DE102016207291A1

DE102016207291A1 - Ermittlung mindestens eines Protokollparameters für ein kontrastmittelunterstütztes Bildgebungsverfahren

Info

Publication number: DE102016207291A1
Application number: DE102016207291.9A
Authority: DE
Inventors: Ulrike HABERLAND; Andreas Wimmer
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2036-04-29
Also published as: CN107334486A; US20170316562A1; DE102016207291B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ermitteln mindestens eines Protokollparameters für eine kontrastmittelunterstützte Bildaufnahme eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts (O) mit einer medizinischen bildgebenden Einrichtung (1) beschrieben. Bei dem Verfahren wird zunächst eine Außenbildaufnahme (BA) von dem Äußeren des Untersuchungsobjekts (O) mit Hilfe einer Außenbildaufnahmeeinheit (K) vorgenommen. Auf Basis der Außenbildaufnahme (BA) erfolgt dann eine Ermittlung von mindestens einer Körperabmessung (KAM) des Untersuchungsobjekts (O). Schließlich wird auf Basis der ermittelten mindestens einen Körperabmessung (KAM) mindestens ein Kontrastmittel-Protokollparameter (tD, KMM) ermittelt. Weiterhin wird eine Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung (40) beschrieben. Überdies wird auch eine bildgebende medizinische Einrichtung (1) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Ermitteln mindestens eines Protokollparameters für eine kontrastmittelunterstützte Bildaufnahme eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts. Überdies betrifft die Erfindung eine Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung eine bildgebende medizinische Einrichtung.
Mit Hilfe moderner bildgebender Verfahren werden häufig zwei- oder dreidimensionale Bilddaten erzeugt, die zur Visualisierung eines abgebildeten Untersuchungsobjekts und darüber hinaus auch für weitere Anwendungen genutzt werden können.
Häufig basieren die bildgebenden Verfahren auf der Erfassung von Röntgenstrahlung, wobei sogenannte Projektionsmessdaten erzeugt werden. Beispielsweise können Projektionsmessdaten mit Hilfe eines Computertomographie-Systems (CT-Systems) akquiriert werden. Bei CT-Systemen läuft gewöhnlich eine an einer Gantry angeordnete Kombination aus Röntgenquelle und gegenüberliegend angeordnetem Röntgendetektor um einen Messraum um, in dem sich das Untersuchungsobjekt (das im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Patient bezeichnet wird) befindet. Das Drehzentrum (auch „Isozentrum“ genannt) fällt dabei mit einer sogenannten Systemachse z zusammen. Bei einem oder mehreren Umläufen wird der Patient mit Röntgenstrahlung der Röntgenquelle durchstrahlt, wobei mit Hilfe des gegenüberliegenden Röntgendetektors Projektionsmessdaten bzw. Röntgenprojektionsdaten erfasst werden.
Die bei der CT-Bildgebung verwendeten Röntgendetektoren weisen gewöhnlich eine Mehrzahl von Detektionseinheiten auf, die meist in Form eines regelmäßigen Pixelarrays angeordnet sind. Die Detektionseinheiten erzeugen jeweils für auf die Detektionseinheiten auftreffende Röntgenstrahlung ein Detektionssignal, welches zu bestimmten Zeitpunkten hinsichtlich Intensität und spektraler Verteilung der Röntgenstrahlung analysiert wird, um Rückschlüsse auf das Untersuchungsobjekt zu erhalten und Projektionsmessdaten zu erzeugen.
Andere Bildgebungstechniken beruhen zum Beispiel auf der Magnetresonanztomographie. Bei der Erzeugung von Magnetresonanzaufnahmen wird der zu untersuchende Körper einem relativ hohen Grundmagnetfeld, beispielsweise von 1,5 Tesla, 3 Tesla, oder bei neueren Hochmagnetfeldanlagen sogar von 7 Tesla, ausgesetzt. Es wird dann mit einer geeigneten Antenneneinrichtung ein hochfrequentes Anregungssignal ausgesendet, welches dazu führt, dass die Kernspins bestimmter durch dieses Hochfrequenzfeld in dem gegebenen Magnetfeld resonant angeregter Atome um einen bestimmten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Grundmagnetfelds verkippt werden. Das bei der Relaxation der Kernspins abgestrahlte Hochfrequenzsignal, das sog. Magnetresonanzsignal, wird dann mit geeigneten Antenneneinrichtungen, welche auch identisch mit der Sendeantenneneinrichtung sein können, aufgefangen. Die so akquirierten Rohdaten werden schließlich genutzt, um die gewünschten Bilddaten zu rekonstruieren. Zur Ortskodierung werden dem Grundmagnetfeld während des Sendens und des Auslesens bzw. Empfangens der Hochfrequenzsignale jeweils definierte Magnetfeldgradienten überlagert.
Bei der Bildgebung von Strukturen des Körpers von Patienten mit den kurz skizierten bildgebenden Verfahren werden häufig zusätzlich sogenannte Kontrastmittel verwendet. Ein wichtiger Protokollparameter bei der Durchführung einer kontrastmittelunterstützten medizinischen Bildgebung betrifft die für die Bildaufnahme notwendige Kontrastmittelmenge. Diese wird zum Beispiel anhand des Gewichts des Patienten ermittelt. Allerdings sind Angaben von Patienten oft ungenau, so dass vorab eine Gewichtsermittlung mit Hilfe einer Waage erfolgen muss.
Ein weiterer Protokollparameter bei einer kontrastmittelgestützten medizinischen Bildgebung betrifft den Zeitpunkt, bei dem sich das Kontrastmittel nach dem Injizieren des Kontrastmittels in den Körper des Patienten im zu untersuchenden Bereich des Körpers des Patienten befindet und die Bildgebung gestartet werden kann. Dieser Zeitparameter wird auch als Delay-Zeit bezeichnet.
Oft wird der Startzeitpunkt der Bildgebung anhand von Erfahrungswerten einfach geschätzt. Allerdings ist ein solches Vorgehen nicht besonders präzise. Dadurch kann es vorkommen, dass der Zeitpunkt des Startens der Bildaufnahme zu spät angesetzt wird, so dass das Kontrastmittel bereits den zu untersuchenden Bereich passiert hat und keinen Nutzen bringt. Eventuell ist es in diesem Fall notwendig, mehr Kontrastmittel zu geben, damit zumindest ein Teil davon während des Aufnahmezeitpunkts noch im zu untersuchenden Bereich vorhanden ist, was jedoch eine zusätzliche Belastung des Patienten mit sich bringt. Grundsätzlich wird eine möglichst kurze Verweildauer des Kontrastmittels im Körper zu erreichen versucht, da das Kontrastmittel für den menschlichen Körper belastend sein kann. Wird die Bildaufnahme zu früh gestartet, so befindet sich das Kontrastmittel bei dem Zeitpunkt der Bildaufnahme noch nicht in dem zu untersuchenden Bereich, was mit einem verschlechterten Kontrast einhergeht bzw. dies kann eine Verschlechterung der Bildqualität zur Folge haben. Im ungünstigsten Fall müssen die Bildaufnahme sowie die Kontrastmittelgabe sogar wiederholt werden, was für den Patienten ebenfalls eine zusätzliche Belastung darstellt.
