DE102008014792B3

DE102008014792B3 - Method for simulation of flow of blood in vessel section, involves obtaining picture recording of vessel area containing vessel sections, where picture recording is obtained with assigned implant

Info

Publication number: DE102008014792B3
Application number: DE102008014792A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Redel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2028-03-19

Abstract

The method involves obtaining picture recording (20) of a vessel area (26) containing vessel sections. The picture recording is obtained with assigned implant (40) such that the implant contains graphical data. The 3D-vessel section model is determined under consideration of the graphical data of the assigned implant. An independent claim is included for a simulation of a flow of blood in a vessel section.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation eines Blutflusses in einem Gefäßabschnitt, wobei eine Bildaufnahme eines den Gefäßabschnitt umfassenden Gefäßbereichs gewonnen wird, aus der Bildaufnahme ein 3D-Gefäßabschnittsmodell ermittelt wird, eine Anzahl von Blutflussparametern eingelesen wird, unter Einbeziehung des oder jeden Blutflussparameters der Blutfluss in dem 3D-Gefäßabschnittsmodell simuliert wird und eine Anzahl von hämodynamischen Parametern ausgegeben wird. Weiter betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Simulation eines Blutflusses in einem Gefäßabschnitt.The The invention relates to a method for simulating blood flow in a vessel section, wherein an image recording of a vessel portion comprising the vessel portion from which image acquisition a 3D vessel section model is determined, a number of blood flow parameters are read in, including of the or each blood flow parameter, the blood flow in the 3D vessel section model is simulated and issued a number of hemodynamic parameters becomes. Furthermore, the invention relates to a corresponding device to simulate blood flow in a vessel section.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art wird beispielsweise angewandt, um den Blutfluss in einem Gefäßabschnitt eines Blutgefäßes zu simulieren, welcher eine pathologische, also eine krankhafte Veränderung beinhaltet. Eine derartige pathologische Veränderung des Gefäßabschnitts liegt beispielsweise in Form eines Aneurysmas, also einer krankhaften, örtlich begrenzten, häufig sackartigen Erweiterung vor. Ein Aneurysma kann insbesondere in einem Blutgefäß im Bereich des Gehirns oder des Herzens auftreten, jedoch ist das Auftreten eines Aneurysmas im Allgemeinen nicht auf eine spezielle Körperregion begrenzt. Die klinische Bedeutsamkeit eines Aneurysmas, welches beispielsweise im Gehirn lokalisiert ist, besteht insbesondere aufgrund der Gefahr einer Ruptur, also einer Riss- oder Bruchbildung, die beispielsweise zu Einblutungen und Thrombosen führen kann.One Method of the type mentioned is used for example, to the blood flow in a vessel section to simulate a blood vessel which is a pathological, that is a pathological change includes. Such a pathological change of the vessel section lies, for example, in the form of an aneurysm, that is, a pathological, localized, often baggy extension in front. An aneurysm can be especially in a blood vessel in the area of the brain or the heart, however, is the onset of an aneurysm generally not to a specific body region limited. The clinical significance of an aneurysm, which for example, is located in the brain, in particular due the risk of rupture, so a crack or fracture, for example lead to bleeding and thrombosis can.

Das Ziel einer Behandlung eines Aneurysmas besteht häufig darin, einen sogenannten „Aneurysmasack" aus dem Blutkreislauf herauszunehmen, um beispielsweise einem Wachstum oder einem Riss des Aneurysmas vorzubeugen. Die Behandlung kann dabei beispielsweise über ein sogenanntes „Clipping" oder über ein sogenanntes „Coiling" erfolgen. Bei dem Clipping wird ein derartiger Aneurysmasack mittels eines Clips, also einer Klammer, die z. B. aus Titan gefertigt ist, abgeklemmt. Bei einem Coiling werden Spiralen, ebenfalls meist aus Platin gefertigt, in den Aneurysmasack gebracht. Diese Spiralen füllen den Aneurysmasack meist nur teilweise aus, verursachen aber eine Thrombenbildung und verhindern so die weitere Blutzirkulation im Aneurysma. Dadurch soll das Aneurysma vor einer möglichen Ruptur geschützt werden.The The aim of treating an aneurysm is often a so-called "aneurysm sac" from the bloodstream to take for example a growth or a tear of the To prevent aneurysm. The treatment can, for example, via a so-called "clipping" or over so-called "coiling" Clipping becomes such aneurysm sac by means of a clip, So a clip that z. B. made of titanium, disconnected. In a coiling spirals, also usually made of platinum, in brought the aneurysm sack. These spirals usually fill the aneurysm sac only partially, but cause a thrombus formation and prevent it the further blood circulation in the aneurysm. This is supposed to be the aneurysm before a possible Rupture protected become.

In der US 2005 0283220 A1 wird ein röhrenförmiges Implantat genannt, welches als ein Blutflussumlenker fungiert. Mittels des entsprechend platzierten Blutflussumlenkers soll der Blutfluss im Bereich des Aneurysmas derart umgelenkt werden, dass ein Eindringen des Blutes in das Aneurysma verhindert wird. Damit wird angestrebt, einen Druckanstieg im Aneurysma, der zu einer Ruptur führen könnte, zu verhindern.In the US 2005 0283220 A1 is called a tubular implant which functions as a blood flow diverter. By means of the appropriately placed blood flow deflector, the blood flow in the region of the aneurysm is to be deflected in such a way that penetration of the blood into the aneurysm is prevented. This is intended to prevent a pressure increase in the aneurysm, which could lead to a rupture.

Allgemein bekannt ist auch ein sogenannter Stent, bei dem es sich ebenfalls um ein röhrenförmiges Implantat handelt, welches in der Regel zur Abstützung einer Gefäßwand vorgesehen ist.Generally Also known is a so-called stent, which is also known around a tubular implant is, which is usually provided to support a vessel wall is.

Die Dynamik des Blutflusses in einem Aneurysma wird in der heutigen Medizin häufig als ein wichtiger Faktor für die Pathogenese des Aneurysmas, also für dessen Entstehung und Entwicklung, erachtet.The Dynamics of blood flow in an aneurysm is being used in today Medicine often as an important factor for the pathogenesis of the aneurysm, that is, its development and development.

Wie aus dem Artikel „Image-Based Computational Simulation of Flow Dynamics in a Giant Intracranial Aneurysm" von D. A. Steinmann, J. S. Milner, C. J. Norley, S. P. Lownie und D. W. Holdsworth aus American Journal of Neuroradiology (2003), Nummer 24, Seiten 559–566, bekannt ist, wird eine Anzahl von sogenannten hämodynamischen Parametern in Zusammenhang mit einem Wachstum und einem Bruch des Aneuyrismas gebracht. Unter einem hämodynamischen Parameter wird insbesondere ein Parameter verstanden, der eine Hämodynamik, also eine Strömungsmechanik des Blutes betrifft. In dem genannten Artikel werden als hämodynamische Parameter unter anderem ein Druck, eine die Gefäßwand betreffende Spannung und Schwerspannung, sowie eine Flussrate genannt.As from the article "Image-Based Computational Simulation of Flow Dynamics in a Giant Intracranial Aneurysm "by D. A. Steinman, J.S. Milner, C.J. Norley, S.P. Lownie, and D.W. Holdsworth from American Journal of Neuroradiology (2003), Number 24, pages 559-566, is known, a number of so-called hemodynamic parameters in Related to a growth and a break of aneuyrism brought. Under a hemodynamic In particular, a parameter is understood as meaning a hemodynamic, So a fluid mechanics of the blood. In the mentioned article are called hemodynamic Parameters include pressure, a voltage affecting the vessel wall and heavy tension, as well as a flow rate called.

Um auf derartige hämodynamische Parameter zu schließen, wird beispielsweise der Blutfluss in einem Gefäßabschnitt, welcher beispielsweise das Aneurysma umfasst, simuliert.Around on such hemodynamic To close parameters For example, the blood flow in a vessel section, which for example includes the aneurysm, simulated.

