DE102005018067A1

DE102005018067A1 - System zur Erzeugung, Auswertung und Verteilung computertomographischer 4D-Darstellungen des Herzens eines Patienten

Info

Publication number: DE102005018067A1
Application number: DE102005018067A
Authority: DE
Inventors: Dieter Böing; Axel Dr. Küttner; Johann Uebler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-11-02
Also published as: US20060245536A1; CN1853568A; US7526063B2; JP2006297092A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung, Auswertung und Verteilung computertomographischer 4-D-Darstellungen des Herzens eines Patienten (7) mit einem Cardio-CT-Gerät (1), wobei eine erste niedrigauflösende Rekonstruktion von Cardio-Aufnahmen in einer Vielzahl von Zyklusphasen des Herzzyklus und ein anschließendes Volumenrendering dieser Cardio-Aufnahmen zur 3-D-Darstellung und Begutachtung der Bewegungsschärfe der Darstellung in den einzelnen Zyklusphasen durchgeführt wird, an dieser Darstellung eine oder zwei Zyklusphasen mit minimaler Bewegungsunschärfe ausgewählt werden und für diese ausgewählten ein oder zwei Zyklusphasen hochauflösende Herzdarstellungen rekonstruiert werden, wobei von der Rechen- und Steuereinheit (9) als Standbilder ausschließlich die hochauflösenden Darstellungen der ausgewählten Zyklusphasen mit geringer Bewegungsunschärfe an die mindestens eine Workstation (13) übertragen werden und an der Workstation (13) die Befundung durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung, Auswertung und Verteilung computertomographischer 4D-Darstellungen des Herzens eines Patienten mit einem CT-Gerät mit mindestens einer Strahlenquelle, die auf einer Spiralbahn um den Patienten bewegt wird, mindestens einem Detektor, der die Absorption der von der Strahlenquelle ausgehenden Strahlung detektiert und einer Steuer- und Recheneinheit, welche das CT-Gerät steuert und die computertomographische 4D-Darstellung von der Bewegung des Herzens rekonstruieren kann, und mindestens einer separaten Workstation, die über ein Netzwerk mit der Steuer- und Recheneinheit verbunden ist.

Derartige Systeme sind allgemein bekannt, wobei heute die Radiologen Cardio-CT-Bilder unmittelbar nach der Datenakquisition zunächst für alle Herzphasen in maximaler Auflösung rekonstruieren und anschließend auf eine separate Workstation zur weiteren Befundung transferieren. Bei dieser multiphasischen Rekonstruktionen werden in der Regel in 5%- bis 10%- Abschnitten der Herzphase jeweils ca. 300 Bilder des Herzens in unterschiedlichen Schnittebenen, also insgesamt ca. 3000 bis 6000 Bilder pro Untersuchung, am CT-Gerät rekonstruiert und anschließend auf die separate Workstation transferiert. Eine vorherige Identifizierung der Herzphasen, in denen die Bewegungsartefakte am geringsten sind, findet nicht statt. Die Rekonstruktionszeit mit der heute üblichen Matrixgröße von 512 × 512 Pixel dauert etwa 5 bis 10 Minuten und es entstehen Datenmengen von ca. 1,5 bis 3 GB, die anschließend über Netzwerke bei ca. 2 MB/s, der heute üblichen Transferperformance des allgemein üblichen DICOM-Standards, nochmals etwa die gleiche Zeit allein für den Transfer benötigen.

Dies führt zu einer unnötigen Belastung der klinischen Netzwerke, wobei unnötigerweise große Datenmengen transferiert werden, die für die gezielte klinische Fragestellung, z.B. die Koronardiagnostik, nicht relevant sind. Hierfür werden in der Regel nur 1 bis 2 Rekonstruktionen der Herzphasen benötigt. Im übrigen verzögert sich eine diagnostische Aussage bei zeitkritischen Fällen unangemessen lange.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein System zu finden, in dem die großen Datenmengen, die bei Herzuntersuchungen bisher zwischen dem CT-Gerät und den Workstation transferiert wurden, rechtzeitig drastisch zu reduzieren, um eine zeiteffiziente Weiterverarbeitung und Diagnostik zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.

