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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl eines Protokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung. Die Erfindung betrifft ferner eine Datenverarbeitungseinheit, eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.
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Die Spezialisierungstiefe von Untersuchungsprotokollen bei bildgebenden Verfahren kann stark abhängig von der klinischen Fragestellung variieren. So gibt es beispielsweise sehr allgemeine Protokolle, die auch Routine-Protokolle genannt werden, die für eine sehr große Zahl möglicher Fragen angewendet werden können. Andererseits gibt es auch sehr spezielle Protokolle für dedizierte Fragestellungen. Art und Grad der Spezialisierung können zudem von Anwender zu Anwender sehr unterschiedlich sein.
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Unterschiedliche Untersuchungsprotokolle werden üblicherweise als Liste, insbesondere linear, abgelegt. Dabei wird jedes Untersuchungsprotokoll durch einen eindeutigen Namen gekennzeichnet. Über den Namen kann im Prinzip rudimentär auch der klinische Zweck kodiert werden. Insbesondere bei Mehrdeutigkeiten, die sich durch unterschiedliche Spezialisierungstiefen ergeben, kann die Auswahl des zur Fragestellung passenden Protokolls basierend auf zusätzlichen Regeln, beispielsweise manuell, erfolgen.
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Regeln, mit welchen für jeden Anwender spezifisch die vorhandenen Protokolle den Fragestellungen zugeordnet werden, können in einem Regelkatalog, auch Protokoll-Kochbuch genannt, zusammengefasst werden. Ein solcher Regelkatalog wird üblicherweise an der Bedienkonsole der medizinischen Bildgebungsvorrichtung als gedrucktes und/oder elektronisches Dokument hinterlegt. Abhängig vom Untersuchungsauftrag wird mit dessen Hilfe vom Bediener der medizinischen Bildgebungsvorrichtung einem Untersuchungsauftrag ein Untersuchungsprotokoll zugeordnet.
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Die Regeln sind oft selbst innerhalb derselben Bildgebungsmodalität geräteabhängig und müssen individuell für jedes Gerät erstellt und/oder am Gerät bereitgestellt werden. Dieses Vorgehen ist relativ umständlich und fehleranfällig, insbesondere weil nicht automatisch sichergestellt ist, dass die Regeln auch vom Bediener korrekt umgesetzt werden. Der gedankliche Zwischenschritt mit zusätzlichen Regeln zur Protokollauswahl kann prinzipiell dadurch vermieden werden, dass für jede erdenklich klinische Fragestellung auf hohem Detaillevel Protokolle, insbesondere mit hohem Grad an Redundanz, erstellt werden, die dann über ihren Namen für jede Fragestellung direkt ausgewählt werden können.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine vereinfachte Auswahl von Untersuchungsprotokollen für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung zu ermöglichen.
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Jeder der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche löst jeweils diese Aufgabe. In den abhängigen Ansprüchen sind weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung berücksichtigt.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl eines Protokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- - Bereitstellen einer Mehrzahl von Protokollen,
- - Bereitstellen eines Klassifizierungssystems für medizinische Bildgebungsuntersuchungen mit mehreren hierarchisch geordneten Kategorien,
- - wobei jede Kategorie zumindest einen Knoten aufweist, der einem Knoten einer nächsten höherliegenden Kategorie zugeordnet ist und/oder dem zumindest ein Knoten einer nächsten darunterliegenden Kategorie zugeordnet ist,
- - wobei die medizinische Bildgebungsuntersuchung durch einen Satz von Knoten identifizierbar ist, welcher höchstens einen Knoten aus jeder Kategorie der Mehrzahl von Kategorien aufweist,
- - wobei das Klassifizierungssystem eine Mehrzahl von Knoten aufweist, denen jeweils ein Protokoll der Mehrzahl von Protokollen zugeordnet ist,
- - Ermitteln eines Knotens aus der Menge derjenigen Knoten, die dem Satz von Knoten, durch welchen die medizinische Bildgebungsuntersuchung identifizierbar ist, angehören und denen jeweils ein Protokoll zugeordnet ist, dessen Kategorie relativ zu den Kategorien der anderen Knoten dieser Menge am niedrigsten ist,
- - Auswählen des Protokolls, welches dem ermittelten Knoten zugeordnet ist, für die medizinische Bildgebungsuntersuchung.
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Insbesondere kann das Klassifizierungssystem mindestens drei Kategorien und/oder genau drei Kategorien aufweisen.
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Insbesondere kann das Klassifizierungssystem eine oder mehrere Kategorien aufweisen, welche aus der Kategorien-Gruppe gewählt sind, welche aus einer ersten Kategorie, welche eine zu untersuchende Körperregion betrifft, einer zweiten Kategorie, welche einen anatomischen Fokus der medizinischen Bildgebungsuntersuchung betrifft, und einer dritten Kategorie, welche eine Fragestellung der medizinischen Bildgebungsuntersuchung betrifft, besteht.
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Insbesondere kann das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfassen:
- - Bereitstellen eines Untersuchungsauftrags, welcher die medizinische Bildgebungsuntersuchung betrifft,
- - Ermitteln des Satzes von Knoten, durch welchen die medizinische Bildgebungsuntersuchung identifizierbar ist, basierend auf dem Untersuchungsauftrag.
