DE102006037284B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung von Myokardgeweben unterschiedlicher Schädigungszustände - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung von Myokardgeweben unterschiedlicher Schädigungszustände Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Differentialdarstellung von Myokard-Gewebe unterschiedlicher Schädigungszustände nach Kontrastmittelgabe eines Myokard-geeigneten Kontrastmittels, aufweisend die Schritte: – Erfassen von zumindest einem patientenspezifischen Parameter, der die Geschwindigkeit der Aufnahme und Ausscheidung des Kontrastmittels in das und aus dem Myokard beeinflusst; – Berechnen eines Zeitpunkts nach Verabreichung des Kontrastmittels, zu dem ein Unterschied zwischen einem Gehalt von Kontrastmittel in nekrotischem Myokardgewebe und einem Gehalt von Kontrastmittel in nicht-nekrotischem Myokardgewebe einen Maximalwert erreicht, anhand des zumindest einen patientenspezifischen Parameters, und – Durchführen eines späten computertomographischen Scans zur verstärkten Erfassung nekrotischen Myokardgewebes gegenüber nicht-nekrotischem Myokardgewebe zum berechneten Zeitpunkt, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine patientenspezifische Parameter ausgewählt ist aus Puls, Blutdruck, Atmung und/oder Ventrikelvolumen.

Description

  • In den Industrieländern ist die koronare Herzerkrankung (KHK) die häufigste Ursache für die Entwicklung einer Herzinsuffizienz. Bei der koronaren Herzerkrankung kommt es zu einer Mangelversorgung des Herzmuskels und möglicherweise zu dessen Nekrotisierung durch Verengungen der koronaren Arterien. Trotz vielfacher Erfolge in der medikamentösen Therapie stellt die direkte Behandlung der auslösenden Ursache ein wichtiges Therapiekonzept dar. Bei KHK-Patienten steht deshalb die Wiederherstellung einer adäquaten Perfusion durch Revaskularisations-Maßnahmen wie Thrombolyse, das Einsetzen von Stents, die Ballondilatation, eine Bypass-Operation usw. an erster Stelle. Der Erfolg dieser Revaskularisations-Maßnahmen ist jedoch abhängig vom Vorhandensein eines vitalen Myokards hinter der behandelten Arterienstelle. Während die Revaskularisation vitaler Myokard-Areale die Pumpfunktion des Herzens und die Prognose für den Patienten zu verbessern vermag, führt die Revaskularisation von Narbengewebe (nekrotisiert) nicht zu einer Verbesserung des Befundes und stellt zusätzliche Risiken für den Patienten dar.
  • Deshalb ist die exakte Differenzierung zwischen vitalem und nekrotischem Myokard für die weitere Behandlung von Patienten mit einer ischämischen Kardiomyopathie oder nach einem Myokard-Infarkt wichtig.
  • Man kann Myokardgewebeareale in folgende Kategorien einteilen:
    • (a) normal durchblutetes, das heißt gesundes Myokardgewebe,
    • (b) minder durchblutetes Myokardgewebe, das nicht oder noch nicht nekrotisch ist und
    • (c) nekrotisches Myokardgewebe (Narbengewebe).
  • Die Unterscheidung des Myokardgewebes in diese drei Gruppen ist für die Diagnose und die Therapie im Bereich der interventionellen Kardiologie und auch für die elektrische Elektrophysiologie relevant, wie nachfolgend erläutert werden soll.
  • Heute werden Verschlüsse der Koronararterien, welche z. B. in der Computer-Tomographie (CT) gefunden wurden, mit oben genannten Revaskularisations-Maßnahmen geöffnet, was für die Kategorien b und c gilt. Somit werden auch Verschlüsse geöffnet, deren Revaskularisierung keine Verbesserung des Zustands des Patienten zur Folge hat, da das zu versorgende Myokardgewebe bereits abgestorben ist und somit nicht mehr reaktiviert werden kann (Kategorie C). Diese Operationen stellen zudem eine Gefährdung für den Patienten dar, sind teuer und bleiben ohne Chance für eine Verbesserung des Zustands des Patienten. Klinisch induziert sind also nur Eingriffe, welche die Myokard-Klasse b, nicht aber die Myokard-Klasse c therapieren, was jedoch eine zuverlässige, bildgestützte Differenzierung der beiden Kategorien voraussetzt.
  • Auch bei elektrophysiologischen Ablations-Prozeduren zur Behandlung ventrikulärer Tachykardie (VT-Ablation) ist es vorteilhaft, die exakte Position von Konturen nekrotischer Myokardgewebsareale zu kennen, da die pathologischen, zu ablatierenden Reizleitungszentren oft in unmittelbarer Nähe dieser Areale liegen und dort gezielt durch die Ablation verödet werden sollen.
