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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Spritzenpumpe für eine Bildaufnahme. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Rechnereinheit zur Erstellung und Ausgabe eines Kontrastmittelprotokolls zur Einstellung einer Spritzenpumpe für eine Bildaufnahme.
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Mittels solcher Bildaufnahmen, die insbesondere Schichtbilder von unterschiedlichen räumlichen Positionen eines Objekts sind, können Informationen über das Innere des untersuchten Objekts gewonnen werden. Die Bildaufnahmen können beispielsweise mit einem Röntgen-Computertomographen, einem Magnetresonanztomographen, einem Photonen-Emissions-Computertomographen, einem Positronen-Emissionstomographen oder einem Ultraschalgerät gewonnen werden. Aus den Bildaufnahmen können beispielsweise wertvolle Informationen über die Lage, die Größe oder die Struktur von inneren Organen, von Knochengewebe oder von sonstigem Weichteilgewebe eines Patienten gewonnen werden. Insbesondere können die abfolgenden Schichtbilder auch zu einer dreidimensionalen Darstellung umgerechnet werden.
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Der Kontrast der erzeugten Bilder des Objektes, wie beispielsweise eines Patienten, wird durch lokal unterschiedliche Anregungs-, Absorptions-, Reflexions- oder Emissionseigenschaften der untersuchten Materie gegenüber der von dem Bildgebungsgerät verwendeten Strahlung, Teilchenstrahlung oder Schallwellen hervorgerufen. Im Falle eines Röntgengerätes werden die unterschiedlichen Absorptions- oder Schwächungseigenschaften verschiedener Gewebearten zur Kontrastgebung ausgenutzt. Da sich beispielsweise Knochengewebe und Weichteilgewebe in den genannten Eigenschaften stark unterscheiden, ist es möglich, aufgrund des damit verbundenen Kontrastes in den Bildern die Struktur eines Knochens im Körperinneren eines Patienten zu analysieren.
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Organe oder Gefäße, die sich in den genannten Eigenschaften zur Bildung eines Kontrastes in den aufgenommenen Bildern von umliegendem Gewebe nicht wesentlich unterscheiden, können aufgrund des resultierenden zu geringen Kontrastes auf herkömmliche Weise nicht untersucht werden. Aus diesem Grund wird bei der Untersuchung eines durchbluteten Organs, beispielsweise eines Herzens, einer Leber oder eines Gefäßes in dem Bereich der Extremitäten des Patienten, vor Beginn der Bildaufnahme ein Kontrastmittel in die Blutlaufbahn des Patienten gegeben. Infolge des Kontrastmittels werden die untersuchten Organe gegenüber dem umliegenden Gewebe mit genügend hohem Kontrast abgebildet.
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Für diesen Zweck wird ein Kontrastmittelprotokoll erstellt, das zur Einstellung einer Spritzenpumpe mit dem Kontrastmittel verwendet wird. Das Kontrastmittelprotokoll enthält beispielweise die Art, das Volumen, die Konzentration sowie die Flussrate des Kontrastmittels. Insbesondere kann ein Kontrastmittelprotokoll mehrere unterschiedliche Verabreichungsphasen umfassen, die sich in den genannten Parametern unterscheiden. In komplexen Kontrastmittelprotokollen können zwischen Phasen, in denen Kontrastmittel verabreicht wird, auch Phasen angeordnet sein, in denen beispielsweise eine Kochsalzlösung zugeführt wird, oder es können auch Verabreichungspausen vorgesehen sein.
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Das Kontrastmittelprotokoll dient dazu, einen vorhersehbaren Kontrastmittelverlauf im Patienten zu erzeugen, so dass während der Aufnahme der abfolgenden Schichtbilder die zur Kontrastbildung jeweils erforderliche Kontrastmittelkonzentration im Untersuchungsbereich vorliegt.
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Im Allgemeinen wird in der klinischen Routine das Kontrastmittelprotokoll nicht für den individuellen Patienten optimiert, da die Arbeitsabläufe einfach gehalten werden. Somit erhält der Patient eine suboptimale Menge an Kontrastmittel, was entweder zu einer unerwünschten Mehrmenge oder zu einer Beeinträchtigung der Bildqualität führt. Darüber hinaus ist das Kontrastmittelprotokoll nicht immer an ein Scanprotokoll des Bildgebungsgeräts angepasst, was dazu führt, dass das verabreichte Kontrastmittel nicht zum Zeitpunkt der Bildaufnahme im Untersuchungsgebiets ist, sondern zu früh oder zu spät.
