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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer klinischen Kenngröße eines Körpergefäßsegmentes. Die Erfindung betrifft auch ein Untersuchungssystem zum Ermitteln einer klinischen Kenngröße eines Körpergefäßsegmentes, mit einem bildgebenden medizinischen Gerät zum Bereitstellen einer dreidimensionalen Rekonstruktion eines Körpergefäßes mit dem Körpergefäßsegment, mit einem Angiographiegerät zum Bereitstellen einer segmentierten Angiographieaufnahme des Körpergefäßsegmentes und mit einer Recheneinrichtung, welche mit dem bildgebenden medizinischen Gerät und dem Angiographiegerät koppelbar ist.
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Eine etablierte klinische Kenngröße ist die fraktionelle Flussreserve oder Fractional Flow Reserve (FFR), die beispielsweise mit einem Druckdraht gemessen werden kann. Der Druckdraht wird dabei in dem Körpergefäß oder Körpergefäßsegment an einer Stenose vorbeigeführt und dort der Druck distal zur Stenose bestimmt. Dieser distale Druck wird zur Berechnung der fraktionellen Flussreserve durch den proximalen Druck dividiert.
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Es ist möglich, mittels eines dreidimensionalen Modells des Körpergefäßsegmentes oder Körpergefäßabschnittes, in welchem die Stenose enthalten ist, und weiteren Randbedingungen wie beispielsweise dem Blutfluss in Milliliter pro Sekunde durch das Körpergefäßsegment, den Druckverlauf über der Stenose mittels mathematischer Methoden der Fluiddynamik (computational fluid dynamics) zu berechnen und schließlich einen virtuellen Wert für die fraktionelle Flussreserve, einen virtuellen FFR-Wert, virtuell anhand des dreidimensionalen Modells zu berechnen. Derartige Methoden sind bekannt und beispielsweise in dem
Artikel von Paul D. Morris et al.: „"Virtual" (Computed) Fractional Flow Reserve – Current Challenges and Limitations" in JACC: Cardiovascular Interventions, Vol. 8, No. 8, 2015, Seiten 1009 bis 1117, beschrieben. Auch weitere Berechnungsmethoden für einen virtuellen FFR-Wert sind bekannt.
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Grundsätzlich lassen sich die Ansätze zur virtuellen Berechnung der fraktionellen Flussreserve in zwei Gruppen aufteilen. Nichtinvasive Methoden, bei denen eine Geometrieinformation über das Körpergefäßsegment oder Körpergefäß mittels Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie oder anderen Methoden gewonnen wird, und minimalinvasiven Methoden, bei welchen die Geometrieinformation im Herzkatheterlabor mittels Kontrastmittelinjektion in das Gefäß mit einer anschließenden Röntgenaufnahme gewonnen wird. In der Regel wird bei einem Patienten zunächst eine nichtinvasive Untersuchung mittels einer Computertomographie durchgeführt. Neben der diagnostischen Information über ein oder mehrere Gefäßquerschnitte des untersuchten Körpergefäßsegmentes oder Körpergefäßes kann dabei auch ein virtueller Wert für die fraktionelle Flussreserve berechnet werden, welcher im Folgenden als CT-FFR-Wert bezeichnet wird. Im Gegensatz dazu wird ein virtueller Wert für eine fraktionelle Flussreserve, welcher durch eine Angiographie zum Beispiel im Herzkatheterlabor ermittelt wird, im Folgenden als Angio-FFR-Wert bezeichnet.
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Die CT-FFR-Methode, also das Berechnen des virtuellen FFR-Werts mittels eines CT hat, dabei den Vorteil, dass ein dreidimensionales Modell des gesamten Gefäßbaumes, in welchem das Körpergefäß oder das Körpergefäßsegment mit der Stenose verortet ist, vorhanden ist. Sie erlaubt auch eine gute Bestimmung der perfundierten Myokardmasse sowie des von dem Anteil der perfundierten Myokardmasse abgeleiteten Perfusionsflusses. Außerdem lassen sich auch zusätzliche Informationen wie beispielsweise eine Zusammensetzung der Stenose beziehungsweise des Plaque ermitteln. Nachteilig ist dabei die vergleichsweise geringe Ortsauflösung und damit eine ungenaue Geometriedarstellung der Stenosengeometrie.
