DE102023200942A1 - Estimating the weight of a subject in a medical imaging procedure - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Abschätzung des Gewichts eines Subjekts (4), insbesondere eines Patienten, im Rahmen eines medizinischen Bildgebungsverfahrens, umfassend die folgenden Schritte:(a) Akquirieren von Bilddaten zumindest eines Ausschnitts des Subjekts (4),(b) Abschätzen der Masse und/oder der Masseverteilung des Subjekts (4) anhand der Bilddaten.Method for estimating the weight of a subject (4), in particular a patient, in the context of a medical imaging method, comprising the following steps: (a) acquiring image data of at least a section of the subject (4), (b) estimating the mass and/or the mass distribution of the subject (4) based on the image data.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung des Gewichts eines Subjekts im Rahmen eines medizinischen Bildgebungsverfahrens, ein Computerprogrammprodukt und ein medizinisches Bildgebungssystem.The invention relates to a method for estimating the weight of a subject in the context of a medical imaging procedure, a computer program product and a medical imaging system.
Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht eines bestimmten Begriffs sind Personen mit männlicher, weiblicher oder anderer Geschlechteridentität mit umfasst.Regardless of the grammatical gender of a particular term, persons with male, female or other gender identity are included.
Bei der Registrierung eines Patienten ist es üblich, unter anderem auch das Gewicht des Patienten abzufragen bzw. einzugeben. Das Gewicht wird benötigt für und hat Einfluss auf mehrere medizinische und technische Aspekte. Beispielsweise spielt das Gewicht für die Berechnung einer spezifischen Absorptionsrate (SAR), welche für Magnetresonanztomographie (MRT) benötigt wird, sowie für eine den SUV („standard uptake value“), welcher in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) benötigt wird, eine wichtige Rolle. Gerade für kombinierte PET/MR-Hybridverfahren ist folglich das Gewicht eine wichtige Größe. In der Praxis ist eine Bestimmung des Gewichts im Rahmen eines Bildgebungsverfahrens jedoch oft nicht einfach abzurufen. Teilweise wird eine Eintragung des Gewichts auch vergessen oder fehlerhaft vorgenommen oder es findet eine grobe Schätzung aufgrund der Patientenstatur durch medizinisches oder technisches Personal statt.When registering a patient, it is common practice to query or enter the patient’s weight, among other things. Weight is required for and influences several medical and technical aspects. For example, weight plays an important role in calculating a specific absorption rate (SAR), which is required for magnetic resonance imaging (MRI), and for the SUV (“standard uptake value”), which is required in positron emission tomography (PET). Weight is therefore an important parameter, especially for combined PET/MR hybrid procedures. In practice, however, it is often not easy to determine weight during an imaging procedure. Weight is sometimes forgotten or entered incorrectly, or medical or technical staff make a rough estimate based on the patient’s stature.
Weiterhin kann das Gewicht eines Patienten auch einen Einfluss auf weitere Komponenten, z.B. eine Patientenliege, haben. Beispielsweise kann eine genaue Bewegung der Patientenliege auf der x-, y- und z-Achse abhängig vom Gewicht oder auch der Gewichtsverteilung des Patienten sein.Furthermore, the weight of a patient can also have an influence on other components, e.g. a patient bed. For example, the precise movement of the patient bed on the x, y and z axes can depend on the weight or weight distribution of the patient.
Im Stand der Technik wird bislang derart verfahren, dass das Gewicht des Patienten bei der Patientenregistrierung manuell eingetragen wird. Dies setzt jedoch die Kenntnis des Gewichts voraus. Eintragungen können deshalb öfters fehlerhaft oder auch veraltet sein, zumal nicht immer eine Körperwaage vor Ort verfügbar ist bzw. die Zeit für eine Überprüfung per Körperwaage in dem jeweiligen Moment nicht ausreichend vorhanden ist. Beispielsweise kann ein Patient im Laufe einer Therapie, z.B. einer Chemotherapie, signifikant Gewicht verlieren.The current state of the art involves manually entering the patient's weight during patient registration. However, this requires knowledge of the patient's weight. Entries can therefore often be incorrect or out of date, particularly since a body scale is not always available on site or there is not enough time to check the weight using a body scale at the time. For example, a patient can lose a significant amount of weight during the course of a treatment, e.g. chemotherapy.
Weiterhin werden Patientenliegen und deren Aufhängung bzw. Befestigung in der Regel derart robust gebaut, dass das Gewicht des Patienten nur einen geringen Einfluss auf die Bewegung und Form der Patientenliege hat. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die Liege durch die massivere Konstruktion verhältnismäßig teurer als dies eine weniger massive Liege wäre. Weiterhin kann eine derart massivere Patientenliege auch einen Einfluss auf das Akquirieren von Bilddaten haben. Beispielsweise kann eine Abschwächung im Rahmen einer PET-Messung dadurch verstärkt sein.Furthermore, patient beds and their suspension or fastening are usually built so robustly that the patient's weight has only a small influence on the movement and shape of the patient bed. However, this has the disadvantage that the bed is relatively more expensive due to the more solid construction than a less solid bed would be. Furthermore, such a more solid patient bed can also have an influence on the acquisition of image data. For example, attenuation during a PET measurement can be increased as a result.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue, vorzugsweise verbesserte, Möglichkeit bereitzustellen, mit der ein Gewicht des Patienten relativ einfach und zuverlässig im Rahmen eines medizinischen Bildgebungsverfahrens ermittelt werden kann. Darüber hinaus ist es wünschenswert, möglichst präzise Gewichtsinformationen zu erhalten.It is therefore an object of the present invention to provide a new, preferably improved, possibility with which a patient's weight can be determined relatively easily and reliably within the framework of a medical imaging method. In addition, it is desirable to obtain weight information that is as precise as possible.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 14 und ein medizinisches Bildgebungssystem gemäß Anspruch 15.This object is achieved by a method according to claim 1, a computer program product according to claim 14 and a medical imaging system according to claim 15.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Abschätzung des Gewichts eines Subjekts, insbesondere eines Patienten, im Rahmen eines medizinischen Bildgebungsverfahrens vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- (a) Akquirieren von Bilddaten zumindest eines Ausschnitts des Subjekts,
- (b) Abschätzen der Masse und/oder der Masseverteilung des Subjekts anhand der Bilddaten.
- (a) acquiring image data of at least a portion of the subject,
- (b) Estimating the mass and/or mass distribution of the subject from the image data.
Die Bilddaten werden vorzugsweise von einem medizinischen Bildgebungssystem akquiriert, insbesondere von dem Bildgebungssystem, mit dem das medizinische Bildgebungsverfahren durchgeführt wird. Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass nach dem Akquirieren von Bilddaten in Schritt (a) in einem weiteren Schritt weitere Bilddaten, insbesondere die für die eigentliche Hauptmessung vorgesehenen Bilddaten aufgenommen bzw. akquiriert werden. Dies kann vor, während oder nach Schritt (b) vorgesehen sein. Das Subjekt kann insbesondere ein Mensch oder ein Tier sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Subjekt bzw. der Patient zwischen und während dem Akquirieren der Bilddaten und der weiteren Bilddaten nicht umgelagert wird. Dies kann beispielsweise den Zweck haben, dass die Position des Subjekts in den Bilddaten und den weiteren Bilddaten im Wesentlichen gleich ist. Es kann alternativ vorgesehen sein, dass der Patient zwischen dem Akquirieren verschiedener Bilddaten bewegt bzw. umgelagert wird. Dies kann insbesondere begünstigend durch die Bestimmung der Masseverteilung ermöglicht werden, wodurch beispielsweise eine geänderte Abschwächung und deren Einfluss auf eine Messung anhand der Masseverteilung des Patienten nachvollzogen werden kann.The image data are preferably acquired by a medical imaging system, in particular by the imaging system with which the medical imaging method is carried out. It can preferably be provided that after the acquisition of image data in step (a), further image data, in particular the image data intended for the actual main measurement, are recorded or acquired in a further step. This can be provided before, during or after step (b). The subject can in particular be a human or an animal. It can be provided that the subject or the patient is not repositioned between and during the acquisition of the image data and the further image data. This can, for example, have the purpose of ensuring that the position of the subject in the image data and the further image data is essentially the same. Alternatively, it can be provided that the patient is moved or repositioned between the acquisition of different image data. This can be made possible in a particularly advantageous manner by determining the mass distribution, whereby, for example, a changed attenuation and its influence on a measurement can be traced based on the mass distribution of the patient.
