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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der rechnergestützten Erkennung
von in medizinischen Bildern vorkommenden Anomalien. Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Benutzerschnittstelle zur Erleichterung
der Eingabe von auf Film basierenden medizinischen Bildern in rechnergestützte Diagnosesysteme,
die Anomalien erkennen.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER
TECHNIK
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Verschiedene
Systeme und Verfahren sind derzeit zur rechnerunterstützten Erkennung
von Anomalien in Röntgenbildern
bekannt, wie etwa die, die offenbart wurden in: Giger et al. in
RadioGraphics, Mai 1993, S. 647–656;
Giger et al. in Proceedings of SPIE, Bd. 1445 (1991), S. 101–103;
US-Patent 4907156 von Doi
et al.;
US-Patent 5133020 von
Giger et al.;
US-Patent 5343390 von
Doi et al.;
US-Patent 5491627 von
Zhang et al. Der Inhalt dieser Dokumente wird hierin durch Bezugnahme
so aufgenommen, als ob er hierin vollständig dargelegt wäre. Diese
Systeme werden im allgemeinen als rechnergestützte Diagnosesysteme, rechnergestützte Erkennungssysteme
oder einfach als CAD-Systeme bezeichnet. Solche Systeme werden für Radiologen und
andere Fachärzte
bei Diagnoseverfahren und insbesondere bei radiologischen Screening-Verfahren
als besonders nützlich
erachtet.
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US-Patent 5452416 von Hilton
et al. betrifft ein automatisiertes System zur Organisation, Darbietung
und Verarbeitung medizinischer Bilder, das eine Datenbank aufweist,
in der die medizinischen Bilder in Gruppen gegliedert sind, wobei
jede Gruppe eine oder mehrere Bildserien aufweist, wobei alle Bildserien
eine geordnete Folge von Bildern aufweisen, die schrittweise aufgezeichnete
Aspekte eines anatomischen Ziels veranschaulichen.
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Bei
einem radiologischen Screening-Verfahren, wie etwa Screening-Mammographie,
wird angenommen, daß echte
Anomalien, wie etwa Krebserkrankungen, in einer typischen Rate von
etwa einem Fall pro hundert Patientenuntersuchungen vorkommen. Es
wird angenommen, daß ein
CAD-System, das zu einer elektronischen Erinnerung oder Zweitbegutachtung
(Second Reader) dient, Radiologen darin unterstützen kann, höhere Erkennungsraten oder
eine höhere
Anomalienempfindlichkeit zu erzielen. Außerdem können solche CAD-Systeme Radiologen
dabei helfen, die Fehldiagnosenrate zu verringern oder die Falschnegativrate
zu senken. Folglich wird angenommen, daß die Verwendung solcher CAD-Systeme
weiter zunehmen wird.
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Da
solche CAD-Systeme üblicherweise
medizinische Bilder in hochauflösendem
digitalem Format verarbeiten, müssen
auf Film basierende medizinische Bilder gewöhnlich mit einem hochauflösenden Scanner
gescannt werden, um die Bilddaten in Digitalform umzuwandeln. Bei
gegenwärtigen
CAD-Systemen haben
wir jedoch festgestellt, daß Systeme zum
Laden und Einspeisen bzw. Einlegen und Einziehen von auf Film basierenden
medizinischen Bildern in den Scanner insofern ungeeignet sind, als
sie zumeist zuviel Zeit und Arbeitsaufwand vom Bediener erfordern.
Außerdem
haben wir festgestellt, daß derzeit
verfügbare
Systeme dem Bediener nicht ermöglichen,
Information zu Fällen
bzw. Krankheitsfällen
einfach und komfortabel einzugeben, den Zustand von Fallen zu überwachen
und die Verarbeitung von Filmen, die gerade verarbeitet werden,
abzubrechen oder zu berichtigen. Zum Beispiel kann es sein dass
mit derzeit verfügbaren
Systemen Filmausrichtungsfehler erst dann erkannt werden, wenn der Radiologe
die analysierten Bilder sieht.
US-Patentanmeldung
5508810 offenbart ein Bildaufnahmegerät, das Unregelmäßigkeiten
in der Ausrichtung eines Bildes bei Vervielfältigungen automatisch korrigieren kann,
wobei dieses Aufnahmegerät
in Form eines digitalen Kopiergeräts ausgeführt ist, das einen Bildscanner
und einen Drucker aufweist, wobei auf dem Scanner eine automatisierte
Dokumenteinzugs- bzw. einspeisungsvorrichtung angeordnet ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Somit
hat es die erwartete Zunahme der Verwendung von CAD-Systemen äußerst notwendig
gemacht, eine einfache, komfortable und benutzerfreundliche Schnittstelle
zwischen einem CAD-System und einem Bediener bereitzustellen, der
steuert, lädt
und den Zustand von Filmen während
der Verarbeitung überwacht.
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Demgemäß ist die
vorliegende Erfindung auf eine Benutzerschnittstelle und ein Verfahren
zum Erleichtern der Eingabe von Daten von medizinischen Bildern
in ein rechnergestütztes
Diagnosesystem zum Erkennen anatomischer Anomalien in den medizinischen
Bildern ausgerichtet, wie in den unabhängigen Patentansprüchen 1 und
23 ausgeführt.
Die Benutzerschnittstelle empfängt
Bilddaten von einer Quelle, wie etwa einem digitalen medizinischen
Bildsystem, einem digitalen Bildspeichersystem oder einem Scanner,
der die auf Film basierenden medizinischen Bilder empfängt und
scannt und die digitalen Bilddaten erzeugt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein Filmeinspeiser mechanisch mit dem Scanner verbunden und
halt einen oder mehrere auf Film basierende medizinische Bilder.
Der Filmeinspeiser transportiert auch die auf Film basierenden medizinischen
Bilder zum Scanner. Eine Anzeige bzw. ein Display ist mit dem rechnergestützten Diagnosesystem
gekoppelt und zeigt einem Benutzer, der die auf Film basierenden
medizinischen Bilder in den Filmeinspeiser lädt, Zustandsinformation an.