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Insbesondere kann das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfassen:
- - Bereitstellen eines Satzes von Trainingsdatensätzen, wobei jeder Trainingsdatensatz des Satzes von Trainingsdatensätzen einen Untersuchungsauftrag für eine medizinische Bildgebung aufweist,
- - Ermitteln des Klassifizierungssystems basierend auf dem Satz von Trainingsdatensätzen und einem Maschinenlernalgorithmus.
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Insbesondere kann jeder Trainingsdatensatz des Satzes von Trainingsdatensätzen ein dem Untersuchungsauftrag zugeordnetes Protokoll aufweisen.
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Insbesondere können die Protokolle der Mehrzahl von Protokollen zu den Knoten der Mehrzahl von Knoten basierend auf dem Satz von Trainingsdatensätzen und einem Maschinenlernalgorithmus zugeordnet werden.
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Insbesondere kann der Satz von Trainingsdatensätzen Untersuchungsaufträge und/oder Protokolle von wenigstens zwei verschiedenen medizinischen Bildgebungsvorrichtungen aufweist, mittels welcher die medizinische Bildgebungsuntersuchung jeweils durchführbar ist.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Datenverarbeitungseinheit zur Auswahl eines Protokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung, aufweisend:
- - eine Protokoll-Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen einer Mehrzahl von Protokollen,
- - eine Klassifizierungssystem-Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen eines Klassifizierungssystems für medizinische Bildgebungsuntersuchungen mit mehreren hierarchisch geordneten Kategorien,
- - wobei jede Kategorie zumindest einen Knoten aufweist, der einem Knoten einer nächsten höherliegenden Kategorie zugeordnet ist und/oder dem zumindest ein Knoten einer nächsten darunterliegenden Kategorie zugeordnet ist,
- - wobei die medizinische Bildgebungsuntersuchung durch einen Satz von Knoten identifizierbar ist, welcher höchstens einen Knoten aus jeder Kategorie der Mehrzahl von Kategorien aufweist,
- - wobei das Klassifizierungssystem eine Mehrzahl von Knoten aufweist, denen jeweils ein Protokoll der Mehrzahl von Protokollen zugeordnet ist,
- - eine Knoten-Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Knotens aus der Menge derjenigen Knoten, die dem Satz von Knoten, durch welchen die medizinische Bildgebungsuntersuchung identifizierbar ist, angehören und denen jeweils ein Protokoll zugeordnet ist, dessen Kategorie relativ zu den Kategorien der anderen Knoten dieser Menge am niedrigsten ist,
- - eine Protokoll-Auswahleinheit zum Auswählen des Protokolls, welches dem ermittelten Knoten zugeordnet ist, für die medizinische Bildgebungsuntersuchung.
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Insbesondere kann die Datenverarbeitungseinheit ferner die folgenden Komponenten aufweisen:
- - eine Untersuchungsauftrag-Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen eines Untersuchungsauftrags, welcher die medizinische Bildgebungsuntersuchung betrifft,
- - eine Knotensatz-Ermittlungseinheit zum Ermitteln des Satzes von Knoten, durch welchen die medizinische Bildgebungsuntersuchung identifizierbar ist, basierend auf dem Untersuchungsauftrag.
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Insbesondere kann die Datenverarbeitungseinheit ferner die folgenden Komponenten aufweisen:
- - eine Trainingsdatensatz-Bereitstellungseinheit zum Bereitstellen eines Satzes von Trainingsdatensätzen, wobei jeder Trainingsdatensatz des Satzes von Trainingsdatensätzen einen Untersuchungsauftrag für eine medizinische Bildgebung aufweist,
- - eine Klassifizierungssystem-Ermittlungseinheit zum Ermitteln des Klassifizierungssystems basierend auf dem Satz von Trainingsdatensätzen und einem Maschinenlernalgorithmus.
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Insbesondere kann die Datenverarbeitungseinheit dazu ausgebildet sein, ein Verfahren nach einem der Aspekte, die in dieser Anmeldung offenbart sind, auszuführen.
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Die Erfindung betrifft ferner eine medizinische Bildgebungsvorrichtung, aufweisend eine Datenverarbeitungseinheit nach einem der Aspekte, die in dieser Anmeldung offenbart sind.
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Insbesondere kann die medizinische Bildgebungsvorrichtung aus der Bildgebungsmodalitäten-Gruppe gewählt sein, welche aus einem Röntgengerät, einem C-Bogen-Röntgengerät, einem Computertomographiegerät, einem Molekularbildgebungsgerät, einem Einzelphotonen-Emissions-Computertomographiegerät, einem Positronen-Emissions-Tomographiegerät, einem Magnetresonanztomographiegerät und Kombinationen daraus besteht.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, welches in eine Speichereinrichtung eines Datenverarbeitungssystems ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Aspekte, die in dieser Anmeldung offenbart sind, auszuführen, wenn das Computerprogramm von dem Datenverarbeitungssystem ausgeführt wird.
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Die Erfindung betrifft ferner ein computerlesbares Medium, auf welchem von einem Datenverarbeitungssystem einlesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Aspekte, die in dieser Anmeldung offenbart sind, auszuführen, wenn die Programmabschnitte von dem Datenverarbeitungssystem ausgeführt werden.
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Insbesondere kann ein hierarchisches Klassifizierungssystem definiert werden, mit dem klinische Fragestellungen, welche für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung in Frage kommen, hinreichend präzise beschrieben werden können. Der Grad der Spezialisierung der hierarchisch geordneten Kategorien nimmt dabei von oben nach unten zu oder bleibt erhalten.
