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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Bildauswertungsverfahren für zweidimensionale
Projektionsbilder, die den zeitlichen Verlauf der Verteilung eines
Kontrastmittels in einem Untersuchungsobjekt zeigen, wobei das Untersuchungsobjekt
ein Gefäßsystem
und dessen Umgebung enthält,
wobei jedes Projektionsbild eine Vielzahl von Pixeln mit Pixelwerten
aufweist, wobei die Pixelwerte miteinander korrespondierender Pixel
der Projektionsbilder durch zumindest im Wesentlichen örtlich gleiche
Bereiche des Untersuchungsobjekts bestimmt sind.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Datenträger mit
einem auf dem Datenträger gespeicherten
Computerprogramm zur Durchführung
eines derartigen Bildauswertungsverfahrens und einen Rechner mit
einem Massenspeicher, in dem ein Computerprogramm hinterlegt ist,
so dass der Rechner bei Aufruf des Computerprogramms ein derartiges
Bildauswertungsverfahren ausführt.
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Derartige
Bildauswertungsverfahren und die entsprechenden Gegenstände sind
bekannt.
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So
ist beispielsweise aus dem Fachaufsatz „Quantitative Analyse von
koronarangiographischen Bildfolgen zur Bestimmung der Myokardperfusion" von Urban Malsch
et al., erschienen in „Bildverarbeitung
für die
Medizin 2003 – Algorithmen – Systeme – Anwendungen", Springer Verlag,
Seiten 81 bis 85, ein derartiges Bildauswertungsverfahren bekannt. Bei
diesem Bildauswertungsverfahren ermittelt ein Rechner anhand der
Projektionsbilder ein zweidimensionales Auswertungsbild, das eine
Vielzahl von Pixeln aufweist, und gibt das Auswertungsbild über ein
Sichtgerät
an einen Anwender aus. Die Pixel des Auswertungsbildes korrespondieren
mit denen der Projektionsbilder. Der Rechner nimmt anhand des zeitlichen
Verlaufs der Pi xelwerte der Projektionsbilder eine Zuordnung eines
Pixelwerts zu den Pixeln des Auswertungsbildes vor, wobei der Pixelwert
für den
Zeitpunkt der maximalen Kontraständerung
charakteristisch ist.
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Die
Lehre des oben genannten Fachaufsatzes wird im Rahmen von angiographischen
Untersuchungen der Herzkranzgefäße des menschlichen Herzens
beschrieben. Diese Art der Untersuchung ist heute eines der wichtigsten
diagnostischen Hilfsmittel der Kardiologie. Zusätzliche Informationen wie die Bestimmung
der Flussgeschwindigkeit oder die Myokardperfusion sind weitere
Informationen, die mittels der Angiographie prinzipiell gewonnen
werden können.
Die wesentliche diagnostische Aussage ist hierbei die Perfusion
des Herzmuskels.
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Es
haben sich heute auch einige weitere nicht invasive Untersuchungsmethoden
wie PET, SPECT, MR oder kontrastmittelunterstützter Ultraschall etabliert.
Diese Untersuchungsmethoden bieten die Möglichkeit, neben anderen Parametern
auch den Perfusionsstatus des Myokardiums quantifizieren zu können. Generell
werden diese Methoden bei einer stabilen Angina pectoris oder zur
Risikoeinschätzung
nach einem Myokardinfarkt durchgeführt.
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Der
Auslöser
von Myokardinfarkten, Arteriosklerose, ist nicht nur eine chronische
und langsam fortschreitende Erkrankung, sondern auch eine ausgesprochen
dynamische Erkrankung. Die Gefäßwand wird
hierbei nicht nur durch Fetteinlagerungen, Wucherungen von glatten
Muskelzellen und bindegewebeartigen Umbau mit Kalkeinlagerungen
steifer und dicker. Vielmehr bestimmen auch aktive entzündliche
Prozesse mit Auflösung
des Gewebes durch Matrixproteinasen, apoptotischem Zelluntergang
und Neovaskularisation die Instabilität des Belages (Plaque). Eine
Plaqueruptur in einer Koronararterie nebst Exposition des hochaktiven
arteriosklerotischen Materials gegenüber dem strömenden Blut lösen im Extremfall
akut einen Koronarverschluss und in der Folge einen Myokardinfarkt
aus.
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In
den letzten Jahren haben sich Hinweise und Belege gemehrt, dass
eine koronare Plaqueruptur nicht immer zu einem Gefäßverschluss
und damit einem Myokardinfarkt, sondern auch zu einer Embolisation
des arteriosklerotischen Materials in die koronare Mikrozirkulation
führen
kann. Eine solche koronare Mikroembolisation kann spontan, aber
auch im Rahmen koronarer Interventionen auftreten. Insbesondere
kann eine koronare Intervention auch eine Mikroembolisation auslösen.
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Für eine Beurteilung
des therapeutischen Ergebnisses einer Intervention wäre es daher
vorteilhaft, die Verbesserung der Perfusion bzw. das Auftreten von
Mikroembolisation und Mikroinfarkten noch während der eigentlichen Intervention
kontrollieren zu können.
Vorteilhaft wäre
es somit, wenn schon im Katheterlabor zu anderen Diagnoseparametern
eine Quantifizierung der Perfusion hinzuträte. Denn damit wäre es möglich, alle
relevanten Informationen in einer Untersuchung zu erlangen und somit
zu einer besseren Therapiekontrolle zu kommen.
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Die
Quantifizierung der Durchblutung des Myokardiums mittels angiographischer
Verfahren ist jedoch problematisch. Denn die angiographisch beobachtbaren
Herzgefäße weisen
einen Durchmesser von knapp einem Millimeter oder mehr auf. Diese
beobachtbaren Gefäße enden
aber in Millionen von winzigen Kapillargefäßen, welche Durchmesser von nur
wenigen Mikrometern aufweisen. Die Flussdynamik und Verteilung in
den Kapillargefäßen bestimmt jedoch
letztlich die Blutversorgung des Herzmuskels. Der Rückschluss
von der makroskopischen Durchblutung auf die Dynamik der Durchblutung
in den Kapillargefäßen ist
daher streng genommen nicht zulässig,
auch wenn sie oftmals vorgenommen wird.
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Zur
Erfassung der Durchblutung des Myokardiums sind verschiedene Verfahren
bekannt, insbesondere die Kontrast-Echokardiographie, die magnetresonanztomographische
Diagnostik und SPECT.
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Die
echokardiographische Bestimmung der globalen und der regionalen
Funktion ist ein fester Bestandteil der nichtinvasiven kardialen
Funktionsdiagnose. Die dynamische und pharmakologische Stressechokardiographie
werden insbesondere bei der Ischämie
und bei der Vitalitätsdiagnostik
eingesetzt und tragen zur Indikationsstellung revaskularisierender
Maßnahmen
bei chronischen koronaren Herzerkrankungen bei. Kontrastspezifische
Bildgebungsverfahren ermöglichen
dabei seit kurzem eine Signalverstärkung des intramyokardialen
Blutpools, auf dessen Basis Aussagen zur Herzmuskeldurchblutung
getroffen werden können.
Aktuelle Echtzeitverfahren ermöglichen
sogar die gleichzeitige Beurteilung von Wandbewegung und Myokarddurchblutung
in hoher räumlicher
Auflösung.
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Magnetresonanztomographische
Diagnoseverfahren für
koronare Herzerkrankungen basieren auf dem Nachweis pharmakologisch
induzierter Durchblutungs- oder Wandbewegungsstörungen. Zur Beurteilung der
Myokardperfusion ist heute die kontrastmittelgestützte First-pass-Perfusionsmessung
in Ruhe und unter pharmakologischer Belastung die bevorzugte Vorgehensweise.
Hier werden Medikamente eingesetzt, die zu einer Erweiterung der
nicht betroffenen Koronararterien führen und somit auf Grund des
erhöhten
Blutflusses in diesen erweiterten Koronararterien eine Verstärkung der
geringeren Perfusion im Versorgungsgebiet einer stenosierten Koronararterie
führen.
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SPECT
ist ein nuklearmedizinisches Verfahren. Hierfür wird heutzutage als Kontrastmittel Tc-99m
neben Thallium-201-Chlorid eingesetzt. Die Myokard-Perfusionsszintigraphie
erfasst die Durchblutung des Herzmuskels unter ergometrischer und medikamentöser Belastung
sowie in Ruhe. Dabei lassen sich reversible Ischämien von permanenten Durchblutungsstörungen oder
Myokardnarben differenzieren. Voraussetzung für dieses Verfahren ist eine
optimierte tomographische Untersuchungstechnik.
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Der
akute Myokardinfarkt stellt eine kardiologische Notfallsituation
dar, in der eine rasche Diagnose und Therapie er forderlich ist.
In dieser Notfallsituation ist eine Untersuchung des Patienten mittels
magnetresonanztomographischer Verfahren, SPECT-Verfahren oder der
Kontrastechokardiographie in aller Regel nicht möglich. Weitere Probleme ergeben
sich, wenn aus anderen Gründen
nicht vorab eine Perfusionsmessung durchgeführt werden konnte. In allen
diesen Fällen
würde die
angiographisch basierte Herzperfusionsbildgebung ein wichtiges Hilfsmittel
darstellen.
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Bei
der angiographisch basierten Herzperfusionsbildgebung werden lange
Aufnahmen gemacht, wobei die Aufnahmen solange dauern, bis das Kontrastmittel
durch die Herzkranzgefäße hindurchgeflossen
ist und im Herzmuskel selbst sichtbar wird. Diese letztgenannte
Phase wird als „Myocardial Blush" bezeichnet. Die
Beurteilung des „Myocardial Blush" dient dazu, Aussagen
zur Gefäßversorgung des
Herzens zu machen und beispielsweise den Erfolg von Therapien und/oder
ein Risikoprofil für
den Patienten einzuschätzen.
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Um
die Blutflussdynamik in großen
Gefäßen und
in den Kapillargefäßen messbar
und damit vergleichbar zu machen, sind verschiedene Gradationssysteme
bekannt, die das Kontinuum der Verhältnisse in diskrete Klassen
einteilen. Manche dieser Klassifikationen beschreiben den makroskopischen
Blutkreislauf, andere den kapillaren Blutkreislauf. Die meistgebrauchten
Klassifikationen wurden von der Wissenschaftsorganisation „thrombolysis
in myocardial infarction" (TIMI)
erarbeitet. Diese Klassifikationen gelten als Standard. In multizentrischen
Studien, in denen es besonders auf reproduzierbare und vergleichbare
Ergebnisse ankommt, werden die TIMI-Klassifikationen häufig verwendet.
Die Klassifikationen sind jedoch komplex und nur zeitaufwendig anwendbar.
In der klinischen Routinearbeit werden sie daher in der Regel nicht
eingesetzt.
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Das
im Stand der Technik bei Weitem am Häufigsten eingesetzte Verfahren
ist die visuelle Einschätzung
des „Mycardial
Blush" am Bildschirm.