Die Benutzerschnittstelle weist auch ein System auf, mit dem der
Bediener Information in das rechnergestützte Diagnosesystem eingeben
kann.
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Gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
zeigt die Benutzerschnittstelle auch Zustandsinformation an, die
angibt, wenn das gescannte auf Film basierende medizinische Bild falsch
in den Filmeinspeiser geladen wurde. Der Filmeinspeiser kann in
einer Schlitzausführung,
einer Stapeleinspeisungsausführung
oder einer anderen Ausführung
ausgeführt
sein. Zusätzlich
kann der Bediener das rechnergestützte Diagnosesystem anweisen,
die digitalen Bilddaten zu organisieren, um Fehler beim Laden des
Filmeinspeisers auszugleichen.
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Ebenfalls
gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
werden Miniaturbilder, die Merkmale von gescannten auf Film basierenden
medizinischen Bilder zeigen, so angezeigt, daß Fehler beim Laden der auf
Film basierenden medizinischen Bilder dem Bediener angezeigt werden. Ferner
kann ein farbcodierter Rand, der jedes Miniaturbild umgibt, angezeigt
werden, um dem Bediener den aktuellen Verarbeitungszustand des Bildes
anzuzeigen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist ein berührungsempfindliches
Feld auf einem Anzeigebildschirm angeordnet. Unter Verwendung des
berührungsempfindlichen
Feldes zeigt der Bediener dem rechnergestützten Diagnosesystem an, welche
Bildansichten in den Filmeinspeiser geladen werden. Das berührungsempfindliche
Feld wird auch verwendet, um andere CAD-Systemfunktionen, wie etwa
eine Auswahl von Benutzeroptionen, Selbsttest, Diagnostik, Qualitätssteuerungs-
und -sicherungsverfahren, Systemwartungsfunktionen, Fehlermeldungen
und Datenarchivierung zu steuern. Das berührungsempfindliche Feld oder
eine Tastatur kann verwendet werden, um Patienteninformation einzugeben.
Ein Strichcodeleser kann vorgesehen sein, um strichcodierte Information
zu scannen, die die auf Film basierenden medizinischen Bilder kennzeichnet,
und kann auf Patienteninformation von einer Datenbank der Einrichtung
zugreifen, die das rechnergestützte
Diagnosesystem betreibt. Das berührungsempfindliche
Feld und der Strichcodeleser können
auch verwendet werden, um Befehle in das System einzugeben, wenn
keine Tastatur vorhanden ist. Qualitätssicherungsverfahren sind
auch vorgesehen, um dem Bediener zu ermöglichen, den Scanner zu testen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht
ein erfindungsgemäßes Beispiel
eines rechnergestützten
Diagnosesystems;
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2 veranschaulicht
ein erfindungsgemäßes Beispiel
eines Prozessorgehäuses
für ein
rechnergestütztes
Diagnosesystem, das eine Benutzerschnittstelle aufweist;
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3 veranschaulicht
ein Beispiel eines Prozessorgehäuses
für ein
rechnergestütztes
Diagnosesystem gemäß einer
alternativen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 veranschaulicht
ein erfindungsgemäßes Beispiel
eines Prozessorgehäuses,
das mit Quellen digitaler Bilddaten verbunden ist;
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5 veranschaulicht
ein erfindungsgemäßes Beispiel
eines berührungsempfindlichen
Anzeigebildschirms;
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6a und 6b veranschaulichen
erfindungsgemäße Beispiele
von Testfilmen;
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7 ist
ein erfindungsgemäßes Beispiel
eines Strichcode-Testpaddels; und
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8 veranschaulicht
ein erfindungsgemäßes Beispiel
eines Menübildschirms.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist festgestellt worden, daß die
Fähigkeit der
derzeitig verfügbaren
CAD-Systeme, das Laden und Einspeisen von Filmen zur Verarbeitung
zu erleichtern, mangelhaft ist. Insbesondere ist festgestellt worden,
daß die
Bereitstellung eines Filmeinspeisemechanismus, der mehrere Filme
halt und die Filme automatisch in den Scanner einspeist, den benötigten Zeit-
und Arbeitsaufwand zum Laden und Eingeben der Filme in das System
stark reduziert. Solche Einspeisemechanismen können entweder in einem Schlitzfilmhalter
vorgesehen sein, der die Filme für einen
gegebenen Fall halt, oder in einem Stapelfilmeinspeiser, der eine
relativ große
Anzahl von Filmen enthält.
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Bei
der Realisierung der Fähigkeit
zum Einspeisen mehrerer Filme ist erkannt worden, daß eine erhöhte Wahrscheinlichkeit
besteht, daß einige
Filme falsch in den Einspeisemechanismus geladen werden. Zum Beispiel
kann ein Film falsch im Einsgeiser ausgerichtet sein, oder Filme
können
in der falschen Reihenfolge angeordnet sein. Obwohl solche Filme vom
CAD-System richtig analysiert werden können, werden sie dem Radiologen
unerwünschterweise
in der falschen Ausrichtung oder Reihenfolge angezeigt.
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Somit
ist festgestellt worden, daß die
Schaffung einer Rückkopplung
zum Bediener während
der frühen
Verarbeitungsstufen, dem Bediener vorteilhaft ermöglicht,
Ladefehler während
dieser frühen
Stufen zu korrigieren. Insbesondere ist festgestellt worden, daß, wenn
der Bediener, sobald die Filme gescannt sind, darauf aufmerksam
gemacht wird, daß ein
Fehler beim Laden der Filme vorliegt, erhebliche Einsparungen an
Zeit und Kosten, die zum Betreiben des CAD-Systems erforderlich
sind, erreicht werden.
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Eindrucksvoll
ist erkannt worden, daß das Aufmerksammachen
des Bedieners auf Ladeproblemen während der frühen Verarbeitungsstufen
das unerwartete Ergebnis liefert, nämlich daß der Bediener darin geschult
wird, Filme richtig zu laden. Es wird angenommen, daß das Anzeigen
eines Ladeproblems für
den Bediener, sobald der Film gescannt worden ist, dem Bediener
eine entscheidende Rückkopplung
ermöglicht,
so daß falsches
Laden unterbunden und richtiges Laden gefördert wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist ein System zur Erkennung von Brustkrebs in 1 veranschaulicht.
