgt.
In einer alternativen Ausführung entfällt der Zwischenschritt. Aus den Bilddateninformationen werden direkt die Protokollparameter berechnet. Damit kann das Verfahren vollautomatisiert und schneller ausgeführt werden.
Bei den Bilddateninformationen handelt es sich um die Bilddaten an sich und – optional – um mit den Bilddaten gespeicherte Meta-Information. Die Meta-Information kann an einem separaten Speicherort gespeichert sein als die Bilddaten, wie z.B. zentral in einem PACS (picture archiving and communication system als ein Bildarchivierungssystem), das für eine Institution, Abteilung oder einen Standort zuständig bzw. zugeordnet ist. In alternativen Ausführungsformen der Erfindung können dies natürlich auch mehrere PACS-Systeme oder Bilddatenbanken sein, auf die seitens des Protokollgenerators ein Zugriff erfolgt. Im Extremfall kann auch eine Bilddatenbank für jeden einzelnen Scanner vorgesehen sein. Alternativ kann ein Cloud-Storage von Bildern der jeweiligen Anlage bereitgestellt werden, der über eine Internet-Verbinddung (zugriffsgeschützt) zugreifbar ist. In einer Ausführungsform der Erfindung stammen die Bilddateninformationen von Bildern, die auf unterschiedlichen Scannern und von unterschiedlichen Herstellern in derselben Anlage akquiriert worden sind.
Im Vorfeld hat der Anwender die Möglichkeit, die Bilder zu bestimmen, die Grundlage der Protokollberechnung sein sollen, um die Qualität der Berechnung zu steigern. Es können auch Muster-Bilddaten, die in einem oder auch an unterschiedlichen Speicherorten abgelegt sind, bestimmt werden, die die Berechnungsgrundlage bieten sollen.
Vorzugsweise sind die Bilddaten gemäß dem DICOM-Standard abgelegt und weisen ein DICOM-spezifisches festes Format auf, das zum Zwecke der Analyse verwendet werden kann. Die Meta-Informationen sind technische Zusatzdaten zu der jeweiligen Bilddaten der Bildstudie. Sie kennzeichnen technische Akquisitionsparameter und umfassen u.a. Aufnahmeparameter wie Rotationszeit, Kollimierung, Anzahl der Zeilen, Pitch, Röhrenspannung und Röhrenstrom, Dosismodulationstyp ebenso wie Rekonstruktionsparameter wie z.B. Schichtdicke, Rekonstruktionskern, Field of View, Default Fensterwerte etc.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Bilddateninformationen aus einer DICOM-Datei und vorzugsweise ausschließlich aus dem image-header und/oder aus einer DICOM-dose-SR-Datei extrahiert werden, wobei die Dateien in einem oder mehreren zentralen Datenspeicher(n) (PACS) vorgehalten oder von anderen Instanzen über entsprechende Schnittstellen eingelesen werden können. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Bilddateninformationen aus dem Image-Header einer DICOM-formatierten Datei eingelesen. Alternativ oder kumulativ können sie auch aus einer Dosis-Datei einer structured report-strukturierten Datei extrahiert werden. Vorteilhafterweise werden die Dateien in einem zentralen Datenspeicher (z.B. in einem PACS) vorgehalten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen die Bilddateninformationen ein Bildrauschen, eine räumliche Auflösung und/oder eine im Bild repräsentierte anatomische Region.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Bilddateninformationen aus jeweils einem analysierten Bild einzeln ermittelt, um daraus Bild-spezifische Protokollparameter zu berechnen. Alternativ werden die Bilddateninformationen aus einer ausgewählten Gruppe von Bildern oder von allen Bildern in einem vorbestimmbaren Speicherbereich gemittelt werden, um daraus bild-übergreifende, aber Anlagen-spezifischen Protokollparameter zu berechnen. Dies bringt den Vorteil, dass die Protokollparameter auf eine breitere Basis von Ausgangsdaten gestellt werden können und damit insgesamt valider sind. In beiden Fällen hat der Anwender im Vorfeld die Möglichkeit, die Bilder, die als Grundlage für die Berechnung genommen werden sollen, auszuwählen bzw. zu definieren. Damit kann die Qualität verbessert werden, indem z.B. ausgeschlossen wird, dass