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Im Vergleich dazu hat die Angio-FFR-Methode, also das Berechnen eines virtuellen FFR-Wertes über eine Angiographie, den Vorteil einer guten Ortsauflösung, welche eine genaue Darstellung der Stenosengeometrie ermöglicht. Nachteilig ist dabei die Schätzung des Blutflusses über die Gefäßquerschnitte. Hier können bereits kleine Fehler große Auswirkungen haben. Auch ist die Schätzung des Blutflusses über die Kontrastmitteldynamik bei der Angio-FFR-Methode aufwändig und schwierig. Nachteilig ist des Weiteren, dass die Angio-FFR-Methode keine Informationen zu einem Zustand der Myokardmasse liefert, was beispielsweise wichtig ist, um eventuelle Vorschädigungen zu erkennen bei einer Behandlung berücksichtigen zu können. Überdies ist eine Geometrieinformation des gesamten Gefäßbaumes nur sehr schwer zu erlangen, was auch auf die üblicherweise bei Angiographien verwendeten relativ kleinen Detektoren zurückzuführen ist.
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Für die Angio-FFR-Methode sind nun Vorgehensweisen oder Methoden aus dem Bereich des Maschinenlernens bekannt, um einen virtuellen FFR-Wert zu berechnen. Dazu werden geometrische Merkmale des erkrankten, beispielsweise mit einer Stenose behafteten, Körpergefäßsegmentes oder Köpergefäßastes als Eingabe verwendet. Diese geometrischen Merkmale oder Geometriefeatures können aus mehreren segmentierten zweidimensionalen Angiographie oder Aufnahmen oder einer ebenfalls segmentierten dreidimensionalen Angiographie oder Rekonstruktion des Körpergefäßsegments extrahiert werden. Die Genauigkeit des virtuellen FFR-Werts hängt dabei stark von der Genauigkeit der Segmentierung oder der Genauigkeit der dreidimensionalen Rekonstruktion ab. Daher ist hier eine dreidimensionale Rekonstruktion oder ein dreidimensionales Modell bevorzugt, welches aus mehreren, also zumindest zwei, aber bevorzugt mehr als zwei zweidimensionalen Angiographien oder Aufnahmen erzeugt wurde. So kann in der dreidimensionalen Rekonstruktion eine höhere Ortsauflösung erzielt werden und die geometrischen Merkmale als lokale geometrische Merkmale des erkrankten Körpergefäßsegments genauer bestimmt werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine klinische Kenngröße eines Körpergefäßsegments mit einer geringen Strahlenbelastung für den Patienten möglichst genau zu berechnen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und der Figur.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer klinischen Kenngröße eines Körpergefäßsegmentes, insbesondere eines Herzkranzgefäßes, mit einer Reihe von Schritten. Ein erster Schritt ist dabei ein erstes Bereitstellen einer dreidimensionalen Rekonstruktion eines Körpergefäßes mit dem Körpergefäßsegment an eine Recheneinrichtung. Ein nächster Schritt ist ein zweites Bereitstellen zumindest einer segmentierten Angiographieaufnahme, bevorzugt von zwei oder mehr segmentieren Angiographieaufnahmen, des Körpergefäßsegments an die Recheneinrichtung. Die Angiographieaufnahme kann insbesondere eine zweidimensionale oder eine dreidimensionale Angiographieaufnahme umfassen. Die Angiographieaufnahme kann auch eine Angiographieaufnahme des Körpergefäßes mit dem Körpergefäßsegment umfassen.