Wie gezeigt, weist ein Erkennungssystem 100 ein Prozessorgehäuse 102,
ein motorbetriebenes Betrachtungsgerät 104 und ein Wet-Read-Betrachtungsgerät 106 auf. Gemäß dieser
Ausführungsform
werden Mammographie-Röntgenfilme
geladen, gescannt und von einer Prozessoreinheit im Prozessorgehäuse 102 analysiert.
Nachdem die Röntgenfilme
vom Prozessorgehäuse 102 analysiert
worden sind, werden Daten, die von der Prozessoreinheit erkannte
interessante Bereiche darstellen, zum Anzeigen an ein oder mehrere Betrachtungsgeräte übertragen.
In dem in 1 gezeigten Beispiel können die
Daten an das motorbetriebene Betrachtungsgerät 104, das Wet-Read-Betrachtungsgerät 106 oder
an beide gesendet werden.
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Man
beachte, daß,
obwohl diese bevorzugten Ausführungsformen
in bezug auf Erkennungssystem 100, das Mammographie-Röntgenfilme
verarbeitet und analysiert, beschrieben sind, die vorliegende Erfindung
ohne weiteres bei vielen anderen Typen von CAD-Systemen angewendet
werden kann. Zusätzlich
ist die vorliegende Erfindung bei CAD-Systemen anwendbar, die neben
Röntgenfilmen
auch andere Arten von Bildern analysieren. Die Erfindung ist anwendbar
bei CAD-Systemen, die jede Art von auf Film basierenden medizinischen
Bildern verarbeiten. Ultraschall-Bilderzeugung, Kernspinresonanz-Bilderzeugung, Computertomographie-Bilderzeugung
und Szintillationskamera-Bilderzeugung können zum Beispiel alle Bilder
erzeugen, die auf Film basieren. Außerdem kann ein auf Film basierendes
medizinisches Bild auf eine breite Vielfalt von filmartigen Materialien übertragen
sein, wie etwa Pergament oder alle anderen durchsichtigen oder lichtdurchlässigen Medien.
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Unter
Bezugnahme auf 2 werden die Komponenten im
Prozessorgehäuse 102 nunmehr gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
ausführlicher
beschrieben. Wie gezeigt, enthält
Prozessorgehäuse 102 eine
Benutzerschnittstelle 110, eine Scannereinheit 112 und
eine Prozessoreinheit 114. Man beachte, daß die Benutzerschnittstelle,
der Scanner und die Prozessoreinheit zwar alle als im Prozessorgehäuse 102 enthalten gezeigt
sind, aber diese im allgemeinen auch gesondert oder in anderen Kombinationen
bereitgestellt werden können.
Im allgemeinen weist Prozessorgehäuse 104 ein rechnergestütztes System
zum Erkennen anatomischer Anomalien auf. Jedoch kann die Prozessoreinheit 114 grundsätzlich der
Prozessor fast jedes CAD-Systems sein. Zum Beispiel ist die vorliegende
Erfindung dafür
anwendbar und könnte dafür anpaßt werden,
die Eingabe von auf Film basierenden Bildern in jedes der erwähnten und
unter obiger Bezugnahme aufgenommenen CAD-Systeme zu erleichtern.
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Benutzerschnittstelle 110 weist
einen Röntgenfilm-Einspeisemechanismus 116 auf
der die Filme bearbeitet und nacheinander in die Scannereinheit 112 einspeist.
Der Filmeinspeisemechanismus 116 weist eine Vielzahl von
gekennzeichneten Filmschlitzen 120 auf, wobei jeder von
ihnen einen einzelnen Röntgenfilm
halt. Gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
sollte der Filmeinspeisemechanismus 116 so ausgelegt sein,
daß er mindestens
so viele Filme aufnehmen kann, wie gewöhnlich in einer bestimmten
Anwendung verwendet werden. Zum Beispiel ist es in den Vereinigten
Staaten bei Mammographie-Filmen üblich,
daß diese
in Vierersätzen
vorkommen. Jede Brust wird normalerweise zweimal abgebildet: Das
erste Bild ist eine Draufsicht, die gewöhnlich als kraniokaudale Ansicht ("CC") bezeichnet wird,
und das zweite Bild ist eine Seitenansicht, die gewöhnlich als
mediolaterale Schrägansicht
("MLO") bezeichnet wird.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
sind jedoch sechs Filmschlitze 120 vorgesehen, um die in
den Vereinigten Staaten gewöhnlich
verwendeten Ansichten aufzunehmen, wobei Platz für zwei weitere Filme bleibt. Die
Erfordernisse für
Anwendungen können
variieren, und Filmeinspeisemechanismus 116 sollte dementsprechend
ausgelegt sein. Zum Beispiel ist es in Europa üblich, daß ein Fall nur ein Bild pro
Brust aufweist, nämlich
die mediolaterale Schrägansicht.
Somit muß der
Filmeinspeisemechanismus 116 nur Sätze mit zwei Röntgenfilmen
aufnehmen. Zusätzlich kann
der Filmeinspeisemechanismus einen Stapelfilmeinspeiser für den Stapelbetrieb
aufweisen, der unten ausführlicher
beschrieben wird.
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Filmschlitze 120 sollten
so gekennzeichnet sein, daß sie
dem Bediener eine Hilfe dabei sind, jeden Röntgenfilm in den passenden
Filmschlitz zu plazieren. Zum Beispiel sind in einer bevorzugten
Ausführungsform
vier der sechs Schlitze mit "RCC", "LCC", "RMLO" und "LMLO" für rechte
kraniokaudale, linke kraniokaudale, rechte mediolaterale Schräg- bzw.
linke mediolaterale Schrägansicht
gekennzeichnet. Für
andere Anwendungen sollten die Filmschlitze 120 entsprechend
gekennzeichnet sein.