Der Erfinder hat erkannt, dass eine drastische Reduktion der transferierten Datenmengen möglich ist, wenn bereits am CT-Gerät die zur Verfügung stehenden Daten in einer Weise präsentiert werden, dass auch wenig geschultem Personal eine Vorauswahl zur Befundung relevanter Daten möglich ist, oder dass eine automatische Vorauswahl durch entsprechende Bildanalyseverfahren durchgeführt wird, so dass letztendlich nur wirklich relevantes Bild- und Datenmaterial an eine nachgeordnete Workstation übertragen wird, an welcher die eigentliche Befundung stattfindet.

Demgemäß schlagen die Erfinder ein verbessertes System zur Erzeugung, Auswertung und Verteilung computertomographischer 4D-Darstellungen des Herzens eines Patienten vor, welches ein CT-Gerät mit mindestens einer Strahlenquelle, die auf einer Spiralbahn um den Patienten bewegt wird, mindestens einem Detektor, der die Absorption der von der Strahlenquelle ausgehenden Strahlung detektiert und einer Steuer- und Recheneinheit, welche das CT-Gerät steuert und die computertomographi sche 4D-Darstellung von der Bewegung des Herzens rekonstruieren kann, wobei auf der Steuer- und Recheneinheit eine erste niedrigauflösende Rekonstruktion der Cardio-Aufnahmen in einer Vielzahl von Zyklusphasen des Herzzyklus und ein anschließendes Volumenrendering dieser Cardio-Aufnahmen zur 3D-Darstellung und Begutachtung der Bewegungsschärfe der Darstellung in den einzelnen Zyklusphasen durchgeführt wird, und an dieser Darstellung auf der Steuer- und Recheneinheit ein oder zwei Zyklusphasen mit minimaler Bewegungsunschärfe ausgewählt werden, und für diese ausgewählten ein oder zwei Zyklusphasen hochauflösende Herzdarstellungen rekonstruiert werden. Das verbesserte System weist weiterhin mindestens eine separate Workstation auf, die über ein Netzwerk mit der Steuer- und Recheneinheit verbunden ist, wobei von der Rechen- und Steuereinheit als Standbilder ausschließlich die hochauflösenden Darstellungen der ausgewählten Zyklusphasen mit geringer Bewegungsunschärfe an die mindestens eine Workstation übertragen werden, und an der Workstation die Befundung durchgeführt wird.

Bei dem oben dargestellten System zur Erzeugung, Auswertung und Verteilung computertomographischer 4D-Darstellungen des Herzens eines Patienten können die einzelnen Funktionen durch entsprechende integrierte Programme verwirklicht werden, die funktionsspezifisch zwischen der Steuer- und Recheneinheit und der mindestens einen Workstation aufgeteilt sind.

Die Erfinder schlagen weiterhin vor, dass die zur Workstation zu übertragenden Aufnahmen auf der Steuer- und Recheneinheit vor der Übertragung an die mindestens eine Workstation von allen anderen Objekten, die nicht zur Darstellung des Herzens dienen, befreit werden. Hierdurch verbessert sich einerseits die Befundungsfähigkeit der Cardio-Darstellungen, andererseits wird auch hierdurch die Arbeitslast der Workstation vermindert, so dass nicht nur die Datenübertragungswege weniger belastet sind, sondern auch die vorzuhaltende notwendige Rechenkapazität der Workstation geringer ausfallen kann.

Weiterhin kann auf der Workstation ein Programm vorliegen, welches aus der 3D-Darstellung einer Zyklusphase des Herzens ein Schnittbild in einer manuell am Bildschirm angegebenen Ebene erzeugt.

Gemäß einer weiter verbesserten Variante kann auf der Workstation ein Programm vorliegen, welches durch anklicken einer Koronarie in der 3D-Darstellung einer Zyklusphase des Herzens diese Koronarie in ihrer gesamten Länge markiert und einen gekrümmten virtuellen Schnitt entlang der Koronarie durchführt und diesen Schnitt als 2D-Darstellung auf dem Bildschirm ausgibt. Damit steht dem Radiologen der gesamte Weg der Koronarie in einer 2D-Darstellung zur Verfügung, in der eine gegebenenfalls vorhandene Stenose problemlos erkannt werden kann, ohne mit großem Aufwand eine Vielzahl von Schnittebenen erzeugen zu müssen.

Erfindungsgemäß kann auch zur optimalen Darstellung der linken und rechten Herzkoronarie je eine Herzphase ausgewählt werden, für die die hochauflösende Rekonstruktion stattfindet. Das heißt, es können unterschiedliche Herzphasen ausgewählt werden, wobei je Koronarie die jeweils optimal bewegungsarme Phase gewählt wird, und somit zur Befundung genau die Bilder dieser Phasen hochaufgelöst vom CT zur Workstation übertragen werden.