In dem vorgenannten Artikel „Image-Based Computational Simulation oft Flow Dynamic in a Giant Intracranial Aneuriysm" wird dazu aus einer 3D-Bildaufnahme, welche mittels einer Rotationsangiographie gewonnen wurde, ein 3D-Gefäßabschnittsmodell ermittelt. Der Blutfluss in dem 3D-Gefäßabschnittsmodell wird mittels der Methode einer Computational Fluid Dynamics, kurz auch CFD genannt, simuliert. Die Simulation wird hier unter der Annahme starrer Gefäßwände und einer konstanten Blutviskosität durchgeführt. Die CFD ist eine Methode der numerischen Strömungssimulation. Die in der numerischen Strömungsmechanik benutzten Modellgleichungen basieren meist auf einer Navier-Stokes-Gleichung, auf einer Euler- oder einer Potentialgleichung.In the aforementioned article "Image-Based Computational Simulation often Flow Dynamic in a Giant Intracranial Aneuriysm "is made of a 3D image, which was obtained by means of rotational angiography, a 3D vessel section model determined. The blood flow in the 3D vascular segment model is determined by means of the method of Computational Fluid Dynamics, also called CFD for short, simulated. The simulation is here assuming rigid vessel walls and a constant blood viscosity carried out. CFD is a method of numerical flow simulation. The in the numerical fluid mechanics used model equations are mostly based on a Navier-Stokes equation, on an Euler or a potential equation.

In dem Artikel „Image-Based Computational Simulation of Flow Dynamic in a Giant Intracranial Aneuriysm" wird weiterhin auf den Versuch einer CFD-Studie verwiesen, welche sich mit der Beeinflussung von lokalen Fließmustern in einem Aneurysma durch ein Coiling beschäftigt, und hierfür eine entsprechende Aneurysma-Geometrie mittels geometrischer Grundformen in Form von Kugeln und Zylinder annähert.The article "Image-Based Computational Simulation of Flow Dynamic in a Giant Intracranial Aneuriysm" further refers to the attempt of a CFD study which deals with the influence of local flow patterns in an aneurysm by coiling, and ent approximating speaking aneurysm geometry by means of geometric basic shapes in the form of spheres and cylinders.

In der US 2006 0058 638 A1 wird ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung vorschlagen, mittels welcher die Fertigung eines maßgeschneiderten Stent-Implantats ermöglicht wird. Hierzu sieht die US 2006 0058 638 A1 die Ermittlung eines digitalen Modells eines Aneurysma anhand von 3D-Bilddaten vor. Ausgehend von dem erhaltenen Aneurysma-Modell wird ein Stent-Modell ermittelt, welches als Grundlage für die Produktion des maßgeschneiderten Stent-Implantats fungiert.In the US 2006 0058 638 A1 will propose a method and a corresponding device by means of which the production of a customized stent-implant is made possible. This sees the US 2006 0058 638 A1 the determination of a digital model of an aneurysm based on 3D image data. Based on the obtained aneurysm model, a stent model is determined which serves as the basis for the production of the customized stent-implant.

Weiter ist der Artikel „Augmented Reality for Teaching Endotracheal Intubation: MR Imaging to Create Anatomically Correct Models" von Karen F. Kerner, MD, Celina Imielinska, PhD, Jannick Rolland, PhD, Haiying Tang, PhD, aus AMIA 2003 Proceedings, Seite 888, zu erwähnen.Further is the article "Augmented Reality for Teaching Endotracheal Intubation: MR Imaging to Create Anatomically Correct Models "by Karen F. Kerner, MD, Celina Imielinska, PhD, Jannick Rolland, PhD Haiying Tang, PhD, from AMIA 2003 Proceedings, page 888.

Der vorgenannte Artikel behandelt ein System, welches die Technologie der Augmented Reality verwendet, um das Einführen eines Beatmungsschlauches in die Luftröhre zu lehren. Bei der Technologie der Augmented Reality, welche kurz auch als „AR" bezeichnet wird, wird eine virtuelle Realität und ein reales Objekt, beispielsweise in Form eines realen Patienten, miteinander fusioniert.Of the The above article deals with a system that uses the technology The augmented reality used to introduce a breathing tube into the trachea to teach. In the technology of augmented reality, which is short also called "AR", becomes a virtual reality and a real object, for example in the form of a real patient, fused together.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zur Simulation eines Blutflusses in einem Gefäßabschnitt, insbesondere mit einem eingebrachten Implantat, anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine entsprechende Vorrichtung anzugeben.outgoing The invention is based on the object of the prior art an alternative method of simulating blood flow in a vessel section, in particular with an inserted implant. A Another object is to provide a corresponding device.

Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1.The directed to a method object is achieved by the feature combination of claim 1.

Demgemäß wird eine Bildaufnahme eines den Gefäßabschnitt umfassenden Gefäßbereichs gewonnen. Aus der Bildaufnahme wird ein 3D-Gefäßabschnittsmodell ermittelt. Es wird eine Anzahl von Blutflussparametern eingelesen. Unter Einbeziehung des oder jeden Blutflussparameters wird der Blutfluss in dem Gefäßabschnittsmodell simuliert und es wird eine Anzahl von hämodynamischen Parametern ausgegeben. Dabei ist vorgesehen, dass die Bildaufnahme mit einem in dem Gefäßabschnitt eingesetzten Implantat derart gewonnen wird, dass Bilddaten des Implantats umfasst sind, und dass das 3D-Gefäßabschnittsmodell unter Berücksichtigung der Bilddaten des eingesetzten Implantats ermittelt wird, wobei aus den Bilddaten des Im plantats auf ein 3D-Roh-Implantatmodell geschlossen wird und das 3D-Gefäßabschnittsmodell unter Berücksichtigung des 3D-Roh-Implantatmodells ermittelt wird.Accordingly, a Image of a section of the vessel gained extensive vessel area. From the image acquisition, a 3D vessel section model is determined. A number of blood flow parameters are read. In consideration of of the or each blood flow parameter becomes the blood flow in the vascular segment model simulates and outputs a number of hemodynamic parameters. It is provided that the image recording with a in the vessel section used implant is obtained in such a way that image data of the Implant are included, and that the 3D vessel section model taking into account the Image data of the implant used is determined, where The image data of the implant are closed on a 3D raw implant model and the 3D vessel section model taking into account the 3D Raw implant model is determined.

Die Erfindung geht von der allgemeinen Überlegung aus, dass bei einer in einem Gefäßabschnitt auftretenden pathologischen Veränderung, beispielsweise in Form eines Aneurysmas, häufig eine Behandlung mittels eines Implantats vorgesehen ist, welches dazu in den betroffenen Gefäßabschnitt eingesetzt wird. Ein derartiges Implantat kann, je nach Behandlungsansatz, beispielsweise als ein röhrenförmiges Implantat, wie z. B. ein Stent oder ein Blutflussumlenker, oder z. B. auch als eine Spirale vorliegen.The Invention is based on the general consideration that in a in a vessel section occurring pathological change, for example in the form of an aneurysm, often one Treatment is provided by means of an implant, which in addition in the affected vessel section is used. Such an implant can, depending on the treatment approach, for example, as a tubular implant, such as As a stent or a blood flow deflector, or z. Belly as a spiral.

Die therapeutische Wirkung eines derartigen in den Gefäßabschnitt eingesetzten Implantats liegt unter anderem in einer Beeinflussung eines lokalen Blutflusses in dem Gefäßabschnitt, welche häufig einher geht mit einer Beeinflussung der für den Gefäßabschnitt relevanten hämodynamischen Parameter. Die entsprechenden hämodynamischen Parameter nehmen mitunter entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung der krankhaften Veränderung in dem Gefäßabschnitt, weshalb es beispielsweise für eine Beurteilung eines Behandlungserfolgs wichtig ist, eine Abschätzung zu treffen über die wirksamen hämodynamischen Parameter, wie sie sich insbesondere für den Gefäßabschnitt mit dem eingebrachten Implantat darstellen.The therapeutic effect of such in the vessel section used implant is inter alia in an influence a local blood flow in the vascular segment, which is often associated goes with influencing the relevant for the vascular section hemodynamic Parameter. The corresponding hemodynamic Parameters sometimes have a decisive influence on the development the pathological change in the vessel section, which is why it is for example An assessment of treatment success is important, an estimate too meet over the effective hemodynamic Parameters as they are in particular for the vessel section with the introduced Implant.

Als ein geeignetes Mittel zur Abschätzung der tatsächlich in dem Gefäßabschnitt vorliegenden hämodynamischen Parameter sieht die Erfindung eine Simulation des Blutflusses in einem 3D-Gefäßabschnittsmodell, welches die realen „in vivo"-Verhältnisse möglichst naturgetreu widerspiegelt.When a suitable means of estimating the indeed in the vessel section present hemodynamic Parameters, the invention provides a simulation of blood flow in a 3D vessel section model, which the real "in vivo "ratios preferably true to nature.