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Zusätzlich sollte
der Filmeinspeisemechanismus 116 so ausgelegt sein, daß er der
Größe von Filmen
entspricht, die gewöhnlich
in einer bestimmten Anwendung verwendet wird. Zum Beispiel sind
in einer bevorzugten Ausführungsform
Filmschlitze 120 so ausgelegt, daß sie entweder Filme von 18
cm × 24 cm
oder von 24 cm × 30
cm halten. Dies erfolgt vorzugsweise, indem ein Filmeinspeisemechanismus mit
einer 24 cm breiten Eintrittsöffnung
bereitgestellt wird, um beiden Filmgrößen zu entsprechen, wobei 18
cm × 24
cm große
Filme softwaremäßig unter
Verwendung eines digitalen Standard-Bildrotationsverfahrens gedreht
werden.
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Der
Filmeinspeisemechanismus 116 weist auch einen Filmeinspeise-Rückstellhebel 130 auf, der
vom Bediener zum Rücksetzen
der Filmschlitze 120 zum Aufnehmen des nächsten Stapel
von Röntgenfilmen
verwendet wird. Auswurftaste 132 ist vorgesehen, um dem
Bediener zu ermöglichen,
den Einspeise- oder Scanvorgang durch Auswerfen der in dem Transportmechanismus
oder der Scannereinheit enthaltenen Röntgenfilme abzubrechen. Zusätzlich sind
Netzanzeigeleuchte 134 und Scananzeigeleuchte 132 vorgesehen,
um einem Bediener anzuzeigen, daß das Prozessorgehäuse Strom
hat bzw. daß ein
Scanvorgang läuft.
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Schließlich stellt
ein Strichcodeleser 138 ein einfaches und leistungsfähiges Verfahren
zum Eingeben von Röntgenfilminformation
in das System dar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein "Fall" ein Satz von Röntgenfilmen,
der anhand eines einzelnen Patienten gewonnen wird und gewöhnlich aus
vier Filmen besteht. Man beachte, daß einige Patienten nur eine
Brust haben oder bei einigen Fallen entweder die "CC"-Ansicht oder die "MLO"-Ansicht fehlt, so
daß die
tatsächliche
Anzahl der Röntgenfilme
pro Fall variieren kann. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
wird jedem Fall eine Fall-Kennzahl zugeordnet, um ihn eindeutig
zu kennzeichnen. Eine strichcodierte Fall-Kennzahl wird dann auf
dem Umschlag, der die Röntgenfilme
für den
Fall enthält,
oder an einer anderen geeigneten Stelle befestigt.
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Gemäß einer
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
werden jedem einzelnen Röntgenfilm
Identifikationsnummern zugeordnet. Jeder Film hat sein eigenes Strichcodeetikett,
das diesen Film kennzeichnet. Gemäß dieser Ausführungsform
könnte
ein Strichcodeleser 138' im
Filmeinspeisemechanismus 116 eingebaut sein. Als Alternative
könnte Scannereinheit 112 dafür angepaßt sein,
das Strichcodeetikett von jedem Film zu lesen.
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Transportmechanismus 122 transportiert
die Filme einzeln von den Filmschlitzen 120 zur Scannereinheit 112.
Nachdem die Scannereinheit 112 das Scannen eines Films
abgeschlossen hat, wird der Film in einen Ausgabefilmhalter (nicht
gezeigt) ausgeworfen und Transportmechanismus 122 speist
den nächsten
Film in Scannereinheit 112 ein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
weisen Filmeinspeisemechanismus 116 und Transportmechanismus 122 eine
allgemein erhältliche
Filmeinspeiseeinheit auf, wie etwa die, die von Lumisys, Inc. vertrieben
wird.
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Scannereinheit 112 erzeugt
von jedem Röntgenfilm
ein zweidimensionales mammographisches Bild. Vorzugsweise sollte
Scannereinheit 112 ein Laserfilmdigitalisiergerät sein und
einen Dynamikbereich und eine räumliche
Auflösung
haben, die mit denen des ursprünglichen
Mammographiefilms, der üblicherweise
einen Dynamikbereich von 10.000:1 und eine räumliche Auflösung von
etwa 50 Mikrometer pro Pixel hat, vergleichbar sind.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist Filmeinspeisemechanismus 116 anstelle von Filmschlitzen 120 einen
Stapelfilmeinspeiser auf. In 3 ist ein
Beispiel eines Prozessorgehäuses
mit einem Stapelfilmeinspeiser 142 gezeigt. Stapelfilmeinspeiser 142 stellt
vorteilhafterweise die Fähigkeit
bereit, relativ große
Mengen von Filmen einzuspeisen. Stapelfilmeinspeiser 142 ist
entweder vom Durchlaufspeichertyp ("FIFO")
oder vom Kellerspeichertyp ("LIFO"). Stapelfilmeinspeiser 142 speist Filme
einzeln so in Scannereinheit 112 ein, wie es während der
Verarbeitung benötigt
wird. Geeignete Stapelfilmeinspeiser sind derzeit oder werden bald von
Lieferanten wie Lumisys, Inc. im Handel erhältlich sein. Man beachte, daß in Ausführungsformen, bei
denen jeder Film sein eigenes Strichcodeetikett hat, der Strichcodeleser 138'' im Stapelfilmeinspeiser 142 vorgesehen
ist. Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
steuert elf graphisches oder elektromechanisches, motorbetriebenes,
mit Benutzerschnittstelle ausgeführtes
Betrachtungsgerät 104 oder
Wet-Read-Betrachtungsgerät 106 die
Organisation von massenweise zu verarbeitenden Bildern.
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Obwohl
Filmeinspeisemechanismus 116 und Scannereinheit 112 hierin
gemäß bestimmten
bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben sind, können
im allgemeinen je nach der speziellen Anwendung viele alternative
Ausführungen
von Einspeisemechanismen und Scannern verwendet werden. Zum Beispiel
sind geeignete Scanner von einer Anzahl von Lieferanten im Handel
erhältlich,
einschließlich
von Konica und Abe Sekkei.
