DE102016204212A1

DE102016204212A1 - Computed tomographic method and apparatus for carrying it out

Info

Publication number: DE102016204212A1
Application number: DE102016204212.2A
Authority: DE
Inventors: Norman Hartmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2016-03-15
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2017-09-21
Also published as: WO2017157491A1

Abstract

Die Erfindung betrifft im Wesentlichen ein Computertomographisches Verfahren, bei dem zunächst vom Bediener eine erwartete ungefähre Scan-Fläche festgelegt wird, bei dem eine erste Probe-Scan-Linie in einer mittleren Scan-Zeile der erwarteten Scan-Fläche abgetastet und die von dieser Probe-Scan-Linie erfasste Gewebetextur analysiert wird, ob der gewünschte zu untersuchende Bereich durch die Scan-Linie erfasst wird, bei dem dann ausgehend von der mittleren Scan-Zeile der erwarteten Scan-Fläche bis hin zu einer ersten Begrenzung der erwarteten Scan-Fläche mit Hilfe von weiteren Probe-Scan-Linien entsprechend einer Binär-Suche eine erste Organgrenze gesucht wird, bei dem in entsprechender Weise zwischen der mittleren Scan-Zeile und einer zweiten Begrenzung der erwarteten Scan-Fläche eine weitere Organgrenze ermittelt wird und bei dem dann Scan-Linien für die eigentliche Untersuchung im Wesentlichen nur zwischen den beiden ermittelten Organgrenzen erfasst werden. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass kein Vorab-Scan und kein menschlicher Eingriff beim Einstellen der Scan-Fläche mehr erforderlich sind und gleichzeitig ein genauerer Scan produziert wird. Dies vermeidet Fehler, reduziert die Strahlung auf ein Minimalmaß und reduziert gleichzeitig die Durchlaufzeit pro Scan dramatisch.The invention essentially relates to a computed tomography method in which the operator first determines an expected approximate scan area in which a first sample scan line is scanned in a middle scan line of the expected scan area and Scan line detected tissue texture is analyzed, whether the desired area to be examined is detected by the scan line, in which then starting from the middle scan line of the expected scan area to a first boundary of the expected scan area with help of further sample scan lines corresponding to a binary search, a first organ border is sought, in which a further organ border between the middle scan line and a second boundary of the expected scan surface is determined, and then scan lines for the actual examination, essentially only be detected between the two determined organ boundaries. The advantage of the invention is that no pre-scan and no human intervention are required in adjusting the scan area and, at the same time, a more accurate scan is produced. This avoids errors, reduces the radiation to a minimum, and at the same time dramatically reduces the cycle time per scan.

Description

Die Erfindung betrifft ein Computertomographisches Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung, bei dem/der durch geeignete Wahl des Scan-Feldes eine möglichst geringe Strahlenbelastung des Patienten angestrebt wird. The invention relates to a computed tomography method and an apparatus for carrying it out, in which the best possible low radiation exposure of the patient is sought by a suitable choice of the scan field.

Wenn eine Computertomographie (CT) durchgeführt wird, ist es wichtig die Scan-Fläche genau zu definieren, um die Strahlenbelastung für den Patienten zu minimieren. When computed tomography (CT) is performed, it is important to accurately define the scan area to minimize the patient's radiation exposure.