Das Bildgebungsverfahren kann beispielsweise ein Positronen-Emissions-Tomographie/Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren (PET/MR-Bildgebungsverfahren) sein. Die Bilddaten können vorzugsweise MRT-Bilddaten sein. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch mit anderen bildgebenden Verfahren und Bilddaten durchgeführt werden. Die Bilddaten können vorzugsweise dreidimensionale (3D) Bilddaten sein. Alternativ können die Bilddaten zweidimensionale (2D) Bilddaten und/oder ein Stapel von 2D-Bilddaten, z.B. von Schichten des Subjekts, sein.The imaging method can be, for example, a positron emission tomography/magnetic resonance imaging method (PET/MR imaging method). The image data can preferably be MRI image data. However, the method according to the invention can also be carried out with other imaging methods and image data. The image data can preferably be three-dimensional (3D) image data. Alternatively, the image data can be two-dimensional (2D) image data and/or a stack of 2D image data, eg of slices of the subject.
Das Abschätzen der Masse und/oder der Masseverteilung wird vorzugsweise von einer Rechnereinheit, z.B. einer CPU eines Computers, eines Servers oder eines Bildgebungssystems, z.B. eines MR-Scanners, durchgeführt. Die Masse bzw. die Masseverteilung des Subjekts entspricht dabei insbesondere einem Gewicht bzw. einer Gewichtsverteilung des Subjekts. Entsprechend ist das Abschätzen eines Gewichts bzw. einer Gewichtsverteilung des Subjekts im Rahmen dieser Erfindung als mitumfasst zu verstehen und die Begriffe Masse/Gewicht können als austauschbar angesehen werden. Es kann vorgesehen sein, dass ein Nutzer den Teil, insbesondere das Körperteil, des Subjekts und/oder den Ausschnitt des Subjekts eingibt, von dem Bilddaten akquiriert werden, wobei die Angabe des Nutzers insbesondere bei dem Abschätzen der Masse und/oder der Masseverteilung berücksichtigt werden kann. Die Eingabe des Körperteils oder Ausschnitts kann eine genauere bzw. zuverlässigere Abschätzung des jeweiligen Gewichts ermöglichen, indem zum Beispiel ein für das jeweilige Körperteil bzw. den jeweiligen Ausschnitt passendes Dichte- oder Massemodell hinzugezogen wird. Das Körperteil kann beispielsweise ein Organ sein, insbesondere ein Organ, das in dem medizinischen Bildgebungsverfahren primär untersucht werden soll. Das Verfahren ist insbesondere computerimplementiert.The estimation of the mass and/or the mass distribution is preferably carried out by a computer unit, e.g. a CPU of a computer, a server or an imaging system, e.g. an MR scanner. The mass or the mass distribution of the subject corresponds in particular to a weight or a weight distribution of the subject. Accordingly, the estimation of a weight or a weight distribution of the subject is to be understood as included in the context of this invention and the terms mass/weight can be regarded as interchangeable. It can be provided that a user enters the part, in particular the body part, of the subject and/or the section of the subject from which image data is acquired, wherein the user's information can be taken into account in particular when estimating the mass and/or the mass distribution. Entering the body part or section can enable a more precise or reliable estimation of the respective weight, for example by using a density or mass model suitable for the respective body part or section. The body part can be, for example, an organ, in particular an organ that is primarily to be examined in the medical imaging method. The method is in particular computer-implemented.
Vorteilhafterweise kann es das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen, ein Patientengewicht abzuschätzen, indem akquirierte Bilddaten verwendet werden. Dies können insbesondere Bilddaten sein, die im Rahmen des bildgebenden Verfahrens ohnehin aufgenommen werden. Vorteilhafterweise kann die Masse somit automatisch ermittelt werden. Es kann daher z.B. darauf verzichtet werden, Informationen von einem Patienten abzufragen. Ein entsprechender Workflow kann somit beschleunigt werden, indem ein Abfragen des Gewichts von einem Patienten oder ein Wiegen des Patienten vor einer Untersuchung ausgelassen werden kann. Auch kann es somit ermöglicht werden, Fehler durch Missverständnisse oder Tipp-/Schreibfehler auszuschließen.The method according to the invention can advantageously make it possible to estimate a patient's weight by using acquired image data. This can in particular be image data that is recorded anyway as part of the imaging procedure. Advantageously, the mass can thus be determined automatically. It is therefore possible, for example, to dispense with requesting information from a patient. A corresponding workflow can thus be accelerated by omitting requesting the patient's weight or weighing the patient before an examination. It can also thus make it possible to rule out errors due to misunderstandings or typos/spelling errors.
Wie sich herausgestellt hat, kann mittels der Bilddaten auch eine Gewichtsverteilung bzw. Masseverteilung abgeschätzt werden. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, weil damit nicht nur das Gesamtgewicht des Subjekts, sondern auch eine Verteilung der Masse berücksichtigt werden kann. Wird die Masseverteilung abgeschätzt, können somit noch detaillierte gewichtsbasierte Informationen ermittelt werden, z.B. die Verteilung des Gewichts auf eine Patientenliege oder andere Komponente und damit einhergehend die Auswirkung auf die Form und das Verhalten beim Verfahren der Patientenliege bzw. der anderen Komponente. Mit der Masseverteilung kann bestimmt werden, welche Kräfte oder Drücke durch das Subjekt auf die Patientenliege wirken. Es kann vorgesehen sein (z.B. auch in einem zusätzlichen Verfahrensschritt), dass die Masseverteilung verwendet wird, um einen Einfluss des zumindest teilweise auf einer Komponente liegenden Subjekts auf zumindest eine Eigenschaft, z.B. eine Form oder Dichte, und/oder ein Verhalten der Komponente zu bestimmen. Die Komponente kann eine Komponente des bildgebenden Systems, beispielsweise eine Patientenliege oder ein Kissen, sein. Die Eigenschaft bzw. das Verhalten der Komponente kann unter Hinzuziehen einer bekannten Steifigkeit des Materials abgeschätzt werden. Insbesondere kann es vorgesehen sein (z.B. auch in einem zusätzlichen Verfahrensschritt), dass die Masseverteilung verwendet wird, um einen Einfluss des auf der Patientenliege liegenden Subjekts auf zumindest eine Eigenschaft und/oder ein Verhalten der Patientenliege zu bestimmen. Es kann vorgesehen sein, dass die Masseverteilung verwendet wird, um eine Verformung einer Patientenliege, wenn das Subjekt darauf liegt, zu berechnen. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, unter Verwendung der Masseverteilung des Subjekts die Bewegung der Patientenliege, wenn das Subjekt darauf liegt, zu bestimmen oder zu korrigieren. Vorteilhafterweise kann es somit ermöglicht werden, leichtere und weniger stabile Komponenten, insbesondere Patientenliegen, zu verwenden, weil Verformungen, die auf eine Messung Einfluss haben können, über die Massenverteilung berechnet und (für die Auswertung der Daten oder das Einstellen der Messparameter) korrigiert werden können. Vorteilhafterweise können leichtere Komponenten einen geringeren Einfluss auf spezielle Messungen haben, was z.B. zu einer geringeren PET-Abschwächung und/oder einer geringeren PET-Streuung und/oder geringeren PET-Verlusten führen kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Kenntnis der Masseverteilung verwendet werden, um einen Einfluss der Masseverteilung auf eine bildgebende Messung zu bestimmen. Beispielsweise kann bei einer lokal größeren Masse oder Dichte eine dort größere Abschwächung des Messsignals auftreten. Auch kann ein Verbiegen der Patientenliege aufgrund des Gewichts des Subjekts eine leichte Deplatzierung des Subjekts zur Folge haben, welche die Genauigkeit der Messung beeinflussen kann. Dem kann beispielsweise durch ein Anpassen der Messparameter gemäß der erwarteten Verbiegung begegnet werden. Dadurch kann ggf. die Messgenauigkeit vergrößert werden.As it turns out, a weight distribution or mass distribution can also be estimated using the image data. This can be advantageous, for example, because it allows not only the total weight of the subject but also a distribution of the mass to be taken into account. If the mass distribution is estimated, even more detailed weight-based information can be determined, e.g. the distribution of the weight on a patient bed or other component and the associated effect on the shape and behavior when moving the patient bed or the other component. The mass distribution can be used to determine which forces or pressures act on the patient bed through the subject. It can be provided (e.g. also in an additional process step) that the mass distribution is used to determine an influence of the subject lying at least partially on a component on at least one property, e.g. a shape or density, and/or a behavior of the component. The component can be a component of the imaging system, for example a patient bed or a cushion. The property or behavior of the component can be estimated using a known stiffness of the material. In particular, it can be provided (e.g. also in an additional method step) that the mass distribution is used to determine an influence of the subject lying on the patient bed on at least one property and/or behavior of the patient bed. It can be provided that the mass distribution is used to calculate a deformation of a patient bed when the subject is lying on it. Alternatively or additionally, it can be provided to use the mass distribution of the subject to determine or correct the movement of the patient bed when the subject is lying on it. Advantageously, this can make it possible to use lighter and less stable components, in particular patient beds, because deformations that can influence a measurement can be calculated via the mass distribution and corrected (for the evaluation of the data or the setting of the measurement parameters). Advantageously, lighter components can have a smaller influence on specific measurements, which can lead, for example, to less PET attenuation and/or less PET scattering and/or less PET losses. Alternatively or additionally, knowledge of the mass distribution can be used to determine an influence of the mass distribution on an imaging measurement. For example, a locally larger mass or density can result in a greater attenuation of the measurement signal there. Bending of the patient bed due to the weight of the subject can also cause a slight dislocation of the subject to This can result in distortions that can affect the accuracy of the measurement. This can be counteracted, for example, by adjusting the measurement parameters according to the expected bending. This can potentially increase the measurement accuracy.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Bilddaten Bildpunkte, die Bestandteile des Subjekts repräsentieren, wobei das Abschätzen der Masse und/oder der Masseverteilung anhand der Bilddaten die folgenden Unterschritte umfasst:
- - Zuteilen der Bildpunkte in verschiedene Kategorien von Bestandteilsarten, wobei den einzelnen Kategorien von Bestandteilsarten jeweils eine vorbestimmte Massendichte zugeordnet ist;
- - Zählen der Bildpunkte jeder Kategorie und Bestimmen von Massebereichen jeweils einer Kategorie; und
- - Abschätzen der Gesamtmasse und/oder der Masseverteilung des Subjekts anhand der Massebereiche, der Zahl der Bildpunkte in den jeweiligen Massebereichen und der Massendichte der Massebereiche.