Diese Vorgehensweise wird für
multizentrische Studien oftmals verwendet. Voraussetzung für diese
Vorgehens weise ist, dass die angiographische Aufnahme lang genug
ist, um den Eintrag und das Auswaschen des Kontrastmittels sehen
zu können.
Die visuelle Einschätzung
erfordert aber viel Erfahrung und wird praktisch nur von so genannten
TIMI-Blush-Experten durchgeführt.
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Es
sind auch verschiedene Vorgehensweisen bekannt, in denen versucht
wird, diese visuelle, subjektiv-persönliche Einschätzung rechnergestützt vorzunehmen.
Ein Beispiel findet sich in dem oben genannten Fachaufsatz von Urban
Malsch et al..
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Die
Vorgehensweise des oben genannten Fachaufsatzes stellt bereits einen
guten Ansatz dar, weist aber noch Mängel auf. So ist es insbesondere erforderlich,
die Gefäße des Gefäßsystems
in den Projektionsbildern zu identifizieren, um diese Gefäße bei der
Auswertung des „Myocardial
Blush" auszublenden.
Auch ist es bei der Vorgehensweise des Fachaufsatzes erforderlich,
mit DSA-Bildern zu arbeiten. Dadurch besteht eine deutliche Gefahr
von Artefakten, zu deren Vermeidung wiederum rechenintensive Verfahren
zur Bewegungskompensation erforderlich sind.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bildauswertungsverfahren
und die hiermit korrespondierenden Gegenstände zu schaffen, mittels derer
anhand der Projektionsbilder selbst auf einfache Weise eine Identifikation
des Gefäßsystems
möglich
ist.
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Die
Aufgabe wird für
ein Bildauswertungsverfahren dadurch gelöst,
- – dass ein
Rechner anhand der Projektionsbilder ein zweidimensionales Auswertungsbild
ermittelt, das eine Vielzahl von Pixeln aufweist, und über ein
Sichtgerät
an einen Anwender ausgibt,
- – dass
die Pixel des Auswertungsbildes mit denen der Projektionsbilder
korrespondieren,
- – dass
der Rechner zumindest in einem Teilbereich des Auswertungsbildes
jedem Pixel einen Typ zuordnet, der dafür charakteristisch ist, ob das
jeweilige Pixel einem Gefäß des Gefäßsystems,
einem perfundierten Teil der Umgebung eines Gefäßes des Gefäßsystems oder einem nicht perfundierten
Teil der Umgebung eines Gefäßes des
Gefäßsystems
entspricht, und
- – dass
der Rechner die Zuordnung des Typs anhand des zeitlichen Verlaufs
der Pixelwerte der Projektionsbilder vornimmt.
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Im
Gegensatz zum bekannten Stand der Technik ist es somit nicht mehr
erforderlich, dass der Benutzer vorgibt, welcher Bereich der Projektionsbilder
dem Myokardium entspricht. Die Typzuordnung kann vielmehr aus den
Projektionsbildern selbst heraus erfolgen.
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Hiermit
korrespondierend wird die Aufgabe für den Datenträger bzw.
den Rechner dadurch gelöst,
dass auf dem Datenträger
ein Computerprogramm zur Durchführung
eines solchen Bildauswertungsverfahrens gespeichert ist bzw. im
Massenspeicher des Rechners ein solches Computerprogramm hinterlegt
ist, so dass der Rechner bei Aufruf des Computerprogramms dieses
Bildauswertungsverfahren ausführt.
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Das
erfindungsgemäße Bildauswertungsverfahren
ist universell anwendbar. Es ist also insbesondere auch dann anwendbar,
wenn das Untersuchungsobjekt sich nicht bewegt. Ein Beispiel eines derartigen
Untersuchungsobjekts ist das Gehirn des Menschen, in dem die gleichen
Durchblutungsprobleme wie beim menschlichen Herzen auftreten können. Diese
Durchblutungsprobleme sind, wenn sie akut auftreten, unter dem Begriff
Schlaganfall bekannt. In aller Regel ist das Untersuchungsobjekt aber
ein sich iterativ bewegendes Untersuchungsobjekt. In diesem Fall
wird zunächst
eine Serie von Bildern erfasst und dem Rechner zugeführt. Jedem
Bild der Serie ist eine Phaseninformation über das Untersuchungsobjekt
zugeordnet. Die Projektionsbilder werden dann aus dieser Serie ausgewählt, wobei darauf
ge achtet wird, dass die den Projektionsbildern zugeordneten Phaseninformationen
maximal um eine Phasenschranke von einer Referenzphase abweichen.
Sowohl die Referenzphase als auch die Phasenschranke können dem
Rechner dabei vom Anwender vorgegeben werden.
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Vorzugsweise
ermittelt der Rechner die Anzahl der Projektionsbilder und gibt
sie über
das Sichtgerät
an den Anwender aus. Für
den Anwender ist somit eine visuelle Kontrolle möglich, ob die Referenzphase
und/oder die Phasenschranke gut bestimmt sind. Gegebenenfalls kann
hierzu auch die Gesamtzahl der erfassten Iterationen des Untersuchungsobjekts
zusätzlich
mit ausgegeben werden.
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Nach
der Auswahl der Projektionsbilder ist es möglich, dass der Anwender eines
der Projektionsbilder auswählt
und der Rechner das ausgewählte
Projektionsbild zusammen mit der diesem Projektionsbild zugeordneten
Phaseninformation und/oder zusammen mit der Abweichung der diesem
Projektionsbild zugeordneten Phaseninformation von der Referenzphase über das
Sichtgerät
an den Anwender ausgibt. Dadurch ist für den Anwender ersichtlich, wie
groß die
Abweichung der Phaseninformation dieses Projektionsbildes von der
Referenzphase ist.
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Der
Teilbereich ist vorzugsweise in einem der Projektionsbilder oder
im Auswertungsbild als solcher markiert, beispielsweise mittels
einer schwarzen Umrandung. Denn dann ist für den Anwender ohne weiteres
erkennbar, welcher Bereich als Teilbereich vorgegeben ist.
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Der
Teilbereich kann vorbestimmt sein. Vorzugsweise aber wird er dem
Rechner vom Anwender vorgegeben. Denn dann arbeitet das erfindungsgemäße Bildauswertungsverfahren
besonders flexibel.
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Vorzugsweise
nimmt der Rechner die Typzuordnung anhand des zeitlichen Verlaufs
der Pixelwerte derjenigen Pixel der Projektionsbilder vor, die in
einem durch das jeweilige Pixel des Auswertungsbildes bestimmten
zweidimensionalen Typauswertungskern der Projektionsbilder liegen.
Denn dann ist ein etwaiger Rauscheinfluss minimierbar.
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Die
Typzuordnung ist besonders einfach, wenn der Rechner zumindest den
Teilbereich des Auswertungsbildes in Typparzellen von jeweils mehreren
Pixeln unterteilt und die Typzuordnung parzellenweise vornimmt.
Denn dann reduziert sich der Rechenaufwand für die Typzuordnung um den Faktor
N, wenn N die Anzahl an Pixeln pro Typparzelle ist. Als Typparzellen
werden üblicherweise
kleine Rechtecke (insbesondere Quadrate), kleine regelmäßige Dreiecke
oder kleine regelmäßige Sechsecke
herangezogen.
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Vorzugsweise
ermittelt der Rechner für
jedes Projektionsbild den gewichteten oder ungewichteten Mittelwert
des Typauswertungskerns und nimmt die Typzuordnung anhand des zeitlichen
Verlaufs des Mittelwerts vor. Denn dann ist das Bildauswertungsverfahren
zum Einen relativ einfach, zum Anderen sehr zuverlässig und
robust. Der Typauswertungskern kann dabei insbesondere mit der jeweiligen
Typparzelle korrespondieren.
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Das
erfindungsgemäße Bildauswertungsverfahren
arbeitet besonders ergebnisoptimal, wenn der Rechner eine maximale Änderung
des Mittelwerts des Typauswertungskerns, bezogen auf den Mittelwert
des zeitlich ersten Typauswertungskerns, ermittelt und dem jeweiligen
Pixel des Auswertungsbildes den Typ „nicht perfundierter Teil
der Umgebung" zuordnet,
wenn die maximale Änderung
kleiner als ein erster Schwellwert ist. Anderenfalls wird dem jeweiligen
Pixel des Auswertungsbildes entweder der Typ „perfundierter Teil der Umgebung" oder der Typ „Gefäß" zugeordnet.
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Der
erste Schwellwert kann fest und für alle Pixel der Gleiche sein.
Vorzugsweise aber hängt
der erste Schwellwert von einer Eingabe des Anwenders und/oder vom
Mittelwert des zeitlich ersten Typauswertungskerns ab. Beispielsweise
kann als erster Schwellwert ein Prozentsatz des Mittelwerts des
zeit lich ersten Typauswertungskerns herangezogen werden (Abhängigkeit
vom Mittelwert des zeitlich ersten Typauswertungskerns), wobei der
Prozentsatz von der Eingabe des Anwenders abhängt.
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Vorzugsweise
ermittelt der Rechner, wenn die maximale Änderung des Mittelwerts den
ersten Schwellwert übersteigt,
das zeitlich früheste
Projektionsbild, bei dem die Differenz des Mittelwerts des Typauswertungskerns
dieses Projektionsbildes und des Mittelwerts des Typauswertungskerns
des zeitlich ersten Projektionsbildes den ersten Schwellwert übersteigt.
Je nach dem, ob der Zeitpunkt des zeitlich frühesten Projektionsbildes vor
oder nach einem Grenzzeitpunkt liegt, ordnet der Rechner dann dem jeweiligen
Pixel des Auswertungsbildes den Typ „Gefäß" bzw. „perfundierter Teil der Umgebung" zu.
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Es
ist möglich,
dass der Grenzzeitpunkt fest vorgegeben ist. Vorzugsweise aber hängt der
Grenzzeitpunkt von einer Eingabe des Anwenders ab.
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Vorzugsweise
ermittelt der Rechner das dem Grenzzeitpunkt zeitlich am nächsten liegende
Projektionsbild und gibt es über
das Sichtgerät
an den Anwender aus. Denn dadurch hat der Anwender die Möglichkeit
zur visuellen Kontrolle des Grenzzeitpunkts.
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Vorzugsweise
ermittelt der Rechner bei denjenigen der Pixel des Auswertungsbildes,
denen er den Typ „perfundierter
Teil der Umgebung" zugeordnet
hat, auch ein Ausmaß einer
Perfusion des korrespondierenden Bereichs des Untersuchungsobjekts und
ordnet dem jeweiligen Pixel dieses Ausmaß zu.