Artefakte berücksichtigt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die bestimmten Betriebsbedingungen Anlagen-spezifisch und somit für alle CT-Scanner der Anlage übereinstimmend. Damit kann eine Vereinheitlichung der Scannersteuerungen und somit auch eine Qualitätsverbesserung erzielt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden zum Berechnen der Anlage-spezifischen Protokollparameter die physikalischen Leistungsmerkmale des CT-Scanners berücksichtigt. Die physikalischen Leistungsmerkmale des Scanners betreffen die technischen Eigenschaften des Scanners, die wiederum direkten Einfluss auf die Bilder haben. Sie umfassen z.B. die Rotationszeiten, die Röhrenleistung, den Detektoraufbau, etc. In einer alternativen oder kumulativen Ausführungsform der Erfindung werden hier auch Software-basierte Eigenschaften des Scanners berücksichtigt, wie Software-Funktionalitäten, das Vorhandensein von Lizenzen, die bestimmte Funktionalitäten freischalten etc.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Protokollgenerator zum Berechnen eines CT-Scanner Protokolls für einen CT-Scanner, der in einer Anlage unter bestimmten Betriebsbedingungen betrieben wird. Der Protokollgenerator kann in Hardware und/oder in Software implementiert sein. Er umfasst:

– Eine Eingangsschnittstelle zum Erfassen von Bilddateninformationen aus Bildern, die innerhalb der Anlage akquiriert worden sind
– Einer Analyseeinheit, die programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch zum Analysieren der erfassten Bilddateninformationen bestimmt ist, um daraus automatisch die bestimmten Betriebsbedingungen und die Anlage-spezifischen Protokollparameter für das CT-Scanner-Protokoll zu berechnen.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Scanner mit einem solchen Protokollgenerator.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System zur Akquisition von medizinischen Bildern, mit:

– einer Anlage, die zumindest einen CT-Scanner umfasst
– einem zentralen PACS-System, in dem Bilddaten und zugeordnete Metadaten abgelegt sind, die innerhalb der Anlage akquiriert worden sind
– einer Analyseeinheit die programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch zum Analysieren der erfassten Bilddateninformationen bestimmt ist, um daraus automatisch die bestimmten Betriebsbedingungen und die Anlage-spezifischen Protokollparameter für das CT-Scanner-Protokoll zu berechnen.

Vorstehend wurde die Lösung der Aufgabe anhand des Verfahrens beschrieben. Dabei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können auch die gegenständlichen Ansprüche (die beispielsweise auf ein System oder auf einen Protokollgenerator oder einen Scanner gerichtet sind) mit den Merkmalen weitergebildet sein, die in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module, insbesondere durch Hardware-Module oder Mikroprozessor-Module, des Systems bzw. der Vorrichtung ausgebildet und umgekehrt.
Eine weitere Aufgabenlösung sieht ein Computerprogramm vor, mit Computerprogrammcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte des oben näher beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. Dabei ist es auch möglich, dass das Computerprogramm auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist.
Eine weitere Aufgabenlösung besteht in einem Computerprogrammprodukt, das in einen Speicher eines Computers geladen oder ladbar ist mit Computerprogrammcode zur Durchführung des oben näher beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird.
In der folgenden detaillierten Figurenbeschreibung werden nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele mit deren Merkmalen und weiteren Vorteilen anhand der Zeichnung besprochen. In dieser zeigen:
1 ein übersichtsartiges Blockschaltbild eines Systems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Berechnen von Protokollparametern aus Bilddaten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung; und
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.