Eine Möglichkeit, die Verteilung des Kontrastmittels im Körper vor der eigentlichen Bildgebung sichtbar zu machen, besteht in der Durchführung eines sogenannten Bolus-Tracking-Scans (kurz BT-Scan), welcher vor der eigentlichen Bildgebung durchgeführt wird. Bei einem solchen BT-Scan kann es sich um eine zeitabhängige Bildaufnahme, zum Beispiel eine CT-Aufnahme, mit niedriger Auflösung handeln, mit der eine Zeit-Dichte-Kurve eines Teilbereichs eines zu untersuchenden Bereichs erfasst wird.
Üblicherweise umfasst ein solcher Teilbereich für einen BT-Scan eine Schicht, welche orthogonal zur z-Richtung, die Richtung der Systemachse des bildgebenden Systems, ausgebildet ist und auch betrachtet wird. Allerdings können insbesondere bei der Magnetresonanztomographie auch in verschiedenen Ebenen Daten aufgenommen werden. Konkret werden bei dem BT-Scan Abschwächungswerte in Abhängigkeit von Zeit und Raum in einem Teilbereich des zu untersuchenden Bereichs erfasst, in dem sich meist eine Arterie befindet. Fließt nun das injizierte Kontrastmittel durch die beobachtete Arterie, so werden die Abschwächungswerte deutlich erhöht. Wird ein vorbestimmter Schwellenwert der Abschwächungswerte überschritten, beispielsweise 150 Hounsfield Units (HU), so kann das als Nachweis gedeutet werden, dass das Kontrastmittel in dem zu untersuchenden Bereich in ausreichender Konzentration vorhanden ist, und die eigentliche Bildaufnahme gestartet werden.
Allerdings ist ein solches vorab durchgeführtes Bolus-Tracking zeitaufwändig und bedeutet für den Fall einer MRT- oder CT-Aufnahme auch eine zusätzliche Belastung durch Strahlung oder Energieeintrag des zu untersuchenden Patienten.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, im Zusammenhang mit der kontrastmittelunterstützten Bildgebung ein benutzerfreundlicheres und trotzdem präzises Verfahren zum Ermitteln mindestens eines Protokollparameters der Bildgebung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Ermitteln mindestens eines Protokollparameters einer kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme gemäß Patentanspruch 1, durch eine Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung gemäß Patentanspruch 12 sowie durch eine bildgebende medizinische Einrichtung gemäß Patentanspruch 13 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln mindestens eines Protokollparameters für eine kontrastmittelunterstützte Bildaufnahme eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts mit einer medizinischen bildgebenden Einrichtung wird vorab eine Außenbildaufnahme von äußerlich sichtbaren Merkmalen des Untersuchungsobjekts mit Hilfe einer Außenbildaufnahmeeinheit vorgenommen. Die Außenbildaufnahmeeinheit dient dazu, eine Außenbildaufnahme von dem Untersuchungsobjekt mit möglichst wenig Aufwand in möglichst kurzer Zeit und mit möglichst geringer Belastung für den Patienten vorzunehmen. Während die eigentliche medizinische bildgebende Einrichtung das Innere des Untersuchungsobjekts erfassen soll, beschränkt sich die Außenbildaufnahme durch die zusätzliche Außenbildaufnahmeeinheit auf die Bildaufnahme der äußerlich sichtbaren Merkmale bzw. der Oberfläche und der Konturen des Untersuchungsobjekts.
Im einfachsten Fall kann es sich bei der Außenbildaufnahme um ein zweidimensionales Bild, im Folgenden als 2D-Bild bezeichnet, handeln, welches monochrom oder auch in Farbe dargestellt ist.
Auf Basis der Außenbildaufnahme wird mindestens eine Körperabmessung des Untersuchungsobjekts, vorzugsweise automatisiert, ermittelt. Schließlich wird mindestens ein Kontrastmittel-Protokollparameter auf Basis der ermittelten mindestens einen Körperabmessung ermittelt. Das Kontrastmittelprotokoll wird also vorab mit Hilfe der auf Basis der Außenbildaufnahme ermittelten mindestens einen Abmessung des Untersuchungsobjekts individuell angepasst, so dass mit Hilfe der nachfolgenden kontrastmittelunterstützten Bildgebung eine Bildaufnahme von den inneren Strukturen des Untersuchungsobjekts mit verbesserter Bildqualität erreicht wird. Die Schritte zur Ermittlung der Kontrastmittel-Protokollparameter werden vorzugsweise automatisiert durchgeführt, so dass das Bedienpersonal entlastet ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren werden für das Abschätzen der Kontrastmittel-Protokollparameter keine zusätzlichen Innenaufnahmen durch die medizinische bildgebende Einrichtung selbst benötigt, so dass eine zum Beispiel bei CT-Bildgebungsverfahren auftretende zusätzliche Belastung der Patienten vermieden wird. Weiterhin kann die Außenbildaufnahme im Vergleich zu einer aufwändigeren Übersichtsaufnahme mit Hilfe der medizinischen bildgebenden Einrichtung auch zeitsparender erfolgen, so dass die Gesamtuntersuchungszeit des Patienten reduziert werden kann und der Komfort für den Patienten erhöht wird. Außerdem kann durch die kürzere Untersuchungszeit ein höherer Durchsatz der medizinischen bildgebenden Einrichtung erreicht werden, so dass die Wirtschaftlichkeit des Betriebs dieser Einrichtung verbessert wird. Weiterhin ist die automatisierte Ermittlung von Patientenparametern genauer bzw. konsistenter als zum Beispiel Angaben der Patienten.
Unter einem kontrastmittelunterstützten Bildgebungsverfahren bzw. einer damit erzeugten kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme sollen in diesem Zusammenhang alle Arten von innere Strukturen eines Untersuchungsobjekts abbildenden Bildgebungsverfahren verstanden werden, bei denen zusätzlich ein Kontrastmittel verwendet wird, um den Kontrast abzubildender Strukturen zu erhöhen. Beispiele hierfür sind kontrastmittelunterstützte CT-Bildgebungsverfahren und kontrastmittelunterstützte MR-Bildgebungsverfahren zur Darstellung von Blutgefäßen, inneren Organen oder Organteilen. Weiterhin fallen darunter auch sogenannte Perfusionsmessungen, bei denen die Durchblutung von Organen dargestellt und untersucht wird.
Die erfindungsgemäße Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung dient dem Ermitteln mindestens eines Protokollparameters einer kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts mit einer medizinischen bildgebenden Einrichtung. Hierzu weist die erfindungsgemäße Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung eine zusätzliche Außenbildaufnahmeeinheit zum Durchführen einer Außenbildaufnahme von äußeren Merkmalen des Untersuchungsobjekts auf. Teil der erfindungsgemäßen Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung ist außerdem eine Körperabmessungs-Ermittlungseinheit zum Ermitteln mindestens einer Körperabmessung des Untersuchungsobjekts auf Basis der Außenbildaufnahme. Überdies umfasst die erfindungsgemäße Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung eine Kontrastmittel-Protokollparameter-Ermittlungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, Kontrastmittel-Protokollparameter auf Basis der ermittelten mindestens einen Körperabmessung zu ermitteln.