Des Weiteren kann die Auswahl der optimalen Herzphase für die hochauflösende Rekonstruktion automatisch durch Bildanalyse stattfinden oder einem Benutzer an der Steuer- und Recheneinheit das Ergebnis der automatischen Auswahl der optimalen Herzphase vorgestellt werden, wobei dieser eine Bestätigung dieser Auswahl oder eine Änderung der Auswahl für die hochauflösende Rekonstruktion vornehmen kann.

Unterstützend für die Befundung kann auf der Steuer- und Recheneinheit eine niedrigauflösende Filmsequenz einer volumen gerenderten Darstellung der Herzbewegung erstellt und an die Workstation übertragen werden. Hierdurch wird auf der einen Seite den befundenden Radiologen die gesamte Herzphase als Film dargestellt, jedoch muss hierzu wesentlich weniger Datenvolumen übertragen werden, als es bei einer vollständigen zur Verfügungstellung aller Volumendaten der Herzbewegung notwendig wäre.

Ergänzend ist es auch vorteilhaft, zusätzlich zu den zur morphologischen Diagnostik notwendigen Daten auch die zur Funktionsdiagnostik notwendigen Daten zu übertragen. Allerdings sollen auch hierbei im erfindungsgemäßen Sinne nur die wirklich notwendigen Daten ohne „Balast" übertragen werden. Demgemäß schlagen die Erfinder auch vor, dass ausschließlich an der Steuer- und Recheneinheit eine automatische Berechnung der Ejektions-Fraktion und/oder der Kontraktilität und/oder der Myokardmasse des Herzens durchgeführt wird und nur jeweils die Ergebnisdaten an die Workstation übertragen werden.