Die Erfindung erkennt, dass zur Ermittlung eines realen Gefäßabschnittsmodells vor allem auch eine genaue Kenntnis der tatsächlichen Geometrie des in den Gefäßabschnitt eingeführ ten Implantats wichtig ist. Häufig wird die Form des Implantats infolge seines Einsetzens in den Gefäßabschnitt im Vergleich zu einem Zustand vor dem Einsetzen verändert. Das Implantat wird sozusagen deformiert. Das Gleiche gilt für den Gefäßabschnitt als solchen. Dies muss bei der Ermittlung eines realen 3D-Gefäßabschnittsmodells berücksichtigt werden.The Invention recognizes that to determine a real vessel section model Above all, an exact knowledge of the actual geometry of the in the vessel section introduced Implant is important. Often becomes the shape of the implant due to its insertion into the vessel section changed compared to a state before insertion. The Implant is deformed, so to speak. The same applies to the vessel section as such. This must be done when determining a real 3D vessel section model considered become.

Die Erfindung erkennt die überraschend einfache Möglichkeit, die Geometrie und die genaue Lage des in den Gefäßabschnitt eingesetzten Implantats zu berücksichtigen, indem die Bilddaten des eingesetzten Implantats bei der Ermittlung des 3D-Gefäßabschnittsmodells berücksichtigt werden. Dadurch wird auf einfache Weise die Ermittlung eines äußerst naturgetreuen, den tatsächlichen Verhältnissen entsprechenden 3D-Gefäßabschnittsmodells ermöglicht, welches sowohl die Geometrie als auch die gegebene exakte Platzierung des Implantats widerspiegelt. Das 3D-Gefäßabschnittsmodell liefert somit ein reales Modell der im Patienten vorliegenden Verhältnisse, so dass die mittels der Simulation des Blutflusses gewonnenen hämodynamischen Parameter überaus realitätsnah, im Sinne einer patientenspezifischen, „in vivo"-Information sind.The invention recognizes the surprisingly simple possibility of taking into account the geometry and the exact position of the implant inserted into the vessel section by taking into account the image data of the implant used in the determination of the 3D vessel section model. This makes it possible in a simple manner to determine a highly realistic, the actual proportions corresponding 3D vessel section model, which reflects both the geometry and the given exact placement of the implant reflects. The 3D vascular segment model thus provides a real model of the conditions present in the patient, so that the hemodynamic parameters obtained by means of the simulation of the blood flow are extremely realistic, in the sense of a patient-specific, "in vivo" information.

In die Simulation des Blutflusses werden ein oder mehrere Blutflussparameter mit einbezogen. Ein derartiger Blutflussparameter betrifft beispielsweise eine Viskosität des Blutes, eine Blutfluss-Geschwindigkeit in dem betreffenden Gefäßabschnitt oder eine Starrheit der Gefäßwand. Der oder jeder Blutflussparameter kann beispielsweise als ein tatsächlich am Patienten gemessener Wert vorliegen oder als ein Durchschnittswert, der sich aus mehreren Messungen ergibt. Ein Blutflussparameter kann ebenso als ein abgeleiteter Wert vorliegen, der sich aus einem oder mehreren gemessenen Größen ergibt. Zu nennen ist hier beispielsweise eine Reynoldszahl.In The simulation of blood flow will be one or more blood flow parameters included. Such a blood flow parameter relates, for example a viscosity of the blood, a blood flow velocity in the respective vessel section or a rigidity of the vessel wall. Of the or any blood flow parameter may be considered, for example, as an actual am Patient's measured value or as an average, which results from several measurements. A blood flow parameter may as well exist as a derived value consisting of one or more measured quantities. For example, here is a Reynolds number.

Die hämodynamischen Parameter, welche im Rahmen der Simulation des Blutflusses ermittelbar sind, können unter anderem beispielsweise die eine Gefäßwand betreffende Scherspannung, den Druck in dem Gefäßabschnitt, eine Flussrate oder auch eine Aufenthaltsdauer des Bluts in dem Gefäßabschnitt umfassen.The hemodynamic Parameters that can be determined within the framework of the simulation of the blood flow are, can inter alia, for example, the shear stress affecting a vessel wall, the pressure in the vessel section, a flow rate or a residence time of the blood in the vessel section include.

Die Bildaufnahme des Gefäßabschnitts zeigt üblicherweise nicht nur den interessierenden Gefäßabschnitt, sondern weitere Körperstrukturen, wie beispielsweise Knochen oder sonstige Gewebestrukturen, welche im Rahmen einer Ermittlung des Gefäßabschnittsmodells „überflüssig", wenn nicht sogar störend erscheinen. Deshalb kann es vorgesehen sein, zur Ermittlung des Gefäßabschnittsmodells ein Bildsegment des interessierenden Gefäßabschnitts aus der Bildaufnahme zu extrahieren. Bei einer derartigen Extraktion werden v. a. die „überflüssigen" Strukturen aus der Bildaufnahme entfernt. Dieses Vorgehen wird üblicherweise als Segmentierung bezeichnet. Für eine derartige Segmentierung kann auf zahlreiche bekannte Segmentierungsverfahren zurückgegriffen werden, mittels derer eine automatische oder halbautomatische Segmentierung möglich ist. Hier bietet sich beispielsweise ein Segmentierungsverfahren an, welches pixelorientiert arbeitet. Bei einem pixelorientierten Segmentierungsverfahren wird in der Regel für jedes Pixel, d. h. für jeden Bildpunkt, nach einem vorgegebenen Auswahlkriterium die Entscheidung getroffen, ob der betreffende Bildpunkt dem zu extrahierenden Bildsegment dazu zurechnen ist oder nicht. Ein Auswahlkriterium kann beispielsweise ein Schwellwert sein, der einen Grau- oder Helligkeitswert vorgibt, den der Bildpunkt erreichen muss, um dem Bildsegment zugerechnet zu werden.The Image of the vessel section usually shows not just the vascular section of interest, but more Body structures, such as bones or other tissue structures, which as part of a determination of the vascular segment model "superfluous", if not disturbing. Therefore, it may be provided for determining the vessel section model an image segment of the vessel portion of interest from the image capture to extract. In such an extraction v. a. the "superfluous" structures from the Image taken away. This procedure is usually called segmentation designated. For Such segmentation may be based on numerous known segmentation techniques resorted by means of which automatic or semi-automatic segmentation is possible. Here, for example, offers a segmentation method, which works pixel-oriented. In a pixel-oriented segmentation method is usually for every pixel, d. H. For every pixel, according to a given selection criterion the decision taken, whether the pixel in question the image segment to be extracted or not. A selection criterion can be, for example a threshold value that gives a gray or brightness value, which the pixel must reach in order to be assigned to the image segment to become.

Im Falle einer derartigen Extraktion wird das 3D-Gefäßabschnittsmodell insbesondere anhand des extrahierten Gefäßabschnitts ermittelt. Bei dem 3D-Gefäßabschnittsmodell handelt es sich insbesondere um ein 3D-Modell der inneren Oberfläche des Gefäßabschnitts inklusive des eingesetzten Implantats.in the The case of such an extraction becomes the 3D vessel section model determined in particular on the basis of the extracted vessel section. at the 3D vessel section model it is in particular a 3D model of the inner surface of the vessel section including the implant used.

Die Bildaufnahme kann beispielsweise als eine 3D-Bildaufnahme gewonnen werden oder alternativ auch als mehrere 2D-Bildaufnahmen, welche dann beispielsweise zu einer 3D-Bildaufnahme rekonstruiert werden. Es kann natürlich auch vorgesehen sein, dass die Bildaufnahme mehrere 3D-Bildaufnahmen umfasst, die jeweils mit demselben oder auch mit unterschiedlichen Bildaufnahmegeräten gewonnen wurden. Das oder jedes Bildaufnahmegerät kann dabei beispielsweise als ein Computertomographiegerät, ein C-Bogen Röntgensystem oder ein Magnetresonanzgerät vorliegen.The Image capture can be obtained, for example, as a 3D image capture or alternatively as multiple 2D image captures, which then for example, be reconstructed to a 3D image capture. It can of course also be provided that the image capture multiple 3D image captures includes, each with the same or with different Image capture devices were won. The or each image capture device can, for example as a computed tomography device, a C-arm X-ray system or a magnetic resonance device available.