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Insbesondere kann das Körpergefäßsegment eine Erkrankung, insbesondere eine Stenose, aufweisen. Das zweite Bereitstellen kann auch eine zunächst unsegmentierte Angiographieaufnahme betreffen, welche sodann durch die Recheneinrichtung segmentiert wird. In diesem Fall erfolgt das Bereitstellen der segmentierten Angiographieaufnahme an die Recheneinrichtung und dann durch die Recheneinrichtung selbst. Unter einem Segmentieren kann hier ein Zuordnen von Eigenschaften, insbesondere einer Zugehörigkeit zu dem Körpergefäß oder dem Körpergefäßsegment oder sonstigen Teilen eines zum Körpergefäß zugehörigen Körpers, jeweiliger Bildpunkte der Angiographieaufnahme, also beispielsweise jeweiliger Pixel oder Voxel, verstanden werden.
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Teil des Verfahrens ist auch ein erstes Extrahieren zumindest eines globalen Merkmals des Körpergefäßes, also eines oder mehrerer globaler Merkmale des Körpergefäßes, aus der dreidimensionalen Rekonstruktion durch die Recheneinrichtung. Unter einem globalen Merkmal des Körpergefäßes kann hier ein Merkmal verstanden werden, welches sich auf den Gefäßbaum des Körpergefäßes bezieht. Der Gefäßbaum kann hier als einem Gefäßast mit dem Körpergefäßsegment übergeordnete Einheit verstanden werden. Ebenfalls Teil des Verfahrens ist ein zweites Extrahieren zumindest eines lokalen Merkmals des Körpergefäßsegmentes, also eines oder mehrerer lokaler Merkmale des Körpergefäßsegments, aus der Angiographieaufnahme durch die Recheneinrichtung. Unter einem lokalen Merkmal des Körpergefäßsegmentes kann hier ein Merkmal verstanden werden, welches sich auf den Gefäßast mit dem Körpergefäßsegment bezieht. Insbesondere kann das lokale Merkmal sich auf eine Eigenschaft einer Stenose im Körpergefäßsegment beziehen, also eine Eigenschaft der Stenose repräsentieren. Schließlich erfolgt ein Ermitteln der klinischen Kenngröße für das Körpergefäßsegment in Abhängigkeit des extrahierten lokalen Merkmals und des extrahierten globalen Merkmals. Dies kann insbesondere durch die Recheneinrichtung erfolgen, beispielsweise teilautomatisiert oder vollautomatisiert.
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Das hat den Vorteil, dass die Angiographieaufnahme lediglich für das Körpergefäßsegment, nicht aber für das gesamte Körpergefäß, welches das Körpergefäßsegment umfasst, erstellt werden muss, und dennoch eine Information über das größere Körpergefäß bei einem Berechnen oder Ermitteln der klinischen Kenngröße berücksichtigt werden kann. Damit kann die im Rahmen der Angiographie sonst gegebenenfalls erfolgende Rekonstruktion des gesamten Körpergefäßes, beispielsweise eines kompletten Gefäßbaums, die aufwendig und schwierig ist, und mehr als zwei Aufnahmen erfordert, unterbleiben. Es wird so eine Strahlenbelastung für einen entsprechenden Patienten reduziert, zugleich aber dennoch der komplette Gefäßbaum in Form des zumindest einen globalen Merkmals bei dem Ermitteln der klinischen Kenngröße berücksichtigt und damit eine Genauigkeit erhalten oder sogar erhöht. Beispielsweise kann so ein Angio-FFR-Wert berechnet werden, bei welchem das oder die globalen Merkmale genutzt werden, um den Zusammenhang mit zusätzlichen Abzweigungen im gesamten Gefäßbaum zu berücksichtigen, während das oder die lokalen Merkmale die genauen Details für eine Stenose im Gefäßast, hier dem Körpergefäßsegment, liefern.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die Angiographieaufnahme und die dreidimensionale Rekonstruktion zueinander registriert werden. Das Registrieren kann hier im Sinne einer Bildregistrierung verstanden werden, bei welcher die dreidimensionale Rekonstruktion in einen definierten, eindeutig bestimmten räumlichen Bezug zu der Angiographieaufnahme gesetzt wird, um das Körpergefäßsegment in der dreidimensionalen Rekonstruktion in räumliche Übereinstimmung mit dem Körpergefäßsegment in der Angiographieaufnahme zu bringen. Jedem Bildpunkt in der Angiographie kann so in mathematisch ein-eindeutiger Weise ein Bildpunkt in der dreidimensionalen Rekonstruktion zugeordnet werden.