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Einige der Parameter, die zu Berechnung eines individuellen Kontrastmittelprotokolls benötigt werden, z. B. die erforderliche Kontrastmittelmenge, können erst mit Hilfe von Bildaufnahmen genau bestimmt werden. Somit erfolgt das Aufziehen des Kontrastmittels in die Spritzenpumpe erst während der Untersuchung, wodurch sich der Arbeitsvorgang verschlechtert und die Untersuchungszeit verlängert.
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In der
DE 197 02 896 A1 ist eine Vorrichtung zur Optimierung der Kontrastmittelgabe bei einem bildgebenden Diagnostikgerät beschrieben. Die Vorrichtung umfasst ein Computersystem, welches anhand einprogrammierter Zeit-Dichte-Kurven und/oder pharmakokinetischer Daten und/oder physiologischer Daten von Patienten, die als Eingangsdaten eingegeben werden, das Diagnosegerät und/oder ein Injektionssystem für das Kontrastmittel ansteuert.
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In der
WO 2006 055 813 A2 sind ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung offenbart, die mittels eines Injektionssystems eine verbesserte Dosierung eines Kontrastmittels ermöglichen. Die Menge des zu injizierenden Kontrastmittels wird hierbei anhand einer Patiententransferfunktion bzw. eines entsprechenden Modells ermittelt, wobei die zur Ermittlung der Patiententransferfunktion bzw. des Modells eingesetzten Daten oder Werte beispielsweise anhand von Informationen vor Beginn einer Untersuchung aus einer Test-Injektion (patientenspezifische Daten) gewonnen werden können. Die auf diese Weise ermittelte Kontrastmittelmenge wird dann mittels des Injektionssystems dosiert.
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Aus der
DE 696 31 607 T2 ist ein Computerprogramm zum Modellieren des kardiovaskulären Systems eines Menschen zu entnehmen. Bei Eingabe eines Kontrastmittel-Injektionsprotokolls wird mittels des Computerprogramms eine optimale Scan-Startzeit sowie Scan-Dauer vorausgesagt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und schnelle Einstellung einer Spritzenpumpe zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Einstellung einer Spritzenpumpe für eine Bildaufnahme an einem Patienten mit einem Bildgebungsgerät, bei dem patientenspezifische Eingangsparameter des Patienten und gerätespezifische Eingangsparameter des Bildgebungsgerätes eingegeben werden, wobei als gerätespezifische Eingangsparameter eine geschätzte Scandauer eingegeben wird, aus den patientenspezifischen und gerätespezifischen Eingangsparametern rechnerimplementiert mittels eines hinterlegten funktionalen Zusammenhangs ein Kontrastmittelprotokoll erstellt wird und vor Beginn der Bildaufnahme aus der geschätzten Scandauer als Teil des Kontrastmittelprotokolls eine vorläufige Kontrastmittelmenge ermittelt wird, das Kontrastmittelprotokoll für oder an die Spritzenpumpe ausgegeben wird und die vorläufige Kontrastmittelmenge automatisch von der Spritzenpumpe aufgezogen wird, während der Bildaufnahme eine tatsächliche Scandauer bestimmt und als gerätespezifischer Eingangsparameter eingegeben wird, ausgehend von der tatsächlichen Scandauer eine tatsächliche Kontrastmittelmenge als Teil des Kontrastmittelprotokolls bestimmt wird, die vorläufige mit der tatsächlichen Kontrastmittelmenge verglichen wird und für den Fall, dass die tatsächliche Kontrastmittelmenge die vorläufige Kontrastmittelmenge überschreitet, als Teil des Kontrastmittelprotokolls eine Zugabe eines Verdünnungsmittels und die Aufforderung zur Nachfüllung der Spritzenpumpe ausgegeben wird.
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Die Erfindung basiert auf der Überlegung, dass der Arbeitsvorgang zur Einstellung einer Spritzenpumpe besonders einfach und schnell ist, wenn eine automatisierte Erstellung und Ausgabe eines Kontrastmittelprotokolls an die Spritzenpumpe erfolgt. Hierzu werden zunächst zur Erstellung des Kontrastmittelprotokolls patienten- sowie gerätespezifische Eingangsparameter einer Rechnereinheit eingegeben oder von der Rechnereinheit eingelesen, falls die Parameter z. B. in Form einer Patientenakte bereits hinterlegt und zugreifbar sind. Als patientenspezifische Eingangsparameter können beispielweise das Patientengewicht, die Patientengröße sowie das zu untersuchende Organ und die Entfernung des Organs oder des Untersuchungsgebiets von dem Ort der Verabreichung des Kontrastmittels berücksichtigt werden, die mit einer erforderlichen Genauigkeit bestimmt werden können und sich im Laufe der Bildaufnahme bzw. der Untersuchung des Patienten nicht verändern. Zum Erstellen des Kontrastmittelprotokolls kann zudem als patientenspezifischer Eingangsparameter das Herzminutenvolumen (HMV) oder Herzzeitvolumen (HZV) herangezogen werden, d. h. das Volumen des Blutes, welches in einer Minute vom Herzen durch den Blutkreislauf gepumpt wird, wenn dieses Volumen genau bestimmt werden kann.