Aus den Bilddaten des Implantats wird auf ein 3D-Roh-Implantatmodell geschlossen und das 3D-Gefäßabschnittsmodell wird unter Berücksichtigung des 3D-Roh-Implantatmodells ermittelt. Die Extraktion der Bilddaten erfolgt insbesondere mittels eines bekannten Segmentierungsverfahrens. In dieser Ausgestaltung wird eine gesonderte Extraktion eines Bildsegments des Implantats durchgeführt, so dass sich daraus ein gesondertes 3D-Roh-Implantatmodell ermitteln lässt. Anhand des 3D-Roh-Implantatmodells ist es vorteilhaft möglich, die Lage und die Geometrie, also die Form des eingesetzten Implantats sowie dessen Orientierung in dem Gefäßabschnitt zu ermitteln. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, das 3D-Gefäßabschnittsmodell aus einer Kombination des 3D-Roh-Implantatmodells mit einem Modell eines realen bloßen Gefäßabschnitts, wie er sich bei eingesetztem Implantat nach Her-ausrechnung des Implantats als solchem darstellt, zu erstellen. Mit dieser Vorgehensweise wird es beispielsweise ermöglicht, eine Bildaufnahme speziell im Hinblick auf die Gewinnung von Bilddaten des Implantats zu optimieren und eine weitere Bildaufnahme im Hinblick auf die Gewinnung von Bilddaten des bloßen Gefäßabschnitts.Out The image data of the implant is based on a 3D raw implant model closed and the 3D vessel section model is under consideration of the 3D raw implant model. The extraction of image data takes place in particular by means of a known segmentation method. In this embodiment, a separate extraction of a picture segment performed the implant, so that a separate 3D raw implant model can be determined from this leaves. Based on the 3D raw implant model, it is advantageously possible, the Position and geometry, ie the shape of the implant used and to determine its orientation in the vessel section. It For example, the 3D vessel section model can be provided from a combination of the 3D raw implant model with a model of a real bare vessel section, as at inserted implant after ausbalance of the implant as such represents to create. For example, with this approach allows an image acquisition especially with regard to the acquisition of image data optimize the implant and take a further image acquisition in view on the acquisition of image data of the bare vessel section.

Das 3D-Rohimplantatmodell kann abgespeichert werden und steht beispielsweise für eine weitere Bearbeitung zur Verfügung.The 3D raw implant model can be saved and stands, for example for one further processing available.

Vorzugsweise wird ein 3D-Mustermodell des Implantats eingelesen, das 3D-Roh-Implantatmodell mittels des 3D-Mustermodells zu einem verbesserten 3D-Implantatmodell modifiziert und das 3D-Gefäßabschnittsmodell unter Berücksichtigung des 3D-Implantatmodells ermittelt. Bei dem entsprechenden 3D-Mustermodell, welches das Implantat insbesondere in einem Zustand vor dem Einsetzen in den Gefäßabschnitt repräsentiert, handelt es sich beispielsweise um ein von dem Hersteller des Implantats bezogenes 3D-Mustermodell, welches z. B. als ein CAD-Modell des Implantats vorliegt. CAD ist eine Abkürzung für Computer Aided Design. Ebenso kann das entsprechende 3D-Mustermodell beispielsweise anhand einer Mikro-Computertomographieaufnahme des Implantat, welche vor dessen Einsetzen gewonnen wurde, ermittelt werden.Preferably, a 3D pattern model of the implant is read in, the 3D raw implant model is modified by means of the 3D pattern model to form an improved 3D implant model, and the 3D vessel section model is determined taking into account the 3D implant model. In the corresponding 3D pattern model, which represents the implant, in particular in a state before insertion into the vessel portion, it is, for example example, related to the manufacturer of the implant 3D pattern model, which z. B. is present as a CAD model of the implant. CAD is an abbreviation for Computer Aided Design. Likewise, the corresponding 3D pattern model can be determined, for example, by means of a micro-computed tomography image of the implant, which was obtained before its insertion.

Mittels des 3D-Mustermodells ist es möglich, die Geometrie des Implantats hochgenau zu rekonstruieren. Zwar lässt sich anhand des 3D-Roh-Implantatmodells häufig sowohl die Lage, die Form als auch die Orientierung des Implantats in dem Gefäßabschnitt sehr gut ermitteln. Das Auflösungsvermögen der Bildaufnahme, welches insbesondere den kleinsten noch wahrnehmbaren Abstand zweier Punkte in der Bildaufnahme kennzeichnet, ist jedoch häufig auf einige Hundert Mikrometer begrenzt. Die Abmessungen innerhalb eines Implantats, beispielsweise eines Stents, können jedoch deutlich geringer sein. So kann beispielsweise ein Durchmesser von Streben eines Stents im Bereich weniger Mikrometer liegen. In dem Fall ist anhand der Bilddaten keine Trennung einzelner Streben des Stents möglich. Diesem Umstand trägt diese Ausführungsform Rechnung, indem das 3D-Rohmodell mittels eines hochgenauen 3D-Mustermodells zu dem verbesserten 3D-Implantatmodell modifiziert wird. Eine entsprechende Ermittlung des verbesserten 3D-Implantatmodells erfolgt beispielsweise derart, dass das 3D-Mustermodell mittels an sich bekannter Methoden, wie sie beispielsweise dem Artikel „Example-Based 3D Scan Completion", von M. Pauly, N. J. Mitra, J. Giesen, L. Guibas und M. Gross in Third Eurographics Symposium an Geometry Processing (2005), Seiten 23–32, zu entnehmen sind, an die Form des 3D-Roh-Implantatmodells angepasst wird. Dadurch können unter anderem fehlende Informationen die exakten Abmessungen des 3D-Roh-Implantatmodells betreffend mittels des 3D-Mustermodells ergänzt werden, so dass sich insgesamt ein verbessertes 3D-Implantatmodell ergibt.through of the 3D model model it is possible to use the To reconstruct the geometry of the implant with high precision. Although can be Using the 3D raw implant model often both the location, the shape as well as the orientation of the implant in the vessel section very good. The resolution of the Image acquisition, which in particular the smallest still perceptible Is the distance between two points in the image capture is, however often limited to a few hundred microns. The dimensions inside However, an implant, such as a stent, but can significantly lower be. For example, a diameter of struts of a stent lie in the range of a few microns. In the case is based on the Image data no separation of individual struts of the stent possible. this Circumstance bears this embodiment Bill by using the 3D raw model by means of a highly accurate 3D pattern model modified to the improved 3D implant model. A corresponding Determination of the improved 3D implant model takes place, for example such that the 3D pattern model by means of methods known per se, as described, for example, in the article "Example-Based 3D Scan Completion" by M. Pauly, N. J. Mitra, J. Giesen, L. Guibas and M. Gross in Third Eurographics Symposium on Geometry Processing (2005), pages 23-32, to are adapted to the shape of the 3D raw implant model. Thereby can Among other things missing information the exact dimensions of the 3D raw implant model concerning using the 3D pattern model added so that overall results in an improved 3D implant model.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante wird als Bildaufnahme eine kontrastmittellose Bildaufnahme gewonnen. Der Vorteil dieser Ausgestaltungsvariante ergibt sich aus der Tatsache, dass bei einer Bildaufnahme, welche im Vorhandensein eines Kontrastmittels im Gefäßbereich als ein sogenanntes Angiogramm gewonnen wird, das Implantat, insbesondere wenn es sehr geringe Abmessungen besitzt, häufig „überdeckt" wird. Dadurch sind die Bilddaten des Implantats einem derartigen Angiogramm unter Umständen nur schwer zu entnehmen. Die kontrastmittellose Bildaufnahme, die beispielsweise als eine Computertomographieaufnahme gewonnen wird, kann demgegenüber speziell als eine Art „Implantat-Bildaufnahme" im Hinblick auf die Gewinnung der Bilddaten des Implantats optimiert werden.In an advantageous embodiment variant is as an image recording a contrast-free image acquisition won. The advantage of this Ausgestaltungsvariante results from the fact that at a Image recording, which in the presence of a contrast agent in the vessel area is obtained as a so-called angiogram, the implant, in particular if it has very small dimensions, is often "covered" Implant such an angiogram may only difficult to remove. The contrast-free image acquisition, for example In contrast, when a computed tomography image is acquired, it may be specific as a kind of "implant image acquisition" with regard to the extraction of the image data of the implant can be optimized.

Vorzugsweise wird als Bildaufnahme ein Angiogramm gewonnen. Wie schon erwähnt wurde, handelt es sich bei einem Angiogramm um eine Bildaufnahme, die im Vorhandensein eines Kontrastmittels im Gefäßbereich gewonnen wird. Ein Angiogramm wird in der Medizin üblicherweise zur Darstellung von Blutgefäßen verwenden. Dazu wird das Kontrastmittel insbesondere durch eine Injektion dem entsprechenden Gefäßabschnitt zugeführt, so dass sich der mit dem Kontrastmittel gefüllte Innenraum des Gefäßabschnitts in der Darstellung des Angiogramms deutlich abzeichnet. Aus dem Angiogramm wird somit trotz eingesetztem Implantat der bloße Gefäßabschnitt als solcher besonders gut ersichtlich.Preferably An angiogram is obtained as image acquisition. As already mentioned, acts it is an angiogram to an image recording in the presence a contrast agent in the vessel area is won. An angiogram is common in medicine to use to visualize blood vessels. For this purpose, the contrast agent in particular by an injection of the corresponding vessel section supplied so that filled with the contrast agent interior of the vessel section clearly visible in the representation of the angiogram. From the Angiogram thus becomes, despite inserted implant, the mere vessel section as such particularly well visible.