- - allocating the pixels into different categories of component types, each category of component type being assigned a predetermined mass density;
- - Counting the pixels of each category and determining mass ranges of each category; and
- - Estimating the total mass and/or mass distribution of the subject based on the mass regions, the number of pixels in each mass region, and the mass density of the mass regions.
Die Bildpunkte können insbesondere Pixel (von zweidimensionalen Bilddaten) oder Voxel (von dreidimensionalen Bilddaten) sein. Die Bestandteilsarten können insbesondere Gewebearten und/oder Implantate bzw. Arten von Implantaten umfassen. Verschiedene Bestandteilsarten können z.B. Knochen, Weichgewebe, Luft, Metall oder Kunststoff (von Implantaten) umfassen. The image points can in particular be pixels (of two-dimensional image data) or voxels (of three-dimensional image data). The component types can in particular include tissue types and/or implants or types of implants. Different component types can include, for example, bone, soft tissue, air, metal or plastic (of implants).
Weichgewebe kann insbesondere Fettgewebe, Muskelgewebe, Hautgewebe etc. umfassen. Die Kategorien können insbesondere Kategorien von Gewebearten und/oder zumindest eine Kategorie von Implantaten umfassen. Verschiedenen Kategorien bzw. Bestandteilsarten können sich hinsichtlich der Materialeigenschaften, insbesondere der Zusammensetzung, unterscheiden. Vorzugsweise können die verschiedenen Kategorien sich hinsichtlich der Materialdichte der Bestandteilsarten unterscheiden. Verschiedene Gewebekategorien können beispielsweise Knochen, Blut, Lungengewebe und/oder Fettgewebe umfassen. Verschiedene Kategorien von Implantaten könne sich z.B. hinsichtlich des Materials des jeweiligen Implantats unterscheiden. In den Bilddaten können die verschiedenen Kategorien von Bestandteilsarten insbesondere durch die Kontrastwerte der Bilddaten (z.B. der MR-Bilddaten) unterschieden werden. Unterschiedliche bildgebende Verfahren oder auch unterschiedliche Sequenzprotokolle eines bestimmten Verfahrens (z.B. MR) können jeweils unterschiedliche Kontrastwerte für die verschiedenen Bestandteilsarten aufweisen. Vorzugsweise kann das Zuteilen auf die jeweils verwendete bildgebende Sequenz abgestimmt werden. Die Bilddaten können insbesondere in die verschiedenen Massebereiche unterschiedlicher Kategorien segmentiert werden. Die Gesamtmasse und/oder der Masseverteilung kann z.B. basierend auf den Grauwerten der Bildpunkte ermittelt werden, wobei verschiedene Grauwerte für verschiedene Bestandteilsarten stehen. Die jeweils gezählten Bildpunkte der jeweiligen Massebereiche können mit vorbekannten typischen oder mittleren Massedichten für die jeweilige Kategorie bzw. Bestandteilsart multipliziert werden, um die Masse bzw. Masseverteilung zu bestimmen. Die vorbekannten Massedichten können beispielsweise im Stand der Technik standardisierte Massedichten sein. Die Massedichten können beispielsweise einer Datenbank von Massedichten entnommen werden. Die Massebereiche bzw. die Bildpunkte der Massebereiche können ihrer lokalen Position zugeordnet sein. Anhand der Zuteilung zu der lokalen Position kann die Masseverteilung ermittelt werden. Es kann vorgesehen sein, dass es einem Nutzer ermöglicht wird oder dass der Nutzer dazu aufgefordert wird, ein Körperteil bzw. den Ausschnitt des Subjekts anzugeben, von welchem die Bilddaten akquiriert werden. Die Nutzereingabe kann verwendet werden, um eine Zuteilung in die Kategorien zuverlässiger vornehmen zu können. Beispielsweise können durch die Auswahl eines Körperteils die in Frage kommenden Kategorien eingeschränkt oder näher definiert werden.Soft tissue can in particular include fatty tissue, muscle tissue, skin tissue, etc. The categories can in particular include categories of tissue types and/or at least one category of implants. Different categories or component types can differ in terms of material properties, in particular composition. The different categories can preferably differ in terms of the material density of the component types. Different tissue categories can include, for example, bone, blood, lung tissue and/or fatty tissue. Different categories of implants can, for example, differ in terms of the material of the respective implant. In the image data, the different categories of component types can be differentiated in particular by the contrast values of the image data (e.g. the MR image data). Different imaging methods or different sequence protocols of a specific method (e.g. MR) can each have different contrast values for the different component types. The allocation can preferably be coordinated with the imaging sequence used in each case. The image data can in particular be segmented into the different mass ranges of different categories. The total mass and/or the mass distribution can be determined, for example, based on the gray values of the pixels, with different gray values representing different types of components. The pixels counted in each mass range can be multiplied by previously known typical or average mass densities for the respective category or component type in order to determine the mass or mass distribution. The previously known mass densities can, for example, be mass densities standardized in the prior art. The mass densities can, for example, be taken from a database of mass densities. The mass ranges or the pixels of the mass ranges can be assigned to their local position. The mass distribution can be determined based on the allocation to the local position. It can be provided that a user is enabled or that the user is prompted to specify a body part or the section of the subject from which the image data is acquired. The user input can be used to make an allocation to the categories more reliable. For example, by selecting a body part, the categories in question can be restricted or defined more precisely.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Abschätzens des Gewichts des Subjekts: Wenn die Bilddaten nicht das gesamte Subjekt, sondern nur einen Ausschnitt des Subjekts umfassen, Extrapolieren von den bestimmten Massebereichen des Ausschnitts auf die gesamte Masse und/oder die gesamte Masseverteilung des Subjekts anhand eines vorbestimmten Massemodells. Das Massemodell kann z.B. ein aus dem Stand der Technik bekanntes Modell für eine typische Masseverteilung eines entsprechenden Subjekts, insbesondere eines Menschen, sein. Vorteilhafterweise kann damit von einem Ausschnitt des Subjekts auf die gesamte Masse bzw. Masseverteilung des Subjekts geschlossen werden.According to one embodiment, the step of estimating the weight of the subject comprises: if the image data does not comprise the entire subject but only a section of the subject, extrapolating from the specific mass ranges of the section to the entire mass and/or the entire mass distribution of the subject using a predetermined mass model. The mass model can be, for example, a model known from the prior art for a typical mass distribution of a corresponding subject, in particular a human. Advantageously, this makes it possible to draw conclusions about the entire mass or mass distribution of the subject from a section of the subject.