  • Heutzutage sind die Magnetresonanz-Tomographie und vor allem die nuklearmedizinischen Radio-Nuklid-Techniken Single-Photon-Emmission-Computed-Tomography (SPECT) und die Positronen-Emmissions-Tomographie (PET) Standardbildgebungs-Verfahren zur Beurteilung der Myokardvitalität. Neue Generationen von Computertomographen sind zwar in der Lage, das Herz in einer Atemanhaltephase aufzunehmen, und somit artefakt-frei darzustellen, spielen aber bei der Beurteilung der Myokardvitalität bislang keine Rolle, obwohl deren grundsätzliche Vorteile im Stand der Technik bekannt sind.
  • Generell wäre eine computertomographische Abbildung des Herzens für Patienten mit vernarbten Myokardarealen die bevorzugte Bildgebungs-Modalität, da Schrittmacher oder implantierte Defibrillatoren, die bei dem angenommenen Patientenprofil häufig vorkommen, die Verwendung von Magnetresonanz-Bildgebung ausschließen und andere Modalitäten, wie z. B. SPECT oder PET deutliche reduzierte Ortsauflösung liefern. Zudem ist der Einsatz der Computer-Tomographie preisgünstiger und die hohe Verbreitung, auch in Notfallzentren sowie die Möglichkeit der zuverlässigen Aussage über die Ausdehnung der betroffenen Gebiete weitere Vorteile.
  • Es hat sich gezeigt, dass bei der Verabreichung eines für Computer-Tomographie geeigneten Kontrastmittels nach einer Wartezeit das Kontrastmittel beim gesunden Herzen nahezu vollständig von den Nieren wieder ausgeschieden wird und ein nach einer gewissen Zeit durchgeführter CT-Scan des Herzens eine Nativ-Aufnahme ohne Kontrastmittel zeigt. Andererseits hat sich gezeigt, dass es durch pathologische Veränderungen wie z. B. Stenosen dazu kommen kann, dass das Kontrastmittel deutlich langsamer in die von der Stenose betroffenen Gebiete der Kategorie b und/oder c eindringt, aber auch langsamer aus diesen Gebieten ausgeschwemmt wird, als dies bei gesundem Gewebe der Fall ist.
  • Zur bildgebenden Darstellung solcher Bereiche bietet sich daher die so genannte Late-Enhancement-Scan-Technik an, die vorgenommen wird, wenn zwischen der Kontrastmittelgabe und einem anschließenden CT-Scan eine bestimmte Zeit t vergangen ist, das heißt der CT-Scan nicht unmittelbar (im Bereich von Sekunden bis Minuten) nach Kontrastmittelgabe durchgeführt wird. Durch die Detektion solcher Kontrastmittelerhöhungen in Late-Enhancement-Scan-Daten kann eine eindeutige Aussage darüber gemacht werden, ob es sich bei diesem Gewebe um ein Myokard der Klassifizierungsstufen a oder b (gesund oder minder durchblutet) oder um c (nekrotisch) handelt. Hierbei sind im Stand der Technik Wartezeiten von 5 bzw. 15 Minuten bekannt gewesen, wobei diese Wartezeiten jedoch willkürlich festgesetzt wurden.
  • Das Problem bei der Verwendung von Computer-Tomographie zur Visualisierung nekrotischer Myokardareale liegt in der patienten-spezifischen optimalen Wartezeit t von Kontrastmittelgabe bis zur Bildaufnahme zur Unterscheidung von Narbengewebe im Myokard.
  • Die WO 2004/026140 A2 offenbart beispielsweise ein Verfahren zum Erzeugen eines kombinierten Bildes, welches Informationen eines ersten diagnostischen und eines zweiten diagnostischen Bildes aufweist, wobei Gebiete von Interesse in dem zweiten Bild identifiziert sind.
  • Die US 5 583 902 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, um eine organspezifische Kontrastmittelanreicherung bei einem CT-Verfahren vorauszuberechnen.
  • Der Erfindung liegt damit die. Aufgabe zugrunde, einen Ansatz bereitzustellen, mit dem eine optimierte CT-Aufnahme zur Erfassung von nekrotischem Myokardgewebe möglich wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren zur Differenzialdarstellung von Myokardgewebe unterschiedlicher Schädigungszustände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 2 sowie die Vorrichtung zur Bestimmung des optimalen Zeitpunkts zur Durchführung eines späten computertomographischen Scans gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 10 und 11. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Details und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
  • Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, den optimalen Zeitpunkt für einen späten computertomographischen Scan anhand von patienten-spezifischen Parametern zu bestimmen.