In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung wird das Angiogramm als ein Rotationsangiogramm gewonnen. Bei einer Rotationsangiographie, die beispielsweise mittels eines Computertomographiegeräts oder eines Magnetresonanzgeräts getätigt wird, handelt es sich um ein gängiges Verfahren zur Gewinnung eines 3D-Angiogramms.In In a further advantageous embodiment, the angiogram as gained a rotational angiogram. In a rotational angiography, for example, by means of a computed tomography device or a magnetic resonance device placed is, it is a common Method for obtaining a 3D angiogram.

Zweckmäßigerweise wird das Angiogramm als ein Subtraktionsangiogramm gewonnen. Für ein Subtraktionsangiogramm wird zusätzlich zu dem „normalen" Angiogramm eine kontrastmittellose Bildaufnahme gewonnen. Die Bilddaten der kontrastmittellosen Bildaufnahme werden von den Bilddaten des Angiogramms subtrahiert. Dadurch werden alle Bilddaten, welche in beiden Bildaufnahmen gleichermaßen vorhanden sind, eliminiert, so dass „störende" Strukturen, wie z. B. Knochen oder sonstiges Körpergewebe, auf einfache Weise aus der Darstellung des Angiogramms entfernt werden.Conveniently, the angiogram is obtained as a subtraction angiogram. For a subtraction angiogram will be added to the "normal" angiogram one contrast-free image acquisition. The image data of the contrastless Image acquisition is subtracted from the image data of the angiogram. As a result, all image data, which is present in both images equally are, eliminated, so that "disturbing" structures, such as z. Bone or other body tissue, removed in a simple way from the representation of the angiogram become.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante wird die Bildaufnahme als eine Computertomographie-Bildaufnahme gewonnen. In dieser Ausgestaltungsvariante wird beispielsweise sowohl das Angiogramm als auch die kontrastmittellose Bildaufnahme mit demselben Bildaufnahmegerät gewonnen. Das entsprechende Bildaufnahmegerät ist dabei insbesondere als ein Computertomographiegerät oder als ein C-Bogen Röntgensystem gegeben. Dies ist besonders vorteilhaft, da in dem Fall keine Umlagerung eines Patienten zwischen den entsprechenden Bildaufnahmen notwendig wird, so dass keine Registrierung der einzelnen Bildaufnahmen notwendig wird. Unter einem derartigen Registrieren versteht man z. B. eine Transformation der Bilddaten der kontrastmittellosen „Implantat-Bildaufnahme" in das Koordinatensystem des Angiogramms und umgekehrt. Das heiß mit anderen Worten, die Bilddaten der „Implantat-Bildaufnahme" werden insbesondere so transformiert, dass das abgebildete Implantat an der richtigen Stelle in dem Angiogramm abgebildeten Gefäßabschnitts liegt. Hierbei kann es beispielsweise vorgesehen sein, das Angiogramm als ein Subtraktionsangiogramm zu gewinnen und die kontrastmittellose Bildaufnahme, welche für das Subtraktionsangiogramm notwendig ist, gleichzeitig auch als die „Implantat-Bildaufnahme" zu verwenden. Ein Registrieren der entsprechenden Bildaufnahmen wird in der Regel dann notwendig, wenn zwischen den einzelnen Bildaufnahmen eine Patientenbewegung stattgefunden hat, so dass sich die Bildaufnahmen, also z. B. das Angiogramm und die „Implantat-Bildaufnahme", nicht auf dasselbe Koordinatensystem beziehen. Eine derartige Registrierung kann beispielsweise bildbasiert anhand von ortsfesten optischen Landmarken, wie z. B. Knochen, durchgeführt werden, die in den zu registrie renden Bildaufnahmen gleichermaßen zu sehen sind. Für eine Registrierung werden die optischen Landmarken in den betreffenden Bildaufnahmen zu einer maximalen Übereinstimmung gebracht. Bei einem Computertomographiegerät handelt es sich außerdem um eine bewährte Technik, die die Gewinnung qualitativ sehr hochwertiger Bildaufnahmen gestattet.In a preferred embodiment variant, the image acquisition is obtained as a computed tomography image acquisition. In this embodiment variant, for example, both the angiogram and the contrast-free image acquisition are obtained with the same image recording device. The corresponding image recording device is given in particular as a computed tomography device or as a C-arm X-ray system. This is particularly advantageous, since in this case no rearrangement of a patient between the corresponding image recordings becomes necessary, so that no registration of the individual image recordings becomes necessary. Such a registration means z. In other words, the image data of the "implant image acquisition" are in particular transformed in such a way that the imaged implant is in the correct position in the angiogram and, conversely, the image data of the contrast agent-free "implant image acquisition" Angiogram imaged vessel section is located. In this case, it may be provided, for example, to obtain the angiogram as a subtraction angiogram and the contrast-less Image recording, which is necessary for the subtraction angiogram, at the same time also to be used as the "implant image acquisition." A registration of the corresponding image recordings is usually necessary if a patient movement has taken place between the individual image recordings, so that the image recordings, ie eg the angiogram and the "implant image acquisition", do not refer to the same coordinate system. Such registration, for example, image based on fixed optical landmarks, such. As bones are performed, which are to be seen in the registrie-saving image capturing alike. For a registration, the optical landmarks in the respective image recordings are brought to a maximum match. A computed tomography device is also a proven technique that allows the acquisition of very high quality images.

Die zweite Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den auf eine Vorrichtung gerichteten Patentanspruch.The second object is achieved by the invention on a device directed claim.

Demnach umfasst eine Vorrichtung zur Simulation eines Blutflusses in einem Gefäßabschnitt eine Bildaufnahmevorrichtung, eine Modellermittlungsvorrichtung, eine Einlesevorrichtung, eine Ausgabevorrichtung und ein Simulationsmodul. Die Bildaufnahmevorrichtung ist dafür eingerichtet, eine Bildaufnahme eines den Gefäßabschnitt umfassenden Gefäßbereichs zu gewinnen. Die Modellermittlungsvorrichtung ist dafür eingerichtet, aus der Bildaufnahme ein 3D-Gefäßabschnittsmodell zu ermitteln. Die Einlesevorrichtung ist dafür eingerichtet, eine Anzahl von Blutflussparametern einzulesen. Das Simulationsmodul ist dafür eingerichtet, unter Einbeziehung des oder jeden Blutflussparameters den Blutfluss in dem Gefäßabschnittsmodell zu simulieren und die Ausgabevorrichtung ist dafür eingerichtet, eine Anzahl von hämodynamischen Parametern auszugegeben. Dabei ist vorgesehen, dass die Bildaufnahmevorrichtung dafür eingerichtet ist, die Bildaufnahme mit einem in dem Gefäßabschnitt eingesetzten Implantat derart zu gewinnen, dass Bilddaten des Implantats umfasst sind, und dass die Ermittlungsvorrichtung dafür eingerichtet ist, das 3D-Gefäßabschnittsmodell unter Berücksichtigung der Bilddaten des eingesetzten Implantats zu ermitteln und dass die Modellermittlungsvorrichtung dafür eingerichtet ist, aus den Bilddaten des Implantats auf ein 3D-Roh-Implantatmodell zu schließen und das 3D-Gefäßabschnittsmodell unter Berücksichtigung des 3D-Roh-Implantatmodells zu ermitteln.Therefore comprises a device for simulating blood flow in a Vessel section one Image pickup device, a model detection device, a Read-in device, an output device and a simulation module. The image pickup device is arranged to take an image one the vessel section comprehensive vessel area to win. The model determining device is adapted to from the image recording a 3D vessel section model to investigate. The reading device is adapted to a number of Read blood flow parameters. The simulation module is set up involving the or each blood flow parameter, blood flow in the vessel section model to simulate and the output device is set up a number of hemodynamic Parameters issued. It is provided that the image pickup device set up for it is the image recording with an implant used in the vessel section such that image data of the implant are included, and that the determining device is adapted to the 3D vessel section model considering the image data of the implant used to determine and that the Modeling device for this from the image data of the implant to a 3D raw implant model close and the 3D vessel section model taking into account the Determine 3D raw implant model.