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Das hat den Vorteil, dass das lokale und das globale Merkmal in einem definierten räumlichen Bezug zueinander stehen. Besonders bei geometrischen Merkmalen können so das lokale und das globale Merkmal besser miteinander verknüpft werden, um die Genauigkeit bei dem Ermitteln der klinischen Kenngröße zu erhöhen. Außerdem wird es so auch ermöglicht, mit einem lokalen Merkmal ein globales Merkmal zu überprüfen oder umgekehrt, was wiederum zu einer erhöhten Genauigkeit beiträgt. Des Weiteren werden so auch Fehler ausgeschlossen, welche sonst aufgrund einer falschen Zuordnung entstehen können, beispielsweise der Zuordnung des Körpergefäßsegmentes zu einem falschen Bereich des Körpergefäßes.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die klinische Kenngröße eine hämodynamische Kenngröße oder einen hämodynamischen Parameter umfasst. Insbesondere kann die klinische Kenngröße einen Wert einer fraktionellen Flussreserve des Körpergefäßsegmentes, einen FFR-Wert, und/oder ein augenblickliches Druckverhältnis (instantaneous pressure ratio) für das Körpergefäßsegment und/oder ein augenblickliches wellenfreies Druckverhältnis (instantaneous wave-free ratio, iFR) für das Körpergefäßsegment und/oder ein Druckverhältnis für das Körpergefäßsegment oder ein Druckverhältnis zwischen einem distalen Druck und einem Aortendruck für das Körpergefäßsegment und/oder einen Blutfluss durch das Körpergefäßsegment und/oder einen Blutdruck in dem Körpergefäßsegment und/oder eine Wandscherkraft in dem Körpergefäßsegment umfassen. Für die genannten hämodynamischen Kenngrößen ist das beschriebene Verfahren besonders vorteilhaft, da hier zur Bestimmung ein besonders hohes Maß an Genauigkeit in der Ortsauflösung der Angiographie erforderlich ist. So kann durch die Kombination der lokalen Merkmale auf der Angiographie mit den globalen Merkmalen aus der dreidimensionalen Rekonstruktion besonders oft zusätzliche Röntgenaufnahmen eingespart werden, ohne eine Genauigkeit zu verlieren beziehungsweise die Genauigkeit durch ein Übernehmen des globalen Merkmals aus der dreidimensionalen Rekonstruktion sogar ohne zusätzliche Strahlenbelastung erhöht werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das globale Merkmal ein geometrisches Merkmal des Körpergefäßes umfasst und/oder ein physiologisches Merkmal des Körpergefäßes umfasst und/oder ein strukturelles Merkmal des Körpergefäßes umfasst. Das globale Merkmal kann insbesondere auch eine Kombination aus mehreren Merkmalen umfassen, insbesondere aus mehreren der genannten Merkmale.