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Kategorien von Bestandteilsarten Kortikalisknochen und Knochenmark, wobei die Massebereichen dieser Gewebewarten mittels eines Algorithmus umfassend eine Knochensegmentierung bestimmt werden. Die Knochensegmentierung kann insbesondere eine Aufteilung des Knochens in seine verschiedenen Bestandteile umfassen, insbesondere verschiedene Bestandteile, die bei der Messung verschiedene Kontraststufen hervorrufen und verschiedene Massedichten aufweisen. Es kann vorkommen, dass verschiedene Bestandteile die gleichen Kontraststufen aufweisen (z.B. Knochen und Luft). Es kann vorgesehen sein, anhand eines Verteilungsmodells des jeweiligen Körperteils, von welchem Daten akquiriert werden, auch bei gleichen Kontraststufen eine Zuordnung in verschiedene Kategorien vorzunehmen. Das Verteilungsmodel kann dabei eine typische Verteilung der verschiedenen Bestandteilsarten in dem Körperteil umfassen.According to one embodiment, the categories of component types comprise cortical bone and bone marrow, wherein the mass ranges of these tissue areas are determined by means of an algorithm comprising bone segmentation. The bone segmentation may in particular comprise a division of the bone into its various components, in particular various components which produce different contrast levels during measurement and have different mass densities. It may happen that different components have the same contrast levels (eg bone and air). It may be possible to assign data to different categories based on a distribution model of the respective body part from which data is acquired, even if the contrast levels are the same. The distribution model can include a typical distribution of the various types of components in the body part.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Bilddaten im Rahmen einer vorbereitenden Messung vor einer Hauptmessung des medizinischen Bildgebungsverfahrens akquiriert. Die vorbereitende Messung kann vorzugsweise eine ultra-schnelle Messung mit niedriger Auflösung sein. Ultra-schnelle und niedrige Auflösung beziehen sich dabei insbesondere auf eine im Rahmen des Bildgebenden Verfahrens vorgesehene Hauptmessung. Dabei kann ultra-schnell bzw. niedrige Auflösung vorzugsweise bedeuten, dass die vorbereitende Messung um zumindest eine Größenordnung, d.h. den Faktor 10, schneller ist bzw. eine um zumindest ein Fünftel geringere Pixelzahl aufweist. Beispielsweise kann eine räumliche Auflösung von 4 bis 50 mm3 vorgesehen sein. Die vorbereitende Messung kann vorzugsweise eine Messung von dreidimensionalen Bilddaten sein. Die vorbereitende Messung kann das Aufnehmen eines Scout-Bildes sein. Ein niedrig aufgelöstes Scout-Bild kann insbesondere eine räumliche Auflösung von 2×2mm2 bis 8×8mm2, vorzugsweise 3×3 bis 5×5mm2, aufweisen. Vorzugsweise kann durch Verwenden der vorbereitenden Messung, welche ohnehin nützlich bzw. notwendig für die eigentliche Hauptmessung ist, erreicht werden, dass für das Ermitteln des Gewichts keine zusätzliche Messung benötigt wird.According to one embodiment, the image data are acquired as part of a preparatory measurement before a main measurement of the medical imaging method. The preparatory measurement can preferably be an ultra-fast measurement with low resolution. Ultra-fast and low resolution refer in particular to a main measurement provided as part of the imaging method. Ultra-fast or low resolution can preferably mean that the preparatory measurement is at least an order of magnitude, i.e. a factor of 10, faster or has a number of pixels that is at least a fifth lower. For example, a spatial resolution of 4 to 50 mm 3 can be provided. The preparatory measurement can preferably be a measurement of three-dimensional image data. The preparatory measurement can be the recording of a scout image. A low-resolution scout image can in particular have a spatial resolution of 2×2mm 2 to 8×8mm 2 , preferably 3×3 to 5×5mm 2 . Preferably, by using the preparatory measurement, which is anyway useful or necessary for the actual main measurement, it can be achieved that no additional measurement is required to determine the weight.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorbereitende Messung eine Dixon-Sequenz, insbesondere zur Bestimmung einer Abschwächungskarte für eine Magnetresonanztomographie/Positronen-Emissions-Tomographie-Messung. Für PET/MR-Messungen wird, um quantitatives PET zu ermöglichen, eine Abschwächungskarte benötigt. Es ist im Stand-der-Technik üblich, hierzu eine MR-Dixon-Sequenz zu verwenden. Vorteilhafterweise kann also eine ohnehin benötigte Dixon-Sequenz auch für die Gewichtsabschätzung verwendet werden. Es hat sich dabei herausgestellt, dass eine Dixon-Sequenz auch besonders gut geeignet ist, um die verschiedenen Kategorien von Bestandteilsarten zur Gewichtsbestimmung zu ermitteln. Insbesondere kann damit besonders gut eine Unterscheidung von Wasser und Fettgewebe bzw. von Fettgewebe und anderen Gewebearten erzielt werden.According to one embodiment, the preparatory measurement is a Dixon sequence, in particular for determining an attenuation map for a magnetic resonance imaging/positron emission tomography measurement. For PET/MR measurements, an attenuation map is required to enable quantitative PET. It is common practice in the prior art to use an MR Dixon sequence for this purpose. Advantageously, a Dixon sequence that is required anyway can also be used for weight estimation. It has been found that a Dixon sequence is also particularly well suited to determining the various categories of component types for weight determination. In particular, it can be used particularly well to distinguish between water and fatty tissue or between fatty tissue and other types of tissue.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Masseverteilung abgeschätzt, indem für die Massebereiche die jeweils zugehörige Massendichte verwendet wird, um eine Massenkarte anzufertigen. Vorteilhafterweise kann mit der Massenkarte die Masseverteilung repräsentiert werden. Die Massenkarte kann beispielsweise verschiedenen Abschnitten eine bestimmte Masse oder eine Massendichte zuordnen. Die Abschnitte können insbesondere Abschnitte des Subjekts sein. Die Massenkarte kann dreidimensional oder zweidimensional angefertigt werden. Beispielsweise kann die Massenkarte eine zweidimensionale Massenverteilung entlang einer Patientenliege repräsentieren. Die Massenkarte kann beispielsweise für ein SAR-Modell, das Bestimmen des Einflusses des Subjekts auf die Patientenliege, eine SUV-Verteilung, eine Elastographie oder das Bestimmen einer Beeinflussung von Messspulen oder eine Anordnung von Messspulen verwendet werden. Die Abschwächungskarte kann insbesondere analog wie das aus dem Stand-der-Technik bekannte Anfertigen einer PET-Abschwächungskarte angefertigt werden.According to one embodiment, the mass distribution is estimated by using the respective associated mass density for the mass regions to produce a mass map. The mass map can advantageously be used to represent the mass distribution. The mass map can, for example, assign a specific mass or mass density to different sections. The sections can in particular be sections of the subject. The mass map can be produced three-dimensionally or two-dimensionally. For example, the mass map can represent a two-dimensional mass distribution along a patient bed. The mass map can be used, for example, for a SAR model, determining the influence of the subject on the patient bed, an SUV distribution, an elastography or determining an influence on measuring coils or an arrangement of measuring coils. The attenuation map can in particular be produced analogously to the production of a PET attenuation map known from the prior art.