Im Folgenden sei die Erfindung unter Bezugnahme auf 1 näher beschrieben. Um einen CT-Scanner 10 optimal betreiben zu können, ist es wichtig, die Betriebsbedingungen der Anlage 1 zu analysieren, in die er integriert ist. Erfindungsgemäß werden die Betriebsbedingungen automatisch aus den bisher mit dem Scanner 10 in der Anlage 1 erfassten Bildern extrahiert. Aus den Betriebsbedingungen können dann Protokollparameter berechnet und abgeleitet werden.
In einer Anlage 1 (z.B. einem Krankenhaus oder einer Abteilung) können mehrere Scanner 10 betrieben werden, die üblicherweise über ein Netzwerk NW (das als lokales Netzwerk/LAN oder als WLAN ausgebildet sein kann) miteinander kommunizieren. Ein zentrales Bildarchivsystem PACS befindet sich üblicherweise auch in einer Anlage 1 und ist ebenfalls über das Netzwerk NW mit den anderen computerbasierten Instanzen verbunden.
Der Scanner 10 umfasst einen Patiententisch 12, eine Gantry 11 mit einer oder mehreren – in den Figuren nicht dargestellten – Röntgenröhre(n) 13. Er wird über einen Steuerrechner R gesteuert. Auf dem Steuerrechner R wird zum Zwecke der Gerätesteuerung ein Protokoll P eingespielt.
Der Scanner 10 wird über ein Scanner-Protokoll P gesteuert. Das Scanner-Protokoll P soll nun so erzeugt oder angepasst werden, dass die mit dem Scanner 10 erzeugten Bilder möglichst auf dieselbe Art und Weise akquiriert werden, wie die bisher in der Anlage 1 erfassten Bilder. Dazu kann bei Neuauslieferung eines Scanners 10 ein mitausgeliefertes Default-Scanner Protokoll spezifisch an die Betriebsbedingungen angepasst werden oder es kann überhaupt ein neues Protokoll für den Scanner 10 der jeweiligen Anlage 1 erstellt werden. Zur Bestimmung der Protokollparameter des Protokolls werden erfindungsgemäß ausschließlich die in der Anlage 1 bereits erfassten Bilddateninformationen analysiert. Dabei handelt es sich neben den eigentlichen Bilddaten optional auch um Meta-Daten, die den Bilddaten zugeordnet sind und beispielsweise angeben, mit welchem Rekonstruktionsalgorithmus die Bilder errechnet wurden, wie groß die Bilddatei ist, welche anatomische Region repräsentiert ist etc.
Um das Scanner-Protokoll P zu berechnen ist ein Protokollgenerator 20 ausgebildet, der eine Eingangsschnittstelle 21 umfasst, über die die Bilddaten aus dem Speicher PACS eingelesen werden. Weiterhin ist eine Analyseeinheit 22 vorgesehen, die dazu bestimmt ist, aus den erfassten Bilddaten und/oder Metadaten die Betriebsbedingungen zu berechnen. Die Betriebsbedingungen sind Anlagen-spezifisch. Die Betriebsbedingungen können aber Scanner-übergreifend sein; dies bedeutet, dass innerhalb einer Anlage 1 alle Scanner 10 mit übereinstimmenden Betriebsbedingungen betrieben werden. Das erzeugte Protokoll P wird dann an den Scanner 10 zur Steuerung weitergeleitet. Dazu kann der Protokollgenerator 20 eine Ausgangsschnittstelle 23 umfassen.