Außerdem kann auch ausschließlich an der Steuer- und Recheneinheit eine automatisch Analyse von Herzwandbewegungen und gegebenenfalls deren Störungen durchgeführt werden und auch hier nur die Ergebnisdaten an die Workstation übertragen werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Dabei werden die folgenden Bezugszeichen verwendet: 1: Computertomographie-Gerät; 2: Röntgenröhre; 3: Detektor; 4: Systemachse; 5: EKG-Leitung; 6: Patientenliege; 7: Patient; 8: Steuerleitung des Kontrastmittelinjektors; 9: Steuer- und Recheneinheit; 10: Steuer- und Datenleitung; 11: Kontrastmittelinjektor; 12: Kontrastmittelleitung; 13: Workstation; 14: Netzwerk; 21–29: Schritte des Workflows; 31: Markierte Herzarterie; Prg₁-Prg_n: Programme auf der Steuer- und Recheneinheit; Prg_n+1-Prg_m: Programme auf der Workstation.
Die Figuren zeigen im Einzelnen:
1: Schematische Darstellung eines CT's mit angeschlossenem Netzwerk und Workstation;
2: Bevorzugtes Beispiel eines erfindungsgemäßen Workflows;
3: Darstellung einer volumengerenderten Herzansicht mit einer „curved cut"-Ansicht einer ausgewählten Arterie.
Die 1 zeigt zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Systems eine schematische Darstellung eines Computertomographie-Gerätes 1 mit einer Steuer- und Recheneinheit 9, die an einem Netzwerk 14 angeschlossen ist. Das CT 1 verfügt über mindestens eine Röntgenröhre 2 und einen Detektor 3 zur Abtastung eines Patienten 7, der sich auf einer in Richtung der Systemachse 4 verschiebbaren Patientenliege 6 befindet. Durch kreisförmige Bewegung der Röntgenröhre 2 und gleichzeitige Längsverschiebung des Patienten 7 entsteht relativ zum Patienten eine spiralförmige Abtastung. Die Steuerung des CT's wird von der Steuer- und Recheneinheit 9 über die Steuer- und Datenleitung 10 vorgenommen, wobei über diese Leitung 10 auch die Detektorausgangsdaten des Detektors 3 an die Steuer- und Recheneinheit 9 übertragen werden. Für die Durchführung eines Cardio-Scans ist auch eine Information über die Herztätigkeit, insbesondere über die zu den Detektorausgangsdaten korrelierte aktuelle Herzzyklusphase, notwendig. Diese Information kann beispielsweise durch die gezeigte EKG-Leitung 5 und ein in der Steuer- und Recheneinheit integriertes EKG-Gerät gewonnen werden. Außerdem steuert die Steuer- und Recheneinheit 9 auch noch den Kontrastmittelfluss über die Steuerleitung 8, die mit einem Kontrastmittel-Injektor 11 verbunden ist, der über die Kontrastmittel-Leitung 12 Kontrastmittel zum gewünschten Zeitpunkt und mit der gewünschten Flußrate in den Blutkreislauf des Patienten 7 injiziert.
Die für den Betrieb des CT's und insbesondere für die Auswertung der erhaltenen Messdaten notwendigen Programme Prg₁-Prg_n sind im Datenspeicher der Steuer- und Recheneinheit 9 niedergelegt und können bei Bedarf aufgerufen werden. So werden erfindungsgemäß nach dem Scan auf der Steuer- und Recheneinheit 9, auf der auch alle Detektorausgangsdaten gespeichert sind, die entsprechenden Programme zur Rekonstruktion mit reduzierter Auflösung, Vorauswahl der richtigen zu betrachtenden Herzphase und Rekonstruktion der Bilddaten dieser ausgewählten Herzphasen mit hoher Auflösung gestartet, wobei zusätzlich auch funktionsdiagnostische Auswertungen hier stattfinden können.
Ausschließlich die zur Befundung relevanten Daten werden anschließend über das Netzwerk 14 an eine angeschlossene Workstation 13 übertragen, so dass die Belastung des Netzwerkes 14 und auch die hierfür notwendige Rechenzeit an der Steuer- und Recheneinheit 9 und der Workstation 13 gering bleibt. Dort findet die eigentliche Befundung der zuvor als relevant erachteten Daten durch ärztliches Personal statt. Unterstützt wird diese Befundung durch die Hilfsmittel, die in den Programmen Prg_n+1–Prg_m niedergelegt sind.
In der 2 ist eine grobe Übersicht des erfindungsgemäßen Workflows dargestellt. Der Workflow startet mit dem Schritt 21, in dem die Untersuchungsplanung mit der Ermittlung der Scan-Parameter wie z.B. Dosisleistung, Vorschubgeschwindigkeit, Kontrastmittelfluß und der Erstellung eines Topogramms durchgeführt wird. Anschließend folgt mit Schritt 22 der eigentliche Spiralscan, gefolgt von der Rekonstruktion der Bilddaten mit geringer Auflösung 23 über alle Herzphasen. Der Schritt 24 repräsentiert die Auswahl der befundungsrelevanten Herzphasen an Hand der bis jetzt rekonstruierten Bilder mit geringer Auflösung und den daraus berechneten volumengeren derten 3D-Darstellungen der Herzphasen. Im Schritt 25 werden die zur morphologischen Diagnostik relevanten Bilddaten der ausgewählten Herzphasen in hoher Auflösung rekonstruiert und optional auch für die Funktionsdiagnostik relevanten Auswertungen durchgeführt. Anschließend erfolgt im Schritt 26 die Übertragung ausschließlich der zur Befundung relevanten Daten über das Netzwerk an eine Workstation des befundenden Arztes.
Auf der Workstation wird nun im Schritt 27 die morphologische Befundung und optional im Schritt 28 die funktionsdiagnostische Befundung durchgeführt, wobei im Schritt 29 eine entsprechende Dokumentation der Befunde erstellt und gegebenenfalls an andere Stellen weitergeleitet oder gespeichert werden kann.
Nachfolgend werden die einzelnen Schritte des Workflows nochmals detaillierter beschrieben:
Erfindungsgemäß sollen Cardio-Untersuchungsprotokolle zukünftig einen maximalen Automatisierungsgrad bieten und daher u.a. alle notwendigen Abläufe automatisch triggern. Der Befundende Radiologe wird dabei als Kontrollinstanz der automatisch erstellten, befundrelevanten Bilder dienen. Hierzu müssen ihm an der Workstation auch nur diese relevanten Daten zur Verfügung gestellt werden und der Transfer nichtrelevanter Daten kann unterbleiben, was auch zu einer Optimierung der Befundungszeit führt.
Entsprechend den Vorstellungen der Erfinder verläuft damit eine beispielhafte Cardio-Untersuchung unter Verwendung eines EKG-Signals wie folgt ab:
Nach der Lagerung des Patienten und Befestigung der EKG-Elektroden wird das EKG-Signal an einem CT-Bedienmonitor angezeigt. Um Dosis einzusparen wird ein Dosisplateau definiert, das sich an die Herzfrequenz adaptiert. Dieses Dosisplateau wird zwischen den zwei R-Zacken des EKG's zentrisch über der, für die detektierte Herzfrequenz erwarteten, optimalen Herzphase eingebettet und kann zusätzlich über eine prozentuale Einstellung, Abstand zur R-Zacke vor/nach der Systole definiert werden. Dieser Abstand beträgt etwa 10% vor beziehungsweise nach dem Peak der R-Zacke. Verändert sich nun während der Kontrastmittel-Gabe vor Beginn der Strahlung die Herzfrequenz, sie wird in der Regel höher, wird das Plateau dynamisch angepasst.
Anschließend erfolgt eine Übersichtsaufnahme (=Topogramm). Das Topogramm ist die Basis für die Planung der Cardio Untersuchung. Nachdem die Untersuchungsregion anatomisch angepasst wurde, wird ein CT-Spiralscan gestartet.
Nach Beendigung des Spiralscans wird neben dem Topogramm der axiale Bilderstapel präsentiert, und zur besseren Übersicht und Beurteilung kann auf eine 3D- beziehungsweise 4D-Darstellung des Herzvolumens umgeschaltet werden. Dadurch wird die Auswahl der für die morphologisch relevanten Herzphasen visuell vereinfacht. Eine sogenannte „multiple Curved Thin MIP" (=gekrümmte MIP-Bereichs-Rekonstruktion entlang eines Herzkranzgefäßes) erlaubt eine verbesserte Visualisierung des Gefäßes, das der Radiologe befunden will.
Unmittelbar nach der Messung wird automatisch eine Übersichts-Rekonstruktion im Hintergrund über alle Herzphasen durchgeführt, um die 4D Darstellung zu ermöglichen. Die Parameter für die Übersichts-Rekonstruktion, wie Phasenstart, Inkrement, Anzahl der Phasen, können vom Benutzer individuell konfiguriert werden, z.B. 0–100% in 5% Inkrementen.
Die aus der Spiralakquisition gewonnen Daten können unmittelbar nach der Untersuchung dem Anwender in 3D- beziehungsweise 4D-Darstellung visualisiert werden.
Vorteilhaft ist, wenn alle für die optimale Betrachtung beziehungsweise zur Befundung relevanten Orientierungen in Form von vordefinierten Orientierungen anwählbar sind.
Unmittelbar nach der Datenakquisition kann eine Vorsegmentierung der Herzbilddaten stattfinden, die ein automatisches Auffinden der kurzen Herzachse ermöglicht. Weitere Orientierungen wie LAO und RAO (=left/right anterior oblique) können vordefiniert und gespeichert und dem Benutzer automatisch präsentiert werden. Die Orientierungen können vom Benutzer bei Bedarf justiert werden. Sie dienen u.a. der Identifizierung der optimalen Herzphase sowie der Auswertung von Wandbewegungsstörungen.
Die befundungsrelevanten Daten für die Koronar- und Funktionsdiagnostik stellen unterschiedliche Qualitätsansprüche an die CT-Daten. Bei der Funktionsdiagnostik reicht eine reduzierte Bildmatrix, zum Beispiel eine Matrix gemäß dem sogenannten „Goldstandard" mit 256 Pixel, aus, hingegen muss für die Koronardiagnostik die maximale Bildqualität bereitgestellt werden. Erfindungsgemäß wird daher eine maximale Datenreduktion bereits am CT-Gerät durch die automatische Identifizierung der optimalen Herzphasen durchgeführt. Alle Phasen, in denen z.B. systolische Bewegungsartefakte stören, werden als nicht befundrelevant vom Datenexport ausgeschlossen oder ausschließlich zur Funktionsdiagnostik mit kleinerer Matrixgröße herangezogen.
Die gewünschten Herzphasen, z.B. in 5% Abständen mit 20 Herzphasen, werden ohne Benutzerinteraktion automatisch in reduzierter Auflösung, zum Beispiel in einer 256² – Bildmatrix, rekonstruiert. Durch an sich bekannte Algorithmen oder manueller Interaktionen können die Phasen identifiziert werden, in denen die Bewegungsartefakte in den Koronargefäßen am geringsten sind. Dem Benutzer sollten wahlweise eine manuelle und automatische Identifizierung der optimalen Phasen zur Verfügung stehen.
Bei der manuellen Identifizierung der optimalen Phase(n) wird nach der Untersuchung der Benutzer das EKG überprüfen, um mögliche Unregelmäßigkeiten, wie Extrasystolen oder stark variierende Herzfrequenz, zu identifizieren. Gegebenenfalls muss er die Rekonstruktion an das EKG adaptieren und/oder das EKG-Signal geeignet editieren. Bei einem Patienten mit regelmäßigem Herzschlag und nicht überhöhter Herzfrequenz kann der erfahrene Radiologe anhand seiner Erfahrungswerte die optimale Phase manuell einstellen und ohne Software-Unterstützung die optimale Herzphase rekonstruieren. Über eine beim Anwender zu definierenden Mappingtabelle lassen sich für unterschiedliche Herzfrequenzen die optimalen Phasen definieren. In dieser Mappingtabelle werden unterschiedlichen Herzfrequenzen optimale EKG-Phasen zugeordnet.
Die Auswahl der für die jeweilige Fragestellung optimalen Herzphase wird über einen sogenannten Phasen-Viewer ermöglicht werden. Der Benutzer kann sich damit alle Phasen aus der Übersichts-Rekonstruktion anzeigen lassen. Die einfachste und übersichtlichste Methode ist die Auswahl anhand einer volumengerenderten 3D- beziehungsweise 4D-Darstellung des Herzens.