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Der Grad der Spezialisierung der hierarchisch geordneten Kategorien nimmt insbesondere dann zu, wenn durch die Festlegung auf einen Knoten in einer Kategorie die Menge der Knoten in der nächsten darunterliegenden Kategorie, die zur Identifikation einer medizinischen Bildgebungsuntersuchung hinzugezogen werden können, einschränkt wird. Es ist natürlich nicht ausgeschlossen, dass durch eine Festlegung auf ein Knoten in einer Kategorie die Menge der Knoten in der nächsten darunterliegenden Kategorie, die zur Identifikation einer medizinischen Bildgebungsuntersuchung hinzugezogen werden können, nicht einschränkt wird.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Klassifizierungssystem mehr als drei Kategorien oder weniger als drei Kategorien aufweist. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass für jede Kategorie mit Ausnahme der höchsten Kategorie jeder Knoten der jeweiligen Kategorie einem Knoten der nächsten höherliegenden Kategorie zugeordnet ist.
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Untersuchungsprotokolle können in geeigneter Weise bestimmten Knoten des Klassifizierungssystems zugeordnet werden. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass allen Knoten des Klassifizierungssystems jeweils ein Untersuchungsprotokoll zugeordnet ist. Ist beispielsweise einem ersten Knoten kein Untersuchungsprotokoll zugeordnet, so kann für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung, die unter Verwendung dieses ersten Knotens identifizierbar ist, ein Untersuchungsprotokoll verwendet werden, welches einem zweiten Knoten zugeordnet ist, wobei der zweite Knoten einer höherliegenden Kategorie angehört und wobei der erste Knoten unmittelbar oder mittelbar dem zweiten Knoten zugeordnet ist.
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Insbesondere kann das Klassifizierungssystem bereitgestellt werden, indem die hierarchisch geordneten Kategorien definiert werden, insbesondere manuell und/oder basierend auf einem Maschinenlernalgorithmus definiert werden.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht ferner eine Automatisierung der Auswahl von Untersuchungsprotokollen basierend auf maschinellem Lernen Bei Kenntnis der an einer Klinik vorhandenen Protokolle sowie deren Verwendung im Kontext eines Untersuchungsauftrags über das HIS/RIS (Hospital Information System/Radiology Information System) kann beispielsweise basierend auf entsprechenden Trainingsdatensätzen und einem Maschinenlernalgorithmus, hier z.B. Recursive Partitioning Tree Learning, ein Klassifizierungssystem ermittelt werden. Ferner können mittels des Maschinenlernalgorithmus die Untersuchungsprotokolle den Knoten des Klassifizierungssystems zugeordnet werden. Damit ist eine automatische Anwahl von Untersuchungsprotokollen auf Basis des Untersuchungsauftrags realisierbar.
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Unter einem Maschinenlernalgorithmus wird im Kontext dieser Anmeldung insbesondere ein Algorithmus, der zum Maschinellen Lernen ausgebildet ist, verstanden. Ein Maschinenlernalgorithmus kann beispielsweise mit Hilfe von Entscheidungsbäumen, mathematischen Funktionen und/oder allgemeinen Programmiersprachen realisiert werden. Der Maschinenlernalgorithmus kann beispielsweise zum überwachten Lernen und/oder zum unüberwachten Lernen ausgebildet sein. Der Maschinenlernalgorithmus kann beispielsweise zum tiefen Lernen („deep learning“) und/oder zum bestärkendem Lernen („reinforcement learning“) und/oder zum Marginal Space Learning ausgebildet sein. Insbesondere beim überwachten Lernen kann eine Funktionenklasse verwendet werden, welche beispielsweise auf Entscheidungsbäumen („decision trees“), einem Random Forest, einer logistischen Regression, einer Support Vector Machine, einem künstlichen neuronalen Netz, einer Kernel-Methode, Bayes-Klassifikatoren oder ähnlichem oder Kombinationen davon basiert.
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Mögliche Implementierungen des Maschinenlernalgorithmus können beispielsweise künstliche Intelligenz verwenden. Alternativ oder zusätzlich zu dem ersten Maschinenlernalgorithmus und/oder zu dem zweiten Maschinenlernalgorithmus können ein oder mehrere regelbasierte Algorithmen verwendet werden. Berechnungen, insbesondere beim Ermitteln des Klassifizierungssystems basierend auf dem Satz von Trainingsdatensätzen und einem Maschinenlernalgorithmus, können beispielsweise mittels eines Prozessorsystems ausgeführt werden. Das Prozessorsystem kann beispielsweise einen oder mehrere Grafikprozessoren aufweisen.
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Insbesondere können Daten, welche beispielsweise ein medizinisches Bild, ein Protokoll oder ein Klassifizierungssystem betreffen, bereitgestellt werden, indem die Daten geladen, beispielsweise aus einem Bereich eines Speichersystems geladen, und/oder erzeugt, beispielsweise mittels einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung erzeugt, werden. Insbesondere können ein Schritt oder mehrere Schritte oder alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch und/oder mittels einer Komponente einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt werden, wobei die Komponente beispielsweise von einem Prozessorsystem gebildet ist. Insbesondere kann die medizinische Bildgebungsuntersuchung eine Untersuchung mittels einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung sein und/oder mittels einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung durchgeführt werden.