Die erfindungsgemäße bildgebende medizinische Einrichtung, vorzugsweise ein Computertomographiesystem, weist eine Scaneinheit zum Erfassen eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts auf. Sie weist zudem eine Steuereinheit zum Ansteuern der Scaneinheit auf. Weiterhin weist die erfindungsgemäße bildgebende medizinische Einrichtung eine Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung auf.
Die Implementierung der Erfindung in ein CT-System hat die Vorteile, dass die Scan-Dauer eines CT-Systems relativ kurz ist. Sie beträgt nur wenige Sekunden im Vergleich zur Aufnahme mit MRT-Systemen, welche mehrere Minuten benötigen kann. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Untersuchung von Notfallpatienten, bei denen jede Zeitverzögerung lebensbedrohlich sein kann. Zudem sind CT-Systeme weiter verbreitet und kostengünstiger als MRT-Systeme.
MRT-Systeme dagegen haben den Vorteil, dass eine Untersuchung mit ihnen keine Röntgenstrahlenbelastung mit sich bringt und der Weichteilkontrast einer Bildaufnahme mit einem MR-System im Vergleich zu einem CT-System verbessert ist.
Die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung können zum überwiegenden Teil in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Dies betrifft insbesondere die Körperabmessungs-Ermittlungseinheit und die Kontrastmittel-Protokollparameter-Ermittlungseinheit. Grundsätzlich können diese Komponenten aber auch zum Teil, insbesondere wenn es um besonders schnelle Berechnungen geht, in Form von softwareunterstützter Hardware, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sein. Ebenso können die benötigten Schnittstellen, beispielsweise wenn es nur um eine Übernahme von Daten aus anderen Softwarekomponenten geht, als Softwareschnittstellen ausgebildet sein. Sie können aber auch als hardwaremäßig aufgebaute Schnittstellen ausgebildet sein, die durch geeignete Software angesteuert werden.
Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Steuereinrichtungen auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung einer Steuereinrichtung eines bildgebenden Systems, vorzugsweise eines Computertomographiesystems, ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung ausgeführt wird.
Insbesondere kann das Computerprogrammprodukt das Computerprogramm sein oder neben dem Computerprogramm mindestens einen zusätzlichen Bestandteil aufweisen. Der mindestens eine zusätzliche Bestandteil des Computerprogrammprodukts kann beispielsweise aus der Gruppe gewählt sein, welche aus

– einer Speichervorrichtung, auf der zumindest ein Teil des Computerprogramms gespeichert ist,
– einem Schlüssel zur Authentifizierung eines Benutzers des Computerprogramms, wobei der Schlüssel in Form von Hardware (z. B. Dongle) und/oder Software ausgebildet sein kann,
– einer Dokumentation, welche das Computerprogramm betrifft, in gedruckter und/oder digitaler Fassung,
– einem ersten zusätzlichen Computerprogramm, welches zusammen mit dem Computerprogramm ein Softwarepaket bildet,
– einem zweiten zusätzlichen Computerprogramm, welches zum Komprimieren und/oder zum Dekomprimieren des Computerprogramms ausgebildet ist und/oder welches zusammen mit dem Computerprogramm ein Installationspaket bildet,
– einem dritten zusätzlichen Computerprogramm, welches zum Verteilen von Verarbeitungsschritten, die beim Ausführen des Computerprogramms ausgeführt werden, auf verschiedene Verarbeitungseinheiten eines Cloud-Computing-Systems ausgebildet ist und/oder welches zusammen mit dem Computerprogramm eine Cloud-Computing-Anwendung bildet, und Kombinationen davon besteht.

Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei können insbesondere die Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein. Zudem können im Rahmen der Erfindung die verschiedenen Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und Ansprüche auch zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln mindestens eines Protokollparameters für eine kontrastmittelunterstützte Bildaufnahme umfasst der mindestens eine ermittelte Kontrastmittelprotokoll-Parameter eine oder mehrere der folgenden Größen:

– eine benötigte Kontrastmittelmenge,
– einen Startzeitpunkt der kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der mindestens eine ermittelte Kontrastmittel-Protokollparameter die benötigte Kontrastmittelmenge ist. Die benötigte Kontrastmittelmenge kann beispielsweise auf Basis der ermittelten mindestens einen Körperabmessung ermittelt werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der mindestens eine ermittelte Kontrastmittel-Protokollparameter der Startzeitpunkt der kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme ist. Der Startzeitpunkt der kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme kann beispielsweise auf Basis der ermittelten mindestens einen Körperabmessung ermittelt werden.
Genauer gesagt, kann mit Hilfe des Verfahrens eine Mindestdauer, welche ein Kontrastmittel bis zu einem Untersuchungsbereich benötigt, ermittelt werden. Damit wird eine Verbesserung bei der Ermittlung eines günstigen Starzeitpunkts für eine kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme erzielt.
Wie bereits erwähnt, wird eine gewisse Mindestmenge an Kontrastmittel benötigt, um einen optimalen Bildkontrast bei einer Bildaufnahme mit der betreffenden bildgebenden medizinischen Einrichtung vorzunehmen. Mit Hilfe der ermittelten Abmessungen des Untersuchungsobjekts kann nun eine optimale Kontrastmittelmenge ermittelt werden, welche den gewünschten Anforderungen an den Bildkontrast genügt und gleichzeitig einen vertretbaren Maximalwert nicht überschreitet. Handelt es sich bei dem Untersuchungsobjekt um einen Patienten, beispielsweise ein Tier oder einen Menschen, so ist es zum Beispiel zusätzlich von Interesse, dass die dem Patienten verabreichte Kontrastmittelmenge einen Maximalwert nicht überschreitet, um den Patienten nicht zu sehr zu belasten.
Wie ebenfalls bereits erläutert, muss der Startzeitpunkt einer kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme auf die Ankunftszeit des verabreichten Kontrastmittels im Untersuchungsbereich des Untersuchungsobjekt abgestimmt werden, um eine optimale Wirkung des Kontrastmittels hinsichtlich eines verbesserten Bildkontrasts zu erzielen. Aus den ermittelten Körperabmessungen kann auf die Länge des Transportwegs des verwendeten Kontrastmittels geschlossen werden. Kennt man die Fließgeschwindigkeit des Kontrastmittels durch das Untersuchungsobjekt, so kann man anhand der ermittelten Länge des Transportwegs sowie der Fließgeschwindigkeit den Zeitpunkt der Ankunft des Kontrastmittels in dem gewünschten Untersuchungsbereich berechnen. Mit dem ermittelten Abstand zwischen Körperregionen kann also eine verbesserte Vorhersage hinsichtlich einer zu erwartenden Delay-Zeit bei der Injektion eines Kontrastmittels erfolgen. Beispielsweise kann über den gemessenen Abstand zwischen der Injektionsstelle, dem Herz und dem Zielorgan der Bildgebung eine Mindest-Delay-Zeit berechnet werden, mit der das Kontrastmittel die Zielregion erreicht. Dabei können weitere Parameter, wie zum Beispiel das Kreislaufverhalten und der Gefäßdurchmesser, entweder auf Basis einer Statistik geschätzt werden oder bei Kenntnis der individuellen Werte auch entsprechend angepasst werden.