Die Darstellung des Herzens ohne störende Umgebung, wie z.B. Rippenknochen, ist dabei ausgesprochen hilfreich. Eine solche Darstellung ist in der 3, oberes Segment, gezeigt. Des weiteren sollen vordefinierte Orientierungen (LAO, RAO) den Blick auf die Koronarien vereinfachen. Vorteilhaft kann hier ein manuelle Markierung 31 einer Koronarie ein automatisches Erzeugen eines „curved cut" entlang der gewählten Koronarie triggern und die Schnittdarstellung dieser Koronarie auf dem Bildschirm neben der 3D-Darstellung des Herzens gezeigt werden. Eine solche Ansicht zeigt die 3, wobei im unteren Segment der 3 eine typische „curved cut"-Darstellung als 2D-Schnittbild gezeigt ist. Alternativ dazu könnte mit einem Klick in die Koronarie ein sogenannter Seed-Point defi niert werden, mit dem ein automatisches Auffinden der Koronarie und entsprechende Führung des „curved cut" ermöglicht wird.
Zur Koronardiagnostik werden in der Regel 1 bis 2 Herzphasen benötigt, die für die linke und rechte Herzkoronarie (LCA, RCA) unterschiedlich sein können. Es können allerdings auch 3 und mehr Phasen aus der Vielzahl der zur Verfügung stehenden zur Diagnostik ausgewählt werden. Abhängig von der Herzfrequenz variieren die Phasen. Die optimalen Herzphasen, abhängig von der Herzfrequenz können in einer, unten beispielhaft dargestellten, Mappingtabelle hinterlegt werden.
Alternativ wird eine automatische Identifizierung der optimalen Phase(n) vorgeschlagen. Dabei soll das System dem Radiologen oder Assistenten auf Wunsch die optimalen Phasen für die Koronarien automatisch anbieten. Dabei sollen durch an sich bekannte Bildanalyseverfahren entlang des linken und rechten Koronargefäßes die Phasen identifiziert werden, in denen keine Bewegungsartefakte zu erkennen sind. Der Benutzer kann diesen Vorschlag akzeptieren oder manuell wie oben beschrieben andere Phasen auswählen.
Zur Vermeidung weiterer Untersuchungen und Strahlenexposition des Patienten kann aus den zur morphologischen Diagnostik bereits vorliegenden CT-Datensätzen auch eine automatische Funktionsdiagnostik durchgeführt und dem befundenden Arzt zur Verfügung gestellt werden. Entsprechend kann eine automatische Berechnung der Ejektions-Fraktion (EF) oder Kontraktilität (Zeit-Funktionskurve) oder die automatische Bestimmung der Myokardmasse sowie die Analyse von Wandbewegungsstörungen mit den am CT mit verminderter Auflösung bereits berechneter Bildsequenzen durchgeführt und dem befundenden Arzt in vorgesichteter Weise angeboten werden.
Dem Benutzer werden somit bei jeder Herzuntersuchung, die initial zur Koronardiagnostik geplant wurde, ohne Zusatzaufwand Ergebnisse der, heute aus Zeitgründen nur optional durchgeführten, Funktionsdiagnostik angeboten. Die Funktionsdiagnostik ist aus klinischer Sicht ein integraler Bestandteil der Herzdiagnostik und wird häufig bei der konventionellen Koronarangiographie unter Einsatz zusätzlichen Kontrastmittels und einer zusätzlichen Stahlenexposition durchgeführt. Diese Diagnostik gibt Auskunft darüber, ob eine vorliegende Einengung der Koronarien bereits zu einer Wandbewegungsstörung oder einer globalen verminderten Leistung des Herzens führt. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Bereitstellung der Daten, sowohl für die funktionale kardiologische Auswertung als auch für die morphologische Diagnostik der Koronargefäße, in einer optimal kombinierten und somit äußerst effizienten Weise.
Die vom System oder Benutzer identifizierten Rekonstruktionen mit den optimalen Herzphasen können weiterhin automatisch in eine herstellerspezifische Cardio-Applikation geladen werden, damit morphologische Fragestellung beantwortet werden können. Diese so erzeugten Daten können aber auch herstellerunabhängig beliebigen Nachverarbeitungs- und Befundarbeitsplätzen zur Verfügung gestellt werden.
Ergänzend kann ein von einer Cardio-Applikation erstellter Vorbefund alle Bilder referenzieren, die befundungsrelevante Aussagen liefern. Dies kann dann beispielsweise in einem vorstrukturierten Report dokumentiert werden. Dieser Report kann wie jedes Bild über Netzwerk transferiert werden. Der so erzeugte Report kann aber auch als Textbaustein in herstellerunabhängige Systeme eingebunden werden. Diese Report-Dokumente müssen in einem weiteren Schritt von den befundenden Radiologen abgezeichnet und gegebenenfalls korrigiert werden.
Durch diese Integration der für die Herzdiagnostik wichtigen Funktionalitäten stehen dem Radiologen bereits am CT-Scanner Routinen zur Verfügung, die den routinemäßigen CT-Untersuchungsablauf wesentlich erleichtern. Die befundungsrelevanten Daten lassen sich also mit integrierten SW-Tools weitestgehend automatisch ermitteln. Neben der Zeitersparnis werden damit auch bessere klinische Ergebnisse erzielt.
Am CT Scanner wird eine maximale Datenreduktion durch die Identifizierung der optimalen Herzphasen erreicht. Alle Phasen, in denen z.B. systolische Bewegungsartefakte stören, werden als nicht befundrelevant von der zeitaufwendigen Rekonstruktion sowie damit auch vom Datenexport ausgeschlossen oder werden ausschließlich zur Funktionsdiagnostik mit kleinerer Matrixgröße herangezogen.
Die Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Verfahren lassen sich auf drei Hauptpunkte zusammenfassen:

– Zeitersparnis bei der Berechnung aller befundrelevanten Bilder durch automatische Software-Unterstützung mit intelligenter Selektion der Bilder und deren Bildauflösung zur Befundung/Versendung auf andere Workstations.
– Verbesserung der morphologischen Diagnose, da dem Befundenden Radiologen alle notwendigen Bilder zur Diagnostik zur Verfügung gestellt werden.
– Ermöglichung neuer, erweiteter Diagnosen, da die Funktionsdiagnostik als neue Befundungsentität für den klinischen Alltag erschlossen wird.

Insgesamt wird also durch die Erfindung ein System zur datentransferoptimierten Erzeugung, Auswertung und Verteilung computertomographischer 4D-Darstellungen des Herzens eines Patienten mit einem Cardio-CT-Gerät vorgeschlagen, wobei auf der Steuer- und Recheneinheit des CT's eine erste niedrigauflösende Rekonstruktion von Cardio-Aufnahmen in einer Vielzahl von Zyklusphasen des Herzzyklus und ein anschließendes Volu menrendering dieser Cardio-Aufnahmen zur 3D-Darstellung und Begutachtung der Bewegungsschärfe der Darstellung in den einzelnen Zyklusphasen durchgeführt wird, an dieser Darstellung ein oder zwei Zyklusphasen mit minimaler Bewegungsunschärfe ausgewählt werden, und für diese ausgewählten ein oder zwei Zyklusphasen hochauflösende Herzdarstellungen rekonstruiert werden, wobei von der Rechen- und Steuereinheit als Standbilder ausschließlich die hochauflösenden Darstellungen der ausgewählten Zyklusphasen mit geringer Bewegungsunschärfe an die mindestens eine Workstation übertragen werden, und an der Workstation die Befundung durchgeführt wird.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

