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HINTERGRUND
ZU DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft das Gebiet
der Bildgebung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein medizinisches
Bildgebungssystem und ein Bildgebungsverfahren, das dazu dient,
medizinische diagnostische Bilder mittels eines derartigen Bildgebungssystems zu
erzeugen.
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Eine Anwendung eines derartigen Systems und
eines derartigen Verfahrens ist das Aufzeichnen von durch Strahlung,
beispielsweise Röntgenstrahlen
erlangten medizinischen diagnostischen Bildern. Allerdings können die
Erfindung und deren Ausführungsbeispiele
auf beliebige andere Bildgebungssysteme oder Vorrichtungen oder
Verfahren angewandt werden, beispielsweise auf Systeme oder Vorrichtungen
oder Verfahren, die die Bilder durch Magnetresonanz, Ultraschall
oder Computertomographie erzeugen.
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Herkömmliche medizinische Bildgebungssysteme
umfassen Bildgebungsmittel, die an einen Rechner angeschlossen werden
können, über eine Videokarte
an den Rechner angeschlossene Mittel zum Betrachten der durch die
Bildgebungsmittel erzeugten Bilder, beispielsweise einen Bildschirm,
und Speichermittel, die es ermöglichen,
die durch die Bildgebungsmittel gelieferten Bilder aufzuzeichnen. Auf
dem Gebiet der medizini schen Bildgebung mittels Röntgenstrahlen
erfolgt das Erfassen einer Anomalie in einem Gewebe beispielsweise,
indem feine Anomalien in der Absorption von Röntgenstrahlen im Vergleich
zu gesundem Gewebe erfasst werden. Die Qualität der durch das Aufzeichnungsmittel
gelieferten Bilder muss daher ausreichend gut sein, um ein solches
Erfassen zu ermöglichen.
Diese Qualität muss
ferner über
die gesamte Bildverarbeitungskette hinweg, hin bis zum Bildschirm
gesichert sein.
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In einem medizinischen Bildgebungssystem werden üblicherweise
digitale Bildgebungsmittel verwendet. Der Rechner umfasst, in seinem
Arbeitsspeicher gespeichert, Bildverarbeitungsmittel und ferner Mittel
zum Steuern der Bildgebungsmittel, um einerseits eine Verarbeitung
des Bildes auszuführen,
beispielsweise um interessierende Bereiche zu identifizieren und
dem Arzt diagnostische Parameter zur Verfügung zu stellen, und andererseits
die Belichtungsparameter zu optimieren.
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Ferner wurde auf dem Gebiet der medizinischen
Bildgebung zur Vereinfachung der Übertragung von medizinischen
Bildern und der diesen zugeordneten Daten ein unter der Bezeichnung
DICOM (Digitale Bildgebung und Datenkommunikation in der Medizin)
bekanntes Kommunikationsprotokoll geschaffen, um sicherzustellen,
dass Probleme im Zusammenhang mit der Formatierung der Bilder sich nicht
negativ auf den Datentransfer zwischen Bildgebungssystemen oder
Datenbanken und dem Endbenutzer auswirken.
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Ein solcher Standard wird auf vielen
Gebieten der Medizin verwendet, beispielsweise in der Kardiologie,
Endoskopie, Mammographie, Ophthalmologie, Orthopädie, Röntgentherapie, Röntgenologie, Chirurgie
usw., aber auch auf dem Sektor der Veterinärmedizin.
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Der Einsatz eines Datenkommunikationsstandards
dieser Art erfordert ein Konvertieren der Bilder gemäß einem
speziellen Format, das kompatibel mit dem DICOM-Standard ist. Hierzu
wird eine spezielle Bildverarbeitung benötigt, die eine verhältnismäßig aufwendige
Verarbeitung der Bilddaten erfordert, bevor diese in einem Speicher
gespeichert werden. Darüber
hinaus lässt
sich eine derartige Verarbeitung nicht in Echtzeit während des
Akquirierens (Erfassens) der Bilder durchführen.
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Folglich wurden die von dem Bildgebungsmittel
gewonnenen Bilder bisher in analoge Videosignale umgewandelt und
mittels eines VHS- oder S-VHS-Videorekorders auf Magnetbändern gespeichert.
Ein derartiges Vorgehen vermindert die Qualität der Bilder sehr, und dies
ist selbstverständlich sehr
nachteilig für
jede auf der Grundlage dieser Bilder gestellte Diagnose.