Der Patient wird üblicherweise unter Verwendung einer einfachen visuellen Kalibrierung, bei der Laserlinien auf den Körper projiziert werden, im CT positioniert. Danach erzeugt das CT-Gerät mit geringer Strahlenbelastung einen Vorab-Scan mit geringer Auflösung, der zur eigentlichen Auswahl der Scan-Fläche dient. Sobald die Scan-Flache definiert ist, erfolgt der tatsächliche Scan-Vorgang durch zeilenweise Abtastung. Normalerweise gibt es hierbei eine Überabtastung, um sicherzustellen, dass wirklich jedes Detail erfasst wird. Der Scan-Vorgang wird ziemlich oft vorzeitig gestoppt, bspw. sobald der Bediener sicher ist, dass das zu untersuchende Organ vollständig erfasst wurde. The patient is usually positioned on the CT using a simple visual calibration in which laser lines are projected onto the body. Thereafter, the low dose CT device generates a low resolution pre-scan that is used to actually select the scan area. Once the scan area is defined, the actual scan is done by line-by-line scanning. Usually there is oversampling to make sure that every detail is captured. Quite often, the scanning process is prematurely stopped, for example as soon as the operator is sure that the organ to be examined has been completely detected.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Computertomographisches Verfahren und Vorrichtung zu dessen Durchführung derart anzugeben, dass eine möglichst geringe Strahlenbelastung und eine geringe Durchlaufzeit aber trotzdem ein möglichst genauer Scan erzeugt wird. The object underlying the invention is to provide a computed tomography method and device for its implementation in such a way that the lowest possible radiation exposure and a short cycle time but nevertheless the most accurate possible scan is generated.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung. This object is achieved by the features of claim 1 according to the invention. The other claims relate to preferred embodiments of the method according to the invention and an apparatus for carrying it out.

Die Erfindung betrifft im Wesentlichen ein Computertomographisches Verfahren, bei dem zunächst vom Bediener eine erwartete ungefähre Scan-Fläche festgelegt wird, bei dem eine erste Probe-Scan-Linie in einer mittleren Scan-Zeile der erwarteten Scan-Fläche abgetastet und die von dieser Probe-Scan-Linie erfasste Gewebetextur analysiert wird, ob der gewünschte zu untersuchende Bereich durch die Scan-Linie erfasst wird, bei dem dann ausgehend von der mittleren Scan-Zeile der erwarteten Scan-Fläche bis hin zu einer ersten Begrenzung der erwarteten Scan-Fläche mit Hilfe von weiteren Probe-Scan-Linien entsprechend einer Binär-Suche eine erste Organgrenze gesucht wird, wobei die durch eine jeweilige Probe-Scan-Linie erfasste Gewebetextur analysiert wird, ob der gewünschte zu untersuchende Bereich durch die jeweilige Probe-Scan-Linie erfasst wird, bei dem in entsprechender Weise zwischen der mittleren Scan-Zeile und einer zweiten Begrenzung der erwarteten Scan-Fläche eine weitere Organgrenze ermittelt wird und bei dem dann Scan-Linien für die eigentliche Untersuchung im Wesentlichen nur zwischen den beiden ermittelten Organgrenzen erfasst werden. The invention essentially relates to a computed tomography method in which the operator first determines an expected approximate scan area in which a first sample scan line is scanned in a middle scan line of the expected scan area and Scan line detected tissue texture is analyzed, whether the desired area to be examined is detected by the scan line, in which then starting from the middle scan line of the expected scan area to a first boundary of the expected scan area with help a first initial border is searched for from further sample scan lines corresponding to a binary search, wherein the tissue texture detected by a respective sample scan line is analyzed as to whether the desired region to be examined is detected by the respective sample scan line, in a corresponding manner between the middle scan line and a second boundary of the expected scan area another organ limit is determined and in which then scan lines are detected for the actual examination essentially only between the two determined organ boundaries.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass kein Vorab-Scan und kein menschlicher Eingriff beim Einstellen der Scan-Fläche mehr erforderlich sind und gleichzeitig ein genauerer Scan produziert wird. Dies vermeidet Fehler, reduziert die Strahlung auf ein Minimalmaß und reduziert gleichzeitig die Durchlaufzeit pro Scan dramatisch. The advantage of the invention is that no pre-scan and no human intervention are required in adjusting the scan area and, at the same time, a more accurate scan is produced. This avoids errors, reduces the radiation to a minimum, and at the same time dramatically reduces the cycle time per scan.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing.

Zunächst wird in einem ersten Schritt vom Bediener eine Position XY einer ungefähren Scan-Fläche FE bzw. des zu untersuchenden Organs ORG oder der Organgruppe manuell festgelegt. First, in a first step, the operator manually sets a position XY of an approximate scan area FE or of the organ ORG or the organ group to be examined.