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Zusätzlich können bestimmte
medizinische Bilder schon in digitalem Format sein, wie etwa Bilder,
die mit einem digitalen medizinischen Bildsystem gewonnen wurden
oder die in einem digitalen Bildspeichersystem gespeichert sind.
Ein Beispiel eines rechnergestützten
erfindungsgemäßen Diagnosesystems,
das Bilder empfängt,
die bereits in Digitalformat sind, ist in
4 gezeigt.
Obwohl Prozessorgehäuse
102 in
Verbindung sowohl mit dem digitalen Bildspeichersystem
144 als
auch dem digitalen medizinischen Bildsystem
146 gezeigt
ist, wird im allgemeinen nur eine Quelle für digitale Bilddaten benötigt. Es
gibt derzeit eine große
Vielfalt von digitalen medizinischen Bildsystemen. Einige Beispiele
sind: Computertomographiesysteme, digitale Ultraschall-Bilderzeugungssysteme,
Szintillationskamerasysteme, digitale induzierte Phosphoremissionsschicht-Radiographiesysteme,
Kernspinresonanz-Bilderzeugungssysteme und digitale Mammographiesysteme.
Ein Beispiel eines digitalen Bildspeichersystems ist in
US-Patent 5416602 von Inga et
al. mit dem Titel "Medical
Image System With Progressive Resolution" offenbart, dessen Inhalt hierin durch
Bezugnahme aufgenommen wird. Im dem Fall, wo medizinische Bilder
bereits in digitalem Format sind, werden die Einspeise- und Scanfunktionen
des Systems nicht benötigt.
In solchen Fallen überwacht der
Bediener die vom System empfangenen digitalen Daten unter Verwendung
des Anzeigefeldes und kann die Bilder elektronisch neu ausrichten
oder deren Reihenfolge ändern,
wie es unten ausführlicher beschrieben
wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
das berührungsempfindliche
Anzeigefeld bzw. der Tastbildschirm 118 für den Dialog
mit dem Bediener vorgesehen. Das berührungsempfindliche Anzeigefeld 118 ermöglicht vorteilhaferweise,
den Bediener in einer benutzerfreundlichen Art und Weise zu führen, dem
Bediener wichtige Funktionen des Systems anzuzeigen und verschiedene
Informationsarten durch den Bediener unter Verwendung eines Eingabestifts
oder Fingers und ohne die Verwendung einer zusätzlichen Tastatur einzugeben.
Vorzugsweise wird eine Farbflüssigkristallanzeige
von passender Größe, wie
etwa eine VGA-kompatible, verwendet. Zum Beispiel kann ein Dünnschichttransistor-LCD-Feld
mit 0,262 m (10,3 Zoll), wie sie etwa von Sharp hergestellt werden,
verwendet werden. Um die Tastbildschirm-Fähigkeit
zu ermöglichen
wird auf der LCD-Anzeige ein berührungsempfindliches Feld
von Elo Touchsystems angeordnet. Das berührungsempfindliche Feld kann
in jeder Ausführung sein,
die aus einem klaren Substrat gebildet ist, das eine ausreichende
Auflösung
der X-Y-Koordinaten oder Werte, die für den Rechner in X-Y-Koordinaten übersetzbar
sind (zum Beispiel R- und θ-Werte),
ergibt, um zu ermöglichen,
daß ein
angezeigtes Bildsymbol von einem anderen zu unterscheiden ist. Einige
Tastbildschirm-Verfahren verkörpern
die erforderlichen technischen Standards, einschließlich Bildschirme
mit ablenkendem Kontakt und mit kapazitiven Kontakt. Es sind im
Handel erhältliche
Tastbildschirme lieferbar, die über
RS-232-Anschluß oder dergleichen
mit rechnergestützten
Mikrocomputern verbinden.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wird Anzeigefeld 118 gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
ausführlicher
beschrieben. Anzeigefeld 118 kann je nach der speziellen
Anwendung eine Anzahl von verschiedenen Bildschirmen anzeigen. In 5 ist
Bedienungsfeld-Bildschirm 148 gezeigt, der komfortable
Bedienelemente bereitstellt und den Zustand während verschiedener Verarbeitungsschritte
vorteilhaferweise anzeigt. Menütaste 154 ist
vorgesehen, um dem Bediener zu ermöglichen, Bildschirm 148 oder
andere Bildschirme, die nachstehend hierin beschrieben werden, auszuwählen. Fall-Kennzahl-Fenster 170 ist
vorgesehen, um dem Bediener die Fall-Kennzahl anzuzeigen, die unter
Verwendung des Strichcodelesers 138 (gezeigt in 2)
eingegeben worden ist.
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Die
Ansichtsauswahltasten 150 sind vorgesehen, damit der Bediener
wählen
kann, welche Röntgenbilder
für einen
bestimmten Fall verarbeitet werden. Wie oben beschrieben, besteht
ein einzelner Mammographiefall in den Vereinigten Staaten gewöhnlich aus
vier Filmen, nämlich
aus kraniokaudalen und mediolateralen Schrägansichten sowohl für die rechte
als auch für
die linke Brust. Wie in 5 gezeigt entspricht eine gesonderte
Ansichtstaste 150 jeder einzelnen dieser üblichen
Ansichten. Unter "CC" sind gesonderte
Tasten "R" und "L" für
rechte bzw. linke Brust. Desgleichen sind unter "MLO" gesonderte "R- und "L"-Tasten. Das System ist vorzugsweise
dafür ausgelegt,
zusätzliche
Ansichten aufzunehmen. Zum Beispiel weist, wie in 5 gezeigt, das
Anzeigefeld Ansichtstasten 150 für laterale Ansichten auf, die
mit "LAT" markiert sind. Die
Ansichtstasten 150 sind vorzugsweise als Kippschalter ausgelegt,
so daß durch
Drücken
der Taste wechselweise das Scannen dieser Ansicht ausgewählt und
zurückgenommen
wird. Der Bediener wählt
deshalb einfach und komfortabel Ansichten aus oder nimmt die Auswahl
zurück,
je nach dem bestimmten zu verarbeitenden Fall. Wenn zum Beispiel
ein Patient aufgrund einer früheren
Brustentfernung nur eine Brust hat, dann wählt der Bediener unter Verwendung
der Ansichttasten 150 nur die Ansichten der einen Brust am,
so daß das
Filmeinspeisen, Scannen und Analysieren dementsprechend stattfindet.