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Ein gerätespezifischer Eingangsparameter ist z. B. die Scandauer, die mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Kontrastmittels im Blutkreislauf des Patienten korreliert sein muss und in einem Bildgebungsgerät, mit dem die Bildaufnahmen gemacht werden, eingestellt wird.
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Anschließend wird mittels eines hinterlegten funktionalen Zusammenhangs, der insbesondere in einem Softwareprogramm implementiert oder in einem Datenspeicher hinterlegt ist, ausgehend von den eingegebenen Eingangsparametern das Kontrastmittelprotokoll erstellt. Hierbei kann der funktionale Zusammenhang empirische Zuordnungen, einfache Faustregeln, mathematische Formeln, oder auch komplexe Rechenmodelle umfassen, die auf einer Fuzzy Logic oder einem neuronalen Netzwerk basieren.
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Der letzte Verfahrensschritt umfasst eine Ausgabe des erstellten Kontrastmittelprotokolls für oder an die Spritzenpumpe. Das Kontrastmittelprotokoll kann dann entweder manuell auf die Spritzenpumpe übertragen werden oder es erfolgt durch Datentransfer über eine geeignete Verbindung eine automatische Einstellung der Spritzenpumpe.
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Dank des hohen Automatisierungsgrads des Verfahrens ist die Erstellung eines individualisierten Kontrastmittelprotokolls für eine Bildaufnahme mit sehr geringem Zeit- und Arbeitsaufwand für den Bediener des Bildgebungsgeräts verbunden. Darüber hinaus zeichnet sich das Verfahren durch eine hohe Reproduzierbarkeit, konstante Bildqualität sowie durch eine besonders gute Ausnutzung und eine patientenschonende Dosierung des Kontrastmittels aus.
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Als gerätespezifischer Eingangsparameter wird eine geschätzte Scandauer angegeben. Die Scandauer ist üblicherweise zum Beginn der Untersuchung nicht bekannt, da sie an die Ausbreitung des Kontrastmittels im Körper des Patienten angepasst werden muss. Die Ausbreitung des Kontrastmittels ist ein hochdynamischer Prozess, der stark von der körperlichen Verfassung des Patienten abhängt. Unter diesen Umständen wird zu Beginn der Untersuchung ein empirischer Zahlenwert für die Scandauer eingegeben, mit dessen Hilfe zunächst Werte für die Ausgangsparameter ermittelt werden, die nahe an den realen Werten liegen. Somit wird ein vorläufiges Kontrastmittelprotokoll erstellt.
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Vor Beginn der Untersuchung wird aus der geschätzten Scandauer als Teil des Kontrastmittelprotokolls eine vorläufige Kontrastmittelmenge ermittelt. Im Gegensatz zu der bekannten Vorgehensweise, bei der die Kontrastmittelmenge erst im Laufe der Untersuchung bestimmt wird und somit die Untersuchungsdauer verlängert ist, liegt hierbei bereits zum Beginn der Untersuchung eine Kontrastmittelmenge vor. Nur für den Fall, dass es sich im Laufe der Bildaufnahme herausstellen sollte, dass sich die tatsächlich benötigte Kontrastmittelmenge wesentlich von der bestimmten unterscheidet, ist es notwendig, das Kontrastmittelprotokoll und die Kontrastmittelmenge anzupassen.
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Nachdem das Kontrastmittelprotokoll erstellt und die vorläufige Kontrastmittelmenge festgelegt ist, wird diese vorläufige Kontrastmittelmenge automatisch von der Spritzenpumpe aufgezogen und zur Bildaufnahme bereitgestellt. Der Arbeitsaufwand für den Bediener des Bildgebungsgeräts ist somit auf ein Minimum gebracht und die Untersuchung kann, sobald der Patient auf einer Patientenliege positioniert ist, unverzüglich gestartet werden.