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Bei dem geometrischen Merkmal kann es sich insbesondere um eine Länge (des Körpergefäßes oder eines Teils des Körpergefäßes) und/oder ein Längenverhältnis (des Körpergefäßes oder eines Teils des Körpergefäßes zu einem anderen Teil des Körpergefäßes) und/oder einen Durchmesser (des Körpergefäßes oder eines Teils des Körpergefäßes) und/oder ein Durchmesserverhältnis (des Körpergefäßes oder eines Teils des Körpergefäßes zu einem anderen Teil des Körpergefäßes oder zu einem weiteren Körpergefäß) und/oder einen Winkel, insbesondere einen Winkel unterschiedlicher Bereiche oder Teile des Körpergefäßes zueinander umfassen. Das physiologische Merkmal kann insbesondere einen Strömungswiderstand des Körpergefäßes und/oder einen Durchfluss durch das Körpergefäß und/oder eine Größe eines Myokardgewebes umfassen. Das strukturelle Merkmal kann insbesondere eine Anzahl von Verzweigungen in dem Körpergefäß und/oder eine Art von Verzweigungen und/oder einen Abstand von den Verzweigungen und/oder einen Verzweigungswinkel der Verzweigungen umfassen. Mit einem oder mehreren der genannten geometrischen und/oder physiologischen und/oder strukturellen Merkmalen als globalem Merkmal lassen sich klinische Kenngrößen in Kombination mit dem lokalen Merkmal besonders genau berechnen.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das lokale Merkmal ein geometrisches Merkmal des Körpergefäßsegments umfasst und/oder ein physiologisches Merkmal des Körpergefäßsegments umfasst und/oder ein strukturelles Merkmal des Körpergefäßsegments umfasst. Das lokale Merkmal kann insbesondere auch eine Kombination aus mehreren Merkmalen umfassen, insbesondere aus mehreren der genannten Merkmale. Das geometrische Merkmal kann insbesondere eine Länge (des Körpergefäßsegments oder eines Teils des Körpergefäßsegments) und/oder ein Längenverhältnis (des Körpergefäßsegments oder eines Teils des Körpergefäßsegments zu einem weiteren Teil des Körpergefäßsegments) umfassen und/oder einen Durchmesser (des Körpergefäßsegments oder eines Teils des Körpergefäßsegments) und/oder ein Durchmesserverhältnis (des Körpergefäßsegments oder eines Teils des Körpergefäßsegments zu einem weiteren Teil des Körpergefäßsegments) und/oder einen Winkel unterschiedlicher Teile des Körpergefäßsegments zueinander. Das physiologische Merkmal des Körpergefäßsegments kann insbesondere einen Strömungswiderstand des Körpergefäßsegments und/oder einen Blutfluss durch das Körpergefäßsegment und/oder eine Größe eines Myokardgewebes umfassen. Das strukturelle Merkmal des Körpergefäßsegments kann insbesondere eine Anzahl von Stenosen in dem Körpergefäßsegment und/oder eine Zusammensetzung eines Plaques der Stenose beziehungsweise der Stenosen und/oder einen Abstand der Stenosen und/oder eine geometrische Abmessung der Stenose oder der Stenosen, insbesondere eine Länge und/oder eine Breite und/oder eine Höhe und/oder einen Innendurchmesser und/oder einen Außendurchmesser der Stenose oder der Stenosen umfassen. Das Körpergefäßsegment kann also insbesondere eine Stenose aufweisen. Die genannten geometrischen, physiologischen und/oder strukturellen Merkmale als lokales Merkmal des Körpergefäßsegmentes bieten den Vorteil, dass sich die klinische Kenngröße in Kombination mit dem globalen Merkmal besonders gut berechnen lässt. Die Wahl von einem oder mehrerer übereinstimmender Merkmale erlaubt hier eine besonders komplikationslose Integration der Merkmale in ein Berechnen der klinischen Kenngröße und erschließt somit weitere Vorteile wie beispielsweise eine besonders einfache Ermittlung der klinischen Kenngröße.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die dreidimensionale Rekonstruktion unter Verwendung eines von einer Angiographie verschiedenen bildgebenden Verfahrens erzeugt wurde. Bevorzugt werden also verschiedene Aufnahmemodalitäten genutzt. Insbesondere kann die dreidimensionale Rekonstruktion unter Verwendung einer Computertomographie und/oder einer Magnetresonanztomographie erzeugt worden sein. Das hat den Vorteil, dass über das globale Merkmal eine durch die Angiographie weniger leicht erhältliche oder extrahierbare oder ermittelbare Information bei dem Ermitteln oder Berechnen der klinischen Kenngröße berücksichtigt werden kann beziehungsweise auf das Ermitteln und somit die klinische Kenngröße Einfluss nehmen kann. Gerade die Verwendung einer Computertomographie oder einer Magnetresonanztomographie ist hier vorteilhaft, da diese einerseits ein Aufnehmen von einem gesamten Gefäßbaum, also einem größeren Körpergefäß erlauben, wohingegen eine Angiographie typischerweise für eine hoch aufgelöste Aufnahme eines sehr kleinen und eingeschränkten Aufnahmebereiches wie eines