Ebenso, wenn das System in europäischen
Ländern
oder in anderen Gebieten verwendet wird, wo Fälle nur aus einer Ansicht von
jeder Brust bestehen, wie etwa der "MLO"-Ansicht,
dann wählt
der Bediener nur die Ansichten aus, die verarbeitet werden sollen.
Eine bevorzugte Ausführungsform
ermöglicht
für jede
einzelne Ansichtstaste 150 eine Standardstellung durch
einen Systemadministrator oder Servicetechniker.
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Start-Taste 158 ist
vorgesehen, damit der Bediener das Scan- und Analyseverfahren bequem starten
kann. Ähnlich
erlaubt Stopptaste 164 dem Bediener, die Verarbeitung des
laufenden Falls vorzeitig zu beenden. Zusätzlich zeigt die Software-Freigabekennung 152 die
Softwareversion, die aktuell auf dem System läuft, bequem an.
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Zustandsfenster 162 ist
vorgesehen, um den Verarbeitungszustand verbal anzuzeigen. Wenn
das System zum Beispiel bereit ist, einen neuen Fall zu scannen,
erscheinen die Worte "Bereit
zum Scannen" oder
dergleichen im Zustandsfenster 162. Wenn ein Fall gerade
verarbeitet wird, wie es in 5 der Fall
ist, zeigt das Zustandsfenster "Fall
wird gescannt" an
und gibt die jeweilige Fallnummer an.
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Wie
in 5 gezeigt, wird der Fall, der aktuell verarbeitet
wird, im Bereich für
aktuelle Fälle 166 gezeigt.
Der Bereich für
aktuelle Falle 166 zeigt auf der linken Seite des Bereichs
die Fallnummer an, und in dem verbleibenden Bereich zeigt er graphisch
den Verarbeitungszustand des Falls an. Wie gezeigt, befindet sich
direkt unter jeder Ansichtstaste 150 ein Miniaturbildfenster 160,
das eine sehr kleine Version des Mammogramms anzeigt, wenn ein Film
gescannt worden ist. Die Miniaturbildfenster 160 versorgen
den Bediener vorteilhafterweise mit visueller Echtzeitbestätigung,
daß jeder
Film richtig gescannt worden ist. Wenn zum Beispiel die Filme der
rechten und linken Brust beim Laden in die Filmschlitze versehentlich
verwechselt werden, sollte der Bediener den Fehler erkennen, sobald
die Filme gescannt sind, da die Miniaturbilder den richtigen Positionen
im Bereich für
aktuelle Falle 166 dann nicht richtig entsprechen. Entsprechend
sollte der Bediener, wenn ein Film bezüglich der richtigen Ausrichtung
um 90 oder 180 Grad gedreht ist, dies bemerken können, sobald die Miniaturbilder
angezeigt werden. Eine frühzeitige
Fehlererkennung, wie etwa die falsche Reihenfolge oder die falsche
Ausrichtung, ist bei der Mammogrammverarbeitung sehr vorteilhaft,
da der Bediener die Verarbeitung dieses Falls abbrechen und die
Filme in der richtigen Reihenfolge und Ausrichtung neu laden kann.
Dies spart nicht nur die Zeit und die Kosten für unnötiges Verarbeiten falsch geladener
Film, sondern senkt außerdem
erheblich die Wahrscheinlichkeit, daß der Radiologe infolge des Betrachtens
solcher Filme Zeit verschwendet. Als wichtig ist festgestellt worden,
daß eine
frühzeitige Rückkopplung
zum Bediener den unerwarteten Vorteil hat, den Bediener darin zu
schulen, die Filme richtig zu laden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann der Bediener, wenn der Bediener einen Ausrichtungs- oder Reihenfolgefehler
erkennt, das Problem einfach elektronisch korrigieren, anstatt die
Filme neu laden und neu scannen zu müssen. Gemäß dieser Ausführungsform
wird die Ausrichtung eines Filmbildes einfach und bequem durch Drücken des
Miniaturbildfensters 160 geändert. Ein bestimmter Film
kann in Schritten von 90 Grad gedreht und kann gewendet werden.
Somit kann ein bestimmter Film in bis zu acht verschiedenen Positionen
ausgerichtet werden. Jedesmal, wenn Bildfenster 160 gedrückt wird,
bewegt sich das Bild in eine andere der acht möglichen Positionen. Da ein
Bild, das im Miniaturbildfenster 160 angezeigt wird, bereits
in ein digitales Format gescannt worden ist, werden in Verarbeitungseinheit 114 digitale
Standardbildrotationsverfahren verwendet, um die Bilddatei in der
gewünschten
neuen Ausrichtung abzubilden. Entsprechend wechselt der Bediener,
wenn er erkennt, daß sich
ein bestimmtes Bild, bedingt durch Laden des Films in die falschen
Filmschlitze 120, im falschen Miniaturbildfenster 160 befindet,
die Positionen von jedem der beiden Miniaturbilder. Der Bediener
drückt das
Miniaturbild, das als in der falschen Position befindlich erkannt
wurde, hält
es unten und zieht das Miniaturbild, bevor er es freigibt, zum richtigen Schlitz.
Wenn das Miniaturbild in eine leere Position freigegeben wird, bleibt
das Miniaturbild gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
dort. Wenn das Miniaturbild in eine besetzte Position freigegeben
wird, werden alle Miniaturbilder zwischen der freigewordenen Position
und der Freigabeposition, einschließlich des Bildes, das vorher
die Freigabeposition besetzt hat, um eine Position in die Richtung
der freigewordenen Position verschoben. Somit kann der Bediener einfach
und mühelos
Probleme bei Filmreihenfolge und -ausrichtung korrigieren, vorteilhafterweise
ohne die Zeit und den Aufwand für
erneutes Laden und erneutes Scannen von Filmen aufzuwenden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform,
in der die Stapelverarbeitung von Bildern vorkommt, ist kein Bediener
anwesend, um Bilder am Prozessor neu auszurichten. Statt dessen
sind am motorbetriebenen Betrachtungsgerät 104 oder Wet-Read-Betrachtungsgerät 106 Bedienelemente vorgesehen,
die ermöglichen,
Bilder zu Fällen
zu gruppieren und falsch in den Masseneinspeiser plazierte Filme
neu auszurichten.