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Während der Bildaufnahme wird eine tatsächliche Scandauer bestimmt und als korrigierter Eingangsparameter eingegeben. Hierzu kann ein herkömmliches und erprobtes Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit, mit der sich das Kontrastmittel im Blutkreislauf des Patienten ausbreitet, und somit der erforderlichen Scandauer verwendet werden, wie z. B. über einen Topogramm-Scan zum Definieren der Größe des zu untersuchenden Bereichs unter Berücksichtigung der Scangeschwindigkeit des Bildgebungsgeräts. Die Eingabe der tatsächlichen Scandauer ermöglicht eine Anpassung des Kontrastmittelprotokolls. Diese Ausgestaltung zeichnet somit sich durch ihre Genauigkeit aus.
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Als Teil des Kontrastmittelprotokolls wird ausgehend von der tatsächlichen Scandauer eine tatsächliche Kontrastmittelmenge bestimmt. Die tatsächliche Kontrastmittelmenge kann insbesondere als Orientierungswert benutzt werden, um festzustellen, ob Kontrastmittel in die Spritzenpumpe nachgefüllt oder ob weniger Kontrastmittel gebraucht wird, als ursprünglich bestimmt.
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Anpassungen des Kontrastmittelprotokolls bzw. des Arbeitsablaufs werden insbesondere automatisch durch das Softwareprogramm vorgenommen. Hierzu wird die aufgezogene mit der tatsächlichen Kontrastmittelmenge verglichen und für den Fall, dass die tatsächliche Kontrastmittelmenge die vorläufige Kontrastmittelmenge überschreitet, wird als Teil des Kontrastmittelprotokolls eine Zugabe eines Verdünnungsmittels oder die Aufforderung zur Nachfüllung der Spritzenpumpe ausgegeben. Die Zugabe eines Verdünnungsmittels, beispielweise einer Kochsalzlösung, ist insbesondere bei einem kleinen Unterschied zwischen der aufgezogenen und der tatsächlich benötigten Menge sinnvoll. Im Falle, dass der Unterschied zwischen den beiden Mengen groß ist, ist es in Anbetracht der Bildaufnahmequalität von Vorteil, dass zusätzliches Kontrastmittel aufgezogen und eingesetzt wird.
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Eine besonders einfache Ausführung des funktionalen Zusammenhangs, die sehr wenig rechnerischen Aufwand sowie Speicherbedarf erfordert, liegt vor, wenn als funktionaler Zusammenhang vorteilhafterweise eine insbesondere in einer Tabelle enthaltene Zuordnung der Eingangsparameter zu Ausgangsparametern des Kontrastmittelprotokolls verwendet wird. Unter Ausgangsparameter werden hierbei alle im Kontrastmittelprotokoll enthaltenen Größen verstanden, wie z. B. Kontrastmittelmenge oder -volumen, Flussrate, Kontrastmittelkonzentration, etc. Die Tabelle stellt beispielweise eine Zusammenstellung von empirischen Daten dar, wobei für jeden Ausgangsparameter des Kontrastmittelprotokolls eine separate Tabelle vorgesehen ist. In dieser Tabelle sind die empirischen Zahlenwerte des Ausgangsparameters in Abhängigkeit von zwei Eingangsparametern, z. B. dem Patientengewicht und der Scandauer, eingetragen. Insbesondere ist ein Set aus mehreren Tabellen vorgesehen, wobei jedem Ausgangsparameter eine eigene Tabelle zugewiesen ist. Alternativ können die Zellen einer einzelnen Tabelle eine komplexere Struktur aufweisen. In der Kopfzeile und der Vorspalte dieser insbesondere auch mehrdimensionalen Tabelle sind die Zahlenfolgen mehrer Eingangsparameter eingetragen und die einzelnen Tabellenzellen enthalten verschiedene Kontrastmittelprotokolle z. B. nach Art einer Liste mit den Ausgangsparametern.