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Weiter ist für eine Durchführung der
Aufzeichnung in Echtzeit erforderlich, dass die Videorekorderaufzeichnung
mit der Akquisition der Bilder synchron gesteuert wird. Außerdem ist
das Videoformat der auf den Magnetbändern gespeicherten Bilder
im Allgemeinen zu dem auf dem Gebiet der medizinischen Bildgebung
verwendeten Videoformat inkompatibel.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dient dazu, diese Nachteile zu beseitigen und ein medizinisches
Bildgebungssystem zu schaffen, das es ermöglicht, die durch die Bildgebungsmittel
gelieferten digitalen Bilder auf einem digitalen Aufzeichnungsmedium
zu speichern.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst
ein medizinisches Bildgebungssystem Bildgebungsmittel, die sich
an einen Rechner anschließen
lassen, über
eine Videokarte an den Rechner angeschlossene Mittel zum Betrachten
der durch die Bildgebungsmittel erzeugten Bilder und Speichermittel,
die dazu dienen, mindestens einen Teil der durch die Bildgebungsmittel
gelieferten Bilder aufzuzeichnen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst das System Konvertierungsmittel, in denen
die durch die Bildgebungsmittel gelieferten Bilder in ein Format
umgewandelt werden, das sich zum Aufzeichnen der Bilder auf einem
Medium für
digitales Aufzeichnen von Videosignalen eignet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
betrifft ein Verfahren zur medizinischen diagnostischen Bildgebung,
das ein medizinisches Bildgebungssystem verwendet, wie es oben definiert
ist. Das Verfahren umfasst Bildgebungsmittel, Mittel zum Wiedergeben
der durch die Bildgebungsmittel erzeugten Bilder auf einem Schirm,
und Aufzeichnungsmittel, die dazu dienen, zumindest einen Teil der
durch die Bildgebungsmittel gelieferten Bilder aufzuzeichnen. Gemäß einem
Ausführungsbei spiel
des Verfahrens werden die Bilder vor deren Aufzeichnung in ein Format
umgewandelt, das sich zum Aufzeichnen auf einem Medium für digitales
Aufzeichnen von Videosignalen eignet.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung und deren Ausführungsbeispiele
werden nach dem Lesen der ausschließlich als nicht beschränkendes
Beispiel zu bewertenden folgenden Beschreibung in Verbindung mit
den beigefügten
Figuren verständlich:
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1 zeigt
eine allgemeine schematische Ansicht einer Bauart eines medizinischen
Bildgebungssystems; und
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2 zeigt
in einem Flussdiagramm die hauptsächlichen Stadien eines Bildgebungsverfahrens.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 veranschaulicht
anhand eines Beispiels ein auf dem Gebiet der Mammographie verwendetes
medizinisches Bildgebungssystem. Es ist jedoch selbstverständlich,
dass sich die Erfindung auf beliebige sonstige Gebiete medizinischer
Bildgebung anwenden lässt.
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1 veranschaulicht
schematisch eine Mammographievorrichtung 10. Die Vorrichtung
dient dazu, mittels Röntgenstrahlen
Bilder einer weiblichen Brust 12 aufzunehmen, und insbesondere
dazu, ein interessierendes Element 14 in dem auf diese
Weise erzeugten Bild zu erfassen.
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In Falle einer Mammographie beinhaltet
das interessierende Element glanduläres Gewebe der Brust 12,
insbesondere, um Anomalien in diesem Gewebe zu erfassen, indem Abweichungen
der Absorption der Röntgenstrahlen
identifiziert werden, die in diesem glandulären Bereich im Vergleich zu
gesundem glandulärem
Gewebe auftreten.
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In 1 umfasst
die Mammographievorrichtung 10 eine Röntgenröhre 16, die in der
Lage ist, einen zu einer Achse 18 zentrierten Strahl von
Röntgenstrahlung
auszusenden, einen entsprechenden Empfänger 20, der geeignet
ist, die einfallenden Röntgenstrahlen
in ein elektrisches Signal zu transformieren, und eine Zentraleinheit 22 die
einen Mikrocomputer enthält,
der an Peripheriegeräte
angeschlossen ist, um ein Verarbeiten der akquirierten Bilder zu
ermöglichen.