Die für das Verfahren genannten Vorteile können dabei sinngemäß auf die Vorrichtung übertragen werden.The for the Procedure mentioned advantages doing so on the Transfer device become.

Bei der Bildaufnahmevorrichtung kann es sich beispielsweise um ein C-Bogen-Röntgensystem oder um ein Magnetresonanzsystem handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bildaufnahmegerät aber um ein Computertomographiegerät.at the image pickup device can be, for example, a C-arm X-ray system or to act a magnetic resonance system. It is preferable at the image capture device but a computed tomography device.

Bei der Einlesevorrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Vorrichtung zum Einlesen externer Daten, wie beispielsweise ein CD-Rom Laufwerk. Alternativ oder zusätzlich ist die Einlesevorrichtung z. B. als eine Tastatur, als eine grafische Benutzeroberfläche eines Computers, welche ein Arzt manuell bedienen kann, als eine entsprechende Schnittstelle, ein Internet-Interface, etc. gegeben.at the read-in device is, for example, a device to read external data, such as a CD-ROM drive. Alternatively or in addition is the reading device z. B. as a keyboard, as a graphical user interface a computer that a doctor can operate manually as one appropriate interface, an Internet interface, etc. given.

Die Modellermittlungsvorrichtung und das Simulationsmodul sind beispielsweise als ein Rechenmodul eines Computers gegeben oder sind auf diesem per Software realisiert.The Modeling apparatus and the simulation module are, for example given as a computational module of a computer or are on this realized by software.

Zweckmäßigerweise ist auch ein Bildsegmentierungsmodul vorgesehen. Dieses kann z. B. ebenfalls auf einem Computer per Software realisiert sein.Conveniently, An image segmentation module is also provided. This can be z. B. also be implemented on a computer by software.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:One embodiment The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Showing:

1 eine Vorrichtung zur Simulation eines Blutflusses, 1 a device for simulating a blood flow,

2 ein Gefäßmodell, 2 a vascular model,

3 ein Bildsegment eines Implantats, 3 a picture segment of an implant,

4 ein 3D-Roh-Implantatmodell, 4 a 3D raw implant model,

5 ein Mustermodell des Implantats und 5 a model model of the implant and

6 ein Gefäßabschnittsmodell. 6 a vessel section model.

In 1 ist eine Vorrichtung 2 zur Simulation eines Blutflusses dargestellt. Die Vorrichtung 2 umfasst eine Bildaufnahmevorrichtung 4, die hier als ein Computertomographiegerät 6 ausgeführt ist. Weiter umfasst die Vorrichtung 2 eine Modellermittlungsvorrichtung 10, eine Einlesevorrichtung 12, ein Simulationsmodul 14, sowie eine Ausgabevorrichtung 16. Außerdem ist ein Bildsegmentierungsmodul 13 vorgesehen. Das Bildsegmentierungsmodul 13 und das Simulationsmodul 14 sind hier jeweils als ein entsprechendes Rechenmodul auf einem Computer 18 realisiert.In 1 is a device 2 to simulate blood flow. The device 2 includes an image pickup device 4 which is here as a computed tomography device 6 is executed. Furthermore, the device comprises 2 a model determining device 10 , a reading device 12 , a simulation module 14 , as well as an output device 16 , There is also an image segmentation module 13 intended. The image segmentation module 13 and the simulation module 14 are here each as a corresponding computing module on a computer 18 realized.

Mittels des Computertomographiegeräts 6 wird eine Anzahl von Bildaufnahmen 20 eines Patienten 24 getätigt. Jede der Bildaufnahmen 20 wird dabei von demselben Gefäßbereich 26 des Patienten 24 gewonnen. Der Gefäßbereich 26 umfasst einen Gefäßabschnitt 30 eines Blutgefäßes des Patienten 24. Die entsprechenden Bildaufnahmen 20 sind hier skizzenhaft auf einem Computermonitor 32 dargestellt.By means of the computed tomography device 6 will take a number of pictures 20 a patient 24 made. Each of the images 20 is thereby from the same vessel area 26 of the patient 24 won. The vascular area 26 includes one vessel section 30 a blood vessel of the patient 24 , The corresponding pictures 20 here are sketchy on a computer monitor 32 shown.

Wie der 1 zu entnehmen ist, wurde eine der dargestellten Bildaufnahmen 20 als ein Angiogramm 34 gewonnen, und die andere der dargestellten Bildaufnahmen 20 wurde als eine kontrastmittellose Bildaufnahme 36 gewonnen.Again 1 can be seen, was one of the images shown 20 as an angiogram 34 won, and the other of the images shown 20 was as a contrastless image acquisition 36 won.

Ein Angiogramm 34 wird in der Medizin üblicherweise zur Darstellung von Blutgefäßen verwendet. Dazu wird ein Kontrastmittel in das entsprechende den Gefäßabschnitt 30 umfassende Blutgefäß injiziert wird, so dass sich der mit dem Kontrastmittel gefüllte Innenraum des Gefäßabschnitts 30 in der Darstellung des Angiogramms 34 deutlich abzeichnet.An angiogram 34 is commonly used in medicine for the presentation of blood vessels. For this purpose, a contrast agent in the corresponding the vessel section 30 comprehensive blood vessel is injected, so that filled with the contrast agent interior of the vessel section 30 in the representation of the angiogram 34 clearly visible.

In der Darstellung des Angiogramms 34 ist gut ein sogenannter Aneurysmasack 38 zu erkennen. Bei dem Aneurysmasack 38 handelt es sich insbesondere um eine krankhafte, im Bereich des Gefäßabschnitts 30 lokalisierte sackartige Erweiterung. Um ein Wachsen oder ein „Platzen" des Aneurysmasacks 38 zu verhindern wurde in den Gefäßabschnitt 30 ein Implantat 40 eingesetzt.In the representation of the angiogram 34 is good a so-called aneurysm sack 38 to recognize. In the aneurysm bag 38 it is especially a pathological, in the region of the vessel section 30 isolated baggy extension. To a growing or "bursting" of the aneurysm sack 38 was to prevent the vessel section 30 an implant 40 used.

Das Implantat 40 ist gut in der Darstellung der kontrastmittellosen Bildaufnahme 36 zu erkennen. Das Implantat 40 ist röhrenförmig als ein sogenannter Stent ausgeführt und fungiert als eine Art Blutflussumlenker. Dazu ist das Implantat 40 derart in dem Gefäßabschnitt 30 platziert, dass ein übermäßiges Eindringen von Blut in den Aneurysmasack 38 verhindert wird, um insbesondere einen Druckanstieg im Aneurysma sack 38, der in dessen „Platzen" resultieren könnte, zu verhindern.The implant 40 is good in the representation of contrastless image acquisition 36 to recognize. The implant 40 is designed tubular as a so-called stent and acts as a kind of blood flow diverter. This is the implant 40 such in the vessel section 30 that places excessive blood penetration into the aneurysm sac 38 is prevented, in particular a pressure increase in the aneurysm sack 38 that could result in its "bursting".

Um beispielsweise den Einfluss des Implantats 40 auf den Blutfluss in dem Gefäßabschnitt 30 beurteilen zu können und um hämodynamische Parameter, wie z. B. den im Gefäßabschnitt 30 herrschenden Blut-Druck abschätzen zu können, wird mittels der Vorrichtung 2 eine Simulation des Blutflusses in dem Gefäßabschnitt 30 durchgeführt.For example, the influence of the implant 40 on the blood flow in the vessel section 30 to be able to assess and hemodynamic parameters, such. B. in the vessel section 30 to estimate prevailing blood pressure is by means of the device 2 a simulation of the blood flow in the vessel section 30 carried out.

Dazu wird anhand der Bildaufnahmen 20 mittels der Modellermittlungsvorrichtung 10 ein hier nicht näher dargestelltes 3D-Gefäßabschnittsmodell des Gefäßabschnitts 30 ermittelt. Wie in den nachfolgenden Figurenbeschreibungen noch näher erläutert wird, ermittelt die Modellermittlungsvorrichtung 10 dazu zunächst ein 3D-Gefäßmodell, welches den bloßen Gefäßabschnitt 30 als solchen, wie er sich bei eingesetztem Implantat 40 ergibt, repräsentiert. Weiterhin ermittelt die Modellermittlungsvorrichtung 10 dazu, ausgehend von den Bilddaten des Implantats 40 ein 3D-Implantatmodell.This is based on the images 20 by means of the model detection device 10 a 3D vascular section model of the vascular segment, not shown in detail here 30 determined. As will be explained in more detail in the following description of the figures, the model determining device determines 10 First, a 3D vessel model, which is the bare vessel section 30 as such, as it is when inserted implant 40 results, represents. Furthermore, the model determination device determines 10 in addition, starting from the image data of the implant 40 a 3D implant model.