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Alternativ oder in Kombination mit einer in einer Tabelle enthaltenen Zuordnung werden im funktionalen Zusammenhang bevorzugt mathematische und/oder logische Operationen als Teil einer Fuzzy Logic verwendet. Der Vorteil dieser Ausführung ist, dass die Fuzzy Logic eingesetzt werden kann, auch wenn keine exakte Korrelation zwischen den Eingangs- und den Ausgangsparametern bekannt ist. Die Fuzzy Logic ist selbstlernend und ist in der Lage, mathematische Formulierungen aufzustellen, die erfolgreich in einem Rechnersystem zur automatisierten Erstellung des Kontrastmittelprotokolls implementiert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Variante wird der funktionale Zusammenhang ausgehend von Erfahrungswerten verändert. Somit zeichnet sich das Verfahren durch eine sehr hohe Flexibilität aus, da dem Benutzer des Softwareprogramms die Möglichkeit gegeben wird, den funktionalen Zusammenhang zu editieren und an seine eigene Erfahrung anzupassen. Unter Erfahrungswerten werden verstanden z. B. die Erfahrungen des Benutzers bei den bisherigen Untersuchungen oder die Erfahrungen des Softwareprogramms basierend auf einer automatisierten Bildverarbeitung oder basierend auf einer semi-automatischen Bildverarbeitung, bei der der Benutzer bestimmte Bildqualitätsmerkmale eingibt. Bei einem automatischen oder semi-automatischen Verfahren zur Bildverarbeitung kann der funktionale Zusammenhang durch das Softwareprogramm ohne Benutzerinteraktion geändert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zur Einhaltung der geschätzten Scandauer mit dem Kontrastmittelprotokoll eine angepasste Liegevorschubgeschwindigkeit der Patientenliege und/oder eine angepasste Rotationsgeschwindigkeit des Bildgebungsgerät ausgegeben wird. Durch die Anpassung der Liegevorschub- und/oder Rotationsgeschwindigkeit wird neben einer Einhaltung der Scandauer erreicht, dass die gesamte für diese Scandauer bestimmte Kontrastmittelmenge verwendet wird. Es ist hierbei keine Analyse zur Ermittlung einer genaueren Scandauer bzw. Kontrastmittelmenge erforderlich. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach und leicht anzuwenden. Es kann auch vorgesehen sein, mit dem Kontrastmittelprotokoll eine Scanverzögerungszeit (Scan Delay) auszugeben. Die Scanverzögerungszeit stellt die Zeitspanne zwischen der Verabreichung des Kontrastmittels und dem Scanstart dar. Auch kann ein Kontrastpegel für den Messstart bei einem Bolustrackingverfahren und die Zwischenscanverzögerung mit dem Kontrastmittelprotokoll ausgegeben werden. Auch diese Parameter können patientenspezifisch angepasst werden.
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Wenn beim Vergleich der beiden Kontrastmittelmengen sich herausstellt, dass die tatsächliche Kontrastmittelmenge die vorläufige Kontrastmittelmenge (die in der Spritzenpumpe vorab aufgezogen wurde) unterschreitet, wird vorzugsweise als Teil des Kontrastmittelprotokolls eine verkürzte Zugabezeit ausgegeben. Die Verabreichung des Kontrastmittels wird gestoppt, wenn die verabreichte Menge die tatsächliche Menge erreicht hat. Der wesentliche Vorteil hierbei ist, dass die gewünschte Bildqualität erreicht und der Patient nicht mit zu viel Kontrastmittel belastet wird.
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Ob ein geändertes Kontrastmittelprotokoll ausgegeben wird, hängt bevorzugt von einem Schwellenwert ab. Der Schwellenwert kann sowohl ein hinterlegter organspezifischer als auch ein benutzerdefinierter Wert sein, der zum Beginn jeder neuen Untersuchung angegeben wird. Der Schwellenwert kann insbesondere jederzeit geändert werden. Wenn beim Vergleich der aufgezogenen mit der tatsächlichen Kontrastmittelmenge der festgestellte Unterschied zwischen den beiden Mengen den Schwellenwert überschreitet, dann werden die oben beschriebenen Schritte zur Aktualisierung des Kontrastmittelprotokolls eingeleitet. Falls der Schwellenwert jedoch nicht überschritten wird, ist eine Anpassung des Kontrastmittelprotokolls nicht erforderlich. Dies bedeutet dass im Falle, dass die aufgezogene Kontrastmittelmenge größer ist als die benötigte Menge und innerhalb des durch den Schwellenwert definierten Toleranzbereichs liegt, die gesamte aufgezogene Menge verabreicht wird, wodurch die Sicherheit höher ist, dass der Untersuchungsscan genau dann durchgeführt wird, wenn das Kontrastmittel im Untersuchungsgebiet ist.
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Schwellenwerte können außerdem herangezogen werden, um in Abhängigkeit z. B. vom Alter oder vom Gewicht des Patienten die Kontrastmittelmenge in bestimmten Grenzen zu halten, in denen die verabreichte Menge für die Gesundheit des Patienten unschädlich ist.
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Ein hoch individualisiertes Verfahren liegt vor, wenn der Schwellenwert zweckdienlicherweise in Abhängigkeit von den patientenspezifischen Eingangsparametern errechnet wird.