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Beispielsweise
ist es möglich,
dass der Rechner die Ausmaßzuordnung
anhand des zeitlichen Verlaufs der Pixelwerte derjenigen Pixel der Projektionsbilder
vornimmt, die in einem durch das jeweilige Pixel des Auswertungsbildes
bestimmten zweidimensionalen Grund-Ausmaßauswertungskern der Projektionsbilder
liegen.
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Wenn
der Rechner zumindest den Teilbereich des Auswertungsbildes in Ausmaßparzellen von
jeweils mehreren Pixeln unterteilt und die Ausmaßzuordnung parzellenweise vornimmt,
lässt sich der
Rechenaufwand zur Ausmaßzuordnung
reduzieren.
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Das
erfindungsgemäße Bildauswertungsverfahren
lässt sich
besonders einfach implementieren, wenn der Rechner für jedes
Projektionsbild den gewichteten oder ungewichteten Mittelwert des Grund-Ausmaßauswertungskerns
ermittelt und die Ausmaßzuordnung
anhand des zeitlichen Verlaufs des Mittelwertes vornimmt.
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Vorzugsweise
korrespondiert der Grund-Ausmaßauswertungskern
mit der jeweiligen Ausmaßparzelle.
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Vorzugsweise
ermittelt der Rechner das Ausmaß der
Perfusion anhand mindestens einer der folgenden Größen:
- – zeitliche
Dauer, während
derer eine Änderung des
Mittelwerts den ersten Schwellwert übersteigt;
- – zeitliche
Dauer des Anstiegs der Änderung
des Mittelwerts;
- – zeitliche
Dauer des Abfalls der Änderung
des Mittelwerts;
- – maximale Änderung
des Mittelwerts;
- – Zeitpunkt
der maximalen Änderung
des Mittelwerts;
- – Zeitdauer
bis zu Beginn der Änderung
des Mittelwerts.
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Vorzugsweise
ermittelt der Rechner auch einen Wert, der für eine Dauer charakteristisch
ist, während
derer die Änderung
des Mittelwerts einen zweiten Schwellwert übersteigt, und vergleicht diesen
Wert mit einer Minimalzeit. Denn dann ist es möglich, dass der Rechner für die korrespondierenden
Projektionsbilder deren jeweilige Grund-Ausmaßauswertungskerne unberücksichtigt
lässt,
wenn die Dauer unterhalb einer Minimaldauer liegt. Insbesondere
ist es damit möglich,
Korrekturen zu ergreifen, wenn die Änderung des Mittelwerts nur
für ein oder
zwei der Projektionsbilder den zweiten Schwellwert übersteigt.
Denn dann handelt es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit um „Ausreißer".
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Wenn
der Rechner Grund-Ausmaßauswertungskerne
von Projektionsbildern unberücksichtigt lässt, ermittelt
der Rechner vorzugsweise anhand derjenigen Grund-Ausmaßauswertungskerne,
die zeitlich unmittelbar vor und/oder nach den unberücksichtigten
Grund-Ausmaßauswertungskernen
liegen, Ersatz-Ausmaßauswertungskerne,
ersetzt die unberücksichtigten
Grund-Ausmaßauswertungskerne durch
die Ersatz-Ausmaßauswertungskerne
und nimmt sodann erneut die Ausmaßzuordnung vor.
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Wenn
der Grund-Ausmaßauswertungskern mit
dem Typauswertungskern identisch ist, vereinfacht sich das erfindungsgemäße Bildauswertungsverfahren.
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Eine
sehr genaue und dennoch rechenzeitoptimierte Auswertung der Projektionsbilder
ergibt sich, wenn der Rechner
- – diejenigen
Pixel des Auswertungsbildes ermittelt, denen er den Typ „perfundierter
Teil der Umgebung" zugeordnet
hat, und die innerhalb eines vorbestimmten Mindestabstands ausschließlich von
Pixeln umgeben sind, denen er ebenfalls den Typ „perfundierter Teil der Umgebung" zugeordnet hat,
und
- – anhand
des zeitlichen Verlaufs der Pixelwerte derjenigen Pixel der Projektionsbilder,
die in einem durch das jeweilige Pixel des Auswertungsbildes bestimmten
zweidimensionalen Zusatz-Ausmaßauswertungskern
der Projektionsbilder liegen, eine erneute Ausmaßzuordnung vornimmt, wobei
der jeweilige Zusatz-Ausmaßauswertungskern
im korrespondierenden Grund-Ausmaßauswertungskern enthalten
ist.
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Vorzugsweise
setzt der Rechner zumindest das Ausmaß der Perfusion anhand einer
Zuordnungsvorschrift in Farbwerte um und gibt das Auswertungsbild
in Form einer entsprechend farbcodierten Darstellung über das
Sichtgerät
an den Anwender aus. Denn dann ist das Ausmaß der Perfusion für den Anwender
intuitiv besonders leicht erfassbar. Gegebenenfalls können dabei auch
die beiden anderen Typen „nicht
perfundierter Teil der Umgebung" und „Gefäß" entsprechend farbcodiert
werden.
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Wenn
der Rechner die Zuordnungsvorschrift zusammen mit der farbcodierten
Darstellung über das
Sichtgerät
an den Anwender ausgibt, ist das Ausmaß der Perfusion für den Anwender
einfacher zuordenbar. Beispielsweise kann die Zuordnungsvorschrift
in das Auswertungsbild eingeblendet werden oder neben dem Auswertungsbild – beispielsweise
in einem eigenen Fenster – dargestellt
werden.
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Das
erfindungsgemäße Bildauswertungsverfahren
kann noch weiter optimiert werden, wenn eines der Projektionsbilder
zu einem Referenzbild bestimmt wird, der Rechner einen Referenzbereich
der Projektionsbilder mit einem korrespondierenden Referenzbereich
des Referenzbildes vergleicht, der Rechner anhand des Vergleichs
eine für
alle Pixel des jeweiligen Projektionsbildes gültige Transformation der Pixelwerte
bestimmt, so dass der Mittelwert der Pixelwerte des Referenzbereich
des transformierten Projektionsbildes und der Mittelwert der Pixelwerte
des Referenzbereichs des Referenzbildes in einer vorbestimmten funktionalen
Beziehung stehen, und der Rechner die Pixelwerte des jeweiligen Projektionsbildes
entsprechend dieser Transformation transformiert. Denn dann können auch
Intensitätsunterschiede
in den Projektionsbildern, die sich auf Grund nicht konstant gehaltener
Betriebsparameter bei der Erfassung der Projektionsbilder ergeben,
zumindest teilweise kompensiert werden.
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Vorzugsweise
blendet der Rechner den Referenzbereich in eines der Projektionsbilder
oder in das Auswertungsbild ein. Denn dann ist für den Anwender sofort intuitiv
erfassbar, anhand welchen Bildbereiches die Transformation bestimmt
wird. Auf Grund seines intellektuellen Verständnisses des dargestellten
Bildes kann der Anwender daher beurteilen, ob der Referenzbereich
ordnungsgemäß bestimmt
ist.
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Es
ist möglich,
dass der Rechner den Referenzbereich selbsttätig ermittelt. Beispielsweise
ist es möglich,
dass der Rechner den Referenzbereich anhand der Pixel des Auswertungsbildes
ermittelt, denen er den Typ „nicht
perfundierter Teil der Umgebung" zugeordnet
hat. Alternativ oder zusätzlich
kann der Rechner bei der Ermittlung des Referenzbereichs Informationen über die
den Projektionsbildern zu Grunde liegende Aufnahmegeometrie und
den Einspeiseort des Kontrastmittels in das Untersuchungsobjekt
berücksichtigen.
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Alternativ
zur Ermittlung des Referenzbereichs durch den Rechner ist es selbstverständlich auch
möglich,
dass der Referenzbereich dem Rechner vom Anwender vorgegeben wird.
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Wenn
der Anwender dem Rechner eine Anwahl eines Pixels bzw. einer Gruppe
von Pixeln des Auswertungsbildes vorgibt und der Rechner daraufhin
den zeitlichen Verlauf des Mittelwerts der Pixelwerte derjenigen
Bereiche der Projektionsbilder ermittelt und über das Sichtgerät an den
Anwender ausgibt, anhand derer der Rechner das Ausmaß der Perfusion
des angewählten
Pixels bzw. der angewählten
Gruppe von Pixeln bestimmt hat, ist für den Anwender auf einfache
Weise eine noch weitergehende und detailliertere Auswertung der
Projektionsbilder möglich.
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Vorzugsweise
gibt der Rechner zumindest die Bestimmungskriterien, anhand derer
er die Typzuordnung zumindest des Teilbereich des Auswertungsbildes
bestimmt hat, zusammen mit dem Auswertungsbild über das Sichtgerät an den
Anwender aus. Denn auf diese Weise ist eine einfache Kontrolle durch
den Anwender möglich.
Vorzugsweise sind die Bestimmungskriterien vom Anwender dabei interaktiv änderbar
und ermittelt der Rechner bei einer Änderung der Bestimmungskriterien
das Auswertungsbild neu. Denn dann ist eine einfach Optimierung
der Bestimmungskriterien durch den Anwender möglich.
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Wenn
der Rechner eines der Projektionsbilder in das Auswertungsbild einblendet,
ist die Lage der Gefäße auf einfache Weise
erkennbar. Dadurch ist für
den Benutzer auf einfache Weise überprüfbar, ob
der Rechner die Typzuordnung korrekt vorgenommen hat.
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Wenn
der Rechner auf Grund einer entsprechenden Aufforderung durch den
Anwender anhand des Auswertungsbildes selbsttätig einen Report erstellt,
das Auswertungsbild und den Report den Projektionsbildern zuordnet
und die Projektionsbilder, das Auswertungsbild und den Report als
Einheit archiviert, wird der Anwender von dieser Arbeit entlastet.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung:
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1 ein
Blockschaltbild einer Aufnahmeanordnung, eines Steuerrechners und
einer Auswertungseinrichtung,
-
2 ein
Ablaufdiagramm,
-
3 beispielhaft
ein Projektionsbild,
-
4 ein
Blockschaltbild einer Auswertungseinrichtung,
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5 und 6 Ablaufdiagramme,
-
7 ein
Auswertungsbild,
-
8 das
Auswertungsbild von 7 mit einem überlagerten Projektionsbild,
-
9 ein
Ablaufdiagramm,
-
10 ein
aus einem Projektionsbild abgeleitetes Zwischenbild,
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11 bis 13 zeitliche
Verläufe
von Mittelwerten,
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14 ein
Ablaufdiagramm,
-
15 einen
zeitlichen Verlauf eines Mittelwerts,
-
16 einen
weiteren zeitlichen Verlauf eines Mittelwerts und
-
17 bis 20 Ablaufdiagramme.
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Gemäß 1 wird
eine Aufnahmeanordnung 1 von einer Steuereinrichtung 2 gesteuert.
Mittels der Aufnahmeanordnung 1 werden Bilder B eines Untersuchungsobjekts 3 erfasst.