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Die medizinische Bildgebungsvorrichtung kann beispielsweise aus der Bildgebungsmodalitäten-Gruppe gewählt sein, welche aus einem Röntgengerät, einem C-Bogen-Röntgengerät, einem Computertomographiegerät (CT-Gerät), einem Molekularbildgebungsgerät (MI-Gerät), einem Einzelphotonen-Emissions-Computertomographiegerät (SPECT-Gerät), einem Positronen-Emissions-Tomographiegerät (PET-Gerät), einem Magnetresonanztomographiegerät (MR-Gerät) und Kombinationen daraus, insbesondere einem PET-CT-Gerät und einem PET-MR-Gerät, besteht. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung kann ferner eine Kombination einer Bildgebungsmodalität, die beispielsweise aus der Bildgebungsmodalitäten-Gruppe gewählt ist, und einer Bestrahlungsmodalität aufweisen. Dabei kann die Bestrahlungsmodalität beispielsweise eine Bestrahlungseinheit zur therapeutischen Bestrahlung aufweisen. Ohne Einschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens wird bei einigen der Ausführungsformen ein Computertomographiegerät beispielhaft für eine medizinische Bildgebungsvorrichtung genannt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine Akquisitionseinheit, welche zur Akquisition der Akquisitionsdaten ausgebildet ist, auf. Insbesondere kann die Akquisitionseinheit eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor aufweisen. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Strahlungsquelle zur Emission und/oder zur Anregung einer Strahlung, insbesondere einer elektromagnetischen Strahlung, ausgebildet ist und/oder dass der Strahlungsdetektor zur Detektion der Strahlung, insbesondere der elektromagnetischen Strahlung, ausgebildet ist. Die Strahlung kann beispielsweise von der Strahlungsquelle zu einem abzubildenden Bereich gelangen und/oder nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich zu dem Strahlungsdetektor gelangen. Bei der Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich wird die Strahlung modifiziert und damit zum Träger von Informationen, die den abzubildenden Bereich betreffen. Bei der Wechselwirkung der Strahlung mit dem Detektor werden diese Informationen in Form von Akquisitionsdaten erfasst.
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Insbesondere bei einem Computertomographiegerät und bei einem C-Bogen-Röntgengerät können die Akquisitionsdaten Projektionsdaten, die Akquisitionseinheit eine Projektionsdaten-Akquisitionseinheit, die Strahlungsquelle eine Röntgenquelle, der Strahlungsdetektor ein Röntgendetektor sein. Der Röntgendetektor kann insbesondere ein quantenzählender und/oder energieauflösender Röntgendetektor sein. Insbesondere bei einem Magnetresonanztomographiegerät können die Akquisitionsdaten ein Magnetresonanzdatensatz, die Akquisitionseinheit eine Magnetresonanzdaten-Akquisitionseinheit, die Strahlungsquelle eine erste Hochfrequenzantenneneinheit, der Strahlungsdetektor die erste Hochfrequenzantenneneinheit und/oder eine zweie Hochfrequenzantenneneinheit sein.
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Die Datenverarbeitungseinheit und/oder eine oder mehrere Komponenten der Datenverarbeitungseinheit können von einem Datenverarbeitungssystem gebildet sein. Das Datenverarbeitungssystem kann beispielsweise eine oder mehrere Komponenten in Form von Hardware und/oder eine oder mehrere Komponenten in Form von Software aufweisen. Das Datenverarbeitungssystem kann beispielsweise zumindest teilweise von einem Cloud-Computing-System gebildet sein. Das Datenverarbeitungssystem kann beispielsweise ein Cloud-Computing-System, ein Computernetzwerk, ein Computer, ein Tabletcomputer, ein Smartphone oder ähnliches oder Kombinationen davon sein und/oder aufweisen.
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Die Hardware kann beispielsweise mit einer Software zusammenwirken und/oder mittels einer Software konfigurierbar sein. Die Software kann beispielsweise mittels der Hardware ausgeführt werden. Bei der Hardware kann es sich beispielsweise um ein Speichersystem, ein FPGA-System (Field-programmable gate array), ein ASIC-System (Application-specific integrated circuit), ein Mikrocontroller-System, ein Prozessorsystem und Kombinationen davon handeln. Das Prozessorsystem kann beispielsweise einen Mikroprozessor und/oder mehrere zusammenwirkende Mikroprozessoren aufweisen.
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Insbesondere kann eine Komponente der Datenverarbeitungseinheit nach einem der Aspekte, die in dieser Anmeldung offenbart sind, welche dazu ausgebildet ist, einen gegebenen Schritt eines Verfahrens nach einem der Aspekte, die in dieser Anmeldung offenbart sind, auszuführen, in Form einer Hardware implementiert sein, welche zum Ausführen des gegebenen Schritts konfiguriert ist und/oder welche zum Ausführen einer computerlesbaren Anweisung derart konfiguriert ist, dass die Hardware mittels der computerlesbaren Anweisung zum Ausführen des gegebenen Schritts konfigurierbar ist. Insbesondere kann das System einen Speicherbereich, beispielsweise in Form eines computerlesbaren Mediums, aufweisen, in welchem computerlesbare Anweisungen, beispielsweise in Form eines Computerprogramms, gespeichert sind.