Gemäß einer Ausführungsform werden anhand der ermittelten Massenverteilung und anhand der Position des Subjekts lokal auf zumindest eine Komponente des Bildgebungssystems ausgeübte Kräfte ermittelt. Die zumindest eine Komponente kann z.B. eine Patientenliege, ein Patientenkissen, z.B. zum Lagern von Körperteilen, insbesondere des Kopfes, und/oder eine Messkomponente, z.B. eine MR-Spule, sein. Es kann vorgesehen sein, anhand der ermittelten Kräfte zu bestimmen, wie eine durch das Gewicht des Subjekts bewirkte geometrische Verformung der Komponente ausfällt. Es kann vorgesehen sein, basierend auf den ausgeübten Kräften eine charakteristische Kennlinie bzw. Kurve der Komponente zu ermitteln. Beispielsweise kann eine Patientenliege beim Verfahren eine charakteristische Kennlinie bzw. Kurve aufweisen, welche durch das Gewicht des Subjekts beeinflusst wird. Die charakteristische Kennlinie bzw. Kurve kann derart ausgestaltet sein, dass sie die Gewichtsverteilung und eine abhängige Größe in ein Verhältnis setzt. Die abhängige Größe kann ein Parameter betreffend die Komponente sein. Beispielsweise kann die abhängige Größe eine Tischposition des Patiententischs bzw. der Patientenliege nach einem Verfahrensweg des Patiententischs bzw. der Patientenliege sein. Gemäß einer Ausführungsform kann die charakteristische Kennlinie bzw. Kurve eine Hysterese-Charakteristik sein. Vorteilhafterweise kann durch das Ermitteln dieser Kräfte die Komponenten, z.B. die Patientenliege, bzw. deren Verhalten besser charakterisiert werden. Eine Charakterisierung kann in diesem Sinne ein Bewegungsverhalten oder eine Verformung der Komponente umfassen. Beispielsweise kann durch das Gewicht eine (evtl. von der Masseverteilung abhängige lokale) verstärkte Reibung erzeugt werden, welcher einer gesteuerten Bewegung entgegenwirkt. Zur Berechnung der Verformung können Materialeigenschaften der Komponente, z.B. eine Steifigkeit des Materials, hinzugezogen werden. Das präzise Bestimmen von Verformungen kann nützlich sein, wenn eine präzise Korrektur einer Abschwächung benötigt wird, wie z.B. in modernen, hochauflösenden PET/MR-Systemen. Vorzugsweise kann mit diese Ausführungsform eine leichtere Komponente und/oder eine weniger stabile Befestigung der Komponente verwendet. Damit kann beispielsweise Material eingespart werden oder ein kostengünstigeres Material verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann durch eine leichtere Materialwahl eine Abschwächung des Messsignals verringert werden, z.B. die Abschwächung eines PET-Signals.According to one embodiment, forces exerted locally on at least one component of the imaging system are determined based on the determined mass distribution and the position of the subject. The at least one component can be, for example, a patient bed, a patient cushion, e.g. for supporting body parts, in particular the head, and/or a measuring component, e.g. an MR coil. It can be provided to use the determined forces to determine how a geometric deformation of the component caused by the weight of the subject turns out. It can be provided to determine a characteristic curve or curve of the component based on the forces exerted. For example, a patient bed in the method can have a characteristic curve or curve that is influenced by the weight of the subject. The characteristic curve or curve can be designed in such a way that it sets a relationship between the weight distribution and a dependent variable. The dependent variable can be a parameter relating to the component. For example, the dependent variable can be a table position of the patient table or the patient couch after a travel path of the patient table or the patient couch. According to one embodiment, the characteristic curve or curve can be a hysteresis characteristic. Advantageously, by determining these forces, the components, e.g. the patient couch, or their behavior can be better characterized. In this sense, a characterization can include a movement behavior or a deformation of the component. For example, the weight can generate increased friction (possibly dependent on the mass distribution), which counteracts a controlled movement. Material properties of the component, e.g. a stiffness of the material, can be used to calculate the deformation. The precise Determining deformations can be useful when a precise correction of an attenuation is required, such as in modern, high-resolution PET/MR systems. Preferably, this embodiment can use a lighter component and/or a less stable attachment of the component. This can, for example, save material or use a less expensive material. Additionally or alternatively, an attenuation of the measurement signal can be reduced by choosing a lighter material, e.g. the attenuation of a PET signal.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Abschwächungskarte für eine Positronen-Emissions-Tomographie-Messung basierend auf der abgeschätzten Masseverteilung bestimmt. Für PET/MR-Messungen wird, um eine quantitative PET-Bildgebung zu ermöglichen, das Erstellen einer Abschwächungskarte benötigt. Diese wird insbesondere benötigt um eine Abschwächung des Signals durch die anatomische Struktur des Subjekts um den untersuchten Bereich herum als auch durch Komponenten des Messsystems, z.B. MR-Körperspulen, bei der Auswertung der Bilddaten zu berücksichtigen. Die Abschwächung würde ansonsten die Messergebnisse verfälschen bzw. eine quantitative Auswertung unmöglich machen. Die Qualität dieser Abschwächungskarte kann vorteilhafterweise durch die Informationen über die Masseverteilung verbessert werden, indem insbesondere eine präzisere Abschwächungskarte ermittelt werden kann, bei der die aktuelle Position und Form der Komponenten zum Zeitpunkt der Messung genauer bestimmt werden kann.According to one embodiment, an attenuation map for a positron emission tomography measurement is determined based on the estimated mass distribution. For PET/MR measurements, an attenuation map must be created to enable quantitative PET imaging. This is required in particular to take into account an attenuation of the signal by the anatomical structure of the subject around the area being examined as well as by components of the measurement system, e.g. MR body coils, when evaluating the image data. The attenuation would otherwise distort the measurement results or make a quantitative evaluation impossible. The quality of this attenuation map can advantageously be improved by the information about the mass distribution, in particular by determining a more precise attenuation map in which the current position and shape of the components at the time of the measurement can be determined more precisely.
Gemäß einer Ausführungsform wird die abgeschätzte Masse und/oder die abgeschätzte Masseverteilung für eine Patientenregistrierung verwendet. Vorteilhafterweise kann somit die Patientenregistrierung vereinfacht werden, indem eine direkte (z.B. mündliche oder durch Fragebogen) Abfrage des Patientengewichts nicht benötigt wird. Die Patientenregistrierung kann in diesem Zusammenhang insbesondere als Patientenaufnahme oder -anamnese verstanden werden.According to one embodiment, the estimated mass and/or the estimated mass distribution is used for patient registration. Patient registration can thus advantageously be simplified in that a direct query (e.g. verbally or by questionnaire) of the patient's weight is not required. In this context, patient registration can be understood in particular as patient admission or anamnesis.