Im vorliegenden Fall, in dem das Untersuchungsobjekt 3 ein
Mensch ist, werden beispielsweise Bilder B des Herzens oder des
Gehirns des Menschen 3 erfasst.
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Zum
Erfassen der Bilder B weist die Aufnahmeanordnung 1 eine
Strahlungsquelle 4, hier z. B. eine Röntgenquelle 4, und
einen korrespondierenden Detektor 5 auf.
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Zum
Erfassen der Bilder B werden gemäß 2 in
einem Schritt S1 zunächst
das Untersuchungsobjekt 3 und die Aufnahmeanordnung 1 positioniert.
Die Positionierung kann insbesondere davon abhängig sein, welche Region (Herz,
Gehirn, ...) des Untersuchungsobjekts 3 erfasst werden
soll und welcher Teil der Region speziell relevant ist, beispielsweise
welche Koronararterie (RCA, LAD, LCX) beobachtet werden soll. Der
Schritt S1 kann alternativ rein manuell durch einen Anwender 6,
vollautomatisch von der Steuereinrichtung 2 oder aber vom
Anwender 6 mit Unterstützung
durch die Steuereinrichtung 2 vorgenommen werden.
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Die
Vornahme des Schrittes S1 kann mit einer Aufnahme von Kontrollbildern
verbunden sein. Dies ist aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht
relevant und wird daher nicht näher
erläutert.
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Sodann
wartet die Steuereinrichtung 2 in einem Schritt S2 ein
Startsignal des Anwenders 6 ab. Nach Erhalt des Startsignals
erfasst der Detektor 5 ein Bild B des Untersuchungsobjekts 3 und
führt es der
Steuereinrichtung 2 zu. Die Steuereinrichtung 2 nimmt
das Bild B in einem Schritt S3 entgegen und fügt dem Bild B einen korrespondierenden
Erfassungszeitpunkt t hinzu. Falls das Untersuchungsobjekt 3 bzw.
der relevante Teil des Untersuchungsobjekts 3 sich iterierend
bewegen sollte, nimmt die Steuereinrichtung 2 in einem
Schritt S4 weiterhin von einer entsprechenden Erfassungseinrichtung 7 ein Phasensignal
des Untersuchungsobjekts 3 entgegen. Ebenfalls im Rahmen
des Schrittes S4 ermittelt die Steuereinrichtung 3 dann
eine entsprechende Phaseninformation φ und fügt die Phaseninformation φ ebenfalls
dem erfassten Bild B hinzu. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 2 im
Rahmen des Schrittes S4 ein EKG-Signal entgegen nehmen und daraus
die Phaseninformation φ ableiten.
Auch kann die Steuereinrichtung 2 die Aufnahmeanordnung 1 anhand
des zugeführten
Phasensignals gegebenenfalls derart ansteuern, dass bereits die
Erfassung der Bilder B nur zu einer oder mehreren vorbestimmten Phasenlagen
des Untersuchungsobjekts 3 erfolgt, beispielsweise nur
0,3 und 0,6 Sekunden nach der R-Zacke des EKG-Signals.
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Im
Regelfall wird das Untersuchungsobjekt 3 in seiner iterierenden
Bewegung nicht von außen
beeinflusst. Falls beispielsweise das Herz des Menschen 3 aber
sehr unregelmäßig schlägt, kann
gezielt eine externe Anregung des Herzens mit einem Herzschrittmacher
erfolgen, um einen regelmäßigen Herzschlag
zu erzwingen.
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In
einem Schritt S5 korrigiert die Steuereinrichtung 2 das
erfasste Bild B. Die Steuereinrichtung 2 korrigiert das
erfasste Bild B dabei vorzugsweise ausschließlich um detektorspezifische
Korrekturen, führt
aber keine weitergehende Bildaufbereitung durch. Beispielsweise
wendet sie keinerlei Rauschminderungsverfahren an.
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In
einem Schritt S6 wird geprüft,
ob eine Injektion eines Kontrastmittels erfolgen soll. Falls diese Prüfung bejaht
wird, wird in einem Schritt S7 das Kontrastmittel in das Untersuchungsobjekt 3 injiziert. Die
Schritte S6 und S7 können – analog
zum Schritt S1 – vom
Anwender 6 selbst vorgenommen werden, von der Steuereinrichtung 2 vollautomatisch
vorgenommen werden oder aber zwar vom Anwender 6 vorgenommen
werden, wobei ihn jedoch die Steuereinrichtung 2 unterstützt.
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In
einem Schritt S8 prüft
die Steuereinrichtung 2, ob das Erfassen der Bilder B beendet
werden soll. Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Steuereinrichtung 2 zum
Schritt S3 zurück.
Anderenfalls übermittelt
sie in einem Schritt S9 die erfassten, vorzugsweise um detektorspezifische
Korrekturen korrigierten Bilder B, deren Erfassungszeitpunkte t
sowie gegebenenfalls auch deren Phaseninformationen φ an eine
Auswertungseinrichtung 8. Alternativ zur Übermittlung
der Bilder B, der Erfassungszeitpunkte t und der Phaseninformationen φ im Rahmen
des nachgeordneten Schrittes S9 könnte das Übermitteln natürlich auch
bildweise, also zwischen den Schritten S5 und S6 erfolgen.
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Das
oben stehend skizzierte Verfahren wurde nunmehr grob geschildert,
da es im Rahmen der vorliegenden Erfindung nur von untergeordneter
Bedeutung ist. So wurde beispielsweise die – manuelle, vollautomatische
oder rechnerunterstützte – Einstellung
der Aufnahmeparameter der Aufnahmeanordnung 1 (Betriebsspannung
der Strahlungsquelle 4, Bildrate, Bildvorverarbeitung,
Positionierung, ...) als selbstverständlich vorausgesetzt. Auch
eine gegebenenfalls erforderliche Kalibrierung der Aufnahmeanordnung 1 kann
vorgenommen werden. Auch versteht sich von selbst, dass die Erfassung
der Bilder B über
einen hinreichend langen Zeitraum erfolgen muss, nämlich beginnend
vor der Injektion des Kontrastmittels und endend nach dem Auswaschen
des Kontrastmittels.
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3 zeigt
beispielhaft eines der erfassten Bilder B. Aus 3 ist
sofort ersichtlich, dass das Bild B zweidimensional ist und somit
eine Vielzahl von Pixeln 9 enthält. Die Auflösung des
Bildes B ist sogar so hoch, dass im dargestellten Bild B die einzelnen
Pixel 9 nicht mehr erkennbar sind. Lediglich rein beispielhaft
ist eines der Pixel 9 mit dem Bezugszeichen 9 markiert.
Jedes Pixel 9 weist einen Pixelwert auf, der z. B. zwischen
0 und 255 (= 28 – 1) liegt.
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Aus 3 ist
weiterhin erkennbar, dass das Untersuchungsobjekt 3 ein
Gefäßsystem
und dessen Umgebung enthält.
Auf Grund des Umstands, dass die Bilder B in ihrer Gesamtheit eine
zeitliche Folge bilden, zeigen die Bilder B somit zugleich auch
den zeitlichen Verlauf der Verteilung des Kontrastmittels in dem
Untersuchungsobjekt 3.
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Wenn
das Untersuchungsobjekt 3 während der Erfassung der Bilder
B unbewegt war (beispielsweise weil Bilder B vom Gehirn des Menschen 3 aufgenommen
wurden) oder auf Grund einer entsprechenden Triggerung der Aufnahme
(beispielsweise stets 0,6 Sekunden nach der R-Zacke des EKG) die Bilder
B das Untersuchungsobjekt 3 stets in der gleichen Phasenlage
zeigen, ist bereits durch die Bilderfassung als solche gewährleistet,
dass die Pixelwerte miteinander korrespondierender Pixel 9 der
Bilder B durch zumindest im Wesentlichen örtlich gleiche Bereiche des
Untersuchungsobjekts 3 bestimmt sind. In diesem Fall können alle
erfassten Bilder B zu Projektionsbildern B im Sinne der nachfolgenden
Ausführungen
bestimmt werden. Anderenfalls muss eine geeignete Auswahl erfolgen.
Dies wird nachstehend in Verbindung mit den 4 und 5 näher erläutert.
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Gemäß 4 weist
die Auswertungseinrichtung 8 – die prinzipiell mit der Steuereinrichtung 2 identisch
sein kann – unter
anderem eine Recheneinheit 10 und einen Massenspeicher 11 auf.
Im Massenspeicher 11 ist ein Computerprogramm 12 hinterlegt.
Bei Aufruf des Computerprogramms 12 führt die Auswertungseinrichtung 8 ein
Bildauswertungsverfahren aus, das nachfolgend detailliert beschrieben wird.
Die Auswertungseinrichtung 8 stellt somit einen Rechner
im Sinne der vorliegen den Erfindung dar. Vorab sei aber noch erwähnt, dass
das Computerprogramm 12 der Auswertungseinrichtung 8 selbstverständlich zuvor
zugeführt
worden sein muss. Dieses Zuführen
kann beispielsweise mittels eines geeigneten Datenträgers 13 erfolgen,
auf dem das Computerprogramm 12 ebenfalls gespeichert ist.
Dieser Datenträger 13 wird
in eine geeignete Schnittstelle 14 der Auswertungseinrichtung 8 eingeführt, so
dass das auf dem Datenträger 13 gespeicherte
Computerprogramm 12 ausgelesen und im Massenspeicher 11 der
Auswertungseinrichtung 8 hinterlegt werden kann.
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Die
Bilder B selbst werden der Auswertungseinrichtung 8 in
einem Schritt S11 über
eine entsprechende Schnittstelle 15 zugeführt. Gleiches
gilt für die
korrespondierenden Erfassungszeitpunkte t und die zugeordneten Phaseninformationen φ. Zur Auswahl
der Projektionsbilder B aus der erfassten Serie von Bildern B müssen der
Auswertungseinrichtung 8 aber auch die entsprechenden Auswahlkriterien φ*, δφ bekannt
sein, nämlich
eine Referenzphasenlage φ*
und eine Phasenschranke δφ. Hierbei
ist es möglich,
dass die Referenzphase φ*
und die Phasenschranke δφ innerhalb
der Auswertungseinrichtung 8 gespeichert sind. Vorzugsweise
aber werden die Referenzphase φ*
und die Phasenschranke δφ der Auswertungseinrichtung 8 gemäß 5 in
einem Schritt S12 vom Anwender 6 über eine entsprechende Eingabeeinrichtung 17 vorgegeben.
Beispielsweise ist es möglich,
dass der Anwender 6 in der erfassten Sequenz von Bildern
B durch entsprechende Eingaben blättert und eines der Bilder
B auswählt.