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Die Röhre 16 und der Empfänger 20 sind
an jeweils einem Ende eines Arms 24 befestigt, der durch
einen (nicht gezeigten) Rahmen getragen wird und gegenüber Letzterem
um eine Achse 26 drehbar gelagert ist, die senkrecht zu
der Ebene von 1 steht
und durch den Schnittpunkt der Achse 18 und einer mit 28 bezeichneten
Achse verläuft,
wobei diese drei Achsen zueinander senkrecht sind. Der Arm 24,
die Röhre 16 und
der Empfänger 20 lassen
sich relativ zu dem Rahmen in Umfangsrichtung um eine volle Umdrehung
drehen.
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In 1 ist
eine einachsige Röntgenvorrichtung
veranschaulicht. Selbstverständlich
ist die vorliegenden Beschreibung auch auf mehrachsige Röntgenvorrichtungen
anwendbar, beispielsweise solche mit einem C-förmigen Arm, der drei oder vier
Achsen aufweist.
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Die Mammographievorrichtung 10 ist
mit einer in Richtung der Achse 18 zwischen der Röntgenröhre 16 und
dem Empfänger 20 angeordneten
Auflageplatte 30 ausgestattet, auf der die Brust 12 für die Aufnahme
eines Mammographiebilds angeordnet wird. Die Brust 12 wird
an Ort und Stelle gehalten und im Wesentlichen senkrecht zu der
Achse 18 mittels einer Platte 32 zusammengedrückt. Ein
(nicht gezeigter) Detektor des Empfängers 20 erfasst die
von der Röntgenstrahlenquelle 16 emittierten
Röntgenstrahlen,
die die zusammendrückende
Platte 32, die Brust 12, einschließlich des
interessierenden Elements 14, sowie die Auflageplatte 30 durchquert
haben, und wandelt die eingefangenen Röntgenstrahlen mit Blick auf
eine Verarbeitung durch die Zentraleinheit 22 in ein digitales
Bild um. Wie bekannt, ist ein derartiges Bild aus einem Satz von
Pixeln aufgebaut, denen jeweils ein Graustufenwert zugeordnet ist.
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Die Zentraleinheit 22 ist
mit Software versehen, die es ermöglicht, die von dem Empfänger 20 aufgefangenen
Bilder zu verarbeiten und den Betrieb der vielfältigen, in dem Aufbau der Mammographievorrichtung
verwendeten Betriebselemente zu steuern. Insbesondere ist die Zentraleinheit 22 mit
Mitteln versehen, die dazu dienen, die Belichtungsparameter eines
zu untersuchenden Objekts, in diesem Falle der weiblichen Brust, basierend
auf einer Verarbeitung eines digitalen Vorbelichtungsbilds zu optimieren.
Eine derartige Verarbeitung wird durchgeführt, um in dem Bild Bereiche
zu erfassen, die möglicherweise
zumindest einem Abschnitt eines interessierenden Elements, nämlich dem
glandulären
Bereich, entsprechen, und um basierend auf den auf diese Weise erfassten
Bildbereichen optimierte Belichtungsparameter zu ermitteln.
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Beispielsweise umfassen diese Mittel
Software und enthalten Mittel, die dazu dienen, digitale Bilder
zu akquirieren und Mittel um diese Bilder zu verarbeiten, Mittel
zum Berechnen eines oder mehrere Parameter, um basierend auf den
Graustufendaten, die den Pixeln des akquirierten Bildes zugeordnet
sind, interessierende Elemente zu identifizieren, Mittel, um an
den Identifikationsparametern eine Identifikationsprüfung durchzuführen, um
Bildbereiche zu identifizieren, die möglicherweise zumindest in einem
Abschnitt einem interessierenden Element entsprechen, und Mittel,
um die optimierten Belichtungsparameter basierend auf den Bildbereichen,
die zumindest in einem Abschnitt dem interessierenden Element entsprechen,
zu ermitteln.
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Die Zentraleinheit 22 ist
mit einem Steuermodul 34 verbunden, das an die Röntgenstrahlenquelle 16,
den Empfänger 20 und
den Arm 24 angeschlossen ist und mit einem (nicht gezeigten)
Motor verbunden ist, der dazu dient, den Arm in Umfangsrichtung zu
bewegen.