Um die benötigte Kontrastmittelmenge zu ermitteln, kann zum Beispiel auf Basis der anhand der mit Hilfe der Außenbildaufnahme ermittelten mindestens einen Körperabmessung zunächst das Gewicht des Untersuchungsobjekts ermittelt werden. Ist zum Beispiel ein spezifisches Gewicht des Typs des Untersuchungsobjekts bekannt, so kann zum Beispiel zunächst anhand der äußeren Abmessungen des Untersuchungsobjekts dessen Volumen bestimmt werden und aus dem Volumen sowie dem spezifischen Gewicht dessen Gesamtgewicht. Alternativ kann auch eine Tabelle, in der Abstandswerte oder Volumenwerte einem bestimmten Patientengewicht zugeordnet sind, zur Ermittlung des Gewichts eines Patienten verwendet werden.
Anschließend wird die benötigte Kontrastmittelmenge auf Basis des ermittelten Gewichts des Untersuchungsobjekts ermittelt. Im Allgemeinen verhält sich die benötigte Kontrastmittelmenge ungefähr proportional zum Gewicht des Untersuchungsobjekts, so dass die Kenntnis des Gewichts des Untersuchungsobjekts sowie beispielsweise ein Referenzwert der benötigten Kontrastmittelmenge für ein Referenzgewicht ausreicht, um eine benötigte Kontrastmittelmenge für ein beliebiges Gewicht abzuschätzen. Zusätzlich hängt die benötigte Kontrastmittelmenge auch von dem Durchmesser des mit dem Kontrastmittel belegten Bereichs ab, da in einem schmalen Durchmesser durch das Kontrastmittel eine stärkere Schwächung bzw. ein stärkerer Kontrast erzielt wird als bei einem größeren Durchmesser. Für eine genauere Ermittlung der Kontrastmittelmenge kann der Patientendurchmesser zum Beispiel über ein Topogramm oder die Patientenkontur ermittelt werden. Er kann auch mit Hilfe eines Avatars ermittelt werden. Nach der Ermittlung der Kontrastmittelmenge kann ein fertiges Injektionsprotokoll für ein Scanprotokoll festgelegt werden und an den Injektor, d.h. den Apparat zur Injektion des Kontrastmittels, umfassend eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Kontrastmittelgabe, übermittelt werden.
Auf diese Weise wird ein Arbeitsablauf zur Vorbereitung einer kontrastmittelunterstützten Bildgebung beschleunigt, da nicht erst in Tabellen nachgeschaut werden muss oder ein Injektionsprotokoll auf ermittelte Werte umgerechnet werden muss. Weiterhin ist in vielen Fällen zu erwarten, dass bei Patienten als Untersuchungsobjekt das ermittelte Gewicht konsistenter ist als das angegebene, da viele Patienten ihr Gewicht zu nicht ganz richtig, d.h. zum Beispiel zu niedrig angeben.
Besonders effektiv kann das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden, wenn das Ermitteln der mindestens einen Körperabmessung automatisiert erfolgt. Ein automatisiertes Ermitteln der mindestens einen Körperabmessung beschleunigt die Vorbereitungen der kontrastmittelunterstützten Bildgebung und erlaubt es zudem auch unerfahrenem Bedienpersonal das kontrastmittelunterstützte Bildgebungsverfahren durchzuführen.
Alternativ oder zusätzlich können auch Landmarken des Untersuchungsobjekts anhand der Außenbildaufnahme automatisiert ermittelt werden und die mindestens eine Körperabmessung des Untersuchungsobjekts auf Basis von mindestens einem Abstand zwischen den Landmarken ermittelt werden. Die Landmarken können zum Beispiel Positionen von bestimmten Teilbereichen des Untersuchungsobjekts markieren und somit zusätzliche Details bei der Ermittlung von relevanten Abmessungen liefern, die dann wiederum eine exaktere Bestimmung der genannten Protokollparameter erlauben. Beispielsweise können die Landmarken die Position einzelner Körperteile eines Patienten markieren, durch die ein zu verabreichendes Kontrastmittel fließen soll. Anhand der Kenntnis dieser Positionen kann dann die Länge des Transportwegs durch den Körper des Patienten für das Kontrastmittel ermittelt werden. Konkret können als Landmarken zum Beispiel die Füße oder der Kopf eines Patienten automatisiert in der Bildaufnahme identifiziert werden. Die Entfernung zwischen den Landmarken liefert dann die Größe der Person in Kamerabildkoordinaten. Analog dazu kann auch die Breite der Person in Kamerabildkoordinaten ermittelt werden, indem der Abstand zwischen Landmarken wie den Schultern, den Knien oder der linken und der rechten Seite der Hüfte der Person ermittelt wird.
Zum automatisierten Auffinden der Landmarken können Heuristiken verwendet werden, welche mindestens eine der folgenden Methoden umfassen:

– das Auffinden von Landmarken mit Hilfe von Kantendetektoren,
– eine Schwellwertfilterung,
– ein maschinelles Lernverfahren.

Mit Hilfe der genannten Methoden können automatisiert geeignete Merkmale zum Auffinden der Landmarken gefunden werden. Bei dem Einsatz von Kantendetektoren werden in dem aufgenommenen Bild Texturunterschiede, insbesondere Kontrastunterschiede ermittelt, welche auf ein Vorhandensein von Grenzlinien zwischen verschiedenen Objekten oder Strukturen hinweisen, die bei der Segmentierung einer Bildaufnahme genutzt werden können.
Auch Schwellwertfilter werden zur Segmentierung von Bildern eingesetzt. Die Zugehörigkeit eines Pixels zu einem Segment wird dabei durch Vergleichen eines Grauwerts oder eines anderen Merkmals mit einem Schwellenwert ermittelt. Schwellenwertverfahren lassen sich aufgrund ihrer Einfachheit schnell implementieren und Segmentierungsergebnisse können mit geringem Aufwand berechnet werden.
Bei dem Einsatz eines maschinellen Lernverfahrens werden automatisiert geeignete Merkmale zum Auffinden der Landmarken anhand von annotierten Trainingsbildern ermittelt.
Die genannten Methoden dienen der Mustererkennung anhand der mit Hilfe der Außenbildaufnahme erfassten Außenbilddaten. Landmarken weisen typischerweise charakteristische Strukturen auf, die mit Hilfe der aufgeführten Methoden identifiziert werden können.
In einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Konturen des Untersuchungsobjekts auf Basis der Außenbildaufnahme ermittelt und werden anhand der ermittelten Konturen die Abmessungen des Untersuchungsobjekts ermittelt. Anhand der Konturen des Untersuchungsobjekts kann zum Beispiel das Volumen des Untersuchungsobjekts genauer ermittelt werden. Weiterhin können eventuell auch einzelne unterschiedliche Teilbereiche des Untersuchungsobjekts unterschieden werden, zu denen spezifische Informationen vorliegen, die bei der Ermittlung der Protokollparameter berücksichtigt werden können.