Die Phaseninformation φ des
so ausgewählten
Bildes B bestimmt dann die Referenzphase φ*, der Abstand zum unmittelbar
nachfolgenden und unmittelbar vorhergehenden Bild B die Phasenschranke δφ. Es ist
aber natürlich
ebenso möglich,
dass der Anwender 6 die entsprechenden Werte φ*, δφ explizit
durch Zahlenwerte vorgibt. Schließlich ist es auch noch möglich, dass
das EKG-Signal über
ein Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 ausgibt und der Anwender 6 im EKG-Signal
entsprechende Markierungen setzt. In allen Fällen kann der Anwender 6 die
Werte φ*
und δφ alternativ
als absolute Zeitwerte oder als relative Phasenwerte vorgeben.
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In
Schritten S13 bis S17 erfolgt die eigentliche Auswahl der Projektionsbilder
B aus der gesamten Serie von Bildern B. Hierzu wird zunächst in
einem Schritt S13 ein Index i auf den Wert Eins gesetzt. Sodann
selektiert die Auswertungseinrichtung 8 im Schritt S14
die Bilder B der Iteration i des Untersuchungsobjekts 3.
Innerhalb der nunmehr selektierten Bilder B bestimmt die Auswertungseinrichtung 8 nunmehr
im Regelfall eines (ausnahmsweise auch keines) der Bilder B zu einem
Projektionsbild B. Denn sie sucht im Schritt S15 zunächst dasjenige
der selektierten Bilder B, bei dem der Betrag der Differenz der
Phaseninformation φ zur
Referenzphase φ*
minimal wird. Sodann prüft
sie, ob diese Differenz kleiner als die Phasenschranke δφ ist. Wenn
die Auswertungseinrichtung 8 so ein Bild B ermitteln kann,
bestimmt sie im Schritt S15 dieses Bild B zum Projektionsbild B
für die
jeweilige Iteration i. Wenn sie kein solches Bild B ermitteln kann,
vermerkt sie dies entsprechend.
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Im
Schritt S16 prüft
die Auswertungseinrichtung 8, ob der Index i bereits seinen
Maximalwert erreicht hat. Wenn dies nicht der Fall ist, inkrementiert die
Auswertungseinrichtung 8 im Schritt S17 den Index i und geht zum
Schritt S14 zurück.
Anderenfalls ist die Bestimmung der Projektionsbilder B beendet.
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Durch
diese Vorgehensweise, die Bestandteil der vorliegenden Erfindung
ist, ist gewährleistet, dass
die Pixelwerte miteinander korrespondierender Pixel 9 der
Projektionsbilder B auch dann durch zumindest im Wesentlichen örtlich gleiche
Bereiche des Untersuchungsobjekts 3 bestimmt sind, wenn
das Untersuchungsobjekt 3 sich während der Erfassung der gesamten
Serie von Bildern B iterierend bewegt hat.
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In
einem Schritt S18 gibt die Auswertungseinrichtung 8 die
Anzahl der ermittelten Projektionsbilder B und die Anzahl der Iterationen
des Untersuchungsobjekts 3 über das Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 aus. Dieser kann somit erkennen, ob er eine gute
Auswahl für
die Referenzphase φ* und/oder
die Phasenschranke δφ getroffen
hat.
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In
einem Schritt S19 wartet die Auswertungseinrichtung 8 als
nächstes
eine Anwendereingabe ab. Wenn eine derartige Eingabe erfolgt ist,
prüft die Auswertungseinrichtung 8 in
einem Schritt S20, ob diese Eingabe eine Bestätigung des Anwenders 6 war.
Wenn dies der Fall ist, ist die Auswahl der Projektionsbilder B
abgeschlossen und es kann mit dem eigentlichen Bildauswertungsverfahren
fortgefahren werden.
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Anderenfalls
prüft die
Auswertungseinrichtung 8 in einem Schritt S21, ob der Anwender
einen Wunsch nach Änderung
der Referenzphase φ* und/oder
der Phasenschranke δφ eingegeben
hat. Wenn dies der Fall ist, geht die Auswertungseinrichtung 8 zum
Schritt S12 zurück.
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Anderenfalls
hat der Anwender 6 einen Wunsch nach Darstellung eines
der Projektionsbilder B eingegeben. In diesem Fall nimmt die Auswertungseinrichtung 8 in
einem Schritt S22 vom Anwender 6 eine entsprechende Anwahl
entgegen. In einem Schritt S23 stellt sie dann das angewählte Projektionsbild
B auf dem Sichtgerät 16 dar.
Zusammen mit dem angewählten
Projektionsbild B gibt sie auch die korrespondierende Phaseninformation φ des angewählten Projektionsbildes
B, die Referenzphase φ*, deren
Differenz und die Phasenschranke δφ über das
Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 aus. Sodann geht sie zum Schritt S19 zurück. Gegebenenfalls wäre es auch
möglich,
eine Gesamtdarstellung des Phasenverlaufs anzuzeigen und die Phaseninformation φ aller Projektionsbilder
B gleichzeitig darzustellen.
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Der
Vollständigkeit
halber sei erwähnt,
dass die Schritte S12 bis S23 nur dann sinnvoll und/oder erforderlich
sind, wenn eine Auswahl der Projektionsbilder B aus der Gesamtserie
von Bildern B erfolgen muss. Wenn hingegen die erfassten Bilder
B a priori bereits alle geeignet sind, können die Schritte S12 bis S23
entfallen.
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Weiterhin
sei erwähnt,
dass alternativ zu der oben stehend in Verbindung mit 5 beschriebenen
Vorgehensweise es auch möglich
ist, vorab geeignete Intervalle für die Phaseninformation φ festzulegen
und für
jedes Intervall die Anzahl an möglichen Projektionsbildern
B zu ermitteln. Die Auswertungseinrichtung 8 kann in diesem
Fall eine Liste bzw. Tabelle ausgeben, anhand derer für den Anwender 6 erkennbar
ist, wie viele Projektionsbilder B ihm für welches Phasenintervall jeweils
zur Verfügung
stehen. In diesem Fall muss der Anwender 6 nur noch das von
ihm gewünschte
Phasenintervall selektieren.
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Wenn
die Auswahl der Projektionsbilder B aus der Gesamtserie von Bildern
B abgeschlossen ist, wird mit 6 fortgefahren.
Schritte S31 und S32 von 6 entsprechen dabei dem Schritt
S11 einerseits und den Schritten S12 bis S23 von 5 andererseits.
Da der Schritt S32, wie bereits erwähnt, nur optional ist, ist
er in 6 nur gestrichelt dargestellt.
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In
einem Schritt S33 nimmt die Auswertungseinrichtung 8 vom
Anwender 6 einen Teilbereich 18 entgegen. Diesen
Teilbereich 18 blendet die Auswertungseinrichtung 8 in
einem Schritt S34 in eines der Projektionsbilder B ein und gibt
dieses Projektionsbild B zusammen mit der Markierung des Teilbereichs 18 über das
Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 aus. Auch dies ist aus 3 ersichtlich.
Der Teilbereich 18 entspricht dabei dem schwarzen Rahmen
in 3.
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In
einem Schritt S35 ermittelt der Rechner sodann für jedes Pixel 9, das
innerhalb des vorgegebenen Teilbereichs 18 liegt, dessen
Typ. Der Typ 1 entspricht dabei dem nicht perfundierten Teil der
Umgebung eines Gefäßes. Der
Typ 2 entspricht einem Gefäß, der Typ
3 dem perfundierten Teil der Umgebung eines Gefäßes.
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In
einem Schritt S36 prüft
die Auswertungseinrichtung 8 für jedes Pixel 9 innerhalb
des Teilbereichs 18, ob diesem Pixel 9 der Typ
3 zugeordnet wurde. Wenn dies der Fall ist, ermittelt die Auswertungseinrichtung 8 in
einem Schritt S37 für
das jeweilige Pixel 9 ein Ausmaß der Perfusion und ordnet dem
betreffenden Pixel 9 das ermittelte Ausmaß zu.
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Die
Zuordnung des jeweiligen Typs und gegebenenfalls auch des Ausmaßes der
Perfusion zu den einzelnen Pixeln 9 definiert ein Auswertungsbild A.
Auf Grund der Art der Erstellung des Auswertungsbildes A korrespondiert
dabei jedes Pixel 9 des Auswertungsbildes A mit den entsprechenden
Pixeln 9 der Projektionsbilder B. Insbesondere ist somit
auch das Auswertungsbild A zweidimensional und weist eine Vielzahl
von Pixeln 9 auf. Dieses Auswertungsbild A gibt die Auswertungseinrichtung 8 im
Rahmen des Schrittes S38 über
das Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 aus.
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Auf
die Schritte S35 bis S37, die den eigentlichen Kern der vorliegenden
Erfindung betreffen, wird später
noch detailliert eingegangen werden.
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7 zeigt
ein derartiges Auswertungsbild A. Gemäß 7 hat die
Auswertungseinrichtung 8 das Ausmaß der Perfusion und auch den
Typ anhand einer Zuordnungsvorschrift in Farbwerte umgesetzt. Die
Auswertungseinrichtung 8 gibt somit das Auswertungsbild
A in Form einer farbcodierten Darstellung über das Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 aus. Die Zuordnungsvorschrift kann die Auswertungseinrichtung 8 dabei
ggf. zusammen mit der farbcodierten Darstellung über das Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 ausgeben.
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Alternativ
zu der Darstellung gemäß 7 ist
es gemäß 8 auch
möglich,
eines der Projektionsbilder B in das Auswertungsbild A mit einzublenden.
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Wie
weiterhin aus 7 ersichtlich ist, können in
das Auswertungsbild A auch andere Angaben mit eingeblendet sein,
beispielsweise ein erster Schwellwert SW1, ein Grenzzeitpunkt GZP,
ein Faktor F sowie weitere Werte. Die Bedeutung dieser Werte wird
später
noch ersichtlich werden.
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Gemäß den 7 und 8 wird
nur der Teilbereich 18 dargestellt und ausgegeben. Es ist aber
selbstverständlich
auch möglich, über den
Teilbereich 18 hinaus das gesamte Auswertungsbild A über das
Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 auszugeben und in diesem Fall den Teilbereich 18 analog
zu 3 entsprechend zu markieren.
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In
einem Schritt S39 wartet die Auswertungseinrichtung 8 dann
eine Eingabe des Anwenders 6 ab. Wenn diese Eingabe erfolgt
ist, prüft
die Auswertungseinrichtung 8 zunächst in einem Schritt S40,
ob die Eingabe eine Bestätigung
war. Wenn dies der Fall ist, erstellt die Auswertungseinrichtung 8 in
einem Schritt S41 anhand des Auswertungsbildes A einen Report und
ordnet das Auswertungsbild A und den Report den Projektionsbildern
B zu. Sodann archiviert sie zumindest die Projektionsbilder B, das
Auswertungsbild A und den Report als Einheit.
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Anderenfalls
prüft die
Auswertungseinrichtung 8 in einem Schritt S42, ob die Eingabe
eine Anweisung zum Verwerfen des Auswertungsbildes A war. In diesem
Fall wird das Bildauswertungsverfahren ohne Abspeichern des Reports
ohne weiteres verlassen.