Optional wird die Position XY der ungefähren Scan-Fläche FE dadurch festgelegt, dass der Patient P auf einer Scan-Unterlage U mit einem vordefinierten/festen Punkt liegt, wobei sich dieser Punkt typischer Weise am Fußende befindet, die Scan-Unterlage U bzw. die Patientenauflage mit Sensoren, bspw. Druck- oder Licht/Laser-Sensoren, ausgestattet ist, die die Körpergröße und weitere Körperreferenzpunkte, wie bspw. Kopf, Füße, Gesäß, Schultern usw., ermitteln und daraus über die erwartete anatomische Position des zu untersuchenden Organs oder der zu untersuchenden Organe die Position der erwarteten ungefähren Scan-Fläche FE bestimmt wird. Optionally, the position XY of the approximate scan area FE is determined by the patient P lying on a scan pad U with a predefined / fixed point, this point typically being at the foot end, the scan pad U or the Patient support with sensors, for example. Pressure or light / laser sensors equipped, which determine the body size and other body reference points, such as head, feet, buttocks, shoulders, etc., and therefrom on the expected anatomical position of the organ to be examined or the organs to be examined, the position of the expected approximate scan area FE is determined.

Ferner kann optional ein lernendes System aufgebaut werden, bei dem die Position XY und die Abmessungen der ungefähren Scan-Fläche FE dadurch festgelegt werden, dass anonymisierte anatomische Daten auch von anderen Patienten in einer statistischen Datenbasis gesammelt und statistisch ausgewertet werden. Hiermit lassen sich Angaben ableiten derart, dass z. B. bei einer 38-jährigen, 165cm großen und 70kg schweren Frau, die Bauchspeicheldrüse mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% in einem bestimmten Areal, also an einer bestimmten Position XY und innerhalb einer bestimmten ungefähren Scan-Fläche FE, befindet. Furthermore, a learning system can optionally be set up in which the position XY and the dimensions of the approximate scan area FE are determined by collecting anonymized anatomical data from other patients in a statistical database and statistically evaluating it. This information can be derived such that z. For example, in a 38-year-old, 165cm and 70kg woman, the pancreas is at a 90% chance in a particular area, ie, at a particular location XY and within a certain approximate scan area FE.

Ein solches lernendes System bzw. eine solche statistische Datenbasis kann optional auch mit der vermuteten Diagnose, z.B. Verdacht auf Bauchspeicheldrüsenkrebs zusammengebracht werden, weil das betreffende Organ abhängig von der vermuteten Diagnose u. U. in seiner Gewebestruktur und/oder vor allem auch in seiner Größe verändert sein kann. Die veränderte Organgröße geht hierbei natürlich in erster Linie direkt in die Größe der ungefähren Scan-Fläche FE ein und die typischerweise veränderte Gewebestruktur kann optional für eine treffendere Bildauswertung der im Folgenden noch weiter beschriebenen Probe-Scan-Linien dienen. Such a learning system or statistical database may optionally also be associated with the suspected diagnosis, e.g. Suspected pancreatic cancer are brought together because the organ in question depending on the suspected diagnosis u. U. may be changed in its tissue structure and / or above all in its size. Of course, the changed organ size is primarily directly related to the size of the approximate scan area FE, and the typically modified tissue structure can optionally serve for a more accurate image evaluation of the sample scan lines which will be described below.

Die Größe bzw. die Abmessungen der ungefähren Scan-Fläche FE werden typischerweise so gewählt, dass das zu untersuchende Organ ORG oder die Organgruppe sicher vollständig vom Scan-System erfassbar ist. The size or the dimensions of the approximate scan area FE are typically selected such that the organ ORG or the organ group to be examined can be reliably completely detected by the scan system.