Die entsprechenden Bilddaten des Implantats 40 werden automatisch mittels des Bildsegmentierungsmoduls 13 aus der kontrastmittellosen Bildaufnahme 36 extrahiert. Die extrahierten Bilddaten liefern ein entsprechendes Bildsegment 42 des Implantats 40. Zur Extraktion eines derartigen Bildsegments werden mittels des Bildsegmentierungsmoduls 13 insbesondere „überflüssige" Strukturen, wie beispielsweise Knochen 44, aus der kontrastmittellosen Bildaufnahme 36 entfernt. Dieses Vorgehen wird üblicherweise als Segmentierung bezeichnet. Wie der 1 zu entnehmen ist, geht somit aus der entsprechenden Darstellung des Bildsegments 42 das Implantat 40 gut ersichtlich hervor.The corresponding image data of the implant 40 are automatically using the image segmentation module 13 from the contrastless image acquisition 36 extracted. The extracted image data provide a corresponding image segment 42 of the implant 40 , For the extraction of such a picture segment by means of the Bildsegmentierungsmoduls 13 especially "superfluous" structures, such as bones 44 , from the contrastless image acquisition 36 away. This procedure is commonly referred to as segmentation. Again 1 can be seen, thus goes from the corresponding representation of the image segment 42 the implant 40 clearly visible.

Das Simulationsmodul 14 simuliert einen Blutfluss in dem ermittelten 3D-Gefäßabschnittsmodell. In die Simulation bezieht das Simulationsmodul 14 eine Anzahl von Blutflussparametern ein, die vorher mittels der Einlesevorrichtung 12 eingelesen wurden. Die entsprechenden Blutflussparameter betreffen beispielsweise eine Viskosität des Blutes in dem Gefäßabschnitt 30, eine Blutflussrate, etc. Zum Einlesen der Blutflussparameter umfasst die Einlesevorrichtung 12 eine Computertastatur 46, über welche die entsprechenden Werte beispielsweise durch einen Arzt manuell eingebbar sind.The simulation module 14 simulates blood flow in the identified 3D vessel section model. The simulation module refers to the simulation 14 a number of blood flow parameters, previously by means of the read-in device 12 were read in. The corresponding blood flow parameters relate, for example, to a viscosity of the blood in the vessel section 30 , a blood flow rate, etc. For reading the blood flow parameters, the read-in device comprises 12 a computer keyboard 46 , via which the corresponding values can be entered manually, for example by a physician.

Als Ergebnis der Simulation des Blutflusses in dem Gefäßabschnittsmodell liefert das Simulationsmodul 14 eine Anzahl von hämodynamischen Parametern, wie z. B. den im Gefäßabschnitt 30 und insbesondere im Aneurysmasack 38 herrschenden Blut-Druck, die durch den Blutfluss induzierte, auf die Gefäßwand wirkende Scherspannung, oder eine Flußrate des Blutes in dem Gefäßabschnitt 30.As a result of the simulation of blood flow in the vascular segment model, the simulation module provides 14 a number of hemodynamic parameters, such as B. in the vessel section 30 and especially in the aneurysm sac 38 prevailing blood pressure, the induced by the blood flow, acting on the vessel wall shear stress, or a flow rate of the blood in the vessel section 30 ,

Die ermittelten hämodynamischen Parameter werden über die Ausgabevorrichtung 16, die hier insbesondere von dem Computermonitor 32 umfasst ist, ausgegeben.The determined hemodynamic parameters are determined by the output device 16 especially here from the computer monitor 32 is included, issued.

In 2 ist ein ermitteltes 3D-Gefäßmodell 50 des Gefäßabschnitts 30 gemäß 1 dargestellt. Der Darstellung deutlich zu entnehmen ist der Aneurysmasack 38.In 2 is a detected 3D vascular model 50 of the vessel section 30 according to 1 shown. The illustration clearly shows the aneurysm sac 38 ,

Das Gefäßmodell 50 wurde von der Modellermittlungsvorrichtung 10 gemäß 1 anhand des Angiogramms 34, welches insbesondere als ein Rotationsangiogramm gewonnen wurde, erstellt. Das Gefäßmodell 50 lässt sich als ein Oberflächenmodell der inneren Oberfläche des Gefäßabschnitts 30 verstehen. Anhand des Gefäßmodells 50 lässt sich die genaue und naturgetreue Geometrie des bloßen Gefäßabschnitts 30 ermitteln. Dies ist im Rahmen einer Simulation des Blutflusses in dem Gefäßabschnitt 30 besonders sinnvoll, da der Gefäßabschnitt 30 aufgrund des eingeführten Implantats 40 im Vergleich zu einem Ausgangszustand deformiert sein kann.The vascular model 50 was from the model detection device 10 according to 1 based on the angiogram 34 , which was obtained in particular as a rotational angiogram created. The vascular model 50 can be considered as a surface model of the inner surface of the vessel section 30 understand. Based on the vascular model 50 allows the exact and lifelike geometry of the bare vessel section 30 determine. This is within the framework of a simulation of the blood flow in the vessel section 30 especially useful because the vessel section 30 due to the implant introduced 40 can be deformed compared to an initial state.

In 3 ist ein Bildsegment 42 eines Implantats 40 dargestellt, welches mittels des Bildsegmentierungsmoduls 13 aus einer Bildaufnahme 20 extrahiert wurde. Das Bildsegment 42 betrifft insbesondere ein zerebrales, also ein in einem Blutgefäß im Gehirn lokalisiertes Implantat 40. Zerebrale Implantate zeichnen sich im Allgemeinen durch ihre sehr geringen geometrischen Ausmessungen aus. In der Darstellung des Bildsegments 42 kann man eine Anzahl von Streben 56 des Implantats 40 erkennen. Ebenso lässt sich die Lage, die Form und die Orientierung des zerebralen Implantats 40 gut ermitteln. Ein Durchmesser der Streben 56 des Implantats 40 erscheint in der Darstellung des Bildsegments 42 jedoch fehlerhaft, insbesondere dicker als in der Realität. Dies liegt insbesondere an dem begrenzten Auflösungsvermögen der entsprechenden Bildaufnahme 20, welches die optische Trennung einzelner Streben 56 begrenzt. Mehrere Streben 56 wirken dadurch wie eine einzige Strebe 56. Anhand des Bildsegments 42 ermittelt die Modellermittlungsvorrichtung 10 gemäß 1 ein 3D-Roh-Implantatmodell.In 3 is a picture segment 42 an implant 40 represented by means of the image segmentation module 13 from an image capture 20 was extracted. The image segment 42 in particular concerns a cerebral, ie an implant located in a blood vessel in the brain 40 , Cerebral implants are generally characterized by their very low geometric dimensions. In the representation of the image segment 42 you can do a number of aspirations 56 of the implant 40 detect. Similarly, the location, shape and orientation of the cerebral implant can be 40 determine well. A diameter of the struts 56 of the implant 40 appears in the representation of the image segment 42 but flawed, especially thicker than in reality. This is due in particular to the limited resolution of the corresponding image recording 20 , which is the optical separation of individual struts 56 limited. Several aspirations 56 thus acting like a single strut 56 , Based on the image segment 42 determines the model detection device 10 according to 1 a 3D raw implant model.

In 4 ist ein 3D-Roh-Implantatmodell 58 dargestellt, welches von der Modellermittlungsvorrichtung 10 gemäß 1 ermittelt wurde. Das 3D-Roh-Implantatmodell 58 ist hier innerhalb der 3D-Bildaufnahme 36 dargestellt, welche von dem Computertomographiegerät 6 gemäß 1 gewonnen wurde.In 4 is a 3D raw implant model 58 represented by the model determining device 10 according to 1 was determined. The 3D raw implant model 58 is here within the 3D image capture 36 shown which of the computed tomography device 6 according to 1 was won.