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Die Aufgabe wird ferner durch eine Rechnereinheit gelöst, die zur Erstellung und Ausgabe eines Kontrastmittelprotokolls zur Einstellung einer Spritzenpumpe für eine Bildaufnahme gemäß dem vorbeschriebenen Verfahren eingerichtet ist.
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Die im Hinblick auf das Verfahren aufgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf die Rechnereinheit übertragen.
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Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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1 in einer perspektivischen Darstellung einen Röntgen-Computertomographen als ein Bildgebungsgerät, und
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2 eine Tabelle zur Bestimmung eines Kontrastmittelvolumens während einer Phase einer Kontrastmittelverabreichung.
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In 1 ist ein Computertomograph 1 als Bildgebungsgerät zur Untersuchung eines Objekts, hier eines Patienten 2, dargestellt. Der Computertomograph 1 umfasst eine in einer Gantry 4 um eine Drehachse 6 rotierbar angeordnete Strahlungsquelle 8 zur Aussendung von Röntgenstrahlung. Der Strahlungsquelle 8 gegenüberliegend ist ein bogenförmiger Detektor 9 angeordnet, der mehrere zu Detektorzeilen 10, 11, 12 aufgereihte Detektorelemente umfasst.
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Weiter umfasst der Computertomograph 1 eine Patientenliege 13, die entlang der Drehachse 6 verschiebbar auf einem Tisch 14 montiert ist.
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Als ein weiterer Bestandteil des Computertomographen 1 ist eine Rechnereinheit zu erkennen, weiterhin als Steuereinheit 18 bezeichnet, die über eine Bedienkonsole 20 und eine grafische Anzeigeeinheit 21 verfügt. Die Steuereinheit 18 ist mit dem Computertomographen 1 über eine Steuerleitung 22 verbunden.
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Die Steuereinheit 18 ist dafür eingerichtet, zur Aufnahme von abfolgenden Schichtbildern den Vorschub der beweglichen Patientenliege 13 und die Rotation der Gantry 4 anzusteuern. Gantry 4 und Patientenliege 13 bilden zusammen eine Positionierungseinheit, die es ermöglicht, Schichtbilder an unterschiedlichen räumlichen Positionen des Patienten 2 aufzunehmen. Über das Verhältnis aus Rotationsgeschwindigkeit der Gantry 4 und Vorschubgeschwindigkeit der Patientenliege 13 kann eine Scangeschwindigkeit des Computertomographen 1 eingestellt werden. Dabei sorgt die Rotation der Gantry 4 für die Aufnahme eines Schichtbildes an einer Längsposition des Patienten 2, wogegen der Vorschub der Patientenliege 13 für die Abfolge der aufzunehmenden Schichtbilder verantwortlich ist.
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Zur Erfassung eines Schichtbildes wird mit dem Detektor 9 die von der Strahlungsquelle 8 ausgesendete und den Patienten 2 durchdringende Röntgenstrahlung erfasst. Bei dem gezeigten Computertomographen 1 erzeugt hierzu die Strahlungsquelle 8 ein fächerförmiges Röntgenstrahlbündel. In jeder Position der Gantry 4 wird somit ein charakteristisches Schwächungsbild der Röntgenstrahlung erfasst. Aus den in verschiedenen Positionen der Gantry 4 erhaltenen Projektionen wird ein Schichtbild rekonstruiert, auf welchem Gewebe mit unterschiedlichen Schwächungseigenschaften mit unterschiedlichen Grauwerten dargestellt sind.
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Zur Untersuchung durchbluteter Organe, beispielsweise eines Herzens, einer Leber oder eines Blutgefäßes ist eine Kontrastmittelzugabe vorgesehen. Hierzu ist die Steuereinheit 18 über eine Steuerleitung 27 mit einer Spritzenpumpe 23 verbunden, über welche ein Kontrastmittel 24 mittels eines Kontrastmittelschlauches 29 gemäß einem vorgegebenen Kontrastmittelprotokoll dem Patienten 2 gesteuert zugeführt wird. Als Parameter der Kontrastmittelverabreichung umfasst das jeweilige Kontrastmittelprotokoll insbesondere die Anzahl verschiedener Verabreichungsphasen, die sich jeweils in der Art des zugeführten Mittels, seiner Konzentration, seines Flusses und der absoluten Menge unterscheiden.