Körpergefäßsegments oder Gefäßasts als Teil des Körpergefäßes oder Körpergefäßbaums geeignet ist. Überdies wird eine Computertomographie oft, wie eingangs erwähnt, vorab erstellt, so dass hier durch ein Nutzen einer vorhandenen Computertomographie besonders leicht eine Strahlendosis eingespart und dennoch die relevante Information in Form des globalen Merkmals extrahiert und bei der verbesserten Berechnung der klinischen Kenngröße berücksichtigt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ermitteln der klinischen Größe durch die Recheneinrichtung mittels maschinellen Lernens oder einer Methode des maschinellen Lernens erfolgt, wobei das globale Merkmal und das lokale Merkmal als Randbedingung für einen oder mehrere Rechenschritte bei dem maschinellen Lernen genutzt wird. Das hat den Vorteil, dass das Ermitteln der klinischen Größe besonders flexibel in einer großen Anzahl der Fälle automatisiert, insbesondere vollautomatisiert, durchgeführt werden kann. Alternativ können für das Ermitteln der klinischen Größe auch andere hämodynamische Berechnungsmethoden verwendet werden. In diesem Fall kann beispielsweise über das lokale beziehungsweise globale Merkmal eine Geometrieinformation genutzt werden und aus dem anderen Merkmal, also dem globalen beziehungsweise lokalen Merkmal, weitere Randbedingungen für das Ermitteln der klinischen Größe extrahiert werden.
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In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Wert des globalen Merkmals in Abhängigkeit eines Werts des lokalen Merkmals angepasst wird, insbesondere also eine Genauigkeit des globalen Merkmals durch das lokale Merkmal erhöht wird, oder ein Wert des lokalen Merkmals in Abhängigkeit des globalen Merkmals angepasst wird, insbesondere also eine Genauigkeit des lokalen Merkmals in Abhängigkeit des globalen Merkmals erhöht wird. Die Merkmale können also benutzt werden, um sich wechselseitig zu aktualisieren oder in der Genauigkeit zu verbessern. Das kann beispielsweise mittels einfacher statistischer Methoden erfolgen oder über andere mathematische Zusammenhänge der jeweiligen Werte der Merkmale.
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Besonders günstig ist in diesem Fall die Wahl gleichartiger Merkmale. Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine lokale und das zumindest eine globale Merkmal jeweils ein gleichartiges geometrisches und/oder physiologisches und/oder strukturelles Merkmal umfasst. Um die Genauigkeit der Werte für die jeweiligen Merkmale zu erhöhen, ist in diesem Fall vorgesehen, dass das lokale Merkmal mit dem globalen Merkmal verglichen wird und anhand eines Ergebnisses des Vergleichs oder Vergleichens die Werte für die jeweiligen Merkmale aneinander angeglichen oder angepasst werden. Das hat den Vorteil, dass eine Redundanz vorhandener Informationen aus der dreidimensionalen Rekonstruktion und der Angiographie für eine verbesserte Genauigkeit der ermittelten klinischen Kenngröße genutzt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein drittes Bereitstellen einer segmentierten Angiographieaufnahme eines weiteren Körpergefäßsegments an die Recheneinrichtung erfolgt, sowie ein drittes Extrahieren zumindest eines lokalen Merkmals des weiteren Körpergefäßsegments durch die Recheneinrichtung, und das Ermitteln der klinischen Größe des Körpergefäßsegments auch in Abhängigkeit des lokalen Merkmals des weiteren Körpergefäßsegmentes erfolgt. Auch das Ermitteln kann hier durch die Recheneinrichtung durchgeführt werden. Das weitere Körpergefäßsegment kann dabei auch in der gleichen Angiographieaufnahme bereitgestellt werden, wie das eine Körpergefäßsegment, welches bisher beschrieben ist. Es kann also das dritte Bereitstellen über ein Bereitstellen derselben segmentierten Angiographieaufnahme erfolgen wie das erste Bereitstellen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft das dritte Bereitstellen jedoch eine segmentierte weitere, von der einen segmentierten Angiographieaufnahme des zweiten Bereitstellens verschiedene Angiographieaufnahme. Das hat den Vorteil, dass beispielsweise, falls in einem Gefäßast oder Körpergefäßsegment mehrere serielle oder parallele Stenosen vorhanden sind, welche nicht in einer Angiographie mit ausreichender Genauigkeit darstellbar sind, über die lokalen Merkmale mehrerer Angiographieaufnahmen oder Segmentierungen innerhalb einer Angiographieaufnahme durch ein Verknüpfen des jeweiligen lokalen Merkmals mit dem globalen Merkmal oder der globalen Berechnungsgröße zu einem Gesamtmerkmalsmodell oder einem Gesamtberechnungsmodell so mit größer Genauigkeit und geringer Strahlenexposition ein Gesamtwert für die klinische Größe, beispielsweise einen Gesamt-FFR-Wert, berechenbar ist.