Vorteilhaft ist es auch, wenn bei der Ermittlung der mindestens einen Abmessung und/oder des Gewichts des Untersuchungsobjekts der Abstand der Bildaufnahmeeinheit zu dem Untersuchungsobjekt berücksichtigt wird. D.h., der Abbildungsmaßstab der Außenbildaufnahme wird unter der Kenntnis des Abstands des Untersuchungsobjekts von der Außenbildaufnahmeeinheit ermittelt. Weitere zu berücksichtigende Parameter können zum Beispiel die Brennweite des Objektivs der Außenbildaufnahmeeinheit sein. Aus den genannten Parametern sowie der auf der Außenbildaufnahme ermittelten mindestens einen Abmessung kann dann auf die tatsächlichen Abmessungen des Untersuchungsobjekts geschlossen werden.
In einer besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mit Hilfe der Außenbildaufnahmeeinheit Außenbildaufnahmen aus verschiedenen Richtungen von dem Untersuchungsobjekt aufgenommen. Die verschiedenen Richtungen können zum Beispiel eine Frontalansicht und eine Profilansicht umfassen. Anhand der Außenbildaufnahmen aus mehreren Richtungen kann das Volumen des Untersuchungsobjekts rekonstruiert werden. Weiterhin lassen sich auch Fließpfade des Kontrastmittels und deren Weglänge genauer bestimmen, da dabei alle drei Dimensionen berücksichtigt werden können.
Zur Ermittlung des Volumens anhand einer einzelnen Außenbildaufnahme können Verfahren wie zum Beispiel das „Shape from Shading“ eingesetzt werden. Dabei werden anhand der Beleuchtungsverhältnisse Rückschlüsse auf die Ausdehnung einer Person auch in Richtung der optischen Achse der Außenbildaufnahmeeinheit anhand einer einzigen Außenbildaufnahme gezogen. Im Rahmen dieses Verfahrens erfolgt eine Rekonstruktion einer dreidimensionalen Oberfläche anhand des Schattenwurfs in einer Außenbildaufnahme.
Bevorzugt umfasst die Außenbildaufnahmeeinheit mindestens eine der folgenden Einrichtungen:

– eine Kamera,
– eine Tiefenkamera,
– einen berührungslosen elektromagnetischen Sensor,
– einen Ultraschallentfernungsmesser,
– eine Radarsensoreinrichtung,
– eine Tiefenkamera und zusätzlich eine 2D-Kamera.

Als Kamera kann zum Beispiel eine Digitalkamera verwendet werden, mit der ein zweidimensionales Bild aufgenommen wird, in dem bestimmte anatomische Merkmale, die bereits erwähnten Landmarken, identifiziert werden. Die Kamera kann zum Beispiel auch Teil eines Smartphones oder eines Tablet-Computers sein.
Bei einer Aufnahme mit Hilfe einer Tiefenkamera wird eine Kamera verwendet, die ein dreidimensionales Bild, im Folgenden auch 3D-Bild genannt, liefert. Eine Tiefenkamera erzeugt ein Bild, in dem jeder Bildpunkt den Abstand des nächstgelegenen Objekts zur Kamera angibt. Diese Information erlaubt es, das Tiefenbild in eine Punktwolke in Weltkoordinaten zu überführen. In diesem 3D-Bild können ähnlich wie im 2D-Bild Landmarken bestimmt und Abstände ermittelt werden. Mit einer Tiefenkamera lässt sich zudem die Ausdehnung der Person entlang der optischen Achse bestimmen und so eine genauere Gewichtsschätzung durchführen.
Übliche Verfahren, welche bei der Aufnahme eines 3D-Bildes eingesetzt werden, sind das Structured Light Verfahren oder das Time of Flight Verfahren. Bei dem Structured Light Verfahren werden Linienmuster auf dem aufzunehmenden Objekt erzeugt. Diese Linien kreuzen sich zum Beispiel auf dem Objekt. In Folge der dreidimensionalen Ausdehnung des Objekts werden die sich kreuzenden Linien verzerrt, woraus ein dreidimensionales Bild des Objekts abgeleitet werden kann. Bei dem Time of Flight Verfahren wird eine Laufzeitmessung von Lichtstrahlen vorgenommen, die in Richtung eines aufzunehmenden Objekts emittiert werden. Anhand eines ermittelten Phasenunterschieds von emittierten und empfangenen Lichtwellen kann auf die vorhandenen Abstände zwischen dem für die Messung verwendeten Detektionssystem und dem abzubildenden Gegenstand geschlossen werden.
Auch die genannten berührungslosen elektromagnetischen Sensoren, Ultraschallentfernungsmesser oder Radarsensoreinrichtungen können dazu genutzt werden, um eine 3D-Bilddarstellung vom Patienten zu erhalten.
Eine Tiefenkamera kann zusätzlich noch eine weitere 2D-Kamera umfassen. Wenn beide Kameras zueinander kalibriert sind, kann die Ermittlung von Landmarken oder Konturen simultan das 2D-Bild und das 3D-Bild berücksichtigen, was die Genauigkeit der Ermittlung von Abmessungen und damit die Präzision der Gewichtsermittlung verbessert, da 2D-Kameras meistens eine höhere Auflösung erreichen als 3D-Kameras.
Bei Aufnahmen mit Tiefenkameras bzw. Tiefensensoren fehlen im Allgemeinen Informationen bezüglich der Rückseite des aufzunehmenden Objekts. Befindet sich das Objekt in einer bekannten Umgebung, so kann diese zusätzliche Information betreffend die Umgebung verwendet werden, um die Ermittlung der Abmessungen des Objekts zu verbessern. Beispielsweise kann eine Person auf einem Tisch mit bekannter Höhe liegen. In diesem Fall lässt sich die Ausdehnung des Patienten bei einer Aufnahme senkrecht zum Tisch als Abstand zwischen dem Tisch und der ermittelten Patientenoberfläche auf der tischabgewandten Seite ermitteln.
In einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur besonders präzisen Ermittlung der mindestens einen Körperabmessung des Untersuchungsobjekts ein virtuelles Modell des Untersuchungsobjekts verwendet, welches an die Daten der Außenbildaufnahme angepasst wird. Für den Fall, dass es sich bei dem Untersuchungsobjekt um einen Menschen handelt, wird ein solches virtuelles Modell gemeinhin als Avatar bezeichnet.