2 zeigt einen typischen Ablauf des Verfahrens zum Berechnen von Protokollparametern, die spezifisch auf die Gegebenheiten der jeweiligen Anlage 1 abgestimmt sind und dabei jedoch gleichzeitig die Hauptleistungsmerkmale des jeweiligen Scanners 10 berücksichtigen. Nach dem Start des Verfahrens werden in Schritt a die Bilddateninformationen erfasst. Dies erfolgt vorzugsweise unter Zugriff auf das Speichersystem PACS. In Schritt b werden die eingelesenen Bilddateninformationen analysiert, um in einem ersten Zwischenergebnis die Betriebsbedingungen der Anlage 1 zu ermitteln und darauf basierend dann aus den Betriebsbedingungen die Protokollparameter zu berechnen. Die so berechneten Protokollparameter werden dann in Schritt c bereitgestellt. Das Ergebnis mit den Anlage-spezifischen Protokollparametern kann auch auf einer – z.B. grafischen – Benutzer-Schnittstelle ausgegeben werden, um dem Anwender Gelegenheit zur Interaktion zu geben, so dass er beispielsweise bestimmte der berechneten Parameter von Hand nachjustieren kann oder zu ausgewählten Parametern noch weiter Bilder als Grundlage anfordern kann. Dies soll in 2 mit dem Pfeil symbolisiert sein, der von Schritt c wieder zu Schritt a zurück verzweigt und kennzeichnen soll, dass weitere Bilder als Grundlage für eine weitere Berechnung angefordert werden. Ebenso kann eine weitere Analyse angestoßen werden. Nach dem Bereitstellen des Protokolls kann das Verfahren auch enden.
Üblicherweise sind die individuellen (alten) Protokolle des (alten) Scanners 10 nicht ohne weiteres verfügbar (oder nur mit aufwändigen Maßnahmen, wie umformatieren, anpassen, übersetzen, einlesen von entfernten Instanzen), so dass das erfindungsgemäße Verfahren, wie vorstehend beschrieben, angewendet werden kann, um aus den bisherigen Bildern (, die mit dem „alten“ Scanner, der mit dem „alten“ Protokoll betrieben wurde, erfasst worden sind) die Protokollparameter abzuleiten. Steht jedoch das „alte“ Protokoll in einem lesbaren Format zur Verfügung, so ist es in einer einfachen Variante der Erfindung vorgesehen, dass die Einstellungen des „alten“ Protokolls auf das neu zu erstellende übersetzt werden, soweit möglich und soweit die Scanner-Leistungsmerkmale verfügbar sind. Das Übersetzen erfolgt anhand einer Mappingvorschrift, bei dem die erzeugten Bilder der Referenzrahmen darstellen: Das Protokoll des „neuen“ Scanners 10 soll so berechnet werden, dass die mit dem „neuen“ Scanner erzeugten Bilder möglichst weitgehend den „alten“ Bildern (mit dem „alten“ Scanner erzeugt) gleichen.
In 3 ist ein alternativer Aufbau des erfindungsgemäßen Systems gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Anlage 1 umfasst mehrere CT-Scanner 10, ein zentrales Speichermodul PACS für die Anlage 1, also anlagen-spezifisch, aber Scanner-übergreifend. Damit sind die im Speicher PACS abgelegten Bilder, die zur Analyse herangezogen werden ebenfalls anlagen-spezifisch, aber Scanner-übergreifend. Der Anlage 1 ist jedoch nur eine Analyseeinheit 22 zugeordnet, die über das Netzwerk unmittelbar von dem Speicher PACS Daten einlesen und verarbeiten kann, um aus den Bildern die Betriebsbedingungen herzuleiten, die bei der zurückliegenden Akquisition der analysierten Bilder zugrunde gelegen haben. Die Analyseeinheit 22 kann als integrierte Schaltung in Hardware oder als Programm in Software realisiert sein. Die Ausgabe der Analyseeinheit 22 sind dann berechnete Protokollparameter für das Scanner-Protokoll P, welches nachfolgend an alle oder ausgewählte Scanner 10 zur Steuerung weitergeleitet werden kann. Dies hat den Vorteil, dass der Anwender an dieser Stelle nochmals wählen kann, auf welchem Scanner 10 der Anlage 1 er konkret das berechnete Protokoll zur Ausführung bringen möchte.