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Ein Datentransfer zwischen Komponenten des Datenverarbeitungssystems kann beispielsweise jeweils mittels einer geeigneten Datentransfer-Schnittstelle erfolgen. Die Datentransfer-Schnittstelle zum Datentransfer an und/oder von einer Komponente des Datenverarbeitungssystems kann zumindest teilweise in Form von Software und/oder zumindest teilweise in Form von Hardware realisiert sein. Die Datentransfer-Schnittstelle kann beispielsweise zum Abspeichern von Daten in und/oder zum Laden von Daten aus einem Bereich des Speichersystems ausgebildet sein, wobei auf diesen Bereich des Speichersystems eine oder mehrere Komponenten des Datenverarbeitungssystems zugreifen können.
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Das Computerprogramm ist in das Speichersystem des Datenverarbeitungssystems ladbar und von dem Prozessorsystem des Datenverarbeitungssystems ausführbar.
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Das Datenverarbeitungssystem kann beispielsweise mittels des Computerprogramms derart ausgebildet sein, dass das Datenverarbeitungssystem die Schritte eines Verfahrens nach einer der Ausführungsformen, die in dieser Anmeldung offenbart sind, ausführen kann, wenn das Computerprogramm von dem Datenverarbeitungssystem ausgeführt wird.
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Auf dem computerlesbaren Medium kann beispielsweise das Computerprogrammprodukt nach einer der Ausführungsformen, die in dieser Anmeldung offenbart sind, und/oder das Computerprogramm nach einer der Ausführungsformen, die in dieser Anmeldung offenbart sind, gespeichert sein. Das computerlesbare Medium kann beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger Datenträger sein, der insbesondere lösbar mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden oder fest in das Datenverarbeitungssystem integriert sein kann. Das computerlesbare Medium kann beispielsweise einen Bereich des Speichersystems des Datenverarbeitungssystems bilden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens einem Knoten des Satzes von Knoten, durch welchen die medizinische Bildgebungsuntersuchung identifizierbar ist, ein Protokoll zugeordnet. Im Kontext dieser Anmeldung werden die Begriffe Protokoll und Untersuchungsprotokoll synonym füreinander verwendet.
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Im Rahmen der Erfindung können Merkmale, welche in Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung und/oder unterschiedliche Anspruchskategorien (Verfahren, Verwendung, Vorrichtung, System, Anordnung usw.) beschrieben sind, zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Anspruch, der eine Vorrichtung betrifft, auch mit Merkmalen, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet werden. Funktionale Merkmale eines Verfahrens können dabei durch entsprechend ausgebildete gegenständliche Komponenten ausgeführt werden. Neben den in dieser Anmeldung ausdrücklich beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind vielfältige weitere Ausführungsformen der Erfindung denkbar, zu denen der Fachmann gelangen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist.
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Die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ schließt nicht aus, dass das betroffene Merkmal auch mehrfach vorhanden sein kann. Die Verwendung des Ausdrucks „aufweisen“ schließt nicht aus, dass die mittels des Ausdrucks „aufweisen“ verknüpften Begriffe identisch sein können. Beispielsweise weist die medizinische Bildgebungsvorrichtung die medizinische Bildgebungsvorrichtung auf. Die Verwendung des Ausdrucks „Einheit“ schließt nicht aus, dass der Gegenstand, auf den sich der Ausdruck „Einheit“ bezieht, mehrere Komponenten aufweisen kann, die räumlich voneinander separiert sind.
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Der Ausdruck „basierend auf“ kann im Kontext der vorliegenden Anmeldung insbesondere im Sinne des Ausdrucks „unter Verwendung von“ verstanden werden. Insbesondere schließt eine Formulierung, der zufolge ein erstes Merkmal basierend auf einem zweiten Merkmal erzeugt (alternativ: ermittelt, bestimmt etc.) wird, nicht aus, dass das erste Merkmal basierend auf einem dritten Merkmal erzeugt (alternativ: ermittelt, bestimmt etc.) werden kann.
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Im Folgenden werden ausgewählte Ausführungsformen der Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Figuren erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist schematisch, stark vereinfacht und nicht zwingend maßstabsgetreu.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Klassifizierungssystems,
- 2 eine schematische Darstellung einer Zuordnung von Untersuchungsprotokollen zu Knoten eines weiteren beispielhaften Klassifizierungssystems,
- 3 eine schematische Darstellung einer Auswahl eines Untersuchungsprotokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 4 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Auswahl eines Untersuchungsprotokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
- 5 eine schematische Darstellung einer Datenverarbeitungseinheit zur Auswahl eines Untersuchungsprotokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
- 6 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Auswahl eines Untersuchungsprotokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
- 7 eine schematische Darstellung einer Datenverarbeitungseinheit zur Auswahl eines Untersuchungsprotokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und
- 8 eine schematische Darstellung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Klassifizierungssystems. Das Klassifizierungssystem umfasst ein Kategorien-Tripel, welches aus einer Kategorie A, welche beispielsweise eine zu untersuchende Körperregion betrifft, einer Kategorie B, welche beispielsweise einen anatomischen Fokus der medizinischen Bildgebungsuntersuchung betrifft, und einer Kategorie C, welche eine Fragestellung, welche beispielsweise eine klinische Indikation betrifft, der medizinischen Bildgebungsuntersuchung betrifft.
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Die Kategorie A weist die Knoten ai, i = 1, ..., 3, auf. Die Kategorie B weist die Knoten bj, j = 1, ..., 7, auf. Zu jedem ai E A gibt es eine Untermenge Bai ⊆ B, in der sich die zu ai passenden Knoten befinden. Zu jedem bj ∈ B gibt es eine Untermenge Cbj ⊆ C, in der sich die zu bj passenden Knoten befinden usw. Es ist natürlich nicht ausgeschlossen, dass es ein ai gibt, für das Bai = B gilt.