Als Avatar kann man sich eine Art virtuelle Gliederpuppe vorstellen, welche sich entsprechend der Pose des Patienten in die aufgenommenen Außenbilddaten, insbesondere 3D-Bilddaten einfügt. Ein Avatar kann ein statistisches Formmodell umfassen, das realistische Proportionen für die einzelnen Gliedmaßen und deren Abhängigkeiten aus einer Datenbank von Aufnahmen natürlicher Personen enthält. Passt man einen solchen Avatar in die aufgenommenen Außenbilddaten ein, so können Ungenauigkeiten bei den Außenbildaufnahmen, z.B. verursacht durch Rauschen oder Überbelichtung, kompensiert werden. Ein Avatar liefert zusätzlich Informationen über die Ausdehnung des Patienten aus der Bildebene heraus. Durch seinen strukturierten, hierachischen Aufbau erlaubt der Avatar, das Volumen und das Gewicht des Patienten auch für einzelne Körperregionen und Gliedmaßen zu ermitteln.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das virtuelle Modell auf Basis einer Datenbank ermittelte personalisierte Informationen bezüglich des Untersuchungsobjekts umfasst, welche den Startzeitpunkt der kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme und/oder die benötigte Kontrastmittelmenge beeinflussen. Dazu werden in einer umfangreichen Datenbank relevante medizinische Informationen wie Bilddaten, Krankheitsverläufe usw. abgelegt. Für einen zu untersuchenden Patienten wird anschließend in der Datenbank die am ähnlichsten erscheinende Person im Sinne eines geeigneten Abstandsmaßes ermittelt. Alternativ oder zusätzlich kann für den Abgleich mit der Datenbank auch ein maschinelles Lernverfahren, ein sogenanntes Deep Learning Verfahren oder ein Reinforcement Learning Verfahren eingesetzt werden. Dabei kann zum Beispiel einerseits eine Körperform des Patienten berücksichtigt werden, welche aus den aufgenommenen Außenbilddaten abgeleitet wird, und andererseits eine Körperform genutzt werden, welche aus den in der Datenbank gespeicherten medizinischen Bilddaten abgeleitet wird. Zusätzlich kann zum Beispiel auch ein Krankheitsbild des Patienten berücksichtigt werden und beispielsweise ein Patient mit ähnlicher Körperform und vergleichbaren Parametern des Herz-Kreislaufsystems in der Datenbank herausgesucht werden. Nachdem ein oder mehrere ähnliche Patienten in der Datenbank aufgefunden wurden, werden deren relevante Parameter, beispielsweise das Gewicht oder die Geschwindigkeit des Blutflusses auf den personalisierten Avatar übertragen.
Zusätzlich ist es auch möglich, mit Hilfe von Kamerabildern weitere Einflussgrößen auf die Kontrastmittelausbreitung zu ermitteln. Beispielsweise kann eine Geschlechtserkennung und/ oder eine Altersschätzung basierend auf Lernalgorithmen vorgenommen werden. Überdies kann eine Patientenidentifikation auf der Basis einer Gesichtserkennung oder dem Auslesen eines Barcode-Armbandes erfolgen. Zusätzlich kann mit Hilfe von Kamerabildern auch eine Aussage hinsichtlich der Atemlage eines Patienten vorgenommen werden. Die genannten Größen werden dann bei der Ermittlung der Protokollparameter mitberücksichtigt, so dass diese exakter berechnet werden können.
Werden bei einem medizinischen bildgebenden Verfahren mehrere unterschiedliche Kontrastmittel eingesetzt, so kann die Ermittlung der bei der Kontrastmittelanwendung relevanten Parameter kontrastmittelspezifisch erfolgen. Beispielsweise können unterschiedliche Kontrastmittel unterschiedliche optimale Kontrastmittelkonzentrationen umfassen.
Die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ schließt nicht aus, dass das betroffene Merkmal auch mehrfach vorhanden sein kann. Die Verwendung des Ausdrucks „aufweisen“ schließt nicht aus, dass die mittels des Ausdrucks „aufweisen“ verknüpften Begriffe identisch sein können. Beispielsweise weist die bildgebende medizinische Einrichtung die bildgebende medizinische Einrichtung auf. Die Verwendung des Ausdrucks „Einheit“ schließt nicht aus, dass der Gegenstand, auf den sich der Ausdruck „Einheit“ bezieht, mehrere Komponenten aufweisen kann, die räumlich voneinander separiert sind. Die Verwendung von Ordnungszahlwörtern (erste, zweite, dritte etc.) in der Bezeichnung von Merkmalen dient im Kontext der vorliegenden Anmeldung vor allem der besseren Unterscheidbarkeit der unter Verwendung von Ordnungszahlwörtern bezeichneten Merkmale. Das Nichtvorhandensein eines Merkmals, welches durch eine Kombination eines gegebenen Ordnungszahlworts und eines Begriffs bezeichnet wird, schließt nicht aus, dass ein Merkmal vorhanden sein kann, welches durch eine Kombination eines dem gegebenen Ordnungszahlwort nachfolgenden Ordnungszahlworts und des Begriffs bezeichnet wird.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Flussdiagram, welches ein Verfahren zum Ermitteln mindestens eines Protokollparameters für eine kontrastmittelunterstützte Bildaufnahme eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts mit einer medizinischen bildgebenden Einrichtung veranschaulicht,
2 ein Blockdiagramm, welches eine Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
3 ein Computertomographiesystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In 1 ist ein Flussdiagramm 100 gezeigt, mit dem ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Ermitteln mindestens eines Protokollparameters für eine kontrastmittelunterstützte Bildaufnahme eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts mit einer medizinischen bildgebenden Einrichtung veranschaulicht wird. Bei dem Schritt 1.I erfolgt zunächst eine Außenbildaufnahme BA von einem Patienten mit Hilfe einer Kamera. Die Kamera ist derart relativ zu dem Untersuchungsobjekt angeordnet, dass mit Hilfe der Kamera die Konturen KN des Patienten auf der erfassten Außenbildaufnahme BA aufgezeichnet werden können. Bei dem Schritt 1.II werden anschließend die Konturen KN des Patienten auf der Außenbildaufnahme BA ermittelt. Hierzu werden zum Beispiel Kontrastunterschiede der Außenbildaufnahme BA berücksichtigt. Nachfolgend werden bei dem Schritt 1.III Körperabmessungen KAM des Patienten auf Basis der erfassten Konturen KN ermittelt.
Die Körperabmessungen KAM werden bei dem Schritt 1.IV zum Ermitteln eines Startzeitpunkts t_D einer kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme verwendet. Dabei wird bei dem Schritt 1.IVa anhand der Körperabmessungen KAM ein Abstand bzw. eine Weglänge s zwischen einer Injektionsstelle für die Zugabe eines Kontrastmittels und einem zu untersuchenden Bereich des Patienten berechnet. Hierzu können auch zusätzlich anatomische Informationen aus einer Datenbank verwendet werden, um zum Beispiel die Position des zu untersuchenden Bereichs im Körper des Patienten zu bestimmen. Anschließend wird bei dem Schritt 1.IVb eine Fließgeschwindigkeit v_KM eines Kontrastmittels auf Basis von bekannten Injektionsparametern, wie zum Beispiel der pro Zeit injizierten Kontrastmittelmenge und eventuell dem Durchmesser der für den Transport des Kontrastmittels verwendeten Arterien des Patienten berechnet. Aus dem Quotienten aus der Weglänge s und der Fließgeschwindigkeit v_KM des Kontrastmittels wird schließlich bei dem Schritt 1.IVc die Verzögerungszeit bzw. Delayzeit t_D zwischen dem Start einer Kontrastmittelgabe und dem Start der medizinischen Bildgebung berechnet bzw. abgeschätzt.