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Anderenfalls
prüft die
Auswertungseinrichtung 8 in einem Schritt S43, ob die Kriterien
zur Bestimmung des Typs und/oder des Ausmaßes der Perfusion geändert werden
sollen. Wenn dies der Fall ist, nimmt die Auswertungseinrichtung 8 in
einem Schritt S44 neue Kriterien entgegen und geht zum Schritt S35
zurück.
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Wenn
auch die Kriterien nicht geändert
werden sollen, kann der Anwender 6 nur noch ein Pixel 9 oder
eine Gruppe von Pixeln 9 angewählt haben. In diesem Fall nimmt
die Auswertungseinrichtung 8 in einem Schritt S45 eine
entsprechende Anwahl eines Pixels 9 oder einer Pixelgruppe
entgegen. In einem Schritt S46 ermittelt sie dann für das angewählte Pixel 9 bzw.
die angewählte
Pixelgruppe den zeitlichen Verlauf des Mittelwerts der entsprechenden
Bereiche der Projektionsbilder B, anhand derer er für das angewählte Pixel 9 bzw.
die angewählte
Pixelgruppe das Ausmaß der
Perfusion ermittelt hat, und gibt diesen Verlauf über das
Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 aus.
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9 zeigt
nun eine mögliche
Implementierung der Schritte S35 bis S37 von 6.
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Gemäß 9 teilt
die Auswertungseinrichtung 8 zunächst in einem Schritt S51 die
Projektionsbilder B in zweidimensionale Parzellen 19 ein.
Die Einteilung der Parzellen 19 ist beispielsweise aus 3 ersichtlich.
Gemäß 3 sind
die Parzellen 19 rechteckig. Dies ist die einfachste Art
der Einteilung in Parzellen 19. Es sind aber auch andere
Parzellenformen möglich,
insbesondere gleichseitige Dreiecke und regelmäßige Sechsecke.
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Die
Größe der Parzellen 19 ist
prinzipiell frei wählbar.
Sie müssen
aber selbstverständlich
zweidimensional sein. Ferner sollten sie so viele Pixel 9 umfassen,
dass sich bei einer Mittelwertbildung das Rauschen tendenziell herausmittelt
und Bewegungsartefakte zumindest im Regelfall vernachlässigbar sind.
Andererseits sollte die Auflösung
hinreichend gut sein. In Versuchen wurde ermittelt, dass die Parzellen
vorzugsweise zwischen etwa 60 und rund 1000 Pixeln enthalten sollten,
was im Falle rechteckiger Parzellen 19 einer Kantenlänge von
z.B. 8 × 8
Pixeln bis z. B. 32 × 32
Pixeln entsprechen kann.
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In
Schritten S52 und S53 setzt die Auswerteeinrichtung 8 als
nächste
Laufindizes i, j auf den Wert Eins. Der Index i durchläuft nacheinander
jede Parzelle 19 der zweidimensionalen Anordnung von Parzellen 19 gemäß 3.
Der Index j durchläuft
nacheinander die Projektionsbilder B.
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In
einem Schritt S54 bestimmt die Auswertungseinrichtung 8 den – gewichteten
oder ungewichteten – Mittelwert
M(j) der Pixelwerte der durch den Index i bestimmten Parzelle 19 in
dem durch den Index j bestimmten Projektionsbild B.
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In
einem Schritt S55 prüft
die Auswertungseinrichtung 8, ob der Index j bereits seinen
Maximalwert erreicht hat. Wenn dies nicht der Fall ist, inkrementiert
die Auswertungseinrichtung 8 in einem Schritt S56 den Index
j und geht zum Schritt S54 zurück,
um den nächsten
Mittelwert M(j) zu ermitteln.
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Wenn
für eine
bestimmte Parzelle 19 alle Mittelwerte M(j) ermittelt sind,
bestimmt die Auswertungseinrichtung 8 in einem Schritt
S57 anhand dieser Mittelwerte M(j) zunächst den Typ der jeweiligen Parzelle 19 und
ordnet den ermittelten Typ einer Parzelle 19 des Auswertungsbildes
A – siehe 7 – zu. Die
Parzellen 19 des Auswertungsbildes A korrespondieren dabei
1:1 mit den Parzellen 19 der Projektionsbilder B.
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Sodann
prüft die
Auswertungseinrichtung 8 in einem Schritt S58, ob der ermittelte
Typ dem Typ 3, also dem Typ „perfundierter
Teil der Umgebung", entspricht.
Wenn dies der Fall ist, bestimmt die Auswertungseinrichtung 8 in
einem Schritt S59 anhand derselben Mittelwerte M(j) das Ausmaß der Perfusion für diese
Parzelle 19 und ordnet es ebenfalls der korrespondierenden
Parzelle 19 des Auswertungsbildes A zu.
-
Sodann
prüft die
Auswertungseinrichtung 8 in einem Schritt S60, ob sie die
Schritt S53 bis S59 bereits für
alle Parzellen 19 durchgeführt hat. Wenn dies nicht der
Fall ist, inkrementiert sei in einem Schritt S61 den Index i und
geht zum Schritt S53 zurück.
Anderenfalls ist die Ermittlung und Zuordnung des Typs und auch
des Ausmaßes
der Perfusion beendet.
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Selbstverständlich sind
Modifikationen des oben stehend in Verbindung mit 9 beschriebenen
Verfahrens möglich.
So kann beispielsweise insbesondere die Reihenfolge der Indizes i,
j vertauscht werden. In diesem Fall wird eine Anzahl modifizierter Projektionsbilder
B' ermittelt. Jedes
dieser modifizierten Projektionsbilder B' weist pro Parzelle 19 einen einheitlichen
Wert auf, nämlich
den im Schritt S54 ermittelten Mittelwert M(j). Ein Beispiel eines
derartigen modifizierten Projektionsbildes B' ist in 10 dargestellt.
-
Durch
die oben stehend beschriebene, erfindungsgemäße Vorgehensweise werden insbesondere
folgende Merkmale erreicht:
- – Die Auswertungseinrichtung 8 nimmt
die Zuordnung des Typs anhand des zeitlichen Verlaufs der Pixelwerte
der Projektionsbilder B vor.
- – Die
Auswertungseinrichtung 8 nimmt die Zuordnung des Typs und
des Ausmaßes
an Perfusion anhand des zeitlichen Verlaufs der Pixelwerte derjenigen
Pixel 9 der Projektionsbilder B vor, die in einem durch
das jeweilige Pixel 9 des Auswertungsbildes A bestimmten
zweidimensionalen Auswertungskern 19 der Projektionsbilder
B liegen. Denn der Auswertungskern 19 korrespondiert mit
der jeweiligen Parzelle 19.
- – Aus
dem gleichen Grund nimmt die Auswertungseinrichtung 8 die
Zuordnung von Typ und Ausmaß auch
für alle
Pixel 9 einer Parzelle 19 einheitlich vor.
- – Weiterhin
werden zur Ermittlung des Typs und zur Ermittlung des Ausmaßes die
gleichen Parzellen 19 herangezogen.
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7 und
auch 8 zeigen das Ergebnis der Zuordnung.
-
Alternativ
zur parzellenweisen Zuordnung von Typ und Ausmaß der Perfusion der einzelnen
Pixel 9 des Auswertungsbildes A wäre es natürlich auch möglich, dass
die Auswertungseinrichtung 8 für jedes Pixel 9 des
Auswertungsbildes A einen eigenen zweidimensionalen Auswertungskern
in den Projektionsbildern B bestimmt, bei dem das jeweilige Pixel 9 des
Auswertungsbildes A in der Mitte des jeweiligen Auswertungskerns
angeordnet ist. Auch dann ist eine völlig analoge Vorgehensweise
möglich.
Hierzu wäre aber
ein erheblich größerer Re chenaufwand
erforderlich, dem kein deutlicher Genauigkeitsgewinn gegenüber steht.
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Wenn
im Untersuchungsobjekt 3 viel Kontrastmittel vorhanden
ist, erfolgt nur eine relativ geringe Transmission. Dies bewirkt
in den Projektionsbildern B eine relativ geringe Helligkeit (tendenziell: schwarz).
Wenn umgekehrt im Untersuchungsobjekt 3 nur wenig Kontrastmittel
vorhanden ist, erfolgt eine höhere
Transmission, wodurch in den Projektionsbildern B eine größere Helligkeit
(tendenziell: weiß)
hervorgerufen wird. In der Regel wird bei der Digitalisierung der
Projektionsbilder B schwarz der Pixelwert Null zugeordnet, weiß der maximal
mögliche
Pixelwert z. B. 28 – 1 = 255. Nachfolgend wird
umgekehrt zur konventionellen Vorgehensweise vorgegangen. Weiß wird also
der Pixelwert Null zugeordnet, schwarz der maximal mögliche Pixelwert.
Denn diese Zuordnung erleichtert das Verständnis der nachfolgenden Ausführungen.
Die Zuordnung von Null zu weiß und
Maximalwert zu schwarz ist aber nicht prinzipiell erforderlich.
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In
Verbindung mit den 11 bis 13 wird
nunmehr beschrieben, wie die Auswertungseinrichtung 8 den
Typ der einzelnen Parzellen 19 ermittelt. Hierfür benötigt die
Auswertungseinrichtung 8 zwei Entscheidungskriterien, nämlich den
ersten Schwellwert SW1 und den Grenzzeitpunkt GZP.
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Wenn
bei einer bestimmten Parzelle 19 in allen Projektionsbildern
B die Differenz der ermittelten Mittelwerte M(j) vom korrespondierenden
Mittelwert M(1) des ersten Projektionsbildes B maximal den ersten
Schwellwert SW1 erreicht, wird der jeweiligen Parzelle 19 der
Typ „Hintergrund" bzw. „nicht
perfundierter Teil der Umgebung" zugeordnet.
Ein typisches Beispiel für
einen derartigen Mittelwertverlauf zeigt 11.
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Der
erste Schwellwert SW1 kann fest vorgegeben sein. Er kann beispielsweise
5 oder 10 % des maximalen Aussteuerungsbereichs betragen. Er kann
aber auch relativ zum Mittelwert M(1) der jeweiligen Parzellen 19 des
ersten Projektionsbildes B definiert sein. Beispielsweise kann er
10 oder 20 % des Mittelwertes M(1) betragen. Vorzugsweise aber hängt der
erste Schwellwert SW1 sowohl von einer Eingabe des Anwenders 6 als
auch vom Mittelwert M(1) der entsprechenden Parzelle 19 des
zeitlichen ersten Projektionsbildes B ab. Dies kann insbesondere
dadurch realisiert werden, dass der Anwender 6 gemäß einem
Schritt S71 von 14 den Faktor F der Auswertungseinrichtung 8 vorgibt
und die Auswertungseinrichtung 8 dann in einem Schritt
S72 den ersten Schwellwert SW1 für
die jeweilige Parzelle 19 als Produkt des Faktors F und
des Mittelwerts M(1) der jeweiligen Parzelle 19 bestimmt.