System zur Erzeugung, Auswertung und Verteilung computertomographischer 4D-Darstellungen des Herzens eines Patienten (7) mit: 1.1. einem CT-Gerät (1) mit mindestens einer Strahlenquelle (2), die auf einer Spiralbahn um den Patienten (7) bewegt wird, mindestens einem Detektor (3), der die Absorption der von der Strahlenquelle (2) ausgehenden Strahlung detektiert und einer Steuer- und Recheneinheit (9), welche das CT-Gerät (1) steuert und die computertomographische 4D-Darstellung von der Bewegung des Herzens rekonstruieren kann, wobei 1.1.1. auf der Steuer- und Recheneinheit (9) eine erste niedrigauflösende Rekonstruktion der Cardio-Aufnahmen in einer Vielzahl von Zyklusphasen des Herzzyklus und ein anschließendes Volumenrendering dieser Cardio-Aufnahmen zur 3D-Darstellung und Begutachtung der Bewegungsschärfe der Darstellung in den einzelnen Zyklusphasen durchgeführt wird, und 1.1.2. an dieser Darstellung auf der Steuer- und Recheneinheit ein oder zwei Zyklusphasen mit minimaler Bewegungsunschärfe ausgewählt werden, und für diese ausgewählten ein oder zwei Zyklusphasen hochauflösende Herzdarstellungen rekonstruiert werden, 1.2. mindestens einer separaten Workstation (13), die über ein Netzwerk (14) mit der Steuer- und Recheneinheit (9) verbunden ist, wobei 1.2.1. von der Rechen- und Steuereinheit (9) als Standbilder ausschließlich die hochauflösenden Darstellungen der ausgewählten Zyklusphasen mit geringer Bewegungsunschärfe an die mindestens eine Workstation (13) übertragen werden, und 1.2.2. an der Workstation (13) die Befundung durchgeführt wird.
System gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Workstation (13) zu übertragenden Aufnahmen auf der Steuer- und Recheneinheit (9) vor der Übertragung an die mindestens eine Workstation (13) von allen anderen Objekten, die nicht zur Darstellung des Herzens dienen, befreit werden.
System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Workstation (13) ein Programm (Prg_n+1–Prg_m) vorliegt, welches aus der 3D-Darstellung einer Zyklusphase des Herzens ein Schnittbild in einer manuell am Bildschirm angegebenen Ebene erzeugen kann.
System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Workstation (13) ein Programm (Prg_n+1–Prg_m) vorliegt, welches durch anklicken einer Koronarie in der 3D-Darstellung einer Zyklusphase des Herzens diese Koronarie in ihrer gesamten Länge markiert und einen gekrümmten virtuellen Schnitt entlang der Koronarie durchführt und diesen Schnitt als 2D-Darstellung auf dem Bildschirm ausgibt.
System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur optimalen Darstellung der linken und rechten Herzkoronarie je eine Herzphase ausgewählt wird, für die die hochauflösende Rekonstruktion stattfindet.
System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der optimalen Herzphase für die hochauflösende Rekonstruktion automatisch durch Bildanalyse stattfindet.
System gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass einem Benutzer an der Steuer- und Recheneinheit (9) das Ergebnis der automatischen Auswahl der optimalen Herzphase vorgestellt wird und dieser eine Bestätigung dieser Auswahl oder eine Änderung der Auswahl für die hochauflösende Rekonstruktion vornimmt.
System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Steuer- und Recheneinheit (9) eine niedrigauflösende Filmsequenz einer volumengerenderten Darstellung der Herzbewegung erstellt und an die Workstation (13) übertragen wird.
System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich an der Steuer- und Recheneinheit (9) eine automatisch Berechnung der Ejektions-Fraktion des Herzens durchgeführt wird und die Ergebnisdaten an die Workstation (13) übertragen werden.
System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich an der Steuer- und Recheneinheit (9) eine automatisch Berechnung der Kontraktilität durchgeführt wird und die Ergebnisdaten an die Workstation (13) übertragen werden.
System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich an der Steuer- und Recheneinheit (9) eine automatisch Berechnung der Myokardmasse durchgeführt wird und die Ergebnisdaten an die Workstation (13) übertragen werden.
System gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich an der Steuer- und Recheneinheit (9) eine automatische Analyse von Herzwandbewegungen und gegebenenfalls von deren Störungen durchgeführt wird und die Ergebnisdaten an die Workstation (13) übertragen werden.