Die Körperabmessungen KAM werden weiterhin bei dem Schritt 1.V zur Berechnung eines Gewichts PG des Patienten O (siehe 3) verwendet. Das Patientengewicht PG wird dann bei dem Schritt 1.VI zum Ermitteln einer für eine anschließende medizinische Bildgebung benötigte Kontrastmittelmenge KMM genutzt. Schließlich erfolgt bei dem Schritt 1.VII eine medizinische Bildgebung auf Basis der ermittelten Werte für die Kontrastmittelmenge KMM und den Startzeitpunkt bzw. die Delayzeit t_D zwischen der Injektion eines Kontrastmittels und dem Start der medizinischen Bildgebung.
In 2 wird eine Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung 40 zum Ermitteln mindestens eines Protokollparameters für eine kontrastmittelunterstützte Bildaufnahme eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts O (siehe 3) mit einer medizinischen bildgebenden Einrichtung 1 (siehe 3) gezeigt. Die Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung 40 umfasst eine Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinheit 41 und zusätzlich auch eine Kamera K, mit der eine Außenbildaufnahme BA von dem Untersuchungsobjekt vorgenommen werden kann. Die von der Kamera K aufgenommene Außenbildaufnahme BA wird an die Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinheit 41 übermittelt. Die Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinheit 41 umfasst eine Eingangsschnittstelle 42, mit der die Außenbildaufnahme BA empfangen wird. Anschließend werden die Außenbildaufnahmedaten BA intern an eine Konturen-Ermittlungseinheit 43 gesandt. Die Konturen-Ermittlungseinheit 43 ermittelt auf Basis der Außenbildaufnahmedaten BA Konturen KN des Körpers des Untersuchungsobjekts O.
Nachfolgend werden die Konturendaten KN an eine Körperabmessungs-Ermittlungseinheit 44 übermittelt. Die Körperabmessungs-Ermittlungseinheit 44 ermittelt Körperabmessungen KAM des Untersuchungsobjekts O auf Basis der ermittelten Konturen KN. Die ermittelten Körperabmessungswerte KAM werden anschließend an eine Patientengewicht-Ermittlungseinheit 45 und eine Starzeitpunkt-Ermittlungseinheit 46 übermittelt. Die Patientengewicht-Ermittlungseinheit 45 ermittelt auf Basis der Körperabmessungswerte KAM ein individuelles Patientengewicht PG. Der ermittelte Wert PG des Patientengewichts wird nachfolgend von einer Kontrastmittelmengen—Ermittlungseinheit 47 dazu verwendet, eine für das ermittelte Gewicht PG des Patienten O geeignete Kontrastmittelmenge KMM, gegebenenfalls unter Berücksichtigung von weiteren Parametern, wie zum Beispiel physiologischen Faktoren des Patienten, zu berechnen. Die Startzeitpunkt-Ermittlungseinheit 46 ermittelt auf Basis der Körperabmessungen KAM des Patienten O einen Startzeitpunkt t_D dner kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme. Die ermittelten Parameterwerte t_D, KMM werden schließlich über eine Ausgabeschnittstelle 48 an eine andere Einheit wie zum Beispiel eine Einheit zur Ermittlung eines Messprotokolls ausgegeben.
In 3 ist ein Computertomographiesystem 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, welches auch eine der in 2 gezeigten Einheit 41 entsprechende Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinheit 41 gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst. Das CT-System 1 besteht dabei im Wesentlichen aus einer üblichen Scaneinheit 10, in welchem an einer Gantry 11 eine Projektionsdatenakquisitionseinheit 5 mit einem Detektor 16 und einer dem Detektor 16 gegenüberliegenden Röntgenquelle 15 um einen Messraum 12 umläuft. Vor der Scaneinheit 10 befindet sich eine Patientenlagerungseinrichtung 3 bzw. ein Patiententisch 3, dessen oberer Teil 2 mit einem darauf befindlichen Patienten O zur Scaneinheit 10 verschoben werden kann, um den Patienten O durch den Messraum 12 hindurch relativ zum Detektorsystem 16 zu bewegen. Angesteuert werden die Scaneinheit 10 und der Patiententisch 3 durch eine Steuereinrichtung 20, von der aus über eine übliche Steuerschnittstelle 24 Akquisitionssteuersignale AS kommen, um das gesamte System gemäß vorgegebener Messprotokolle unter Berücksichtigung der durch die Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinheit 41 ermittelten Parameter t_D, KMM anzusteuern. Im Fall einer Spiralakquisition ergibt sich durch eine Bewegung des Patienten O entlang der z-Richtung, welche der Systemachse z längs durch den Messraum 12 entspricht, und den gleichzeitigen Umlauf der Röntgenquelle 15 für die Röntgenquelle 15 relativ zum Patienten O während der Messung eine Helixbahn. Parallel läuft dabei immer gegenüber der Röntgenquelle 15 der Detektor 16 mit, um Projektionsmessdaten PMD zu erfassen, die dann zur Rekonstruktion von Volumen- und/oder Schicht-Bilddaten genutzt werden. Ebenso kann auch ein sequentielles Messverfahren durchgeführt werden, bei dem eine feste Position in z-Richtung angefahren wird und dann während eines Umlaufs, eines Teilumlaufs oder mehrerer Umläufe an der betreffenden z-Position die erforderlichen Projektionsmessdaten PMD erfasst werden, um ein Schnittbild an dieser z-Position zu rekonstruieren oder um aus den Projektionsdaten mehrerer z-Positionen Bilddaten BD zu rekonstruieren. Das erfindungsgemäße Verfahren 100 ist grundsätzlich auch an anderen CT-Systemen, z. B. mit mehreren Röntgenquellen und/oder Detektoren und/oder mit einem einen vollständigen Ring bildenden Detektor, einsetzbar.
Die vom Detektor 16 im Rahmen einer kontrastmittelunterstützten Bildgebung akquirierten Projektionsmessdaten PMD (im Folgenden auch Rohdaten genannt) werden über eine Rohdatenschnittstelle 23 an die Steuereinrichtung 20 übergeben. Diese Rohdaten PMD werden dann, gegebenenfalls nach einer geeigneten Vorverarbeitung (z. B. Filterung und/oder Strahlaufhärtungskorrektur), in einer Bildrekonstruktionseinheit 25 weiterverarbeitet, die in diesem Ausführungsbeispiel in der Steuereinrichtung 20 in Form von Software auf einem Prozessor realisiert ist. Diese Bildrekonstruktionseinheit 25 rekonstruiert auf Basis der Rohdaten PMD Bilddaten BD mit Hilfe eines Rekonstruktionsverfahrens. Als Rekonstruktionsverfahren kann zum Beispiel ein auf der gefilterten Rückprojektion basierendes Rekonstruktionsverfahren verwendet werden.
Die erfassten Bilddaten BD werden in einem Speicher 22 der Steuereinrichtung 20 hinterlegt und/oder in üblicher Weise auf dem Bildschirm der Steuereinrichtung 20 ausgegeben. Sie können auch über eine in 3 nicht dargestellte Schnittstelle in ein an das Computertomographiesystem 1 angeschlossenes Netz, beispielsweise ein radiologisches Informationssystem (RIS), eingespeist und in einem dort zugänglichen Massenspeicher hinterlegt oder auf dort angeschlossenen Druckern oder Filming-Stationen als Bilder ausgegeben werden. Die Daten können so in beliebiger Weise weiterverarbeitet und dann gespeichert oder ausgegeben werden.