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Ein Steuermodul 34, das
in dem Rechner 22 integriert sein kann, ist ferner dazu
eingerichtet, um an die Röntgen strahlenquelle 16 und
den Arm 24 auszugebende Befehlssignale zu erzeugen und
von dem Detektor des Empfängers 20 stammende
Bildsignale entgegenzunehmen. Das Steuermodul 34 ist weiterhin
mit der Zentraleinheit 22 verbunden und ist zusätzlich mit
einer Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine versehen, beispielsweise
einer Tastatur 40 und einem Monitor 36 mit einem
Bildschirm 38, um dem Benutzer digitale Bilder anzuzeigen.
Selbstverständlich
können
andersartige Mensch/Maschine-Schnittstellen vorgesehen sein, beispielsweise Mittel
zum Drucken oder Projizieren eines Bildes, Mittel zum Steuern eines
Mauszeigers, eines Steuerhebels, usw.
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Während
der Aufnahme von Bildern einer weiblichen Brust akquiriert die Mammographievorrichtung 10 ein
digitales Vorbelichtungsbild, verarbeitet dieses Bild, um den hauptsächlich glandulären Bereich
der Brust zu erkennen und optimierte Belichtungsparameter zu bestimmen,
und akquiriert mit einer auf den optimierten Belichtungsparametern
basierenden Belichtung ein zweites digitales Bild.
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Eine Konvertierungsstufe 42 ist
an die Zentraleinheit 22 angeschlossen oder in diese integriert, um
ein Konvertieren der durch die Bildgebungsmittel gelieferten Bilder
in ein Format zu ermöglichen,
das sich zum Aufzeichnen der Bilder auf ein digitales Aufzeichnungsmedium
eignet. Diese Konvertierungsstufe dient insbesondere dazu, die gelieferten
Bilder in ein digitales Videoformat umzuwandeln. Die Konvertierungsstufe 42 ist
beispielsweise konstruiert, um die an dem Ausgang der Videokarte
der Zentraleinheit 22 ausgegebenen digitalen Signale in
ein Format umzuwandeln, das ein Aufzeichnen dieser Signale auf eine
vielseitig verwendbare digitale Disc (DVD) oder auf eine digitale
Videokassette erlaubt.
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Das System ist daher ferner mit einer
entsprechenden Aufzeichnungsvorrichtung 44 ausgestattet,
die eine Vorrichtung zum Aufzeichnen auf vielseitig verwendbaren
digitalen Discs oder eine Vorrichtung zum Aufzeichnen auf ebenso
als Massenprodukt erhältlichen
digitalen Videokassetten aufweist.
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Die Bilddaten sind vorzugsweise auf
einer vielseitig verwendbaren digitalen Disc zu speichern. Es kann
beispielsweise ein DVD-Rekorder für wiederbeschreibbare DVDs,
z.B. das von der Firma Philips unter der Bezeichnung DVD-R-1000
angebotene DVD-Gerät,
oder ein beliebiges sonstiges DVD-Gerät verwendet werden, das über einen
speziellen Eingang des DVI-Typs
(Digital Visual Interface) verfügt, der
einen unmittelbaren Anschluss der Vorrichtung an die Konvertierungsstufe
ermöglicht.
In diesem Falle kann die Zentraleinheit mit einem Interface der DVI-Bauart
(Digitale Visual Interface) oder einem Interface des DV-Typs ausgerüstet sein,
der einen unmittelbaren Anschluss der Zentraleinheit an die Vorrichtung 44 erlaubt.
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Um eine einwandfreie Übertragung
der umgewandelten Daten von der Konvertierungsstufe 42 zu
der Aufzeichnungsvorrichtung 44 zu ermöglichen, wird beispielsweise
ein serieller Bus, z.B. ein Bus vom Typ IEEE-1394 verwendet. Auf
diese Weise ist es möglich,
diese Bilder während
der Akquisition derselben durch die Bildgebungsmittel zu konvertieren und
auf einem geeigneten digitalen Medium zu speichern, und dies in Echtzeit
durchzuführen.
Darüber hinaus
wird man zu schätzen
wissen, dass die Art des verwendeten digitalen Aufzeichnungsmediums es
ermöglicht,
Daten gleichzeitig auf unterschiedlichen Kanälen aufzuzeichnen, beispielsweise
abhängig
von dem betreffenden Gebiet, die Herzfrequenz, die physiologischen
Daten, den Blutdruck, usw., wobei jedes Signal auf einem eigenen
verfügbaren
Kanal gespeichert wird, und dies synchron durchzuführen.