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Zur Steuerung des Computertomographen 1 sowie der Spritzenpumpe 23 vor und während der Untersuchung des Patienten ist ein Softwareprogramm vorgesehen, in dem ein funktionaler Zusammenhang zwischen patienten- bzw. gerätespezifischen Eingangsparametern und Ausgangsparametern des Kontrastmittelprotokolls implementiert ist. Der funktionale Zusammenhang umfasst insbesondere empirische Daten und Zuordnungen, die in einer Tabelle zusammengefasst sind (siehe 2). Mittels der Fuzzy Logic werden hierbei zur Ermittlung des Kontrastmittelprotokolls logische Schlussfolgerungen gezogen. Der funktionale Zusammenhang wird selbstständig auf Grundlage der eingegebenen oder im Laufe der Untersuchung ermittelten Eingangsparameter des Kontrastmittelprotokolls angepasst.
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Vor der Untersuchung wird der Patient 2 registriert und seine patientenspezifischen Eingangsparameter werden manuell in das Softwareprogramm eingegeben oder vom Softwareprogramm aus einer Datenbank ausgelesen, wenn z. B. eine Patientenakte mit den benötigten Informationen bereits angelegt ist. Die patientenspezifischen Eingangsparameter, die bekannt sind und eingegeben werden können, sind beispielweise die Untersuchungsart (z. B. das zu untersuchende Organ, in diesem Ausführungsbeispiel das Herz), das Patientengewicht, die Patientengröße, das Patientenalter, den Blutdruck und eventuell weitere Blutwerte.
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Diese Parameter werden von der Fuzzy Logic des Softwareprogramms verwendet, um eine geeignete Scandauer auszugeben. Dabei wird die Scandauer basierend auf den folgenden grundsätzlichen Beziehungen bestimmt:
Großer Patient → großes Organ → großer Scanbereich → große Scandauer
Kleiner Patient → kleines Organ → kleiner Scanbereich → kleine Scandauer
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Mit den Eingangsparametern und der abgeschätzten Scandauer wird bereits ein vorläufiges Kontrastmittelprotokoll erstellt werden. Das Kontrastmittelprotokoll ist aus mehreren Ausgangsparametern zusammengestellt und für jeden Ausgangsparameter wird z. B. eine Tabelle
30 verwendet, wie sie in
2 gezeigt ist. Das Kontrastmittelprotokoll umfasst mehrere Verabreichungsphasen, die sich in der Art, des Volumen und der Flussrate des verabreichten Mittels unterscheiden. Das Kontrastmittelprotokoll sieht z. B. wie Folgt aus: Phase 1 (Zugabe von Kontrastmittel)
| Kontrastmittelart | |
| Volumen: | 60 ml |
| Flussrate: | 4 ml/s |
Phase 2 (Zugabe von Kontrastmittel)
| Kontrastmittelart | |
| Volumen: | 20 ml |
| Flussrate: | 3 ml/s |
Phase 3 (Zugabe von Kochsalzlösung)
| Kochsalzlösung | |
| Volumen: | 150 ml |
| Flussrate: | 3 ml |
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Vorschlag zur Bestimmung der Scanverzögerungszeit:
- – Bolustracking
- – Kontrastpegel für Messstart: 100 HU (Hounsfield Units)
- – Untersuchungsgebiet (Region of Interest, ROI): aufsteigende Aorta
Zwischenscanverzögerung: 5s
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In diesem Ausführungsbeispiel werden der Kontrastpegel für den Messstart sowie die Zwischenverzögerung durch das Softwareprogramm angepasst. Analog zu der Bestimmung der optimierten Injektionsparameter basiert die Anpassung dabei auf den patientenspezifischen Eingangsparametern und den ermittelten Untersuchungsparametern.
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Durch Summieren der Mengen an benötigtem Kontrastmittel 24 und Kochsalzlösung für die einzelnen Phasen wird das benötigte Gesamtvolumen berechnet und ausgegeben. Der Bediener muss entsprechend Behälter mit einem ausreichenden Inhalt an die Spritzenpumpe 23 anschließen und die berechnete vorläufige Menge wird dann von der Spritzenpumpe 23 automatisch aufgezogen. Für das oben beschriebene Kontrastmittelprotokoll wird beispielweise in einen ersten Kolben 80 ml Kontrastmittel 24 und in einen zweiten Kolben 150 ml Kochsalzlösung aufgezogen.
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Nach der Bestimmung der vorläufigen Kontrastmittel- und Kochsatzlösungsmenge kann die Untersuchung des Patienten, der auf die Patientenliege 13 positioniert und an die Spritzenpumpe 23 angeschlossen wird, gestartet werden. Als Erstes wird ein Topogramm-Scan durchgeführt, mit deren Hilfe der zu scannende Bereich definiert wird. Nachdem die Größe des zu scannenden Bereichs auf diese Weise ermittelt ist, kann unter Berücksichtigung der bekannten Vorschubgeschwindigkeit der Patientenliege 13 und Rotationsgeschwindigkeit der Gantry 4 die exakte oder tatsächliche Scandauer bestimmt werden.