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Ein
zusätzlicher
unerwarteter Vorteil des erfindungsgemäßen Bildreorientierungsmerkmals
ist die Fähigkeit,
bildliche Darstellungen spiegelbildlich anzuzeigen, was von einer
kleinen Prozentzahl von Physiker bevorzugt wird.
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Zusätzlich ist
ein farbcodierter Rand 156 um jedes Miniaturbildfenster 160 vorgesehen,
um dem Bediener den aktuellen Zustand jedes Films des Falls, der
gerade verarbeitet wird, anzuzeigen. Gemäß einer Ausführung zeigt
Gelb an, daß der
Film gerade gescannt wird oder darauf wartet, von der Prozessoreinheit
analysiert zu werden; Blau zeigt an, daß der Film gerade analysiert
wird; Grün
zeigt an, daß die
Analyse des Films beendet worden ist und das Bild zum Prüfen bereitsteht;
und Rot zeigt an, daß entweder
ein Fehler bei der Verarbeitung aufgetreten ist oder die Verarbeitung
vorzeitig durch den Bediener beendet wurde. Auf diese Weise erlaubt
die Farbcodierung der Ränder
dem Bediener vorteilhaft, den Zustand aller in Verarbeitung befindlichen
Filme einfach und bequem zu überwachen.
Das Liefern von Rückkopplung
an den Bediener während
der gesamten Verarbeitung des Falles erlaubt vorteilhafterweise die
effiziente Verwendung des gesamten Systems und ermöglicht dem
Bediener, Fehler zu erkennen und zu korrigieren, bevor die Bilder
an den Radiologen gesendet werden.
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Wie
in 5 gezeigt, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ein Bereich für
vorherige Fälle 164 vorgesehen,
um den Zustand und die Fall-Kennzahl des Falls anzuzeigen, der direkt
vor dem aktuellen Fall verarbeitet worden ist. Auf diese Weise wird
durch Verschieben aller Miniaturfenster 160 und Ränder 156 nach
unten in den Bereich für vorherige
Fälle 164,
sobald die Verarbeitung des nächsten
Falls anfängt,
zusätzliche
Unterstützung geboten.
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Die
Bedienung der Benutzerschnittstelle 110 wird jetzt gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform mit
Bezug auf 2–5 ausführlicher
beschrieben. Der Strom für
Prozessorgehäuse 102 wird
unter Verwendung von Netzschalter 140 eingeschaltet. Der Bediener
wartet dann, bis die Meldung "Bereit
zum Scannen" im
Zustandsfenster 162 erscheint. Während der Wartezeit kann die
Scannereinheit warmlaufen, und verschiedene Systemüberwachungsprogramme
können
ablaufen. Meldungen wie etwa "Scanner-Warmlauf" oder "Selbsttest lauft" werden im Zustandsfenster 162 angezeigt,
um dem Bediener solche Vorgänge
bequem anzuzeigen.
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Wenn
die Meldung "Bereit
zum Scannen" im Zustandsfenster 162 erscheint,
ist das System bereit, Filme zu scannen. Es wird empfohlen, in regelmäßigen Abständen, wie
etwa einmal täglich,
Qualitätssicherungsverfahren
durchzuführen.
Folglich kann der Bediener an diesem Punkt wünschen, Testfilme zu scannen,
wie es unten ausführlicher
beschrieben ist.
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Nach
dem Scannen der Testfilme und bei Bedarf nach dem Testen des Scanners
ist das System bereit, Patientenfilme zu scannen. Der Bediener drückt zuerst
den Rückstellhebel 130 nach
unten, um den Filmeinspeisemechanismus 110 zurückzusetzen.
Dann lädt
der Bediener jeden Röntgenfilm
für einen
bestimmten Fall in den passenden Filmschlitz 120. Was wichtig
ist, der Bediener sollte große
Aufmerksamkeit darauf richten, die Filme in der richtigen Reihenfolge
und der richtigen Ausrichtung zu laden. Nachdem die Filme in die
Filmschlitze 120 geladen worden sind, scannt der Bediener
das Strichcodeetikett unter Verwendung von Strichcodeleser 138,
wodurch dem System die Fall-Kennzahl bekannt gemacht wird. Vorzugsweise
ertönt
ein Signalton, wenn der Strichcode richtig eingelesen worden ist,
und die Fall-Kennzahl erscheint im Fall-Kennzahl-Fenster 170,
was eine Rückkopplung
zum Bediener darstellt. Der Bediener wählt dann aus, welche Ansichten
gescannt werden sollen, wobei Ansichtsauswahltaste 150 verwendet
wird, um alle bei diesem Fall nicht vorhandenen Ansichten zurückzunehmen.
Das System ist vorzugsweise dafür
voreingestellt, sowohl rechte als auch linke Brustansichten für kraniokaudale ("CC") und mediolaterale
Schräg-("MLO"-)Ansichten zu scannen.
Somit müßte der
Bediener in der Praxis nur noch bestimmte Ansichten auswählen oder
zurücknehmen,
wenn sich der aktuelle Fall von den Standardeinstellungen unterscheidet.