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Die Kategorien können insbesondere die im Folgenden angegebenen Mengen von Knoten aufweisen.
- A ={Kopf, Hals, Schulter, Thorax, Abdomen, ...}
- B ={Gehirn, Sinus, Augenhöhle, Karotide, Larynx, Schultergelenk, ...}
- C ={Masse, Anfall, Symptome von Kopfschmerzen, Fraktur, ...}
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Bei einer Festlegung auf den Knoten a1 = Kopf in der Kategorie A kann beispielsweise die Menge der Knoten in der Kategorie B, die zur Identifikation einer medizinischen Bildgebungsuntersuchung hinzugezogen werden können, eingeschränkt werden auf die Teilmenge Ba1 = {Gehirn, Sinus, Augenhöhle} ⊆ B.
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Bei einer Festlegung auf den Knoten b1 = Gehirn in der Kategorie B kann beispielsweise die Menge der Knoten in der Kategorie C, die zur Identifikation einer medizinischen Bildgebungsuntersuchung hinzugezogen werden können, eingeschränkt werden auf die Teilmenge Cb1 = {Masse, Anfall, Symptome von Kopfschmerzen} ⊆ C.
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Insbesondere kann auf diese Weise eine maximal spezialisierte medizinische Bildgebungsuntersuchung durch jeweils genau einen Knoten aus jeder entsprechenden Kategorie identifiziert werden. Beispielsweise kann eine medizinische Bildgebungsuntersuchung durch das Knoten-Tripel (a, b, c) = (Kopf, Gehirn, Symptome von Kopfschmerzen) identifiziert werden, wobei die Bedingungen b ∈ Ba und c ∈ Cb erfüllt sind.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Zuordnung von Untersuchungsprotokollen zu Knoten eines weiteren beispielhaften Klassifizierungssystems.
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Beispielsweise kann jedem Knoten jeweils ein möglicher Aspekt einer medizinischen Bildgebungsuntersuchung wie folgt zugeordnet werden.
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a1 = Kopf, a2 = Abdomen, b1 = Gehirn, b2 = Sinus, b3 = Schläfenbein, b4 = Leber, b5 = Pankreas, c1 = Schlaganfall, c2 = Metastase, c3 = Masse, c4 = Symptome von Kopfschmerzen, c5 = Anfall, c6 = Sinusitis, c7 = Hörverlust, c8 = Entzündung, c9 = Cochleaimplantat, c10 = Hypervaskulärer Tumor, c11 = Hämangiom, c12 = Pankreatitis, c13 = Pankreas-Tumor.
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Beispielhaft wurden die folgenden Protokolle zugeordnet, die dem Fachmann insbesondere unter der jeweils aufgeführten Bezeichnung bekannt sind.
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Pa2 = „Abdomen Routine (2-phasic)“, Pa1, b1= „Neuro Routine“, Pa1, b2 = „Sinus“, Pa1, b3 = „Temporal Bones“, Pa2, b5 = „Pancreas (2-phasic)“, Pa1, b1, c1 = „Brain Perfusion“, Pa1, b3, c9 = „InnerEar (UltraHR)“, Pa2, b4, c1 = „Abdomen Routine (3-phasic)“.
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Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass jedem Knoten in der niedrigsten Kategorie, welche zur Identifikation einer maximal spezialisierten medizinischen Bildgebungsuntersuchung verwendet wird, ein Untersuchungsprotokoll zugeordnet ist. Beispielsweise gibt es Knoten in höheren Kategorien, denen jeweils ein Untersuchungsprotokoll zugeordnet ist und denen Knoten in darunter liegenden Kategorien zugeordnet sind, denen kein Untersuchungsprotokoll zugeordnet ist.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Auswahl eines Untersuchungsprotokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Ein Protokoll für eine spezielle Untersuchung (a, b, c) sei mit Pa,b,c bezeichnet. Ein Protokoll, das unspezifischer für alle Untersuchungen (a, b, *) mit beliebigem c ∈ Cb verwendet werden kann, sei mit Pa,b,* bezeichnet usw.
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Außerdem kann ein Protokoll in derselben Kategorie für mehrere Knoten verwendet werden, insbesondere ohne mehrfach definiert zu werden. Ein Protokoll, dass für zwei Indikationen c1 E C und c2 ∈ C Anwendung findet, sei beispielsweise als Pa,b,c1|c2 bezeichnet.
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Um ein Protokoll für eine spezielle Untersuchung (a, b, c) auszuwählen wird nun wie folgt vorgegangen.
- - Wenn Pa,b,c definiert ist, wähle Pa,b,c,
- - andernfalls, wenn Pa,b,* definiert ist, wähle Pa,b,*,
- - andernfalls, wenn Pa,*,* definiert ist, wähle Pa,*,*.
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In der 3 ist die Ausführung dieser Auswahlschritte beispielhaft anhand der ausgefüllten Kreise, welche Untersuchungen repräsentieren, und der gebogenen Pfeile x1, x2, x3, und x4, welche auf die Untersuchungsprotokolle, welche für die medizinische Bildgebungsuntersuchung entsprechend auszuwählen sind, zeigen.