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Wenn
der Typ einer Parzelle 19 nicht dem Typ „Hintergrund" entspricht, muss
der Parzelle 19 entweder den Typ „Gefäß" oder den Typ „perfundierter Teil der Umgebung" zugeordnet sein.
Für die
Unterscheidung dieser beiden Typen dient der Grenzzeitpunkt GZP.
Denn wenn der erste Schwellwert SW1 erstmals vor dem Grenzzeitpunkt
GZP überschritten
wird, wird einer Parzelle 19 der Typ „Gefäß" zugeordnet, anderenfalls der Typ „perfundierter
Teil der Umgebung".
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Auch
der Grenzzeitpunkt GZP kann der Auswertungseinrichtung 8 fest
vorgegeben sein. Vorzugsweise aber hängt auch der Grenzzeitpunkt
GZP von einer Eingabe des Anwenders 6 ab. Hierzu sind gemäß 14 Schritte
S73 bis S75 vorhanden. Im Schritt S73 nimmt die Auswertungseinrichtung 8 vom Anwender 6 den
Grenzzeitpunkt GZP entgegen. Im Schritt S74 ermittelt die Auswertungseinrichtung 8 dasjenige
der Projektionsbilder B, das dem Grenzzeitpunkt GZP zeitlich am
nächsten
liegt. Dieses Projektionsbild B gibt sie im Rahmen des Schrittes
S74 über
das Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 aus. Im Schritt S75 überprüft die Auswertungseinrichtung 8, ob
der Anwender 6 den Grenzzeitpunkt GZP bestätigt oder
ob er eine Neuvorgabe wünscht.
Entsprechend wird entweder zum Schritt S73 zurückgegangen oder das Verfahren
mit einem Schritt S76 fortgesetzt, in dem die Typzuordnung für die einzelnen
Parzellen 19 erfolgt.
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Die 12 und 13 zeigen
je ein Beispiel eines zeitlichen Verlaufs für eine Parzelle 19 vom
Typ „Gefäß" und „perfundierter
Teil der Umgebung".
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Gemäß dem Schritt
S76 erfolgt folgende Typzuordnung: Wenn für alle möglichen Indizes j gilt, dass
der Betrag der Differenz des Mittelwerts M(j) des Projektionsbildes
B(j) und des Mittelwerts M(1) des Projektionsbildes B(1) kleiner
als der erste Schwellwert SW1 ist, wird der korrespondierenden Parzelle 19 der
Typ 1 (Hintergrund) zugeordnet. Wenn ein Wert für den Index j existiert, für den die oben
genannte Differenz den ersten Schwellwert SW1 übersteigt und der Index j mit
einer Erfassungszeit t(j) korrespondiert, die vor dem Grenzzeitpunkt GZP
liegt, wird der betreffenden Parzelle 19 der Typ 2 (Gefäß) zugeordnet.
Anderenfalls wird der betreffenden Parzelle 19 der Typ
3 (perfundierter Teil der Umgebung) zugeordnet.
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In
einem Schritt S77 prüft
die Auswertungseinrichtung 8, ob der ermittelte Typ der
Typ 3 ist. Nur wenn dies der Fall ist, werden Schritte S78 bis S80 durchgeführt. Anderenfalls
werden die Schritte S78 bis S80 übersprungen.
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Im
Schritt S78 führt
die Auswertungseinrichtung 8 eine Berechnung des Ausmaßes der
Perfusion durch. Diese Berechnung kann auf vielerlei Art und Weise
erfolgen. Dies wird nachstehend in Verbindung mit 15 näher erläutert. Vorab
sei aber erwähnt,
dass im einfachsten Fall nur zwei oder drei Werte für das Ausmaß der Perfusion
unterschieden werden, also nur hoch und niedrig oder hoch, mittel und
niedrig. Es sind aber auch feinere Unterteilungen möglich.
-
Gemäß 15 übersteigt
der zeitliche Verlauf des Mittelwerts M in einer Parzelle 19 vom
Typ 3 erstmals zu einem Zeitpunkt T1 den ersten Schwellwert SW1.
Zu einem Zeitpunkt T2 erreicht der Mittelwert z. B. 90% seines Maximums
Mmax. Zu einem Zeitpunkt T3 erreicht der Mittelwert M sein Maximum Mmax.
Zu einem Zeitpunkt T4 fällt
der Mittelwert M wieder auf bei spielsweise 90% seines Maximums Mmax
ab. Zu einem Zeitpunkt T5 fällt
der Mittelwert M dann wieder unter den ersten Schwellwert SW1 ab.
Der Zahlenwert 90% ist dabei nur beispielhaft. Es könnte selbstverständlich auch
ein anderer Prozentsatz herangezogen werden. Auch kann gegebenenfalls
eine Korrektur um einen Basiswert M0 erfolgen. Der Basiswert M0
ist dabei für
die betrachtete Parzelle 19 definiert als der Mittelwert
der Mittelwerte M vor dem Grenzzeitpunkt GZP oder vor dem Zeitpunkt
T1.
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Zusätzlich zu
den oben genannten Zeitpunkten T1 bis T5 kann eine Hilfszeit T6
definiert werden, in der der Mittelwert M einen zweiten Schwellwert SW2 übersteigt.
Der zweite Schwellwert SW2 entspricht dabei vorzugsweise dem so
genannte FWHM (FWHM = full width at half maximum).
-
Für das Ausmaß der Perfusion
ist es nun möglich,
dass die Auswertungseinrichtung 8 es aus einer dieser Größen oder
aus mehreren dieser Größen ermittelt.
Beispielsweise sind folgende Vorgehensweisen – einzeln oder in Kombination
miteinander – möglich:
- – Es
wird die Differenz der Zeitpunkte T5 und T1 gebildet. Dieser Wert
ist charakteristisch für
die zeitliche Dauer, während
derer die Änderung
des Mittelwerts M den ersten Schwellwert SW1 übersteigt.
- – Es
wird die Differenz der Zeitpunkte T2 und T1 gebildet. Dieser Wert
ist charakteristisch für
die zeitliche Dauer des Anstiegs der Änderung des Mittelwerts M.
- – Es
wird die Differenz der Zeitpunkte T5 und T4 gebildet. Dieser Wert
ist charakteristisch für
die zeitliche Dauer des Abfalls der Änderung des Mittelwerts M.
- – Es
wird das Maximum Mmax herangezogen, also die maximale Änderung
des Mittelwerts M.
- – Es
wird der Zeitpunkt T3 herangezogen, also der Zeitpunkt der maximalen Änderung
des Mittelwerts M.
- – Es
wird der Zeitpunkt T1 herangezogen, das heißt die Zeitdauer bis zu Beginn
der Änderung des
Mittelwerts M.
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Es
sind selbstverständlich
auch Abwandlungen und Kombinationen dieser Vorgehensweisen möglich. Im
Falle von Kombinationen können
diese alternativ gewichtet oder ungewichtet sein.
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Im
Schritt S79 überprüft die Auswertungseinrichtung 8,
ob die Zeitdauer T6 eine Minimalzeit Tmin übersteigt. Wenn dies nicht
der Fall ist, ist die Zeitdauer T6 extrem kurz. Ein Beispiel eines
solchen Verlaufs zeigt 16. Dies deutet mit hoher Wahrscheinlichkeit
auf ein so genanntes Artefakt hin. Die Auswertungseinrichtung 8 geht
daher in diesem Fall zum Schritt S80 über. Im Schritt S80 sorgt sie
dafür, dass
bezüglich
der momentan behandelten Parzelle 19 das entsprechende
Projektionsbild B unberücksichtigt
bleibt. Im einfachsten Fall wird einfach das jeweilige Projektionsbild
B (selbstverständlich
beschränkt
auf die jeweilige Parzelle 19) ausgelassen. Vorzugsweise
aber nimmt die Auswertungseinrichtung 8 eine Ersetzung
vor. Denn sie ersetzt die behandelte Parzelle 19 durch
die korrespondierende Parzelle 19 des zeitlich unmittelbar
vorhergehenden Projektionsbildes B, des zeitlich unmittelbar nachfolgenden
Projektionsbildes B oder durch eine Interpolation des zeitlich unmittelbar
vorhergehenden und des zeitlich unmittelbar nachfolgenden Projektionsbildes
B.
-
Im
Regelfall wird die Minimalzeit Tmin einem einzigen Projektionsbild
B entsprechen, gegebenenfalls auch zwei Projektionsbildern B. Wenn
die Minimalzeit Tmin einem einzigen Projektionsbild B entspricht,
bietet sich an, eine artefaktbehaftete Parzelle 19 durch
den Mittelwert der korrespondierenden Parzellen 19 des
zeitlich unmittelbar vorhergehenden und des zeitlich unmittelbar
nachfolgenden Projektionsbildes B zu ersetzen. Wenn die Minimalzeit
Tmin zwei Projektionsbildern B entspricht, muss weiter unterschieden
werden, ob die Zeitdauer T6 einem oder zwei Projektionsbildern B
entspricht. Wenn die Zeitdauer T6 einem Projektionsbild B entspricht,
kann die oben stehend erwähnte
Interpolation vorgenommen werden. Wenn die Zeitdauer T6 zwei Projektionsbildern
B entspricht, kann entweder eine Interpolation mit der Gewichtung
2:1 bzw. 1:2 vorgenommen werden oder eine Ersetzung durch die korrespondierende
Parzelle 19 des jeweils zeitlich unmittelbar benachbarten
Projektionsbildes B.
-
Nach
der Ausführung
des Schrittes S80 geht die Auswertungseinrichtung 8 zum Schritt
S78 zurück.
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Das
oben stehend beschriebene, erfindungsgemäße Bildauswertungsverfahren
kann gegebenenfalls nach Bedarf verfeinert werden. Beispielsweise
ist es möglich,
nach der parzellenweisen Ermittlung des Ausmaßes der Perfusion eine feinere Ermittlung
durchzuführen.
Dies wird nachfolgend in Verbindung mit 17 näher beschrieben.
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Gemäß 17 selektiert
die Auswertungseinrichtung 8 zunächst in einem Schritt S91 eine
Parzelle 19. In einem Schritt S92 überprüft die Auswertungseinrichtung 8,
ob der selektierten Parzelle der Typ 3 zugeordnet ist. Nur wenn
dies der Fall ist, wird zu einem Schritt S93 übergegangen. Im Schritt S93 berechnet
die Auswertungseinrichtung 8 die logische Hilfsgröße OK. OK
nimmt den Wert „wahr" dann und nur dann
an, wenn die selektierte Parzelle 19 vollständig von
Parzellen 19 umgeben ist, denen ebenfalls der Typ 3 zugeordnet
ist. Der Wert der logischen Hilfsvariablen OK wird im Schritt S94 überprüft. Je nach
dem Ergebnis der Prüfung
werden dann Schritte S95 und S96 ausgeführt. Im Schritt S95 wird die selektierte
Parzelle 19 unterteilt, beispielsweise in 2 × 2 = 4
Unterparzellen. Für
jede Unterparzelle nimmt die Auswertungseinrichtung 8 dann
im Schritt S96 erneut eine Ermittlung und Zuordnung des Ausmaßes der
Perfusion vor.