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Bevorzugt umfasst also das eine Körpergefäßsegment oder das weitere Körpergefäßsegment eine von der einen Stenose verschiedene weitere Stenose.
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Die Erfindung umfasst auch ein Untersuchungssystem zum Ermitteln einer klinischen Kenngröße eines Körpergefäßsegments. Das Untersuchungssystem weist dabei ein bildgebendes medizinisches Gerät, insbesondere einen Computertomographen, zum Bereitstellen einer dreidimensionalen Rekonstruktion eines Körpergefäßes mit dem Körpergefäßsegment auf, sowie ein Angiographiegerät zum Bereitstellen einer segmentierten Angiographieaufnahme des Körpergefäßsegments und eine Recheneinrichtung, welche mit dem bildgebenden medizinischen Gerät und mit dem Angiographiegerät für eine Informationsübermittlung koppelbar ist. Dabei ist die Recheneinrichtung ausgelegt, aus der dreidimensionalen Rekonstruktion zumindest ein globales Merkmal des Körpergefäßes zu extrahieren, sowie aus der Angiographieaufnahme zumindest ein lokales Merkmal des Körpergefäßsegments zu extrahieren und in Abhängigkeit des extrahierten lokalen und globalen Merkmals eine klinische Größe des Körpergefäßsegments zu ermitteln.
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Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des Untersuchungssystems entsprechend hier Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des Verfahrens.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige FIGUR ein schematisches Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Ermitteln einer klinischen Kenngröße eines Körpergefäßsegments.
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In dem in der FIGUR dargestellten Verfahren erfolgt zunächst in einem ersten Schritt ein erstes Bereitstellen 1 einer dreidimensionalen Rekonstruktion eines Körpergefäßes, vorliegend eines Herzkranzgefäßes, an eine Recheneinrichtung. Das Körpergefäß umfasst vorliegend einen vollständigen Körpergefäßbaum des Herzkranzgefäßes und weist auch ein Körpergefäßsegment, vorliegend beispielsweise einen Gefäßast, auf. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem Körpergefäßsegment um ein Körpergefäßsegment des Herzkranzgefäßes mit einer Stenose. Die dreidimensionale Rekonstruktion des Körpergefäßes mit dem Körpergefäßsegment wurde vorliegend unter Verwendung eines Computertomographen beziehungsweise einer Computertomographie erzeugt.
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Ein nächster Schritt ist ein zweites Bereitstellen 2 einer in diesem Beispiel segmentierten Angiographie des Körpergefäßsegments, hier also des Gefäßasts des Herzkranzgefäßes mit der Stenose, an die Recheneinrichtung. Vorliegend erfolgt als weiterer Schritt ein Registrieren 3 der Angiographieaufnahme zu der dreidimensionalen Rekonstruktion. Es wird also einem oder mehreren Bildpunkten oder Pixeln der Angiographie ein entsprechender Bildpunkt oder Voxel der dreidimensionalen Rekonstruktion zugeordnet. Damit können weitere Bildpunkte der Angiographie weiteren Bildpunkten der dreidimensionalen Rekonstruktion zugeordnet werden und umgekehrt.