Zusätzlich ist in 3 auch eine Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinheit 41 gezeigt, welche von einer Kamera K Außenbilddaten BA von dem Patienten O empfängt. Auf Basis der Außenbilddaten BA ermittelt die Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinheit 41, wie im Zusammenhang mit 1 und 2 beschrieben, Protokollparameter t_D, KMM für ein Bildaufnahmeprotokoll des CT-Systems 1. Die Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinheit 41 ist in 3 als Teil der Steuereinrichtung 20 veranschaulicht. Die ermittelten Protokollparameter t_D, KMM können zum Beispiel in der Speichereinrichtung 22 gespeichert werden und für eine spätere CT-Bildgebung des CT-Systems 1 genutzt werden. Weiterhin umfasst das in 3 gezeigt CT-System auch eine Kontrastmittel-Injektionseinrichtung 50, mit der dem Patienten O vor dem Beginn eines CT-Bildgebungsverfahrens ein Kontrastmittel injizierbar ist, dessen Verhalten zum Beispiel in einem Gefäß bzw. Gefäßsystem mit Hilfe des Computertomographiesystems 1 bildlich erfasst wird.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorbeschriebenen Verfahren zum Ermitteln mindestens eines Protokollparameters für eine kontrastmittelunterstützte Bildaufnahme und der beschriebenen Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung 41 sowie dem beschriebenen Computertomographiesystem 1 lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt und dass die Erfindung vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Beispielsweise kann als bildgebendes System auch ein Magnetresonanztomographiesystem verwendet werden. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims

Verfahren zum Ermitteln mindestens eines Protokollparameters (t_D, KMM) für eine kontrastmittelunterstützte Bildaufnahme eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts (O) mit einer medizinischen bildgebenden Einrichtung (1), aufweisend die Schritte: – Durchführen einer Außenbildaufnahme (BA) von äußerlich sichtbaren Merkmalen des Untersuchungsobjekts (O) mit Hilfe einer Außenbildaufnahmeeinheit (K), – Ermitteln mindestens einer Körperabmessung (KAM) des Untersuchungsobjekts (O) auf Basis der Außenbildaufnahme (BA), – Ermitteln mindestens eines Kontrastmittel-Protokollparameters (t_D, KMM) auf Basis der ermittelten mindestens einen Körperabmessung (KAM).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine ermittelte Kontrastmittelprotokoll-Parameter (t_D, KMM) eine der folgenden Größen umfasst: – eine benötigte Kontrastmittelmenge (KMM), – einen Startzeitpunkt (t_D) der kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme.
Verfahren nach Anspruch 2, aufweisend die Schritte: – Ermitteln eines Gewichts (PG) des Untersuchungsobjekts (O) auf Basis der anhand der Außenbildaufnahme (BA) ermittelten mindestens einen Körperabmessung (KAM), – Ermitteln der benötigten Kontrastmittelmenge (KMM) auf Basis des ermittelten Gewichts (PG) des Untersuchungsobjekts (O).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ermitteln der mindestens einen Körperabmessung (KAM) automatisiert erfolgt und/oder Landmarken des Untersuchungsobjekts (O) anhand der Außenbildaufnahme (BA) automatisiert ermittelt werden, wobei die mindestens eine Körperabmessung(KAM) des Untersuchungsobjekts (O) auf Basis von mindestens einem Abstand zwischen den Landmarken ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei zum automatisierten Ermitteln der Landmarken mindestens eine der folgenden Methoden eingesetzt wird: – eine Kantendetektion, – eine Schwellwertfilterung, – ein maschinelles Lernverfahren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Konturen des Untersuchungsobjekts (O) basierend auf der Außenbildaufnahme (BA) ermittelt werden und anhand der ermittelten Konturen die Abmessungen des Untersuchungsobjekts (O) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei bei der Ermittlung der mindestens einen Körperabmessung (KAM) und/oder des Gewichts (PG) des Untersuchungsobjekts (O) der Abstand der Außenbildaufnahmeeinheit (K) zu dem Untersuchungsobjekt (O) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mit Hilfe der Außenbildaufnahmeeinheit (K) Außenbildaufnahmen (BA) aus verschiedenen Richtungen (R) von dem Untersuchungsobjekt (O) aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Außenbildaufnahmeeinheit (K) mindestens eine der folgenden Einrichtungen umfasst: – eine Kamera, – eine Tiefenkamera, – einen berührungslosen elektromagnetischen Sensor, – eine Ultraschallentfernungsmesseinheit, – eine Radarsensoreinrichtung, – eine Tiefenkamera und zusätzlich eine 2D-Kamera.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zum Ermitteln der mindestens einen Körperabmessung (KAM) des Untersuchungsobjekts (O) ein virtuelles Modell des Untersuchungsobjekts (O) verwendet wird, welches an die Daten der Außenbildaufnahme (BA) angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das virtuelle Modell auf Basis einer Datenbank ermittelte personalisierte Informationen bezüglich des Untersuchungsobjekts (O) umfasst, welche den Startzeitpunkt (t_D) der kontrastmittelunterstützten Bildaufnahme und/oder die benötigte Kontrastmittelmenge (KMM) beeinflussen.
Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung (40) zum Ermitteln mindestens eines Protokollparameters (t_D, KMM) für eine kontrastmittelunterstützte Bildaufnahme eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts (O) mit einer medizinischen bildgebenden Einrichtung (1), aufweisend: – eine Außenbildaufnahmeeinheit (K) zum Durchführen einer Außenbildaufnahme (BA) von äußerlich sichtbaren Merkmalen des Untersuchungsobjekts (O), – eine Körperabmessungs-Ermittlungseinheit (41) zum Ermitteln mindestens einer Körperabmessung (KAM) des Untersuchungsobjekts (O) auf Basis der Außenbildaufnahme (BA), – eine Kontrastmittel-Protokollparameter-Ermittlungseinheit (46, 47) zum Ermitteln mindestens eines Kontrastmittel-Protokollparameters (t_D, KMM) auf Basis der ermittelten mindestens einen Körperabmessung (KAM).
Bildgebende medizinische Einrichtung, vorzugsweise Computertomographiesystem (1), aufweisend: – eine Scaneinheit (10) zum Erfassen eines zu untersuchenden Bereichs eines Untersuchungsobjekts (O), – eine Steuereinheit (20) zum Ansteuern der Scaneinheit (10), – eine Bildaufnahmeparameter-Ermittlungseinrichtung (40) nach Anspruch 12.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Speichereinrichtung einer Steuereinrichtung (20) einer bildgebenden medizinischen Einrichtung, vorzugsweise eines Computertomographiesystems (1), ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Steuereinrichtung (20) der bildgebenden medizinischen Einrichtung ausgeführt wird.
Computerlesbares Medium, auf welchem von einer Rechnereinheit einlesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von der Rechnereinheit ausgeführt werden.