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine spezifische Absorptionsrate basierend auf der abgeschätzten Masseverteilung bestimmt. Insbesondere kann eine lokale spezifische Absorptionsrate bestimmt werden. Zur Sicherheit von Patienten und um Sicherheitsvorschriften zu erfüllen, ist es nötig die spezifische Absorptionsrate (SAR) in MR-Untersuchungen einzuschränken. Mit der SAR wird eine Energieabsorption im Gewebe bemessen, welche insbesondere durch hochfrequente Anregungspulse verursacht wird. Hochfrequente Anregungspulse werden beispielsweise typischerweise in der MR-Bildgebung verwendet. Durch die Energieabsorption wird das Gewebe erwärmt und die SAR muss beschränkt werden, um Schaden am Gewebe durch Überhitzen zu vermeiden. Dabei spielt nicht nur die gesamte Absorption von Energie über den gesamten Körper eine Rolle, sondern es ist auch die lokale Absorption an verschiedenen Stellen des Körpers von Bedeutung. Abhängig von der lokalen Wärmeleitfähigkeit und auch von der lokalen Wärmeabsorptionsrate kann es durch Strahlung auch zu einer lokal überhöhten Wärme kommen. Dies wiederum ist abhängig von der lokalen Gewebeart und auch von der Masse in dem bestrahlten Gebiet (z.B. Abdomen, Zwerchfell-Becken). Wenn die Masseverteilung bekannt ist, kann somit das Wissen um die lokale Masse verwendet werden, um abzuschätzen, auf wieviel Masse die eingestrahlte Energie verteilt wird. Vorteilhafterweise ist somit eine genauere Bestimmung der möglichen Energieabsorptions- oder Erwärmungshöchstgrenze für die einzelnen lokalen Bereiche des Subjekts möglich. Hierzu wird im Stand der Technik beispielsweise ein generisches Modell der Masseverteilung verwendet. Hiermit kann somit durch Verwenden der tatsächlichen Masseverteilung des jeweiligen individuellen Subjekts eine größere Genauigkeit ermöglicht werden. Um die SAR nicht zu überschreiten, müssen bei MR-Messungen oftmals niedrige Flip-Winkel, geringe hochfrequente Anregungsenergien und niedrige Repetitionszeiten verwendet werden. Dadurch wird der erreichbare Bildkontrast und auch die Scanzeit eingeschränkt. Indem die SAR lokal durch Kenntnis der Masseverteilung genauer bestimmt werden kann, ist es möglich, diese Scan-Parameter weiter auszureizen, weil eine geringere Unsicherheit hinsichtlich der durch sie verursachten SAR besteht. Somit können bessere Messergebnisse, d.h. beispielsweise mit verbessertem Kontrast, erzielt werden.According to one embodiment, a specific absorption rate is determined based on the estimated mass distribution. In particular, a local specific absorption rate can be determined. For patient safety and to comply with safety regulations, it is necessary to limit the specific absorption rate (SAR) in MR examinations. The SAR is used to measure energy absorption in tissue, which is caused in particular by high-frequency excitation pulses. High-frequency excitation pulses are typically used in MR imaging, for example. The energy absorption heats the tissue and the SAR must be limited to avoid tissue damage due to overheating. Not only the total absorption of energy across the entire body plays a role, but local absorption at different locations on the body is also important. Depending on the local thermal conductivity and also the local heat absorption rate, radiation can also lead to locally excessive heat. This in turn depends on the local tissue type and also on the mass in the irradiated area (e.g. abdomen, diaphragm-pelvis). If the mass distribution is known, knowledge of the local mass can be used to estimate how much mass the radiated energy is distributed over. Advantageously, this makes it possible to determine the maximum possible energy absorption or heating limit for the individual local areas of the subject more precisely. In the prior art, for example, a generic model of the mass distribution is used for this purpose. This enables greater accuracy by using the actual mass distribution of the respective individual subject. In order not to exceed the SAR, low flip angles, low high-frequency excitation energies and low repetition times often have to be used in MR measurements. This limits the achievable image contrast and also the scan time. By being able to determine the SAR more precisely locally by knowing the mass distribution, it is possible to exploit these scan parameters further because there is less uncertainty regarding the SAR caused by them. This enables better measurement results, i.e. with improved contrast, for example, to be achieved.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein standardized uptake value, SUV, basierend auf der abgeschätzten Masse und/oder Masseverteilung, bevorzugt zumindest auch aufgrund der abgeschätzten Masseverteilung, bestimmt. Der SUV kann vorzugsweise bei einer PET-Bildgebung bestimmt werden. Der SUV ist insbesondere definiert als das Verhältnis der gemessenen Aktivität und der injizierten Aktivität pro Kilogramm Körpergewicht als einheitslose Größe. Es kann vorgesehen sein, aus der Masseverteilung eine Dichteverteilung (insbesondere eine Dichteverteilung des Körpergewebes) herzuleiten, um daraus den SUV zu bestimmen. Der SUV kann insbesondere für PET-Messungen benötigt werden, um eine Quantifizierung von (lokalen) Konzentrationen von Radioaktivität zu bestimmen. Hiermit können beispielsweise Uptakes von Tumoren verschiedener Messungen und Patienten miteinander verglichen werden. Tumore weisen oft einen deutlich erhöhten SUV auf. Der SUV kann insbesondere verwendet werden, um ein Ansprechen auf eine Tumor-Therapie zu verfolgen. Zur Normierung der aus den PET-Bilddaten ermittelten Radioaktivitätskonzentration wird wie beschrieben typischerweise auch das Patientengewicht verwendet. Hierbei ist zu beachten, dass sich das Gewicht eines Patienten, beispielsweise im Laufe einer Therapie, verändern kann. Beispielsweise kann ein Patient im Laufe einer Chemotherapie Gewicht verlieren. Eine Gewichtsabnahme führt dabei in der Regel zu einem geringeren SUV-Wert, obwohl gleichzeitig der eigentliche Uptake im Tumor noch identisch sein kann, da der Wert über ein geringeres Gewicht normiert wird. Ist das Gewicht in den Patientenakten daher nicht aktuell, kann dies zu einer fehlerhaften Bestimmung führen. Beispielsweise kann es passieren, dass der Patient scheinbar auf die Tumor-Therapie anspricht, der veränderte SUV jedoch ausschließlich oder größtenteils aufgrund der (nicht berücksichtigten) Gewichtabnahme des Patienten erfolgt. Die Möglichkeit, die Masse direkt vor einer entsprechenden PET-Messung (z.B. mittels einer vorbereitenden Messung), aktuell zu bestimmen, kann somit vorteilhaft sein, um aktuelle Gewichtsdaten verfügbar zu haben, ohne ein separiertes Wiegen des Patienten zu benötigen. Kenntnis der aktuellen Masseverteilung kann darüber hinaus eine noch genauere Verlaufskontrolle ermöglichen. Es kann insbesondere vorgesehen sein, aufgrund der Masseverteilung einen korrigierten SUV zu bestimmen. Beispielsweise kann die Aktivitätskonzentration, welche für den SUV benötigt wird, auf die fettfreie Körpermasse normiert werden. Es kann vorgesehen sein, dass Bestimmen der fettfreien Körpermasse basierend auf der Masseverteilung vorzunehmen. Hierdurch kann beispielsweise der Effekt einer veränderten Körpermasse unter Therapie, z.B. durch Abbau von Körperfett, ausgeglichen werden, um die Änderungen des SUV-Wertes somit rein auf eine Änderung des Uptakes des Tumors unter Therapie zu beschränken.According to one embodiment, a standardized uptake value, SUV, is determined based on the estimated mass and/or mass distribution, preferably at least also on the basis of the estimated mass distribution. The SUV can preferably be determined in a PET imaging. The SUV is defined in particular as the ratio of the measured activity and the injected activity per kilogram of body weight as a unitless quantity. It can be provided to derive a density distribution (in particular a density distribution of the body tissue) from the mass distribution in order to determine the SUV from this. The SUV can be required in particular for PET measurements in order to determine a quantification of (local) concentrations of radioactivity. This can be used, for example, to compare uptakes from tumors from different measurements and patients. Tumors often have a significantly increased SUV. The SUV can be used in particular to track a response to tumor therapy. To standardize the values obtained from the As described, the patient's weight is typically used to determine the radioactivity concentration determined from the PET image data. It should be noted that a patient's weight can change, for example during the course of therapy. For example, a patient can lose weight during chemotherapy. A weight loss usually leads to a lower SUV value, although the actual uptake in the tumor can still be identical at the same time, since the value is standardized using a lower weight. If the weight in the patient files is therefore not current, this can lead to an incorrect determination. For example, it can happen that the patient appears to be responding to the tumor therapy, but the changed SUV is exclusively or largely due to the patient's (not taken into account) weight loss. The possibility of determining the mass directly before a corresponding PET measurement (e.g. using a preparatory measurement) can therefore be advantageous in order to have current weight data available without having to weigh the patient separately. Knowledge of the current mass distribution can also enable even more precise monitoring of the course of the disease. In particular, it can be provided to determine a corrected SUV based on the mass distribution. For example, the activity concentration required for the SUV can be standardized to the fat-free body mass. It can be provided to determine the fat-free body mass based on the mass distribution. This can, for example, compensate for the effect of a changed body mass during therapy, e.g. due to the reduction of body fat, in order to limit the changes in the SUV value purely to a change in the uptake of the tumor during therapy.