Das Scan-System startet nun eine erste Probe-Scan-Linie 1 der mittleren Scan-Zeile 1 der erwarteten Scan-Fläche FE, also in der Mitte der Achse, die üblicherweise senkrecht zu den Scan-Linien liegt, und es wird die durch diese Probe-Scan-Linie 1 erfasste Gewebetextur analysiert. Die Analyse der Probe-Scan-Linien stellt dabei allgemein ein für sich als bekannt angenommenes Bildauswertungsverfahren dar. Dieses Bildauswertungsverfahren unterscheidet entsprechendes Organgewebe von Hintergrundgewebe, bspw. auf Grund der unterschiedlichen Dichte, und wird selbst nicht als Gegenstand der Erfindung betrachtet. The scan system now starts a first sample scan line 1 the middle scan line 1 the expected scan area FE, ie in the middle of the axis, which is usually perpendicular to the scan lines, and it will pass through this sample scan line 1 recorded tissue texture analyzed. In this case, the analysis of the sample scan lines generally represents an image evaluation method which is assumed to be known per se. This image evaluation method differentiates corresponding organ tissue from background tissue, for example because of the different density, and is itself not considered to be the subject of the invention.

Aus der ersten Probe-Scan-Linie 1 wird, bspw. auf Grund der Gewebedichte und der Abmessung, ermittelt, ob das gewünschte Organ ORG vom ersten Scan erfasst wurde oder nicht. Falls dies in seltenen Fällen einmal nicht der Fall sollte, muss die erwartete Scan-Fläche FE korrigiert und neu festgelegt werden. From the first sample scan line 1 For example, based on the tissue density and the dimension, it is determined whether or not the desired organ ORG was detected by the first scan. If this is not the case in rare cases, the expected scan area FE must be corrected and redefined.

Wenn hingegen die erste Probe-Scan-Linie 1 das gewünschte Organ ORG erwartungsgemäß erfasst, dann wird ausgehend von der erwarteten Scan-Fläche FE und einer ersten Begrenzungslinie B1 der erwarteten Scan-Fläche FE mit Hilfe von weiteren Probe-Scan-Linien 2 ... 5 entsprechend einer hier durch Pfeile angedeuteten Binär-Suche eine erste Organgrenze A gesucht, wobei der Abstand der Probe-Scan-Linien typischer Weise solange halbiert wird, bis zwei aufeinanderfolgende Probe-Scan-Linien beide Organgewebe erfassen. Üblicherweise wird dies im Durchschnitt nach vier Scans erreicht. If, however, the first sample scan line 1 the desired organ ORG is detected as expected, then starting from the expected scan area FE and a first boundary line B1 of the expected scan area FE by means of further sample scan lines 2 ... 5 in accordance with a binary search indicated here by arrows, a first order boundary A is sought, wherein the distance of the sample scan lines is typically halved until two successive sample scan lines detect both organ tissue. Usually, this is achieved on average after four scans.

Das gleiche Teilverfahren wird nun entsprechend am anderen Ende des Organs durchgeführt und eine weitere Organgrenze Z zwischen der mittleren Scan-Zeile 1 und einer zweiten Begrenzungslinie B2 der erwarteten Scan-Fläche FE ermittelt. The same sub-procedure is now carried out correspondingly at the other end of the organ and another organ border Z between the middle scan line 1 and a second boundary line B2 of the expected scan area FE.

Sobald Organgrenzen A und Z gefunden sind, wird der Scan-Vorgang linear von A bis Z lediglich innerhalb einer genauen Scan-Fläche durchgeführt, die zur Diagnose erforderlich ist. Once organ boundaries A and Z are found, the scan is performed linearly from A to Z only within an accurate scan area required for diagnosis.

Falls gewünscht, können optional außerhalb der ermittelten Organgrenzen zusätzlich noch einige weitere Scan-Linien miterfasst werden. If desired, it is also possible to additionally record some additional scan lines outside of the determined organ borders.

Optional werden dabei die Scan-Linien innerhalb der Organgrenzen A und Z während der Erfassung der Scan-Linien zur Diagnose ausgelassen, die den ursprünglichen Probe-Scan-Linien 3 und 5 entsprechen ausgelassen und hierfür die vorher gespeicherten entsprechenden Probe-Scan-Linien 3 und 5 verwandt. Hierdurch wird jeder Teil des untersuchten Körperbereiches nur exakt einmal der Strahlung ausgesetzt wird. Optionally, the scan lines within the organ boundaries A and Z are omitted during the detection of the scan lines for diagnosis, which are the original sample scan lines 3 and 5 correspond omitted and for this purpose the previously stored corresponding sample scan lines 3 and 5 related. As a result, each part of the examined body area is only once exposed to the radiation.