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Als nächstes erfolgt vorliegend ein erstes Extrahieren 4 zumindest eines globalen Merkmals, vorliegend mehrerer globaler Merkmale, des Körpergefäßes, welche sich auf den Gefäßbaum beziehen, aus der dreidimensionalen Rekonstruktion durch die Recheneinrichtung. Vorliegend wird in Form eines Durchmessers des Körpergefäßes beziehungsweise Körpergefäßbaumes ein globales geometrisches Merkmal extrahiert sowie als globales physiologisches Merkmal eine Größe eines Myokardgewebes des Herzkranzgefäßes und als globales strukturelles Merkmal des Körpergefäßes eine Anzahl von Verzweigungen in dem Körpergefäß sowie die Art der Verzweigungen und der Abstand der Verzweigungen.
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Als nächstes erfolgt ein zweites Extrahieren 5 zumindest eines lokalen Merkmals, vorliegend mehrere lokaler Merkmale des Körpergefäßsegmentes, welche sich auf den Gefäßast, welcher vorliegend die Stenose aufweist, bezieht. Es werden als lokales geometrisches Merkmal des Körpergefäßsegments ein Durchmesser des Körpergefäßsegmentes extrahiert sowie als lokales physiologisches Merkmal ein Strömungswiderstand des Körpergefäßsegments und als lokales strukturelles Merkmal eine Anzahl von Stenosen in dem Körpergefäßsegment sowie ein Abstand der Stenosen und eine jeweilige geometrische Abmessung der Stenose.
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Vorliegend erfolgt sodann ein Anpassen 6 eines Wertes des globalen Merkmals in Abhängigkeit eines Wertes des lokalen Merkmals, hier ein Anpassen des Durchmessers des Körpergefäßes an den Durchmesser des Körpergefäßsegmentes. Dafür wird bei einem Vergleichen 7 das gleichartige geometrische Merkmal, nämlich hier der Durchmesser des Körpergefäßes als globales Merkmal und der Durchmesser des Körpergefäßsegmentes als lokales Merkmal genutzt, um die Genauigkeit der dreidimensionalen Rekonstruktion im Bereich des Körpergefäßsegmentes zu erhöhen.
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So kann beispielsweise bei vorliegend zwei seriellen oder parallelen Stenosen, welche in der dreidimensionalen Rekonstruktion nicht klar separiert sind, eine lokale genauere Kenntnis des Durchmessers des Körpergefäßsegmentes genutzt werden, um die dreidimensionale Rekonstruktion zu verbessern.
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Schließlich erfolgt vorliegend ein Ermitteln 8 der hier als FFR-Wert zu ermittelnden klinischen Kenngröße für das Körpergefäßsegment in Abhängigkeit der extrahierten lokalen und globalen Merkmale. Hier können beispielsweise die ermittelten Durchmesser sowie die ermittelte Myokardmasse, der Strömungswiderstand sowie die Eigenschaften der ermittelten Verzweigungen sowie der ermittelten Stenosen als Randbedingungen für ein Maschinenlernen oder eine anderen bekannte hämodynamische Berechnungsmethode verwendet werden.
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Insgesamt können somit über die lokalen Merkmale im von der Stenose betroffenen Körpergefäßsegment bezogen auf die Stenose sehr genaue Informationen verwertet werden und zugleich ohne weitere erforderliche Röntgenaufnahmen und damit zusätzliche Strahlendosis eine globale Information über den Gefäßbaum beziehungsweise das Körpergefäß mit dem Körpergefäßsegment berücksichtigt werden, um eine besonders genaue Berechnung der klinischen Kenngröße, hier des FFR-Werts, zu erreichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Artikel von Paul D. Morris et al.: „“Virtual“ (Computed) Fractional Flow Reserve – Current Challenges and Limitations“ in JACC: Cardiovascular Interventions, Vol. 8, No. 8, 2015, Seiten 1009 bis 1117 [0003]