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Zunächst wird eine Analyse zur Bestimmung der sog. „Contrast Mean Transit Time” (CMT) durchgeführt, das ist die Zeit, die das injizierte Kontrastmittel 24 zum Erreichen des zu scannenden Bereichs benötigt. Eine solche Analyse kann z. B. mit einem Testbolus durchgeführt werden. Hierbei liegen auch die exakten Zeitdaten der Untersuchung vor. Auf Grundlage der somit gemessenen und bestimmten Größen können die Eingangsparameter angepasst und ein optimiertes Kontrollmittelprotokoll kann ausgegeben werden.
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Anschließend wird überprüft, ob die neu ausgegebenen Ausgangsparameter und eventuell die CMT innerhalb eines Norm-Bereichs liegen. Beispielweise wird geprüft, ob die aufgezogene vorläufige Menge ausreichend für das optimale Protokoll sind. Die Kriterien für diese Entscheidung, die in Form von Schwellenwerten vorliegen, sind abhängig von der gewählten Untersuchung und können vom Benutzer konfiguriert werden.
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Beispiel 1: Bei einer Herzuntersuchung wurde 5% weniger Kontrastmittel 24 als die tatsächliche (optimale) Kontrastmittemenge bestimmt und aufgezogen. Eine 5%-ige Abweichung ist innerhalb der eingestellten Toleranzgrenzen. In diesem Fall wird das Kontrastmittel 24 in der zweiten Phase etwas mit Kochsalzlösung verdünnt und das Kontrastmittelprotokoll wird beibehalten. Wenn der Unterschied zwischen der aufgezogenen und der tatsächlich gebrauchten Kontrastmittemenge jedoch außerhalb des Toleranzbereichs liegt, dann wird dem Bediener eine Meldung ausgegeben, z. B.: „20 ml mehr Kontrastmittel aufziehen”.
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Beispiel 2: Es wurde mehr Kontrastmittel 24 aufgezogen als tatsächlich gebraucht. Wenn der Unterschied zwischen der aufgezogenen und der tatsächlichen Menge innerhalb des eingestellten Toleranzbereichs liegt, wird das Kontrastmittelprotokoll beibehalten und das gesamte aufgezogene Kontrastmittelmenge verabreicht. Wenn der Unterschied den Toleranzbereich übersteigt, dann wird Kontrastmittel 24 übrig gelassen.
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Optional kann außerdem ein Sicherheitscheck ausgeführt werden, um zu überprüfen, ob die Kontrastmittemenge innerhalb eines für den Patienten sicheren Bereichs liegt. Hierbei kann der Patient nach Kontrastmittelallergien, Niereninsuffizienz, Schilddrüsenhormone etc. untersucht und sein Alter berücksichtigt werden.
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Gemäß einer alternativen Vorgehensweise wird die abgeschätzte Scandauer als eine Konstante angenommen und abgespeichert. Nach dem Definieren des zu scannenden Bereichs über den Topogramm-Scan werden die Liegevorschubgeschwindigkeit der Patientenliege 13 und die Rotationsgeschwindigkeit der Gantry 4 angepasst, so dass diese Scandauer eingehalten werden kann. Die weiteren Verfahrensschritte bleiben gleich, bis auf die Ausgabe eines optimierten Kontrastmittelprotokolls, die für dieses alternative Verfahren nicht notwendig ist.
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Eine beispielhafte Tabelle 30, mit deren Hilfe die vorläufige Kontrastmittelmenge (insbesondere -volumen) für eine erste Verabreichungsphase in Abhängigkeit von dem Patientengewicht und der abgeschätzten Scandauer bestimmt wird, ist in 2 gezeigt. In der Kopfzeile ist das Gewicht des Patienten 2 in Kilogramm eingetragen. Die Vorspalte enthält die geschätzte Scandauer in Sekunden. Der Inhalt der Tabelle basiert auf Erfahrungswerten, die vom Benutzer verändert werden können.
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Für jeden Ausgangsparameter ist je eine Tabelle wie die in 2 gezeigte vorgesehen. Insgesamt liegt somit ein Tabellen-Set aus mehreren Tabellen vor, die empirische Werte enthalten und vom Benutzer des Softwareprogramms basierend auf seiner eigenen Erfahrung verändert werden können.