Das hier dargestellte 3D-Roh-Implantatmodell 58 bezieht sich auf ein Implantat 40, welches in eine Halsschlagader des Patienten 24 eingebracht ist. In der 4 ist ein Ausschnitt der Wirbelsäule 60 dargestellt. Wie aus der Darstellung sehr gut ersichtlich wird, lässt sich anhand des 3D-Roh-Implantatmodells 58 gut die Lage, die Form und die Orientierung des Implantats 40 innerhalb des hier nicht sichtbaren Gefäßabschnitts ermitteln. Gut erkennbar sind auch die Streben 56 des Implantats 40. Aufgrund des begrenzten Auflösungsvermögens der dem 3D-Rohimplantatmodell 58 zugrunde liegenden kontrastmittellosen Bildaufnahme 36 sind jedoch beispielsweise nicht alle Streben 56 getrennt voneinander ermittelbar. Dadurch sind die dem 3D-Roh-Implantatmodell 58 entnehmbaren Informationen bezüglich einer 3D-Geometrie des in den Gefäß abschnitt 30 eingesetzten Implantats 40 unter Umständen fehlerhaft oder unvollständig.The 3D raw implant model shown here 58 refers to an implant 40 which enters a carotid artery of the patient 24 is introduced. In the 4 is a section of the spine 60 shown. As can be clearly seen from the illustration, the 3D raw implant model can be used 58 good the position, shape and orientation of the implant 40 within the vessel section not visible here. The struts are also clearly recognizable 56 of the implant 40 , Due to the limited resolution of the 3D raw implant model 58 underlying contrastless image acquisition 36 However, for example, not all struts 56 can be determined separately from each other. As a result, they are the 3D raw implant model 58 removable information regarding a 3D geometry of the section into the vessel 30 used implant 40 may be faulty or incomplete.

Um die die 3D-Geometrie des Implantats 40 betreffenden Informationen zu verbessern und zu ergänzen, wird das 3D-Roh-Implantatmodell 58 mittels eines in 5 dargestellten 3D-Mustermodells 66 modifiziert.To view the 3D geometry of the implant 40 To improve and complete the relevant information, the 3D raw implant model is used 58 by means of an in 5 illustrated 3D pattern model 66 modified.

5 zeigt das 3D-Mustermodell 66 des Implantats 40 gemäß 4. Das 3D-Mustermodell 66 des Implantats 40 zeigt das Implantat 40 in einem Zustand vor dem Einsetzen in den Gefäßabschnitt. Das 3D-Mustermodell 66 ist hier als ein CAD-Modell des Implantats 40 gegeben, welches von dem Hersteller des Implantats 40 erstellt wurde. CAD steht als Abkürzung für Computer Aided Design. Anhand des 3D-Mustermodells 66 ist es möglich, die Geometrie des Implantats 40 hochgenau zu rekonstruieren. Die Daten des 3D-Mustermodells 66 werden mittels der Einlesevorrichtung 12 gemäß 1 eingelesen. Dazu umfasst die Einlesevorrichtung 12 eine entsprechende Schnittstelle, über die das Einlesen externer Daten ermöglicht wird. 5 shows the 3D pattern model 66 of the implant 40 according to 4 , The 3D pattern model 66 of the implant 40 shows the implant 40 in a condition prior to insertion into the vessel portion. The 3D pattern model 66 is here as a CAD model of the implant 40 given by the manufacturer of the implant 40 was created. CAD stands for Computer Aided Design. Based on the 3D pattern model 66 is it possible to change the geometry of the implant 40 to reconstruct with high precision. The data of the 3D pattern model 66 be by means of the reading device 12 according to 1 read. This includes the reading device 12 a corresponding interface, via which the reading of external data is made possible.

Mittels der eingelesenen Daten des 3D-Mustermodells 66 modifiziert die Modellermittlungsvorrichtung 10 das 3D-Roh-Implantatmodell 58.By means of the read-in data of the 3D pattern model 66 modifies the model detection device 10 the 3D raw implant model 58 ,

6 zeigt das endgültige 3D-Gefäßabschnittsmodell 74 schematisch. Das 3D-Gefäßabschnittsmodell 74 ist aufgeschnitten dargestellt, so dass erkennbar ist, wie das durch das Implantatmodell 70 repräsentierte Implantat 40 ein übermäßiges Eindringen von Blut in den Aneurysmasack 38 verhindert, indem es als eine Art Blutflussumlenker fungiert. Das in 1 dargestellte Simulationsmodul 14 simuliert unter Einbeziehung der mittels der Einlesevorrichtung 12 eingelesenen Blutflussparameter einen Blutfluss in dem Gefäßabschnittsmodell 74. 6 shows the final 3D vessel section model 74 schematically. The 3D vessel section model 74 is shown cut open, so that is recognizable as that by the implant model 70 represented implant 40 excessive penetration of blood into the aneurysm sac 38 prevented by acting as a kind of blood flow diverter. This in 1 illustrated simulation module 14 simulated with the involvement of the read-in device 12 read blood flow parameter, a blood flow in the vessel section model 74 ,

Claims

Method for simulating blood flow in a vessel section ( 30 ), wherein - an image capture ( 20 ) one of the vessel section ( 30 ) comprehensive vessel area ( 26 ), - from image acquisition ( 20 ) a 3D vessel section model ( 74 ), - a number of blood flow parameters are read in, - including the or each blood flow parameter, the blood flow in the vascular segment model ( 74 ) is simulated and - a number of hemodynamic parameters are output, characterized in that the image acquisition ( 20 ) with one in the vessel section ( 30 ) implant ( 40 ) is obtained such that image data of the implant ( 40 ) and that the 3D vessel section model ( 74 ) taking into account the image data of the implant used ( 40 ), wherein from the image data of the implant ( 40 ) on a 3D raw implant model ( 56 ) and the 3D vessel section model ( 74 ) taking into account the 3D raw implant model ( 56 ) is determined.

Method according to claim 1, characterized in that a 3D pattern model ( 66 ) of the implant ( 40 ), the 3D raw implant model dell ( 56 ) by means of the 3D pattern model ( 66 ) to an improved 3D implant model ( 70 ) and the 3D vessel section model ( 74 ) taking into account the 3D implant model ( 70 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a contrast-free image acquisition ( 36 ) is won.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as image recording ( 20 ) an angiogram ( 34 ) is won.

Method according to claim 4, characterized in that the angiogram ( 34 ) is obtained as a rotational angiogram.

Method according to claim 4 or 5, characterized in that the angiogram ( 34 ) is obtained as a subtraction angiogram.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the image recording ( 20 ) is obtained as a computed tomography image acquisition.

Contraption ( 2 ) for simulating blood flow in a vessel section ( 30 ), with an image capture device ( 4 ), a model determining device ( 10 ), a reading device ( 12 ), an output device ( 16 ) and a simulation module ( 14 ), wherein - the image pickup device ( 4 ) is set up to capture an image ( 20 ) one of the vessel section ( 30 ) comprehensive vessel area ( 26 ), - the model determination device ( 10 ) is set up from the image acquisition ( 20 ) a 3D vessel section model ( 74 ), - the read-in device ( 12 ) is set up to read in a number of blood flow parameters, - the simulation module ( 14 ) is adapted, including the or each blood flow parameter, the blood flow in the vascular segment model ( 74 ) and - the output device ( 16 ) is adapted to output a number of hemodynamic parameters, characterized in that the image acquisition device ( 4 ) is set up to capture the image ( 20 ) with one in the vessel section ( 30 ) implant ( 40 ) in such a way that image data of the implant ( 40 ) and that the model determining device ( 10 ) is adapted to the 3D vessel section model ( 74 ) taking into account the image data of the implant used ( 40 ) and that the model determination device ( 10 ) is adapted from the image data of the implant ( 40 ) on a 3D raw implant model ( 58 ) and the 3D vessel section model ( 74 ) taking into account the 3D raw implant model ( 58 ) to investigate.

Contraption ( 2 ) according to claim 8, characterized in that - the reading device ( 12 ) is adapted to a 3D pattern model ( 66 ) of the implant ( 40 ) and - the model determination device ( 10 ) is adapted to the 3D raw implant model ( 58 ) by means of the 3D pattern model ( 66 ) to an improved 3D implant model ( 70 ) and the 3D vessel section model ( 74 ) taking into account the 3D implant model ( 70 ) to investigate.

Contraption ( 2 ) according to one of claims 8 to 9, characterized in that the image recording device ( 4 ) is arranged for a contrast-free image acquisition ( 36 ) to win.

Contraption ( 2 ) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the image recording device ( 4 ) is set up as an image capture ( 20 ) an angiogram ( 34 ) to win.

Contraption ( 2 ) according to claim 11, characterized in that the image recording device ( 4 ) is adapted to the angiogram ( 34 ) as a rotational angiogram.

Contraption ( 2 ) according to claim 11 or 12, characterized in that the image recording device ( 4 ) is adapted to the angiogram ( 34 ) as a subtraction angiogram.

Contraption ( 2 ) according to one of claims 8 to 13, characterized in that the image recording device ( 4 ) as a computed tomography device ( 6 ) given is.