Die Anzahl der Probe-Scan-Linien kann optional weiter verkleinert werden, wenn Scan-Linien zur eigentlichen Untersuchung für den jeweiligen Patienten anonymisiert in eine statistische Datenbasis transferiert werden und damit bei der nächsten Untersuchung die Größe bzw. die Abmessungen der ungefähren Scan-Fläche FE genauer bzw. kleiner gewählt werden kann. The number of sample scan lines can optionally be further reduced if scan lines for the actual examination are anonymously transferred to a statistical database for the respective patient and thus at the next examination the size or the dimensions of the approximate scan area FE can be selected more precisely or less.

Claims

A computed tomography method, a) in which initially an expected approximate scan area (FE) is determined, wherein the size or the dimensions of the approximate scan area is selected so that an organ to be examined (ORG) safely completely from the scan system b) in which a first sample scan line ( 1 ) is scanned in a middle scan line of the expected scan area (FE) and that of this sample scan line (FIG. 1 ) tissue texture is analyzed, whether the desired organ to be examined (ORG) is detected by the scan line, c) in the case where the first sample scan line ( 1 ) the organ to be examined (ORG) is detected, then starting from the middle scan line ( 1 ) of the expected scan area (FE) up to a first boundary (B1) of the expected scan area (FE) with the aid of further sample scan lines (FIG. 2 ... 5 ) is searched according to a binary search a first organization boundary (A), which by a respective sample-scan line ( 2 ... 5 ) tissue texture is analyzed, whether the organ to be examined (ORG) by the respective sample-scan line ( 2 ... 5 ) is detected, d) in which according to step c) between the middle scan line ( 1 ) and a second boundary (B2) of the expected scan area (FE), a further organ border (Z) is determined, and e) in which then scan lines for the actual examination essentially only between the two determined organ boundaries (A, Z) be recorded.

Computed tomography method according to claim 1, in which at least the sample scan lines ( 3 . 5 ) containing a tissue texture of the organ to be examined (ORG) are stored, and in the e) corresponding scan lines for the actual examination are omitted and for this purpose the previously stored corresponding sample scan lines (FIG. 3 . 5 ) are used.

Computed tomography method according to claim 1 or 2, wherein the position (XY) of the approximate scan area (FE) is determined by the fact that the patient (P) on a scan pad (U) with a predefined / fixed point is, and the scan pad (U) is equipped with sensors which determine the body size and / or further body reference points and the position of the expected approximate scan area (FE) is determined by the relative anatomical position of the organ to be examined.

Computed tomography method according to one of the preceding claims, in which a learning system is provided with the aid of which the position (XY) and size of the approximate scan area (FE) are determined by collecting anonymized anatomical data from other patients in a statistical database and evaluated statistically.

Computed tomographic method according to claim 4, in which anonymized anatomical data are also statistically evaluated by other patients as a function of the respective diagnosis and the position (XY) and size of the approximate scan area (FE) are determined as a function of the presumed diagnosis.

Computer tomographic method according to claim 5, in which the anonymized anatomical data collected as a function of the respective diagnosis also contain data relating to the tissue structure of the respective other patients and from this a tissue structure typical for the diagnosis is determined and in which the analysis of the tissue texture detected by the respective sample scan line takes place with consideration of this tissue structure typical for the diagnosis.

Apparatus for performing the computed tomography method according to any one of the preceding claims, wherein an analysis unit is provided such that the respective sample scan line detected tissue texture is analyzed, whether the organ to be examined (ORG) detected by the respective sample scan line in which a search unit is present in such a way that starting from the middle sample scan line (FIG. 1 ) to the first or second boundary (B1, B2) of the expected scan area (FE) with the aid of sample scan lines and the analysis unit the first and the second organizational boundary (A, Z) corresponding to a binary Search is sought, and in which a control unit is present such that the scan lines for the actual examination essentially only between the two determined organ boundaries (A, Z) are detected.