Gemäß einer Ausführungsform werden zum Abschätzen der Masse und/oder der Masseverteilung des Subjekts die Bilddaten in ein trainiertes neuronales Netz eingegeben, wobei das neuronale Netz dazu trainiert ist, basierend auf den Bilddaten die Masse und/oder die Masseverteilung zu ermitteln, wobei das neuronale Netz die Masse bzw. das Gewicht und/oder die Masseverteilung ausgibt. Die Ausgabe der Masse kann als skalarer Wert vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Masse als Gewichtswert ausgegeben werden. Das neuronale Netz kann ein vollständig verbundenes Netz sein bzw. vollständig verbundene Schichten umfassen. Das Netz kann vorzugsweise eine U-Net-Struktur aufweisen. Insbesondere für die Bestimmung einer Masseverteilung kann es vorgesehen sein, dass das neuronale Netz ein Convolutional Neural Network (CNN, „faltendes neuronales Netz“) ist. Das neuronale Netz, insbesondere das CNN, kann vorzugsweise 2 bis 5, besonders bevorzugt 2 bis 3 Schichten umfassen. Das Netz kann vorzugsweise eine U-Net-Struktur oder eine Variante eines U-Nets mit einer zusätzlichen Schicht am Ende des Netzes aufweisen. Durch das Vorsehen von relativ wenigen Schichten, insbesondere von 2 bis 3 Schichten, kann der Rechenaufwand verringert werden, wobei bereits 2 bis 3 Schichten ausreichend sein können, um verlässliche Ergebnisse zu erzielen. Das Ergebnis bzw. die Ausgabe des U-Net kann eine Masseverteilung mit derselben Anzahl von Voxeln und/oder Bildpunkten wie die zur Eingabe in das U-Net verwendeten Bilddaten sein. Ein skalarer Gewichtswert bzw. das Gewicht oder Gesamtgewicht kann über einen Summations-Layer aller Ausgabevoxel oder -Pixel, des U-Net ermittelt werden. Zum Trainieren des neuronalen Netzes können vorhandene Bilddaten, insbesondere 3D-Bilddaten verwendet werden. Als Referenz kann den 3D-Bilddaten jeweils ein Gewicht oder eine Gewichtsverteilung (bzw. Masse oder Masseverteilung) zugeordnet sein. Das Gewicht oder die Gewichtsverteilung kann dazu manuell annotiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die zu Trainingszwecken verwendete Gewichtsverteilung jeweils mittels einer Punktwaage bestimmt werden.According to one embodiment, in order to estimate the mass and/or the mass distribution of the subject, the image data are input into a trained neural network, wherein the neural network is trained to determine the mass and/or the mass distribution based on the image data, wherein the neural network outputs the mass or the weight and/or the mass distribution. The output of the mass can be provided as a scalar value. For example, the mass can be output as a weight value. The neural network can be a fully connected network or comprise fully connected layers. The network can preferably have a U-Net structure. In particular for determining a mass distribution, it can be provided that the neural network is a convolutional neural network (CNN). The neural network, in particular the CNN, can preferably comprise 2 to 5, particularly preferably 2 to 3 layers. The network can preferably have a U-Net structure or a variant of a U-Net with an additional layer at the end of the network. By providing relatively few layers, in particular 2 to 3 layers, the computational effort can be reduced, whereby 2 to 3 layers can be sufficient to achieve reliable results. The result or output of the U-Net can be a mass distribution with the same number of voxels and/or pixels as the image data used for input into the U-Net. A scalar weight value or the weight or total weight can be determined via a summation layer of all output voxels or pixels of the U-Net. Existing image data, in particular 3D image data, can be used to train the neural network. A weight or weight distribution (or mass or mass distribution) can be assigned to the 3D image data as a reference. The weight or weight distribution can be annotated manually for this purpose. Alternatively or additionally, the weight distribution used for training purposes can be determined using a point scale.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine die Masse betreffende Nutzereingabe von einem Nutzer empfangen, wobei das Abschätzen der Masse und/oder der Masseverteilung auch basierend auf der Nutzereingabe durchgeführt wird. Die Nutzereingabe kann beispielsweise das Alter und/oder einen Fitnesszustand des Subjekts umfassen. Beispielsweise können die Knochen des Subjekts je nach Alter und Fitness variieren. Entsprechende Informationen können herangezogen werden, um beispielsweise eine Knochendichte präziser voraussetzen zu können und die Massenverteilung genauer bestimmen zu können. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Nutzereingabe ein Gewicht des Subjekts, wobei die Masseverteilung unter Berücksichtigung des Gewichts des Subjekts abgeschätzt wird, insbesondere derart, dass die Masseverteilung derart abgeschätzt wird, dass eine daraus resultierende Gesamtmasse dem Gewicht des Subjekts entspricht. Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass die Bestimmung der Masseverteilung bzw. Gewichtsverteilung auf das Gesamtgewicht eingestellt bzw. kalibriert wird. Damit kann vorteilhafterweise eine präzisere Abschätzung der Masseverteilung möglich sein, indem sichergestellt wird, dass die sich aus der abgeschätzten gesamten Masseverteilung ergebenden Gesamtmasse mit der tatsächlichen Masse übereinstimmt.According to one embodiment, a user input relating to the mass is received from a user, wherein the estimation of the mass and/or the mass distribution is also carried out based on the user input. The user input can include, for example, the age and/or a fitness level of the subject. For example, the bones of the subject can vary depending on age and fitness. Corresponding information can be used, for example, to be able to more precisely assume bone density and to be able to determine the mass distribution more precisely. According to a preferred embodiment, the user input is a weight of the subject, wherein the mass distribution is estimated taking into account the weight of the subject, in particular such that the mass distribution is estimated such that a resulting total mass corresponds to the weight of the subject. In other words, it can be provided that the determination of the mass distribution or weight distribution is set or calibrated to the total weight. This can advantageously enable a more precise estimation of the mass distribution by ensuring that the total mass resulting from the estimated total mass distribution corresponds to the actual mass.
Gemäß einer Ausführungsform wird zumindest ein optisches Kamerabild des Subjekts aufgenommen und/oder empfangen, wobei das Abschätzen der Masse und/oder der Masseverteilung auch basierend auf dem zumindest einen Kamerabild durchgeführt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass basierend auf der sich aus dem Kamerabild ergebenden Körperform des Subjekts eine Gesamtmasse abgeschätzt wird und/oder Informationen zu einer Masseverteilung abgeleitet werden. Es kann vorgesehen sein, die Masseverteilung an die sich aus dem Kamerabild ergebenden Körperform anzupassen. Vorteilhafterweise kann durch diese Ausführungsform eine präzisere Abschätzung der Masseverteilung möglich sein, indem sichergestellt wird, dass die abgeschätzte Masseverteilung mit der Körperform des Subjekts konform ist.According to one embodiment, at least one optical camera image of the subject is recorded and/or received, wherein the estimation of the mass and/or the mass distribution is also carried out based on the at least one camera image. In particular, it can be provided be that a total mass is estimated based on the body shape of the subject resulting from the camera image and/or information on a mass distribution is derived. Provision can be made to adapt the mass distribution to the body shape resulting from the camera image. Advantageously, this embodiment can enable a more precise estimation of the mass distribution by ensuring that the estimated mass distribution conforms to the body shape of the subject.