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Mit anderen Worten, wird, wenn dem Knoten in der niedrigsten Kategorie, die zur Identifikation der medizinischen Bildgebungsuntersuchung hinzugezogen wird, ein Protokoll zugeordnet ist, dieses Protokoll verwendet, andernfalls wird geprüft, ob dem Knoten in der nächsten höherliegenden Kategorie ein Protokoll zugeordnet ist. Ist dem Knoten in der nächsten höherliegenden Kategorie ein Protokoll zugeordnet wird dieses verwendet. Ist dem Knoten in der nächsten höherliegenden Kategorie kein Protokoll zugeordnet, wird geprüft, ob in der übernächsten höherliegenden Kategorie ein Protokoll zugeordnet ist usw. Beispielsweise ist der Knoten c2 = Metastase unmittelbar dem Knoten b4 = Leber zugeordnet und damit mittelbar dem Knoten a2 = Abdomen zugeordnet.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht insbesondere eine Reduktion der Zahl der zu definierenden Untersuchungsprotokolle bei gleichzeitiger eindeutiger Zuordnung von Protokollen zu speziellen Untersuchungen. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung eine Bereitstellung von strukturierter Information über den Anwendungszweck von Untersuchungsprotokollen und eine Möglichkeit für dessen Übertragung zusammen mit den eigentlichen Parametern des Untersuchungsprotokolls zum anwendungsgemäßen Einsatz des Protokolls auf anderen bildgebenden Systemen. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung eine weitgehende Automatisierung der Protokollauswahl sowie eine Verringerung der Zahl der insgesamt hinterlegten Protokolle.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Auswahl eines Untersuchungsprotokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- - Bereitstellen PP einer Mehrzahl von Protokollen,
- - Bereitstellen PC eines Klassifizierungssystems für medizinische Bildgebungsuntersuchungen mit mehreren hierarchisch geordneten Kategorien,
- - wobei jede Kategorie zumindest einen Knoten aufweist, der einem Knoten einer nächsten höherliegenden Kategorie zugeordnet ist und/oder dem zumindest ein Knoten einer nächsten darunterliegenden Kategorie zugeordnet ist,
- - wobei die medizinische Bildgebungsuntersuchung durch einen Satz von Knoten identifizierbar ist, welcher höchstens einen Knoten aus jeder Kategorie der Mehrzahl von Kategorien aufweist,
- - wobei das Klassifizierungssystem eine Mehrzahl von Knoten aufweist, denen jeweils ein Protokoll der Mehrzahl von Protokollen zugeordnet ist,
- - Ermitteln DN eines Knotens aus der Menge derjenigen Knoten, die dem Satz von Knoten, durch welchen die medizinische Bildgebungsuntersuchung identifizierbar ist, angehören und denen jeweils ein Protokoll zugeordnet ist, dessen Kategorie relativ zu den Kategorien der anderen Knoten dieser Menge am niedrigsten ist,
- - Auswählen SP des Protokolls, welches dem ermittelten Knoten zugeordnet ist, für die medizinische Bildgebungsuntersuchung.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Datenverarbeitungseinheit 35 zur Auswahl eines Untersuchungsprotokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, aufweisend:
- - eine Protokoll-Bereitstellungseinheit PP-M, ausgebildet zum Bereitstellen PP einer Mehrzahl von Protokollen,
- - eine Klassifizierungssystem-Bereitstellungseinheit PC-M, ausgebildet zum Bereitstellen PC eines Klassifizierungssystems für medizinische Bildgebungsuntersuchungen mit mehreren hierarchisch geordneten Kategorien,
- - wobei jede Kategorie zumindest einen Knoten aufweist, der einem Knoten einer nächsten höherliegenden Kategorie zugeordnet ist und/oder dem zumindest ein Knoten einer nächsten darunterliegenden Kategorie zugeordnet ist,
- - wobei die medizinische Bildgebungsuntersuchung durch einen Satz von Knoten identifizierbar ist, welcher höchstens einen Knoten aus jeder Kategorie der Mehrzahl von Kategorien aufweist,
- - wobei das Klassifizierungssystem eine Mehrzahl von Knoten aufweist, denen jeweils ein Protokoll der Mehrzahl von Protokollen zugeordnet ist,
- - eine Knoten-Ermittlungseinheit DN-M, ausgebildet zum Ermitteln DN eines Knotens aus der Menge derjenigen Knoten, die dem Satz von Knoten, durch welchen die medizinische Bildgebungsuntersuchung identifizierbar ist, angehören und denen jeweils ein Protokoll zugeordnet ist, dessen Kategorie relativ zu den Kategorien der anderen Knoten dieser Menge am niedrigsten ist,
- - eine Protokoll-Auswahleinheit SP-M, ausgebildet zum Auswählen SP des Protokolls, welches dem ermittelten Knoten zugeordnet ist, für die medizinische Bildgebungsuntersuchung.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Auswahl eines Untersuchungsprotokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst:
- - Bereitstellen PR eines Untersuchungsauftrags, welcher die medizinische Bildgebungsuntersuchung betrifft,
- - Ermitteln DS des Satzes von Knoten, durch welchen die medizinische Bildgebungsuntersuchung identifizierbar ist, basierend auf dem Untersuchungsauftrag,
- - Bereitstellen PT eines Satzes von Trainingsdatensätzen, wobei jeder Trainingsdatensatz des Satzes von Trainingsdatensätzen einen Untersuchungsauftrag für eine medizinische Bildgebung aufweist,
- - Ermitteln DC des Klassifizierungssystems basierend auf dem Satz von Trainingsdatensätzen und einem Maschinenlernalgorithmus.