Wenn der Fall zum Beispiel nur die CC- und MLO-Ansichten für die rechte
Brust aufweist, sollte der Bediener die linken CC- und MLO-Ansichten
zurücknehmen,
damit das System weiß,
daß nur
die Ansichten der rechten Brust gescannt werden. In einem anderen
Beispiel ist ein in Europa verwendetes System dafür voreingestellt,
nur MLO-Ansichten zu scannen, aber aus irgendeinem Grund weist der
Fall auch CC-Ansichten auf. In diesem Fall sollte der Bediener die
CC-Ansichten auswählen,
um sicherzustellen, daß diese
Ansichten gescannt werden. Nach dem Auswählen oder Zurücknehmen
beliebiger Ansichten sollte der Bediener die Starttaste 158 drücken, die
den Filmeinspeise- und Scan-Vorgang startet. Während die Filme, wie oben beschrieben,
eingespeist und gescannt werden, überwacht der Bediener den Ablauf
des Falls, indem er die Miniaturbildfenster 160 und die farbcodierten
Ränder 156 prüft. Wenn
die Verarbeitung für
jeden Film abgeschlossen ist, wird der farbcodierte Rand 156 für dieses
Filmbild in grün
angezeigt. Sobald die Verarbeitung fit alle Filme abgeschlossen
ist und alle Ränder
grün sind,
erscheinen die Worte "Bereit
zum Scannen" im
Zustandsfenster 162. Der Bediener gibt dann die Filme des
nächsten Falls
ein. Wie bereits ausgeführt,
stellen die Miniaturbildfenster 160 und farbcodierten Fenster 156 vorteilhafterweise
eine frühzeitige
Rückkopplung
zum Bediener dar, wodurch der unerwartete Vorteil geboten wird,
den Bediener darin zu schulen, die Filme richtig zu laden.
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An
jedem Punkt des Verfahrens kann der Bediener die Verarbeitung des
aktuellen Falls durch Drücken
der Stopptaste 164 abbrechen. Wenn die Stopptaste gedrückt wird,
wirft das System den aktuellen Film aus der Scannereinheit aus,
und alle Filme, die in den Filmschlitzen verbleiben, können schnell manuell
entfernt werden. Mögliche
Gründe,
den Fall abzubrechen, sind u.a.: falsche Plazierung der Filme, es
fallen nicht alle Filme von den Filmschlitzen 120 nach
unten auf den Transportmechanismus 122, oder der Fall ist
bereits verarbeitet worden.
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Unter
Bezugnahme auf 6a, 6b und 7 werden
nunmehr die Qualitätssicherungs-
und Selbsttestmerkmale gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
beschrieben. Obwohl die Scannereinheit 112 (gezeigt in 2)
von der Art sein kann, die selbstkalibrierend ist, ist es dennoch
vorteilhaft, einfache und komfortable Qualitätssicherungsverfahren durchzuführen, um
sicherzustellen, daß die
Auflösung
und Graustufenempfindlichkeit der Scannereinheit auf akzeptablen
Niveaus sind. Testfilme, wie etwa die in 6a und 6b gezeigten
Testfilme 180 und 182, sollten verwendet werden,
um die Scannereinheit zu kalibrieren. Ein Strichcode, der dem System
anzeigt, daß Wartungsverfahren
durchgeführt
werden sollen, wird vorzugsweise bereitgestellt, wie etwa in 7 gezeigt.
Strichcodepaddel 184 weist einen speziellen Strichcode
auf, der zum Scannen von Testfilmen verwendet wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
das folgende Qualitätssicherungsverfahren
verwendet, um die Scannereinheit zu testen. Filmeinspeise-Rückstellungshebel 130 wird
gedrückt,
um den Filmeinspeisemechanismus zurückzusetzen. Die Testfilme 180 und 182 werden
in die mit "LCC" bzw. "RCC" markierten Filmschlitze 120 geladen. Strichcodepaddel 184 wird
jetzt vom Strichcodeleser 138 gescannt. Eine Fall-Kennzahl,
die den Test anzeigt, wie etwa "9999999901" sollte im Fall-Kennzahl-Fenster 170 erscheinen.
Starttaste 158 wird jetzt gedrückt, um die Verarbeitung der
Testfilme zu starten. Während
die Testfilme gescannt werden, überwacht
der Bediener den Ablauf des Testvorgangs durch Prüfen der
farbcodierten Ränder 156 und
Miniaturbildfenster 160. Ein erfolgreicher Test wird durch
einen grüngefärbten Rand
oder eine Meldung wie etwa "Test
bestanden!" angezeigt,
die in Zustandsfenster 162 angezeigt wird. Ein roter Rand
im farbcodierten Rand 156 oder eine Meldung wie etwa "Test nicht bestanden" wird verwendet,
um anzuzeigen, daß ein
nicht bestandener Test vorliegt und der Bediener Fehlersuchverfahren
hinzuziehen sollte.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
auch ein Verfahren bereitgestellt, um das System sicher auszuschalten.
Wie in 8 gezeigt, ist Menü 190 auf Anzeigefeld 118 vorgesehen,
das dem Bediener Wahlmöglichkeiten
für verschiedene
Verfahren gibt. Menü 190 wird
durch Drücken
von Menütaste 154 (gezeigt
in 5) erreicht. Menü 190 weist vorzugsweise
Tasten für
unterschiedliche Auswahlpositionen auf, wie etwa eine Taste für "Mammogrammverarbeitung" 192 und
eine Taste für "Systemabschaltung" 194. Um
das System abzuschalten, druckt der Bediener Taste 194.
Als Antwort wird eine Warnmeldung, wie etwa "Wollen Sie das System wirklich abschalten?", auf dem Anzeigefeld
angezeigt. Wenn der Bediener das Abschalten bestätigt, führt das System Abschaltvorgänge aus,
woraufhin eine Meldung auf Anzeigefeld 118 angezeigt wird, wie
etwa "Strom kann
ausgeschaltet werden".
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Obwohl
bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsformen
beschrieben worden sind, sind die Beschreibungen lediglich Veranschaulichungen
und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Obwohl
zum Beispiel die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung
im Zusammenhang mit einem System zur rechnerunterstützten Diagnose und
Erkennung von Brustkrebs in Röntgenfilmen standen,
wird der Fachmann anerkennen, daß die offenbarten Verfahren
und Strukturen ohne weiteres für eine
allgemeinere Anwendung geeignet sind. Zum Beispiel ist die Erfindung
bei vielen anderen Arten von CAD-Systemen
zur Erkennung anderer Arten anatomischer Anomalien anwendbar, einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf Bruströntgen,
Kernspintomographie und Nuklearmedizin.