Gemäß einer Ausführungsform wird anhand des zumindest einen Kamerabilds eine Masse des Subjekts abgeschätzt, wobei die Masseverteilung unter Berücksichtigung der durch das Kamerabild abgeschätzten Masse abgeschätzt wird, insbesondere derart, dass die Masseverteilung derart abgeschätzt wird, dass eine aus der Masseverteilung resultierende Gesamtmasse der aus dem zumindest einem Kamerabild abgeschätzten Masse des Subjekts entspricht.According to one embodiment, a mass of the subject is estimated based on the at least one camera image, wherein the mass distribution is estimated taking into account the mass estimated by the camera image, in particular such that the mass distribution is estimated such that a total mass resulting from the mass distribution corresponds to the mass of the subject estimated from the at least one camera image.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens wie hierin beschrieben auszuführen. Alle Vorteile und Merkmale des Verfahrens können analog auf das Computerprogrammprodukt übertragen werden und umgekehrt. Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise auf einem computerlesbaren Speichermedium, insbesondere nichtflüchtigen Speichermedium, gespeichert sein. Das Speichermedium kann beispielsweise eine Festplatte, eine SSD, ein Flashspeicher, ein Online-Server, etc., sein.A further aspect of the invention is a computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of the method as described herein. All advantages and features of the method can be transferred analogously to the computer program product and vice versa. The computer program product can be stored, for example, on a computer-readable storage medium, in particular a non-volatile storage medium. The storage medium can be, for example, a hard disk, an SSD, a flash memory, an online server, etc.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein medizinisches Bildgebungssystem, wobei das Bildgebungssystem ein Messystem zum Erzeugen von Bilddaten eines Subjekts umfasst, wobei das Bildgebungssystem dazu konfiguriert ist, Bilddaten des Subjekts mit dem Messystem zu akquirieren, wobei das Bildgebungssystem dazu konfiguriert ist, anhand der Bilddaten eine Masse und/oder eine Masseverteilung des Subjekts abzuschätzen. Das Bildgebungssystem kann insbesondere dazu konfiguriert sein, das Verfahren wie hierin beschrieben durchzuführen. Alle Vorteile und Merkmale des Verfahrens und des Computerprogrammprodukts können analog auf das System übertragen werden und umgekehrt. Das medizinische Bildgebungssystem kann insbesondere ein PET/MR-System (Positronen-Emissions-Tomographie/Magnetresonanz-System) sein. Das Bildgebungssystem kann eine Rechnereinheit umfassen, die dazu konfiguriert ist, anhand der Bilddaten die Masse und/oder die Masseverteilung des Subjekts abzuschätzen. Mit anderen Worten kann das Bildgebungssystem dazu konfiguriert sein, die Masse/Masseverteilung mittels der Rechnereinheit abschätzen. Die Rechnereinheit kann weiter dazu konfiguriert sein, die Bildakquisition des Bildgebungssystems zu kontrollieren. Die Rechnereinheit kann eine lokale Rechnereinheit sein oder alternativ eine entfernte Rechnereinheit sein. Beispielsweise kann das Bildgebungssystem mit der Rechnereinheit über ein Netzwerk, über Internet oder über Funk in Verbindung stehen. Mit anderen Worten muss das medizinische Bildgebungssystem nicht vollständig am Ort der Messung lokalisiert sein, sondern zumindest das Abschätzen der Masse/Masseverteilung kann auch auf einer entfernt vom übrigen System liegenden Komponente durchgeführt werden.A further aspect of the invention is a medical imaging system, wherein the imaging system comprises a measuring system for generating image data of a subject, wherein the imaging system is configured to acquire image data of the subject with the measuring system, wherein the imaging system is configured to estimate a mass and/or a mass distribution of the subject based on the image data. The imaging system can in particular be configured to carry out the method as described herein. All advantages and features of the method and the computer program product can be transferred analogously to the system and vice versa. The medical imaging system can in particular be a PET/MR system (positron emission tomography/magnetic resonance system). The imaging system can comprise a computer unit that is configured to estimate the mass and/or the mass distribution of the subject based on the image data. In other words, the imaging system can be configured to estimate the mass/mass distribution using the computer unit. The computer unit can further be configured to control the image acquisition of the imaging system. The computing unit can be a local computing unit or alternatively a remote computing unit. For example, the imaging system can be connected to the computing unit via a network, via the Internet or via radio. In other words, the medical imaging system does not have to be completely localized at the location of the measurement, but at least the estimation of the mass/mass distribution can also be carried out on a component located remotely from the rest of the system.
Das Bildgebungssystem kann ein Nutzereingabegerät umfassen, z.B. eine Computermaus oder Tastatur, und/oder ein Nutzerinterface zur Eingabe von Nutzereingaben. Das Bildgebungssystem kann dazu konfiguriert sein, eine die Masse betreffende Nutzereingabe von einem Nutzer über das Nutzereingabegerät und/oder das Nutzerinterface zu empfangen. Das Bildgebungssystem kann eine Schnittstelle umfassen, die dazu konfiguriert ist, ein optisches Kamerabild, insbesondere des Subjekts, zu empfangen. Optional kann das Bildgebungssystem eine optische Kamera umfassen, die dazu konfiguriert ist, ein optisches Kamerabild des Subjekts aufzunehmen. Die Kamera kann eine 2D-Kamera oder eine 3D-Kamera sein. Die Kamera, insbesondere 3D-Kamera, kann optional dazu konfiguriert sein, das optische Kamerabild mit zusätzlicher Tiefeninformation aufzunehmen. Die optische Kamera kann dazu konfiguriert sein, das optische Kamerabild an die Rechnereinheit weiterzuleiten. Das Bildgebungssystem und/oder die Rechnereinheit kann dazu konfiguriert sein das Abschätzen der Masse und/oder der Masseverteilung basierend auf dem optischen Kamerabild und/oder der Nutzereingabe durchzuführen.The imaging system may comprise a user input device, e.g. a computer mouse or keyboard, and/or a user interface for entering user inputs. The imaging system may be configured to receive a user input relating to the mass from a user via the user input device and/or the user interface. The imaging system may comprise an interface configured to receive an optical camera image, in particular of the subject. Optionally, the imaging system may comprise an optical camera configured to record an optical camera image of the subject. The camera may be a 2D camera or a 3D camera. The camera, in particular a 3D camera, may optionally be configured to record the optical camera image with additional depth information. The optical camera may be configured to forward the optical camera image to the computer unit. The imaging system and/or the computer unit may be configured to carry out the estimation of the mass and/or the mass distribution based on the optical camera image and/or the user input.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bildgebungssystem eine Patientenliege, wobei das Bildgebungssystem dazu konfiguriert ist, anhand der abgeschätzten Masseverteilung des Subjekts eine durch das Subjekt verursachte Verformung der Patientenliege und/oder ein durch das Subjekt beeinflusstes Fahrverhalten der Patientenliege abzuschätzen. Vorteilhafterweise kann das Bildgebungssystem somit dazu konfiguriert sein, die Verteilung des Gewichts des Subjekts auf der Patientenliege und damit einhergehend die Auswirkung auf die Form und das Verhalten beim Verfahren der Patientenliege abzuschätzen. Mit der Masseverteilung kann bestimmt werden, welche Kräfte oder Drücke durch das Subjekt auf die Patientenliege wirken. Das Bildgebungssystem kann dazu konfiguriert sein die Verformung bzw. das Verhalten der Patientenliege unter Hinzuziehen einer bekannten Steifigkeit des Materials der Patientenliege abzuschätzen. Vorteilhafterweise kann es somit ermöglicht werden, eine leichtere und weniger stabile Patientenliege zu verwenden, weil Verformungen, die auf eine Messung Einfluss haben können, über die Massenverteilung berechnet und korrigiert werden können. Vorteilhafterweise kann eine leichtere Patientenliege einen geringeren Einfluss auf spezielle Messungen haben, was z.B. zu einer geringeren PET-Abschwächung und/oder einer geringeren PET-Streuung und/oder geringeren PET-Verlusten führen kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Bildgebungssystem zumindest eine weitere Komponente, z.B. ein Patientenkissen oder eine MR-Spule, umfassen und dazu konfiguriert sein, anhand der abgeschätzten Masseverteilung des Subjekts eine durch das Subjekt verursachte Verformung der zumindest einen weiteren Komponente abzuschätzen. Das Abschätzen der Verformung der Patientenliege und oder der zumindest einen weiteren Komponente kann insbesondere gemäß dem hierin beschriebenen Verfahren bezüglich dem Abschätzen der Verformung einer Komponente erfolgen.According to one embodiment, the imaging system comprises a patient bed, wherein the imaging system is configured to estimate a deformation of the patient bed caused by the subject and/or a driving behavior of the patient bed influenced by the subject based on the estimated mass distribution of the subject. Advantageously, the imaging system can thus be configured to estimate the distribution of the weight of the subject on the patient bed and the associated effect on the shape and behavior when moving the patient bed. The mass distribution can be used to determine which forces or pressures act on the patient bed through the subject. The imaging system can be configured to estimate the deformation or behavior of the patient bed using a known stiffness of the material of the patient bed. Advantageously For example, it may thus be possible to use a lighter and less stable patient bed because deformations that may influence a measurement can be calculated and corrected via the mass distribution. Advantageously, a lighter patient bed can have a smaller influence on specific measurements, which can lead to, for example, less PET attenuation and/or less PET scattering and/or lower PET losses. Additionally or alternatively, the imaging system can comprise at least one further component, e.g. a patient cushion or an MR coil, and can be configured to estimate a deformation of the at least one further component caused by the subject based on the estimated mass distribution of the subject. The deformation of the patient bed and/or of the at least one further component can be estimated in particular according to the method described herein relating to estimating the deformation of a component.
Alle hierin beschriebenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, soweit nicht explizit etwas anderes angegeben ist.All embodiments described herein can be combined with each other, unless explicitly stated otherwise.
Im Folgenden werden Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben.
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1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, -
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und -
3 zeigt ein medizinisches Bildgebungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 shows a flow chart of a method according to an embodiment of the invention, -
2 shows a flow chart of a method according to another embodiment of the invention, and -
3 shows a medical imaging system according to an embodiment of the invention.
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