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7 zeigt eine schematische Darstellung einer Datenverarbeitungseinheit 35 zur Auswahl eines Untersuchungsprotokolls für eine medizinische Bildgebungsuntersuchung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, ferner aufweisend:
- - eine Untersuchungsauftrag-Bereitstellungseinheit PR-M, ausgebildet zum Bereitstellen PR eines Untersuchungsauftrags, welcher die medizinische Bildgebungsuntersuchung betrifft,
- - eine Knotensatz-Ermittlungseinheit DS-M, ausgebildet zum Ermitteln DS des Satzes von Knoten, durch welchen die medizinische Bildgebungsuntersuchung identifizierbar ist, basierend auf dem Untersuchungsauftrag,
- - eine Trainingsdatensatz-Bereitstellungseinheit PT-M, ausgebildet zum Bereitstellen PT eines Satzes von Trainingsdatensätzen, wobei jeder Trainingsdatensatz des Satzes von Trainingsdatensätzen einen Untersuchungsauftrag für eine medizinische Bildgebung aufweist,
- - eine Klassifizierungssystem-Ermittlungseinheit DC-M, ausgebildet zum Ermitteln DC des Klassifizierungssystems basierend auf dem Satz von Trainingsdatensätzen und einem Maschinenlernalgorithmus.
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8 eine schematische Darstellung einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens ist für die medizinische Bildgebungsvorrichtung 1 beispielhaft ein Computertomographiegerät gezeigt. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 1 weist die Gantry 20, die tunnelförmige Öffnung 9, die Patientenlagerungsvorrichtung 10 und die Steuerungsvorrichtung 30 auf. Die Gantry 20 weist den stationären Tragrahmen 21 und den Rotor 24 auf.
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In die tunnelförmige Öffnung 9 ist der Patient 13 einführbar. In der tunnelförmigen Öffnung 9 befindet sich der Akquisitionsbereich 4. In dem Akquisitionsbereich 4 ist ein abzubildender Bereich des Patienten 13 derart positionierbar, dass die Strahlung 27 von der Strahlungsquelle 26 zu dem abzubildenden Bereich gelangen kann und nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich zu dem Strahlungsdetektor 28 gelangen kann.
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Die Patientenlagerungsvorrichtung 10 weist den Lagerungssockel 11 und die Lagerungsplatte 12 zur Lagerung des Patienten 13 auf. Die Lagerungsplatte 12 ist derart relativ zu dem Lagerungssockel 11 bewegbar an dem Lagerungssockel 11 angeordnet, dass die Lagerungsplatte 12 in einer Längsrichtung der Lagerungsplatte 12, insbesondere entlang der Systemachse AR, in den Akquisitionsbereich 4 einführbar ist.
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Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 1 ist zur Akquisition von Akquisitionsdaten basierend auf einer elektromagnetischen Strahlung 27 ausgebildet. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 1 weist eine Akquisitionseinheit auf. Die Akquisitionseinheit ist eine Projektionsdaten-Akquisitionseinheit mit der Strahlungsquelle 26, z. B. einer Röntgenquelle, und dem Detektor 28, z. B. einem Röntgendetektor, insbesondere einem energieauflösenden Röntgendetektor.
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Die Strahlungsquelle 26 ist an dem Rotor 24 angeordnet und zur Emission einer Strahlung 27, z. B. einer Röntgenstrahlung, mit Strahlungsquanten 27 ausgebildet. Der Detektor 28 ist an dem Rotor 24 angeordnet und zur Detektion der Strahlungsquanten 27 ausgebildet. Die Strahlungsquanten 27 können von der Strahlungsquelle 26 zu dem abzubildenden Bereich des Patienten 13 gelangen und nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich auf den Detektor 28 auftreffen. Auf diese Weise können mittels der Akquisitionseinheit Akquisitionsdaten des abzubildenden Bereichs in Form von Projektionsdaten erfasst werden.
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Die Steuerungsvorrichtung 30 ist zum Empfangen der von der Akquisitionseinheit akquirierten Akquisitionsdaten ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung 30 ist zum Steuern der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 1 ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung 30 weist die Datenverarbeitungseinheit 35, das computerlesbare Medium 32 und das Prozessorsystem 36 auf. Die Steuerungsvorrichtung 30, insbesondere die Datenverarbeitungseinheit 35, wird von einem Datenverarbeitungssystem, welches einen Computer aufweist, gebildet.
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Die Steuerungsvorrichtung 30 weist die Bildrekonstruktionseinrichtung 34 auf. Mittels der Bildrekonstruktionseinrichtung 34 kann basierend auf den Akquisitionsdaten ein medizinischer Bilddatensatz rekonstruiert werden. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 1 weist eine Eingabevorrichtung 38 und eine Ausgabevorrichtung 39 auf, welche jeweils mit der Steuerungsvorrichtung 30 verbunden sind. Die Eingabevorrichtung 38 ist zum Eingeben von Steuerungs-Informationen, z. B. Bildrekonstruktionsparametern, Untersuchungsparametern oder ähnliches, ausgebildet. Die Ausgabevorrichtung 39 ist insbesondere zum Ausgeben von Steuerungs-Informationen, Bildern und/oder akustischen Signalen ausgebildet.