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Zusätzlich zu der verbesserten
Qualität
der auf diese Weise gespeicherten Bilder erlaubt diese Art der Speicherung
im Gegensatz zu einer sequentiellen Speicherung auf Magnetband einen
unmittelbaren Zugriff auf die Daten.
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Als Konvertierungsstufe 42 kann
ein beliebiges für
die in Frage kommende Anwendung geeignetes Konvertierungsmittel
verwendet werden. Es wird beispielsweise ein digitaler Konverter
der DSC-Bauart (Digital Scan Konverter) verwendet, z.B. ein unter der
Bezeichnung "Down
Scan" bekanntes
Gerät.
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Gemäß einer weiteren Charakteristik
dieses Systems sind die Konvertierungsmittel geeignet konstruiert,
um die durch die Bildgebungsmittel gelieferten Bilder in ein Format
umzuwandeln, das sich zum Aufzeichnen der Bilder auf ein digitales
Aufzeichnungsmedium eignet, um mittels eines handelsüblichen
Lesegeräts
ausgelesen zu werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel
umfasst das Bildgebungssystem Anschlussmittel, die dazu dienen die
Konvertierungsmittel an eine Vorrichtung zum Aufzeichnen von digitalen
Sig nalen anzuschließen.
Die Anschlussmittel können
einen seriellen Bus umfassen, beispielsweise einen Bus vom Typ IEEE-1394.
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Darüber hinaus kann das Konvertierungsmittel
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ein Konvertierungsinterface der DVI-Bauart umfassen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel
ist die Aufzeichnungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Aufzeichnen
einer digitalen Videokassette.
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Gemäß noch einem Ausführungsbeispiel
ist die Aufzeichnungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Aufzeichnen
auf einer vielseitig verwendbaren digitalen Disc (DVD).
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst ein medizinisches Bildgebungssystem an einem
Rechner angeschlossene Bildgebungsmittel, einen Bildschirm, der
ein Betrachten der Bilder ermöglicht,
die durch die über
eine Videokarte mit dem Rechner verbundenen Bildgebungsmittel erzeugt
werden, und Speichermittel zum Aufzeichnen zumindest eines Teils
der durch die Bildgebungsmittel gelieferten Bilder.
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Das System umfasst Konvertierungsmittel, durch
die die durch die Bildgebungsmittel gelieferten Bilder in ein Format
umgewandelt werden, das sich zum Aufzeichnen der Bilder auf ein
digitales Aufzeichnungsmedium eignet, um durch ein handelsübliches
Lesegerät
für vielseitig
verwendbare digitale Discs ausgelesen zu werden.
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2 veranschaulicht
schematisch die hauptsächlichen
Schritte eines Bildgebungsverfahrens, das ein medizinisches Bildgebungssystem
beispielsweise der oben beschriebenen Art verwendet.
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In Schritt 46 werden die Bildgebungsmittel
in der oben beschriebenen Weise eingesetzt, um ein Vorbelichtungsbild
mit Blick auf das Einstellen der Belichtungsparameter des Bildgebungsmittels
zu erhalten und Bilder des zu untersuchenden Organs 12 zu
akquirieren.
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In Schritt 48 werden die durch das
Bildgebungsmittel auf diese Weise gelieferten und dem Benutzer auf
dem Bildschirm 38 angezeigten Bilder mittels der Konvertierungsstufe 42 in
Echtzeit zusätzlich in
ein Format umgewandelt, das geeignet ist, um ein Aufzeichnen der
Bilder auf einer vielseitig verwendbaren digitalen Disc zu erlauben.
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In Schritt 50 werden die auf diese
Weise umgewandelten Bilder anschließend auf dem vorgesehenen digitalen
Aufzeichnungsmedium aufgenommen.
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Die auf diese Weise mit Daten beschriebenen
Discs können
dann mittels der Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben wie
herkömmlich
gewohnt zum Betrachten wiedergegeben werden (Schritt 52).
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Der Fachmann kann vielfältige Abwandlungen
der Funktion und/oder des/der Vorgehens/Struktur und/oder des Ergebnisses der
Elemente und der Schritte der offenbarten Ausführungsbeispiele und deren äquivalenten
Ausführungsformen
vornehmen oder vorschlagen, ohne von dem Gegenstand und Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen.