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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Darstellungsverfahren 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
in maschinenlesbarer Form gespeicherten Computerprogramm, wobei
das Computerprogramm von einem Rechner ausführbaren Maschinencode umfasst, wobei
die Ausführung
des Maschinencodes durch den Rechner die Durchführung eines derartigen Darstellungsverfahrens
bewirkt, und einen Rechner mit einem Massenspeicher, in dem ein
Computerprogramm hinterlegt ist, so dass der Rechner nach Aufruf
des Computerprogramms ein derartiges Bildauswertungsverfahren ausführt.
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Derartige
Darstellungsverfahren 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 Darstellungsverfahren bekannt.
Bei diesem Darstellungsverfahren 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 Pixel werte 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 die Perfusion des Herzmuskels.
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Im
Stand der Technik sind weitere nicht invasive Untersuchungsmethoden
wie PET, SPECT, MR oder kontrastmittelunterstützter Ultraschall bekannt. 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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Für eine Beurteilung
des therapeutischen Ergebnisses einer Intervention wäre es 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
beob achtbaren Gefäße enden
in Millionen von winzigen Kapillargefäßen, welche Durchmesser von
nur wenigen Mikrometern aufweisen. Die Flussdynamik und Verteilung
in den Kapillargefäßen bestimmt
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 er 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
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 Koronar arterien 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-99 m 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 erforderlich 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 zeitaufwändig anwendbar.
In der klinischen Routinearbeit werden sie 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 „Myocardial
Blush" am Bildschirm. Diese
Vorgehensweise wird für
multizentrische Studien oftmals verwendet. Voraussetzung für diese
Vorgehensweise ist, dass die angiographische Aufnahme lang genug
ist, um den Eintrag und das Auswaschen des Kontrastmittels sehen
zu können.
Die visuelle Einschätzung
erfordert 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, die 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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In
der nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung
DE 10 2005 039 189 sind ebenfalls Bildauswertungsverfahren
für zweidimensionale
Projektionsbilder beschrieben.
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Die
Vorgehensweise der
DE
10 2005 039 189 A1 ist bereits recht gut. Auch führt die
dort beschriebene farbcodierte Darstellung des Parzellentyps (Gefäß, Perfusionsbereich,
Hintergrund) und des Ausmaßes
(Perfusionsgrades) zu einer guten Erkennbarkeit der im Rahmen der
DE 10 2005 039 189 A1 ermittelten
Perfusion. Für
die direkte Erkennbarkeit der Durchblutung des Untersuchungsobjekts, also
für die
visuelle Einschätzung
des Blushs, ist die in der
DE 10 2005 039 189 A1 beschriebene Vorgehensweise
hingegen ungeeignet.
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Aus
der
DE 101 00 572
A1 ist ein Verfahren zur Darstellung des Blutflusses in
einem Gefäßbaum bekannt.
Bei diesem Verfahren wird eine Serie von Röntgen-Projektionsbildern eines
Untersuchungsobjekts aus unterschiedlichen Richtungen aufgenommen.
Anhand der aufgenommenen Projektionsbilder wird eine dreidimensionale
Rekonstruktion des Untersuchungsobjekts erstellt. In der dreidimensionalen Rekonstruktion
wird eine Folge von Clustern aus räumlich zusammenhängenden
Voxeln bestimmt. Die Bestimmung der Cluster erfolgt hierbei ausgehend
von einem Startcluster des Gefäßbaums.
Ausgehend von diesem Cluster wird mindestens ein durch die Blutflussrichtung
definiertes Cluster ermittelt, das seinerseits Ausgangspunkt für die Bestimmung
mindestens eines in der Folge nächsten
Clusters ist und von dessen Voxeln wenigstens einige an die Voxel
des Startclusters und des nächsten
Clusters angrenzen. Für
jedes neue Cluster der Folge wird das darauffolgende Cluster ermittelt,
bis der gesamte Gefäßbaum in
Cluster eingeteilt ist. Die Cluster können entsprechend ihrer Reihenfolge
farbcodiert dargestellt werden. Anhand einer zweidimensionalen Angiographie-Sequenz
können
den einzelnen Clustern weiterhin Ankunftszeiten zugeordnet werden,
zu denen ein Kontrastmittelbolus das jeweilige Cluster erreicht.
Durch Differenziation der Ankunftszeiten in Blutflussrichtung können die
lokalen Blutflussgeschwindigkeiten ermittelt werden. Auch die Blutflussgeschwindigkeiten
können
farbcodiert dargestellt werden.
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Aus
der
DE 100 00 185
A1 ist ein Verfahren zur Darstellung des zeitlichen Verlaufs
des Blutflusses in einem Untersuchungsobjekt bekannt. Bei diesem
Verfahren wird eine Serie von Röntgenprojektionsbildern
während
einer Kontrastmittelzuführung
an die Blutgefäße in dem
Untersuchungsobjekt ermittelt. Weiterhin wird ein den Verlauf der
Blutgefäß in dem Untersuchungsobjekt
enthaltender (zwei- oder dreidimensionaler) Bilddatensatz ermittelt.
Die mit Kontrastmittel gefüllten
Bereiche der Blutgefäße in den einzelnen
Röntgenprojektionsbildern
werden segmentiert. Der Bilddatensatz wird durch Vergleich mit den
segmentierten Röntgenprojektionsbildern
zeitlich codiert. Eines oder mehrere aus dem zeitlich codierten
Bilddatensatz erstellte, den zeitlichen Verlauf des Blutflusses
darstellende Bilder werden dargestellt. Die relevante Information
ist bei der
DE 100
00 185 A1 der jeweilige Bereich des Gefäßsystems, in den ein Kontrastmittel
zu einem bestimmten Zeitpunkt eingetragen ist. Die verschiedenen
Bereiche können
jeweils mit voneinander verschiedenen Farben codiert werden und
zusammen dargestellt werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Darstellungsverfahren
für zweidimensionale
Projektionsbilder der eingangs genannten Art zu schaffen, das auf
einfache Weise eine gute visuelle Erkennbarkeit der Durchblutung
ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird zunächst
durch ein Darstellungsverfahren mit den verfahrensgegenständlichen Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen:
- – Ein
Rechner unterteilt ein darzustellendes der Projektionsbilder zumindest
in einem Perfusionsbereich in Parzellen.
- – Der
Rechner ermittelt für
jede Parzelle anhand der in der jeweiligen Parzelle des darzustellenden Projektionsbildes
auftretenden Pixelwerte mindestens einen charakteristischen Wert.
Alternativ kann der Rechner für
jede Parzelle den mindestens einen charakteristischen Wert anhand
der in der jeweiligen Parzelle des darzustellenden Projektionsbildes
auftretenden Pixelwerte und deren Differenzen zu den Pixelwerten
einer korrespondierenden Parzelle eines anderen Projektionsbildes
ermitteln.
- – Der
Rechner ermittelt für
jede im Perfusionsbereich enthaltene Parzelle anhand des mindestens einen
charakteristischen Wertes eine Projektionsfarbe. Die Projektionsfarbe
ordnet er der jeweiligen Parzelle zu.
- – Der
Rechner gibt zumindest einen den Perfusionsbereich enthaltenden
Teilbereich des darzustellenden Projektionsbildes über ein
Sichtgerät an
einen Anwender aus. Jede Parzelle des Perfusionsbereichs des darzustellenden
Projektionsbildes stellt er in der ihr zugeordneten Projektionsfarbe
dar.
- – Der
Rechner addiert die Pixelwerte der im Perfusionsbereich des dargestellten
Projektionsbildes gelegenen Pixel oder deren Differenzen zu den
Pixelwerten der im Perfusionsbereich des anderen Projektionsbildes
gelegenen Pixel zu einer Gesamtperfusion.
- – Anhand
der Gesamtperfusion bestimmt der Rechner mindestens eine charakteristische
Größe eines
akustischen Signals.
- – Der
Rechner gibt das akustische Signal zusammen mit dem Teilbereich
des dargestellten Projektionsbildes über einen Lautsprecher aus.
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Auf
Grund der Farbzuordnung ist die Erkennbarkeit der Durchblutung gegenüber einer
Graustufendarstellung erheblich verbessert. Auf Grund der Parzellierung
kann eine zu starke Streuung der Farbwerte auf engem Raum vermieden
werden. Als charakteristische Größe des akustischen
Signals kommen insbesondere die Lautstärke, die Dauer und ganz bevorzugt
die Frequenz des akustischen Signals in Frage.
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Hiermit
korrespondierend wird die Aufgabe für den Datenträger bzw.
den Rechner dadurch gelöst,
dass auf dem Datenträger
in maschinenlesbarer Form ein Computerprogramm gespeichert ist,
wobei das Computerprogramm von einem Rechner ausführbaren
Maschinencode umfasst, wobei die Ausführung des Maschinencodes durch
den Rechner die Durchführung
eines solchen Darstellungsverfahrens bewirkt, bzw. im Massenspeicher
des Rechners ein solches Computerprogramm hinterlegt ist, so dass der
Rechner nach Aufruf des Computerprogramms dieses Darstellungsverfahren
ausführt.
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Das
erfindungsgemäße Darstellungsverfahren
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 aus dieser Serie ausgewählt, wobei
darauf geachtet 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 vom Anwender vorgegeben werden.
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Vorzugsweise
stellt der Rechner das darzustellende Projektionsbild außerhalb
des Perfusionsbereichs Schwarz/Weiß oder als Graustufenbild dar. Durch
diese Beschränkung
der Farbcodierung auf den Perfusionsbereich wird die Erkennbarkeit
der Perfusion für
den Anwender verbessert.
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Vorzugsweise
unterteilt der Rechner das darzustellende Projektionsbild auch außerhalb
des Perfusionsbereichs in Parzellen und ordnet den außerhalb
des Perfusionsbereichs gelegenen Parzellen des darzustellenden Projektionsbildes
jeweils einen Grauwert oder einen der Werte Schwarz und Weiß zu.
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Es
ist möglich,
dass der Perfusionsbereich dem Rechner vom Anwender vorgegeben wird. Ebenso
ist möglich,
dass der Rechner den Perfusionsbereich selbsttätig ermittelt.
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Im
Falle der selbsttätigen
Ermittlung des Perfusionsbereichs ermittelt der Rechner vorzugsweise zumindest
für jedes
Pixel des Teilbereichs anhand des zeitlichen Verlaufs der Pixelwerte
derjenigen Pixel der Projektionsbilder, die in einem durch das jeweilige
Pixel bestimmten, für
alle Projektionsbilder einheitlichen zweidimensionalen Auswertungskern der
Projektionsbilder liegen, ob das jeweilige Pixel den Perfusionsbereich
angehört.
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Ganz
besonders ist bevorzugt, dass der Rechner für jedes Pixel als Auswertungskern
diejenige Parzelle bestimmt, in der das betreffende Pixel liegt.
Durch diese Maßnahme
kann der Rechenaufwand minimiert werden.
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Der
charakteristische Wert liegt zwischen einem Minimalwert und einem
Maximalwert. Die Projektionsfarbe besteht vorzugsweise zu einem
Erstanteil aus einer ersten Farbe und im Übrigen aus einer zweiten Farbe.
Der Erstanteil ist vorzugsweise eine monotone Funktion des charakteristischen
Wertes. Diese Maßnahmen
verbessern die Erkennbarkeit der Perfusion.
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Die
intuitive Zuordnung einer Durchblutung zu einer bestimmten Farbe
ist für
den Anwender besonders einfach, wenn die erste und die zweite Farbe Primärfarben
sind, also aus der Gruppe der Farben Gelb, Rot und Blau bestimmt
sind. Insbesondere die Farbkombination Gelb und Rot hat sich in
Versuchen als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Wenn
eine Differenzbildung zwischen den Pixelwerten des darzustellenden
Projektionsbildes und des anderen Projektionsbildes erfolgen soll,
ist das andere Projektionsbild vorzugsweise das zeitlich erste Projektionsbild.
Insbesondere ist im zeitlich ersten Projektionsbild in der Regel
kein oder zumindest nur wenig Kontrastmittel vorhanden.
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Vorzugsweise
gibt der Rechner die Projektionsbilder nacheinander entsprechend
ihrer zeitlichen Abfolge über
das Sichtgerät
aus. Dies ermöglicht dem
Anwender eine besonders leichte Auswertung. Besonders vorteilhaft
ist, wenn die Ausgabe der Projektionsbilder nacheinander entsprechend
ihrer zeitlichen Abfolge mit der Ausgabe des akustischen Signals
kombiniert wird.
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Vorzugsweise
ordnet der Rechner den Parzellen eines mit den Projektionsbildern
korrespondierenden Auswertungsbildes zumindest im Perfusionsbereich
einen Perfusionsgrad zu, ordnet den Parzellen des Auswertungsbildes
anhand des Perfusionsgrades eine Auswertungsfarbe zu, gibt zumindest
einen den Perfusionsbereich enthaltenden Teilbereich des Auswertungsbildes über das
Sichtgerät
an den Anwender aus und stellt jede Parzelle des Perfusionsbereichs
des Auswertungsbildes in der ihr zugeordneten Auswertungsfarbe dar.
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Außerhalb
des Perfusionsbereichs ist – analog
zu der Vorgehensweise bei darzustellenden Projektionsbildern – bevorzugt,
dass der Rechner das Auswertungsbild Schwarz/Weiß oder als Graustufenbild darstellt.
Insbesondere kann der Rechner das Auswertungsbild auch außerhalb
des Perfusionsbereichs in Parzellen unterteilen und den außerhalb
des Perfusionsbereichs gelegenen Parzellen des Auswertungsbildes
jeweils einen Grauwert oder einen der Werte Schwarz und Weiß zuordnen.
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Es
ist möglich,
dass der Rechner dem Auswertungsbild die Pixelwerte eines der Projektionsbilder überlagert.
Diese Projektionsbild wird also, soweit es die Überlagerung mit dem Auswertungsbild betrifft,
so dargestellt, wie es ist. Es erfolgt bezüglich der Überlagerung keine Parzellenbildung
des Projektionsbildes.
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Wenn
eine Überlagerung
eines Projektionsbildes erfolgt, wird hierfür bevorzugt dasjenige Projektionsbild
herangezogen, in dem der Anteil der mit Kontrastmittel gefüllten Gefäße maximal
ist. Dieses Projektionsbild kann der Rechner gegebenenfalls selbsttätig ermitteln.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
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1 ein
Blockschaltbild einer Aufnahmeanordnung, eines Steuerrechners und
einer Auswertungseinrichtung,
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2 ein
Ablaufdiagramm,
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3 beispielhaft
ein Projektionsbild,
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4 ein
Blockschaltbild einer Auswertungseinrichtung,
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5 und 6 Ablaufdiagramme,
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7 und 8 mögliche Farbzuordnungen,
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9 eine
mögliche
Darstellung eines Projektionsbildes,
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10 bis 12 Ablaufdiagramme,
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13 ein
Auswertungsbild,
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14 ein
Ablaufdiagramm und
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15 ein Überlagerungsbild.
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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 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 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 im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht relevant
und wird daher nicht näher
erläutert.
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In
einem Schritt S2 wartet die Steuereinrichtung 2 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.
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Ebenfalls
im Rahmen des Schrittes S4 ermittelt die Steuereinrichtung 2 eine
entsprechende Phaseninformation φ und
fügt die
Phaseninformation φ 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 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 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 vom Anwender 6 vorgenommen werden,
wobei ihn 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 bildweise, also
zwischen den Schritten S5 und S6, erfolgen.
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Das
obenstehend skizzierte Verfahren wurde nur grob geschildert, da
es im Rahmen der vorliegenden Erfindung 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
ersichtlich, dass das Bild B zweidimensional ist und 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 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.
Nach Aufruf des Computerprogramms 12 führt die Auswertungseinrichtung 8 ein
Darstellungsverfahren aus, das nachfolgend detailliert beschrieben wird.
Die Auswertungseinrichtung 8 stellt einen Rechner im Sinne
der vorliegenden Erfindung dar. Vorab sei ferner erwähnt, dass
das Computerprogramm 12 der Auswertungseinrichtung 8 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 gemäß 5 in
einem Schritt S11 über eine
entsprechende Schnittstelle 15 zugeführt. Gleiches gilt für die korrespondierenden
Erfassungszeitpunkte t und die zugeordneten Phaseninformationen φ.
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Zur
Auswahl der Projektionsbilder B aus der erfassten Serie von Bildern
B müssen
der Auswertungseinrichtung 8 entspre chende 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
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 die Referenzphase φ*, der Abstand zum unmittelbar
nachfolgenden und unmittelbar vorhergehenden Bild B die Phasenschranke δφ. Es ist
ebenso möglich,
dass der Anwender 6 die entsprechenden Werte φ*, δφ explizit
durch Zahlenwerte vorgibt. Schließlich ist es möglich, dass
der Rechner 8 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.
-
In
Schritten S13 bis S17 erfolgt die eigentliche Auswahl der Projektionsbilder
B aus der gesamten Serie von Bildern B. Hierzu wird zunächst im 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 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.
-
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.
-
Durch
diese (rein beispielhafte) Vorgehensweise 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.
-
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.
-
In
einem Schritt S19 wartet die Auswertungseinrichtung 8 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 Darstellungsverfahren fortgefahren
werden.
-
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.
-
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 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.
-
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.
-
Weiterhin
sei erwähnt,
dass alternativ zu der obenstehend 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.
-
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 dem Schritt S11
einerseits und den Schritten S12 bis S23 von 5 anderer seits.
Da der Schritt S32, wie bereits erwähnt, nur optional ist, ist
er in 6 nur gestrichelt dargestellt.
-
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 dem schwarzen Rahmen in 3.
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In
einem Schritt S35 wird dem Rechner 8 vom Anwender 6 ein
Perfusionsbereich 18' vorgegeben.
Der Perfusionsbereich 18' kann
beispielsweise vom Anwender 6 in das im Schritt S34 über das Sichtgerät 16 ausgegebene
Projektionsbild B eingezeichnet werden. Der Perfusionsbereich 18' kann in sich
zusammenhängend
sein. Er kann alternativ auch mehrere, voneinander getrennte Unterbereiche 18'' umfassen. Mögliche Projektionsbereiche 18' und Unterbereiche 18'' sind in 3 eingezeichnet.
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In
einem Schritt S36 selektiert der Rechner 8 eines der Projektionsbilder
B. Beispielsweise kann der Rechner 8 vom Anwender 6 eine
entsprechende Eingabe erhalten. Auch andere Vorgehensweisen, bei
denen der Rechner 8 das Projektionsbild B selbsttätig bestimmt,
sind denkbar.
-
In
einem Schritt S37 unterteilt der Rechner 8 das im Schritt
S36 selektierte Projektionsbild B in zweidimensionale Parzellen 19.
Die Unterteilung in Parzellen 19 kann, wie in 3 dargestellt,
im gesamten Teilbereich 18 erfolgen. Sie kann auch im gesamten
Projektionsbild B erfolgen. Zumindest im Projektionsbereich 18' wird sie stets
vorgenommen.
-
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 auch andere Parzellenformen möglich, insbesondere gleichseitige
Dreiecke und regelmäßige Sechsecke.
-
Die
Größe der Parzellen 19 ist
frei wählbar. Sie
müssen
aber 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
einem Schritt S38 ermittelt der Rechner 8 für jede Parzelle 19 des
Perfusionsbereichs 18' mindestens
einen charakteristischen Wert C. Beispielsweise kann der Rechner 8 als
charakteristischen Wert C für
jede Parzelle 19 das Maximum und/oder den Mittelwert der
in der jeweiligen Parzelle 19 auftretenden Pixelwerte ermitteln.
-
Gegebenenfalls
kann der Rechner 8 im Rahmen des Schrittes S38 die Ermittlung
des mindestens einen charakteristischen Wertes C zusätzlich auch außerhalb
des Perfusionsbereichs 18' vornehmen. Dies
ist im Rahmen von 6 aber nicht zwingend erforderlich.
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In
einem Schritt S39 ermittelt der Rechner 8 für jede Parzelle 19 des
Perfusionsbereichs 18' anhand
des mindestens einen charakteristischen Wertes C eine Farbe PF und
ordnet sie der jeweiligen Parzelle 19 zu. Die Farbe PF
wird nachfolgend zur Unterscheidung von anderen Farben als Projektionsfarbe
PF bezeichnet.
-
Der
mindestens eine charakteristische Wert C liegt gemäß den 7 und 8 zwischen
einem Minimalwert MIN und einem Maximalwert MAX. Wie aus den 7 und 8 ersichtlich
ist, besteht die Projektionsfarbe PF zu einem Erstanteil a aus einer ers ten
Farbe F1 und zu einem Zweitanteil b aus einer zweiten Farbe F2.
Der Erstanteil a und der Zweitanteil b sind monotone Funktionen
des charakteristischen Wertes C. Für einen bestimmten charakteristischen
Wert C ergänzen
sie sich gegenseitig stets auf 100%.
-
Die
erste und die zweite Farbe F1, F2 können prinzipiell beliebige
Farben F1, F2 sein. Vorzugsweise handelt es sich bei den Farben
F1, F2 um Primärfarben
im Sinne des Farbkreises, also um zwei der Farben Gelb, Rot und
Blau. Insbesondere Gelb und Rot haben sich in Versuchen als gute
Wahl erwiesen.
-
Die
Zuordnung des Erst- und des Zweitanteils a, b zu einem bestimmten
charakteristischen Wert C kann – siehe 7 – kontinuierlich
mit dem charakteristischen Wert C ansteigen bzw. abfallen. Alternativ
kann sie – siehe 8 – abschnittweise konstant
sein. Auch Mischformen sind möglich.
-
Es
ist möglich,
den Schritt S38 im gesamten Teilbereich 18 auszuführen, also
auch außerhalb
des Perfusionsbereichs 18'.
Vorzugsweise erfolgt die Farbzuordnung nur innerhalb des Perfusionsbereichs 18'. In diesem
Fall ordnet der Rechner 8 den Pixeln 9, die außerhalb
des Perfusionsbereichs 18' liegen,
vorzugsweise in einem Schritt S40 einen Grauwert oder einen der
Werte Schwarz und Weiß zu.
-
Wenn
den Pixeln 9 ein Grauwert zugeordnet wird, kann die Zuordnung
pixelweise erfolgen. Insbesondere kann der konkrete Pixelwert des
jeweiligen Pixels 9 des selektierten Projektionsbildes
B als Grauwert herangezogen werden. Alternativ ist es beispielsweise
möglich,
den Teilbereich 18 auch außerhalb des Perfusionsbereichs 18' in Parzellen 19 zu unterteilen
und jeder Parzelle 19 einen charakteristischen Wert C zuzuordnen
(vergleiche Schritte S37 und S38). Der Grauwert kann in diesem Fall
durch den charakteristischen Wert C bestimmt sein. Eine Farbzuordnung
entsprechend dem Schritt S39 sollte hingegen nicht erfolgen.
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Wenn
bekannt ist, ob ein bestimmtes Pixel 9 (bzw. eine bestimmte
Parzelle 19) Gefäß oder Hintergrund
ist, ist weiterhin möglich,
Pixeln 9 (Parzellen 19) vom Typ Gefäß einen
ersten Grauwert zuzuordnen, Pixeln 9 (Parzellen 19)
vom Typ Hintergrund einen zweiten Grauwert. Im Extremfall kann je
einer der beiden letztgenannten Grauwerte das Minimum bzw. das Maximum
der prinzipiell möglichen
Grauwerte sein. In diesem Fall ergibt sich eine Zuordnung der Farben
Schwarz und Weiß.
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In
einem Schritt S41 gibt der Rechner 8 das im Schritt S36
selektierte Projektionsbild B (oder zumindest dessen Teilbereich 18) über das
Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 aus. Die Parzellen 19 des Perfusionsbereichs 18 stellt
der Rechner 8 in der ihnen zugeordneten Projektionsfarbe
PF dar. Die übrigen Pixel 9 (bzw.
Parzellen 19) stellt der Rechner 8 entweder in
Farbe dar oder (bevorzugt) in einer Graustufen- oder Schwarz/Weiß-Darstellung. 9 zeigt eine
mögliche
Darstellung des selektierten Projektionsbildes B.
-
In
einem Schritt S42 fragt der Rechner 8 beim Anwender 6 an,
ob das Verfahren der 6 beendet werden soll. Wenn
das Verfahren der 6 nicht beendet werden soll,
geht der Rechner 8 zu einem Schritt S43 über. Im
Schritt S43 prüft
der Rechner 8, ob der Teilbereich 18 und/oder
der Perfusionsbereich 18' geändert werden
soll. Je nach Ergebnis der Überprüfung geht
der Rechner 8 zum Schritt S33 oder zum Schritt S36 zurück.
-
Es
ist möglich,
dass der Rechner 8 vor der Ermittlung des mindestens einen
charakteristischen Wertes C von dem selektierten Projektionsbild
B ein anderes Projektionsbild B (nachfolgend Referenzbild B genannt)
subtrahiert. Dies ist in 6 durch einen Schritt S44 angedeutet.
Der Schritt S44 ist jedoch nur optional und daher in 6 nur
gestrichelt eingezeichnet.
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Als
Referenzbild B im Sinne des Schrittes S44 kommt prinzipiell jedes
Projektionsbild B in Frage. Beispielsweise kann das zeitlich erste
Projektionsbild B verwendet werden. Es kann auch für jedes Projektionsbild
B ein eigenes Referenzbild B herangezogen werden.
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Im
Rahmen von 6 erfolgt im Schritt S35 eine
Vorgabe des Perfusionsbereichs 18' durch den Anwender 6.
Gemäß 10 ist
es möglich,
den Schritt S35 durch eine Ermittlung des Perfusionsbereichs 18 zu
ersetzen oder zu ergänzen.
Diese Ermittlung bzw. Ergänzung
wird vom Rechner 8 selbsttätig vorgenommen.
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Gemäß 10 sind
zwischen die Schritte S34 und S36 (im Falle des Ersetzens von Schritt S35)
bzw. zwischen die Schritte S34 und S35 (im Falle der Ergänzung des
Schrittes S35) Schritte S51 bis S55 eingefügt.
-
Im
Schritt S51 bestimmt der Rechner 8 für jedes Pixel 9 eines
Auswertungsbildes A einen für
das jeweilige Pixel 9 spezifischen zweidimensionalen Auswertungskern 19.
Diesen Auswertungskern 19 überträgt der Rechner 8 auf
die Projektionsbilder B.
-
Der
zweidimensionale Auswertungskern 19 kann beispielsweise
eine Pixelgruppe vorbestimmter Größe um das jeweilige Pixel 9 herum
sein. Im einfachsten Fall korrespondiert der Auswertungskern 19 mit
den Parzellen 19 des Teilbereichs 18. In diesem Fall
bestimmt der Rechner 8 für jedes Pixel 9 des Auswertungsbildes
A als Auswertungskern 19 die Parzelle 19, in der
das betreffende Pixel 9 liegt. Unabhängig von der konkreten Bestimmung
des Auswertungskerns 19 ist der Auswertungskern 19 jedoch für alle Projektionsbilder
B einheitlich.
-
Im
Schritt S52 bestimmt der Rechner 8 für jedes Pixel 9 in
den zugeordneten Auswertungskernen 19 der Projektionsbilder
B jeweils mindestens einen charakteristischen Wert (beispielsweise
den Mittelwert und/oder das Maximum der im jeweiligen Auswertungskern 19 auftretenden
Pixelwerte).
-
Anhand
des zeitlichen Verlaufs des mindestens einen charakteristischen
Wertes bestimmt der Rechner 8 im Schritt S53, ob das betreffende
Pixel 9 zu einem Gefäß des Gefäßsystems,
zum Hintergrund oder zum Perfusionsbereich 18' gehört. Ebenfalls
im Schritt S53 ordnet der Rechner 8 dem jeweiligen Pixel 9 des
Auswertungsbildes A den betreffenden Typ zu.
-
Beispielsweise
kann der Rechner
8 einem Pixel
9 des Auswertungsbildes
A den Typ „Hintergrund" zuordnen, wenn der
charakteristische Wert nur geringfügig schwankt. Den Pixeln
9,
denen der Rechner
8 den Typ „Hintergrund" nicht zuordnet, kann
der Rechner
8 je nachdem, ob ein signifikanter Anstieg
des charakteristischen Wertes vor oder nach einem Grenzzeitpunkt
erfolgt, einen der Typen „Gefäß" und „Perfusionsbereich" zuordnen. Entsprechende
mögliche
Vorgehensweisen sind detailliert in der
DE 10 2005 039 189 A1 beschrieben,
siehe die dortigen
11 bis
13 in
Verbindung mit den dortigen Beschreibungsseiten
30 und
31.
Weitere mögliche
Vorgehensweisen finden sich in der zeitgleich mit der vorliegenden
Erfindung eingereichten deutschen Patentanmeldung „Bildauswertungsverfahren
für zweidimensionale
Projektionsbilder und hiermit korrespondierende Gegenstände" der Siemens AG,
DE 10 2006 025 422
A1 .
-
Es
ist, wie bereits erwähnt,
möglich,
dass als Auswertungskerne 19 die Parzellen 19 herangezogen
werden. In diesem Fall kann die Typzuordnung des Schrittes S53 parzellenweise
erfolgen. Wenn die Typzuordnung parzellenweise erfolgt, können die Schritte
S54 und S55 entfallen.
-
Wenn
die Schritte S54 und S55 vorhanden sind, ermittelt der Rechner 8 im
Schritt S54 die Bereiche 18', 18'', in denen er den Pixeln 9 den
Typ „Perfusionsbereich" zugeordnet hat.
Im Schritt S55 bestimmt er anhand des im Schritt S54 ermittelten
Perfusionsbereichs 18' die
Parzellen 19. Beispielsweise kann der Rechner 8 im
Schritt S55 eine geeignete Aufteilung des Perfusionsbereichs 18' in die Parzellen 19 bestimmen.
Soweit erforderlich, kann der Rechner 8 zu diesem Zweck
gegebenen falls die Größe und/oder
die Gestalt der Parzellen 19 entsprechend anpassen.
-
Das
obenstehend beschriebene Darstellungsverfahren arbeitet bereits
recht gut. Es kann mittels der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen
verbessert werden.
-
Eine
erste mögliche
Ausgestaltung wird nachfolgend in Verbindung mit 11 näher erläutert.
-
Gemäß 11 unterteilt
der Rechner 8 in einem Schritt S61 die Projektionsbilder
B in Parzellen 19. Die Parzellen 19 sind für alle Projektionsbilder
B einheitlich. Die Unterteilung kann alternativ nur innerhalb des
Perfusionsbereichs 18' oder
innerhalb und außerhalb
des Perfusionsbereichs 18' erfolgen.
Weiterhin ordnet der Rechner 8 den Parzellen 19 der Projektionsbilder
B, die im Perfusionsbereich 18' liegen, ihre Perfusionsfarben
PF zu. Der Schritt S61 korrespondiert somit im Wesentlichen mit
der obenstehend in Verbindung mit 6 beschriebenen
Vorgehensweise der Schritte S37 bis S40 (gegebenenfalls einschließlich des
Schrittes S44).
-
In
einem Schritt S62 ermittelt der Rechner 8 für jedes
Projektionsbild B eine Gesamtperfusion G. Er addiert zu diesem Zweck
die Pixelwerte der im Perfusionsbereich 18' gelegenen Pixel 9 (bzw.
im Falle des Vorhandenseins des Schrittes S44 die Differenzen der
Pixelwerte der Pixel 9 des jeweiligen Projektionsbildes
B von den Pixelwerten der korrespondierenden Pixel 9 des
Referenzbildes B).
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In
einem Schritt S63 bestimmt der Rechner 8 anhand der Gesamtperfusion
G eine charakteristische Größe eines
akustischen Signals, beispielsweise die Lautstärke, die Dauer oder die Frequenz
des akustischen Signals. Er ordnet diese charakteristische Größe dem betreffenden
Projektionsbild B zu.
-
Gegebenenfalls
kann die nunmehr gegebene Sequenz von farbcodierten Projektionsbildern
B abgespeichert werden. Dies ist in den FIG nicht dargestellt.
-
In
einem Schritt S64 prüft
der Rechner 8, ob ihm vom Anwender 6 ein Befehl
zum Wiedergeben der Folge von Projektionsbildern B vorgegeben wurde.
Wenn dem Rechner 8 der Befehl zum Wiedergeben der Folge
nicht vorgegeben wurde, geht er zu einem Schritt S65 über. Im
Schritt S65 erfolgt eine Einzelbildausgabe. Hierzu wird dem Rechner 8 vom
Anwender 6 vorgegeben, welches der Projektionsbilder B
er über
das Sichtgerät 16 ausgeben
soll. Dieses Projektionsbild B gibt der Rechner 8 in einem
Schritt S66 aus. Gegebenenfalls kann der Rechner 8 im Rahmen
des Schrittes S66 parallel zur optischen Ausgabe des Projektionsbildes
B über
einen Lautsprecher 20 (vergleiche 4) das akustische
Signal mit ausgeben.
-
In
einem Schritt S67 fragt der Rechner 8 beim Anwender 6 an,
ob die Routine der 11 beendet werden soll. Soll
sie nicht beendet werden, geht der Rechner 8 zum Schritt
S64 zurück.
-
Wenn
der Rechner 8 vom Schritt S64 nicht zum Schritt S65 übergeht,
geht er zu einem Schritt S68 über.
Im Schritt S68 nimmt der Rechner 8 vom Anwender 6 entgegen,
welche der Projektionsbilder B er als Sequenz wiedergeben soll.
-
Der
Schritt S68 ist nur optional. Wenn er nicht vorhanden ist, ist die
Sequenz fest vorgegeben. Beispielsweise können die Projektionsbilder
B stets beginnend mit dem ersten, zweiten oder dritten Projektionsbild
B wiedergegeben werden, bis die Sequenz vollständig dargestellt ist.
-
In
einem Schritt S69 selektiert der Rechner 8 das zeitlich
erste Projektionsbild B der darzustellenden Sequenz von Projektionsbildern
B. In einem Schritt S70 gibt der Rechner 8 das selektierte
Projektionsbild B über
das Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 aus. Gleichzeitig kann er im Rahmen des
Schrittes S70 das akustische Signal mit ausgeben.
-
In
einem Schritt S71 prüft
der Rechner 8, ob er die Folge von Projektionsbildern B
bereits vollständig
dargestellt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, geht er zu einem
Schritt S72 über,
in dem er das zeitlich nachfolgende Projektionsbild B selektiert.
Sodann geht er zum Schritt S70 zurück.
-
Wenn
der Rechner 8 die Sequenz vollständig dargestellt hat, geht
er vom Schritt S71 zum Schritt S67 über.
-
Die
Vorgehensweise der 11 (insbesondere der Schritte
S69 bis S72) ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil der Anwender 6 zum
einen eine farbcodierte Darstellung der Verteilung der Perfusion im
jeweiligen Projektionsbild B betrachten kann und zugleich anhand
des entsprechend der charakteristischen Größe modulierten akustischen
Signals leicht die Gesamtperfusion G erfassen kann. Die Vorgehensweise
der 11 ist sogar optimal, wenn die Sequenz in Echtzeit
dargestellt wird, die Abfolge der Projektionsbilder B also entsprechend
dem zeitlichen Abstand ihrer Erfassungszeitpunkte ti erfolgt.
-
Die
Vorgehensweise der 6 und 11 kann
weiterhin durch die Vorgehensweise gemäß 12 zusätzlich verbessert
werden.
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Gemäß 12 können sich
an den Schritt S42 von 6 bzw. den Schritt S67 von 11 Schritte
S81 bis S86 anschließen.
Im Schritt S81 prüft
der Rechner 8, ob auch eine rechnergestützte Ermittlung des Perfusionsgrades
der Parzellen 19 des Perfusionsbereichs 18 erfolgen
soll. Nur wenn dies der Fall ist, führt der Rechner 8 die
Schritte S82 bis S86 aus.
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Im
Schritt S82 ordnet der Rechner 8 dem Auswertungsbild A
dieselben Parzellen 19 zu wie den Projektionsbildern B.
Falls die Bestimmung des Perfusionsbereichs 18 vom Rechner 8 vorgenommen wurde
(vergleiche 10), kann die dortige Parzellierung übernommen
werden.
-
Im
Schritt S83 ordnet der Rechner 8 den Parzellen 19 des
Auswertungsbildes A, die im Perfusionsbereich 18' liegen, einen Perfusionsgrad
zu. Beispielsweise kann der Rechner 8 anhand der zeitlichen
Lage des Maximums des charakteristischen Wertes C und der Dauer,
während
derer der charakteristische Wert C einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt,
den Perfusionsgrad ermitteln und der betreffenden Parzelle 19 zuordnen.
-
Im
Schritt S84 ermittelt der Rechner 8 für jede Parzelle 19 des
Perfusionsbereichs 18' eine Farbe
AF und ordnet sie der betreffenden Parzelle 19 zu. Die
Farbe AF wird nachfolgend zur Unterscheidung von anderen Farben
(insbesondere der Projektionsfarbe PF) Auswertungsfarbe AF genannt.
-
Vorzugsweise
erfolgt die Ermittlung der Auswertungsfarbe AF analog zur Ermittlung
der Projektionsfarbe PF. Insbesondere sollte die dem maximal möglichen
Perfusionsgrad zugeordnete Auswertungsfarbe AF mit der dem maximal
möglichen
charakteristischen Wert C zugeordneten Projektionsfarbe PF korrespondieren.
Weiterhin sollte vorzugsweise die dem minimal möglichen Perfusionsgrad zugeordnete
Auswertungsfarbe AF mit der dem minimal möglichen charakteristischen
Wert C zugeordneten Projektionsfarbe PF korrespondieren.
-
Analog
zu den Projektionsbildern B kann das Auswertungsbild A auch außerhalb
des Perfusionsbereichs 18' farbcodiert
sein. Vorzugsweise erfolgt – ebenfalls
analog zu den Projektionsbildern B – außerhalb des Perfusionsbereichs 18' eine Darstellung
in Grauwerten oder nur in Schwarz/Weiß. Insbesondere kann den Pixeln 9 vom
Typ „Gefäß" im Schritt S85 ein erster
Grauwert zugeordnet werden, den Pixeln 9 vom Typ „Hintergrund" ein zweiter Grauwert.
Die Grauwerte können
im Extremfall die Werte Schwarz und Weiß annehmen. Wenn das Auswertungsbild
A auch außerhalb
des Perfusionsbereichs 18' in
Parzellen 19 unterteilt ist, kann die Zuordnung der Grauwerte
im Schritt S85 parzellenweise erfolgen.
-
Im
Schritt S86 gibt der Rechner 8 das Auswertungsbild A über das
Sichtgerät 16 an
den Anwender 6 aus. Dabei stellt er jede Parzelle 19 des Perfusionsbereichs 18' des Auswertungsbildes A
in der ihr zugeordneten Auswertungsfarbe AF dar. Die übrigen Pixel 9 stellt
der Rechner 8 – gegebenenfalls parzellenweise – entweder
ebenfalls in Farbe oder (bevorzugt) in Graustufen oder in Schwarz/Weiß dar. 13 zeigt
eine mögliche
Darstellung des Auswertungsbildes A.
-
Die
Darstellung gemäß 13 entspricht der
Darstellung gemäß 9.
Die Übereinstimmung der 9 und 13 ist
jedoch nur zufällig.
In der Regel sind die Darstellungen voneinander verschieden.
-
Die
Vorgehensweise der 12 und 13 kann
gemäß den 14 und 15 variiert
werden.
-
Die
Vorgehensweise der 14 entspricht vom Ansatz her
der Vorgehensweise der 12. Zusätzlich sind in 14 jedoch
Schritte S87 und S88 vorhanden. Der Schritt S88 ist (im Rahmen von 14)
zwingend. Der Schritt S87 ist optional.
-
Im
Schritt S87 ermittelt der Rechner 8 dasjenige der Projektionsbilder
B, in dem der Anteil der mit Kontrastmittel gefüllten Gefäße maximal ist. Beispielsweise
kann der Rechner 8 hierzu für alle Pixel 9 der
Projektionsbilder B den Typ ermitteln und dasjenige der Projektionsbilder
B selektieren, in dem die Anzahl der Pixel 9 des Typs „Gefäß", deren Pixelwert oberhalb
einer vorbestimmten Schranke liegt, maximal ist. Es sind auch andere
Vorgehensweisen möglich.
-
Wenn
der Schritt S87 entfällt,
kann – als
Ersatz für
den entfallenden Schritt S87 – das
Projektionsbild B fest vorgegeben sein (z. B. stets das dritte Projektionsbild
B verwendet werden) oder die Auswahl des Projektionsbildes B dem
Rechner 8 vom Anwender 6 vorgegeben werden. Es
ist auch möglich,
dass der Rechner 8 anhand der Projektionsbilder B das Gefäßsystem
als Ganzes ermittelt und so ein zusätzliches „Projektionsbild" B generiert, das
im Rahmen des Schrittes S88 verwendet wird.
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Im
Schritt S88 überlagert
der Rechner 8 die Pixelwerte des im Schritt S87 bestimmten
Projektionsbildes B dem Auswertungsbild A. 15 zeigt
ein Beispiel des so entstandenen Überlagerungsbildes.
-
Das
erfindungsgemäße Darstellungsverfahren
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 Darstellungsverfahren
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.