4 zeigt einen weiteren alternativen Aufbau des erfindungsgemäßen Systems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In Übereinstimmung mit 3 sind wieder mehrere Scanner 10 in einer Anlage 1 integriert. Dabei ist jedoch jeder Scanner 10 durch ein Zusatzmodul erweitert. Das Zusatzmodul ist der Protokollgenerator 20, der unmittelbar auf dem Scanner 10 oder der ihm zugeordneten Steuer- oder Berechnungseinheit implementiert sein kann. Der Protokollgenerator 20 kann als integrierte Schaltung in Hardware oder als Programm in Software realisiert sein. Die Ausgabe des Protokollgenerators 20 sind in dieser Ausführungsform berechnete Protokollparameter für das Scanner-Protokoll P, welches nachfolgend – ebenso, wie oben beschrieben in der Ausführungsform der Erfindung, die in Bezug auf 3 beschrieben worden ist und mit den dort erwähnten Vorteilen – an alle oder ausgewählte Scanner weitergeleitet werden kann.
5 zeigt einen weiteren vorteilhaften alternativen Aufbau des erfindungsgemäßen Systems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In Übereinstimmung mit 3 sind wieder mehrere Scanner 10 in einer Anlage 1 integriert bzw. zusammengefasst. Sie können über ein internes Netzwerk kommunizieren und stehen mit dem Netzwerk NW in Datenaustausch mit dem Speicher PACS, der als Datenbank fungieren kann, und in funktionaler Hinsicht der jeweiligen Anlage 1 zugeordnet ist und in Datenaustausch mit dem Protokollgenerator 20, der ebenfalls der jeweiligen Anlage 1 zugeordnet ist. Diese Ausführung erweist sich dann als vorteilhaft, wenn eine Erweiterung der erfindungsgemäßen Protokollgeneration auf weitere Scanner 10 über die jeweilige Anlage 1 hinaus gewünscht ist. So kann es beispielsweise sein, dass ähnliche oder dieselben Betriebsbedingungen auch auf anderen Scannern 10 anderer Anlagen 1‘ herrschen (z.B. weil in einer anderen Abteilung oder in einer anderen Institution dieselben anatomischen Regionen untersucht werden). In diesem Fall ist es wünschenswert, das erzeugte Protokoll P auch auf diese Scanner 10 zu verteilen, obwohl sie sich „eigentlich“ außerhalb der Anlage 1 befinden.
Die Analyseeinheit 22 ist grundsätzlich derart ausgelegt, dass neben den Bilddaten – und je nach Ausführungsform der Erfindung zugeordneten Meta-Daten – auch noch die Leistungscharakteristik des Scanners 10 als Eingangsgröße herangezogen wird, um daraus die Protokollparameter zu berechnen und zu optimieren. Grundlage der Berechnung ist immer das Ergebnis, also das mit dem Scanner-Protokoll generierte Bild, das möglichst dem bereits vorliegenden (alten oder originalen) Bild gleichen soll, das bereits auf dem Scanner erzeugt worden ist. Dabei können Optimierungskriterien (z.B. durch Priorisierung der Eingangsgrößen) berücksichtigt werden. Es hat somit erfindungsgemäß einen Einfluss auf die Berechnung der Protokollparameter, ob der Scanner 10 z.B. mit Rotationszeiten von 0,28, 0,5 oder 1,9 Sekunden betrieben wird, welcher Detektor verwendet wird und wie groß dessen Detektionsfläche ist (z.B. 64 × 0,6mm), ob 1 oder 2 Röntgenröhren (Dual Scan Mode) eingebaut sind, wie schnell sich der Tisch bewegt, welche Bildrekonstruktionsalgorithmen angewendet werden und/oder wie die Steuerung des Scanvorganges ausgeführt wird (z.B. mit einer Dosismodulation über unterschiedliche anatomische Bereiche, um eine möglichst optimale Signalqualität zur Verfügung stellen zu können).