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Im
Schritt S97 prüft
die Auswertungseinrichtung 8, ob sie die Schritte S92 bis
S96 bereits für
alle Parzellen 19 durchgeführt hat. Wenn dies nicht der Fall
ist, geht sie zu einem Schritt S98 über, indem sie eine andere,
bisher noch nicht selektierte Parzelle 19 selektiert. Vom
Schritt S98 aus geht sie zum Schritt S92 zurück.
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Die
Vorgehensweise von 17 ist selbstverständlich abänderbar.
So kann beispielsweise der Schritt S95 vor den Schritt S91 vorgezogen
werden, so dass er für
alle Parzellen 19 durchgeführt wird. Die Schritte S91
bis S94 sowie S97 und S98 werden dann jeweils mit den Unterparzellen
durchgeführt. Unabhängig davon,
ob die eine oder die andere Vorgehensweise ergriffen wird, ermittelt
die Auswertungseinrichtung 8 aber nur für diejenigen Pixel 9 des Auswertungsbildes
A, denen der Typ „perfundierter Teil
der Umgebung" zugeordnet
ist und die in einem vorbestimmten Mindestabstand (hier eine Parzelle 19 oder
eine Unterparzelle) ausschließlich
von Pixeln 9 umgeben sind, denen ebenfalls der Typ „perfundierter
Teil der Umgebung" zugeordnet
ist, erneut das Ausmaß der
Perfusion.
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Im
Rahmen der oben stehenden Erläuterung des
erfindungsgemäßen Bildauswertungsverfahrens wurde
vorausgesetzt, dass die Aufnahmeparameter der Aufnahmeanordnung 1 einschließlich der
Betriebsparameter der Strahlungsquelle 4 während der Erfassung
der Bilder B konstant gehalten wurden. Wenn diese Voraussetzung
hingegen nicht erfüllt
ist, kann es zu Helligkeitsschwankungen in den erfassten Bildern
B kommen, welche die Auswertung beeinträchtigen können, im Extremfall sogar unmöglich machen
können.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist daher vorgesehen, entsprechende
Korrekturen vorzunehmen, so dass dennoch eine Auswertung erfolgen
kann. Diese Korrekturen erfolgen dabei vor dem Schritt S35 oder
nach dem Schritt S44 von 6. Sie werden nachstehend in
Verbindung mit 18 näher erläutert.
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Gemäß 18 wird
zunächst
in einem Schritt S101 ein Referenzbereich 20 der Projektionsbilder
B bestimmt. Im einfachsten Fall erfolgt die Bestimmung des Referenzbereichs 20 durch
eine entsprechende Anwendereingabe. Sodann blendet die Auswertungseinrichtung 8 in
einem Schritt S102 den Referenzbereich 20 in eines der
Projektionsbilder B ein. Beispielhaft ist dies aus 3 ersichtlich.
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Als
nächstes
bestimmt die Auswertungseinrichtung 8 in einem Schritt
S103 eines der Projektionsbilder B zu einem Referenzbild B. Welches
der Projektionsbilder B zum Referenzbild B bestimmt wird, ist dabei
prinzipiell beliebig. In der Regel wird aber das erste oder das
letzte der Projektionsbilder B zum Referenzbild B bestimmt werden.
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In
einem Schritt S104 selektiert die Auswertungseinrichtung 8 dann
eines der Projektionsbilder B.
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Das
selektierte Projektionsbild B vergleicht die Auswertungseinrichtung 8 in
einem Schritt S105 mit dem Referenzbild B. Der Vergleich erfolgt
dabei nur innerhalb der miteinander korrespondierenden Referenzbereiche 20.
Anhand des Vergleichs bestimmt die Auswertungseinrichtung 8 in
einem Schritt S106 eine Transformation der Pixelwerte des selektierten
Projektionsbildes B. Die Transformation ist derart bestimmt, dass
der Mittelwert der Pixel 9 des Referenzbereichs 20 des
transformierten Projektionsbildes B auf der einen Seite und der
Mittelwert der Pixel 9 des Referenzbildes B auf der anderen
Seite in einer vorbestimmten funktionalen Beziehung zueinander stehen.
Die funktionale Beziehung kann insbesondere darin bestehen, dass
der Mittelwert der Pixel 9 des Referenzbereichs 20 des
transformierten Projektionsbildes B gleich dem Mittelwert der Pixel 9 des Referenzbildes
B ist. Die Transformation kann alternativ linear oder nicht linear
sein.
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Entsprechend
der im Schritt S106 bestimmten Transformation transformiert die
Auswertungseinrichtung 8 in einem Schritt S107 alle Pixel 9 des selektierten
Projektionsbildes B, also sowohl die Pixel 9 innerhalb
des Referenzbereichs 20 als auch die Pixel 9 außerhalb
des Referenzbereichs 20.
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In
einem Schritt S108 prüft
die Auswertungseinrichtung 8, ob sie die Schritte S104
bis S107 bereits für
alle Projektionsbilder B durchgeführt hat. Wenn dies noch nicht
der Fall ist, geht sie zunächst zu
einem Schritt S109 über,
in dem sie ein anderes der Projektionsbilder B selektiert. Sodann
geht sie zum Schritt S105 zurück.
Anderenfalls ist das Transformieren der Projektionsbilder B beendet.
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Alternativ
zu einer Vorgabe des Referenzbereichs 20 durch den Anwender 6 ist
es natürlich
auch möglich,
dass die Auswertungseinrichtung 8 den Referenzbereich 20 selbsttätig ermittelt.
Beispielsweise kann die Auswertungseinrichtung 8 den Referenzbereich 20 anhand
der Pixel 9 des Auswertungsbildes A ermitteln, denen sie
den Typ „nicht
perfundierter Teil der Umgebung",
also den Typ 1, zugeordnet hat. Parzellen 19, die außerhalb
des Belichtungsbereichs liegen, werden dabei nicht berücksichtigt.
Dies kann gemäß 19 beispielsweise
wie folgt geschehen:
Zunächst
selektiert die Auswertungseinrichtung 8 in einem Schritt
S111 eine Parzelle 19. In einem Schritt S112 prüft die Auswertungseinrichtung 8 dann,
ob die selektierte Parzelle 19 vom Typ 1 ist. Nur wenn
dies der Fall ist, werden Schritte S113 bis S115 ausgeführt. Anderenfalls
wird direkt zu einem Schritt S116 übergegangen.
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Im
Schritt S113 ermittelt die Auswertungseinrichtung 8 die
logische Hilfsgröße OK. Die
logische Hilfsgröße OK nimmt
den Wert „wahr" nur dann an, wenn
die selektierte Parzelle 19 vollständig von Parzellen 19 umgeben
ist, denen ebenfalls der Typ 1 zugeordnet ist. Durch diese Vorgehensweise
wird insbesondere erreicht, dass nur der Innenbereich des Auswertungsbildes
A zum Referenzbereich 20 bestimmt werden kann. Der Randbereich
hingegen wird zwangsweise ausgeblendet.
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Der
Wert der logischen Hilfsgröße OK wird im
Schritt S114 überprüft. Wenn
die logische Variable OK den Wert „falsch" aufweist, wird direkt zum Schritt S116 übergegangen,
anderenfalls wird der Schritt S115 ausgeführt. Im Schritt S115 bestimmt
die Auswertungseinrichtung 8 die selektierte Parzelle 19 zum
Bestandteil des Referenzbereichs 20.
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In
einem Schritt S117 überprüft die Auswertungseinrichtung 8,
ob sie bereits alle Parzellen 19 abgeprüft hat. Wenn dies noch nicht
der Fall ist, geht sie zu einem Schritt S118 über, in dem sie eine andere
Parzelle 19 selektiert. Sodann geht sie zum Schritt S112
zurück.
Anderenfalls ist das Verfahren zum Bestimmen des Referenzbereichs 20 abgeschlossen. Der
so bestimmte Referenzbereich 20 wird dann auf die Projektionsbilder
B übertragen.
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Wenn
die Auswertungseinrichtung 8 den Referenzbereich 20 selbsttätig bestimmt,
ist es alternativ oder zusätzlich
zur Vorgehensweise von 19 auch möglich, so vorzugehen, wie dies
nachfolgend in Verbindung mit 20 beschrieben
wird.
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Gemäß 20 ruft
die Auswertungseinrichtung 8 in einem Schritt S121 Informationen über die Aufnahmegeometrie
und/oder über
den Einspeiseort des Kontrastmittels ab. Auf Grund dieser Angaben kann
die Auswertungseinrichtung 8 dann in einem Schritt S122
bestimmte Parzellen 19 als zum Referenzbereich 20 gehörig selektieren.
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Weiterhin
ist es selbstverständlich
möglich, den
Referenzbereich 20 entsprechend 3 über das
Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 auszugeben. Somit ist der Anwender 6 in
der Lage, den Referenzbereich 20 zu überprüfen, zu bestätigen, zu
verwerfen oder gegebenenfalls auch zu ändern.
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Das
erfindungsgemäße Bildauswertungsverfahren
stellt einen erheblichen Fortschritt gegenüber den Bildauswertungsverfahren
des Standes der Technik dar. Insbesondere ist es bei dem erfindungsgemäßen Bildauswertungsverfahren
nicht erforderlich, mit DSA-Bildern zu arbeiten. Dies ist zwar möglich, aber
eben nicht erforderlich. Auch ist es nicht erforderlich, eine ROI
(Region of Interest) zu bestimmen. Weiter ist es nicht erforderlich,
zu bestimmen, welche Teile der Projektionsbilder B Gefäß, perfundierter
Teil der Umgebung oder nicht perfundierter Teil der Umgebung sind.
Diese Bestimmung nimmt vielmehr die Auswertungseinrichtung 8 selbst
vor. Auch ist es nicht erforderlich, ein Referenzbild zu bestimmen
bzw. zur Verfügung
zu haben. Weiterhin muss keinerlei Image Warping vorgenommen werden.
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Das
erfindungsgemäße Bildauswertungsverfahren
weist einen hohen Automatisierungsgrad und eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit
auf. Darüber
hinaus ist es sehr flexibel, auch im Rahmen der Visualisierung des
Auswertungsergebnisses und im Rahmen der Interaktivität. Schließlich ist
es noch möglich,
das erfindungsgemäße Bildauswertungsverfahren
in den Rahmen einer so genannten TIMI-Flussmessung zu integrieren.
Dadurch kann ein doppeltes Erfassen der Projektionsbilder B in Verbindung
mit der damit gekoppelten Röntgenbelastung des
Patienten 3 vermieden werden.