Ein Protokoll P kann aus einer Folge von Bildern oder Scans und den jeweiligen Scans zugeordneten Rekonstruktionen bestehen. Aufgrund der unterschiedlichen anzuwendenden Rekonstruktionsalgorithmen kann dies nochmals einen Einfluss auf die Bildakquisition haben, um z.B. einen leicht modifizierten Bildausschnitt oder eine andere Orientierung der Scans zu ermitteln.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die gespeicherten Bilddaten und Bilddateninformationen verwendet, um daraus direkt die Betriebsbedingungen oder die Protokollparameter zu berechnen. In einer alternativen Ausführung ist es möglich, die Berechnung der Protokollparameter auf Basis von gemittelten Werten von unterschiedlichen Bildern auszuführen, um das Berechnungsergebnis sicherer zu machen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als Eingangsgrößen für die Protokollberechnung die Bilddaten, die (den Bilddaten zugeordneten) Metadaten und die Leistungsmerkmale des Scanners berücksichtigt. Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden aus den Bilddaten direkt durch eine Bildanalyse unter anderem folgende Eigenschaften berechnet:

– Bildrauschen
– Räumliche Auflösung
– Positionierung und Größe der im Bild repräsentierten und rekonstruierten anatomischen Region
– Schichtdicke
– Rekonstruktionsinkrement.

Aus den Meta-Informationen, insbesondere aus dem DICOM-Header oder der DoseSR-Datei können erfindungsgemäß – unter anderem – folgende Eigenschaften berechnet werden:

– Anzahl der Rekonstruktionskerne bei der Bildrekonstruktion
– Applizierte Dosis.
– Unter Umständen können aus den Meta-Informationen auch die Eigenschaften berechnet werden, die vorstehend bei den Bilddaten und den diesbezüglichen Berechnungen erwähnt wurden, wie Schichtdicke, räumliche Auflösung etc.

Mit anderen Worten wird/werden erfindungsgemäß eine oder mehrere Kostenfunktion in Abhängigkeit von technischen Parametern des Scanners definiert (z.B. kV, mAs, Schichtdicke, Rekonstruktionsalgorithmus, …), die die Vergleichbarkeit von diagnostisch oder technisch (z.B. Schärfe, Dosis) relevanten Größen misst. Anschließend wird diejenige Parameter-Kombination als Optimum auswählt, die die Kostenfunktion(en) minimiert. Es ist auch möglich, dass jede technische Größe einzeln und praktisch separat verglichen und optimiert wird.
Beispiele:

– Röhrenspannung: Im einfachsten Fall soll K(kV) = abs(kV_ref – kV) minimiert werden; etwas komplexer: K(kV, Vorfilter)) = abs(Schwerpunkt(Spektrum(kV_ref, Vorfilter_ref) – Schwerpunkt(Spektrum(kV, Filter))) soll minimiert werden, was eine simultane Optimierung für zwei technische Parameter darstellt.
– Rekonstruktionsalgorithmus: K(Kern) = abs(rho50(MTF(Kern_ref)) – rho50(MTF(Kern))) soll minimal werden.

Mit der Erfindung können eine Reihe von Vorteilen erzielt werden. So ist keine fehleranfällige Benutzerinterkation zur Berechnung und Einstellung der Protokollparameter mehr notwendig. Des Weiteren müssen – im Unterschied zum Vorgehen nach dem Stand der Technik – keine Bildaufnahmen vom Patienten mehr getätigt werden. Die Protokollparameterberechnung erfolgt alleine und unmittelbar auf Basis von bereits akquirierten Bildern. Damit kann die Strahlenbelastung des Patienten gesenkt werden. Durch die vollautomatisierte Durchführbarkeit des Verfahrens, kann das Protokoll in wesentlich kürzerer Zeit erstellt werden, was zu einer besseren Geräteausnutzung führt.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Beschreibung der Erfindung und die Ausführungsbeispiele grundsätzlich nicht einschränkend in Hinblick auf eine bestimmte physikalische Realisierung der Erfindung zu verstehen sind. Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
Für einen Fachmann ist es insbesondere offensichtlich, dass die Erfindung nicht nur für CT-Geräte angewendet werden kann, sondern auch für andere Röntgen-basierte Geräte und nichtröntgen-basierte Modalitäten, bei denen aus den erfassten Bildern Rückschlüsse auf die Betriebsbedingungen errechnet werden können, die dann wiederum einen Einfluss auf die Protokollparameter zur Gerätesteuerung haben. Des Weiteren können die Bauteile des Protokollgenerators 20 auf mehrere physikalische Produkte verteilt realisiert werden kann.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die nachstehenden Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006010535 [0007]

Claims

Verfahren zum Berechnen eines CT-Scanner-Protokolls (P) für einen CT-Scanner (10), der in einer Anlage (1) unter bestimmten Betriebsbedingungen betrieben wird, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: – Erfassen (a) von Bilddateninformationen aus Bildern, die in der Anlage (1) akquiriert worden sind – Analysieren (b) der erfassten Bilddateninformationen, um daraus automatisch die bestimmten Betriebsbedingungen und die Anlage-spezifischen Protokollparameter für das CT-Scanner-Protokoll (P) zu berechnen (c).
Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem aus den erfassten Bilddateninformationen als Zwischenergebnis Scannerpräferenzen ermittelt werden, wobei aus den ermittelten Scannerpräferenzen die Anlage-spezifischen Protokollparameter berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei dem die Bilddateninformationen aus einer DICOM-image-header-Datei und/oder aus einer DICOM-dose-SR-Datei extrahiert werden, wobei die Dateien in einem zentralen Datenspeicher (PACS) vorgehalten werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei dem die Bilddateninformationen ein Bildrauschen, eine räumliche Auflösung und/oder eine im Bild repräsentierte anatomische Region umfassen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei dem die Bilddateninformationen aus jeweils einem analysierten Bild einzeln ermittelt werden, um daraus Bild-spezifische Protokollparameter zu berechnen oder bei dem die Bilddateninformationen aus einer ausgewählten Gruppe von Bildern oder von allen Bildern gemittelt werden, um daraus bild-übergreifende, aber Anlagen-spezifischen Protokollparameter zu berechnen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei dem die bestimmten Betriebsbedingungen Anlagen-spezifisch sind und somit für alle CT-Scanner (10) der Anlage (1) übereinstimmen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei dem zum Berechnen der Anlage-spezifischen Protokollparameter physikalische oder technische Leistungsmerkmale des CT-Scanners (10) berücksichtigt werden.
Protokollgenerator (20) zum Berechnen eines CT-Scanner-Protokolls (P) für einen CT-Scanner (10), der in einer Anlage (1) unter bestimmten Betriebsbedingungen betrieben wird, umfassend: – Eine Eingangsschnittstelle (21) zum Erfassen von Bilddateninformationen aus Bildern, die in der Anlage (1) akquiriert worden sind – Einer Analyseeinheit (22), die programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch zum Analysieren der erfassten Bilddateninformationen bestimmt ist, um daraus automatisch die bestimmten Betriebsbedingungen und die Anlage-spezifischen Protokollparameter für das CT-Scanner-Protokoll (P) zu berechnen.
Scanner (10) mit einem Protokollgenerator (20) gemäß dem unmittelbar vorhergehenden Patentanspruch.
System zur Bildakquisition, mit: – einer Anlage (1), die zumindest einen CT-Scanner (10) umfasst – einem zentralen Speicher (PACS), in dem Bilddaten und zugeordnete Metadaten abgelegt sind, die innerhalb der Anlage (1) akquiriert worden sind – einer Analyseeinheit (22), die programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch zum Analysieren der erfassten Bilddateninformationen bestimmt ist, um daraus automatisch die bestimmten Betriebsbedingungen und die Anlage-spezifischen Protokollparameter für das CT-Scanner-Protokoll (P) zu berechnen.