  • Dementsprechend ist die Erfindung gerichtet auf ein Verfahren zur Differentialdarstellung von Myokard-Gewebe unterschiedlicher Schädigungszustände nach Kontrastmittelgabe eines Myokard-geeigneten Kontrastmittels, aufweisend die Schritte:
    • – Erfassen von zumindest einem patientenspezifischen Parameter, der die Geschwindigkeit der Aufnahme und Ausscheidung des Kontrastmittels in das und aus dem Myokard beeinflusst;
    • – Berechnen eines Zeitpunkts nach Verabreichung des Kontrastmittels, zu dem ein Unterschied zwischen einem Gehalt von Kontrastmittel in nekrotischem Myokardgewebe und einem Gehalt von Kontrastmittel in nicht-nekrotischem Myokardgewebe einen Maximalwert erreicht, anhand des zumindest einen patientenspezifischen Parameters, und
    • – Durchführen eines späten computertomographischen Scans zur verstärkten Erfassung nekrotischen Myokardgewebes gegenüber nicht-nekrotischem Myokardgewebe zum berechneten Zeitpunkt, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine patientenspezifische Parameter ausgewählt ist aus Puls, Blutdruck, Atmung und/oder Ventrikelvolumen bzw. ein Verfahren zur Differentialdarstellung von Myokard-Gewebe unterschiedlicher Schädigungszustände nach Kontrastmittelgabe eines Myokard-geeigneten Kontrastmittels, aufweisend die Schritte:
    • – Erfassen von zumindest einem patientenspezifischen Parameter, der die Geschwindigkeit der Aufnahme und Ausscheidung des Kontrastmittels in das und aus dem Myokard beeinflusst;
    • – Berechnen eines Zeitpunkts nach Verabreichung des Kontrastmittels, zu dem ein Unterschied zwischen einem Gehalt von Kontrastmittel in nekrotischem Myokardgewebe und einem Gehalt von Kontrastmittel in nicht-nekrotischem Myokardgewebe einen Maximalwert erreicht, anhand des zumindest einen patientenspezifischen Parameters, und
    • – Durchführen eines späten computertomographischen Scans zur verstärkten Erfassung nekrotischen Myokardgewebes gegenüber nicht-nekrotischem Myokardgewebe zum berechneten Zeitpunkt, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine patientenspezifische Parameter ausgewählt ist aus Puls, Blutdruck, Atmung, Ventrikelvolumen, Auswurfleistung, Menge und/oder Art des verabreichten Kontrastmittels, wobei das Erfassen mittels geeigneter Messinstrumente erfolgt.
  • Durch das erfindungsgemäß angegebene Verfahren ist es möglich, den Zeitpunkt der späten CT (Late-Enhancement-CT) so festzulegen, dass die Kontrastierung nekrotischen Myokardgewebes optimal ist.
  • Das Erfassen von patienten-spezifischen Parametern kann entweder durch ein Eingabemittel und eine händische Eingabe von manuell ermittelten Patienten-Parametern erfolgen oder durch automatische Erfassung mittels geeigneter Messinstrumente. Zur Automatisierung und routinemäßigen Anwendung des Verfahrens bietet es sich an, die zu erfassenden Patienten-Parameter automatisch zu erfassen.
  • Der Kern der Erfindung liegt in der Berechnung des Zeitpunkts, zu dem der Unterschied zwischen einem Gehalt von Kontrastmittel in nekrotischem Myokardgewebe und einem Gehalt von Kontrastmittel in nicht-nekrotischem Myokardgewebe einen Maximalwert erreicht, wobei für diese Berechnung neben Grundannahmen die patienten-spezifischen Parameter hinzugezogen werden. Auf diese Weise ist es möglich, für jeden Patienten und jede Untersuchung (Art und Menge des Kontrastmittels) jeweils den Zeitpunkt nach Kontrastmittelgabe zu bestimmen, wo der Kontrast in nekrotischem Myokardgewebe gegenüber dem Kontrast in den anderen Gewebekategorien am ausgeprägtesten ist. Auf diese Weise lassen sich die maximal möglichen, kontrastreichsten Darstellungen des Myokards erzielen.
  • Das Verfahren kann in einer bevorzugten Ausführungsform den weiteren Schritt aufweisen: Unmittelbar nach Kontrastmittelverabreichung Durchführen eines frühen computertomographischen Scans zur verstärkten Erfassung normal durchbluteten Myokardgewebes gegenüber minder durchblutetem und nekrotischem Myokardgewebe.
  • Hierbei ist unter ”unmittelbar nach Kontrastmittelverabreichung” zu verstehen, dass der computertomographische Scan entweder ohne Verzögerung nach Kontrastmittelgabe oder zumindest so kurz nach Kontrastmittelgabe durchgeführt wird, dass noch keine messtechnisch relevante Aufnahme von Kontrastmittel in nekrotisches Myokardgewebe der Kategorie C stattgefunden hat.
  • Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gestattet eine Unterscheidung von normal durchblutetem Myokardgewebe der Kategorie a gegenüber Myokardgewebe der Kategorien b und c, das sich durch so genannte First-Pass-Daten differenzieren lässt. Zu dem gegebenen Zeitpunkt unmittelbar nach Kontrastmittelgabe zeichnet sich das Gewebe der Kategorien b und c durch geringere Kontrastmittelanreicherung gegenüber Gewebe a aus. Demgegenüber ließ sich die Unterscheidung von a + b gegenüber c anhand von späten computertomographischen Scans und den damit ermittelten Daten treffen, wo sich Gewebe der Kategorie c durch höhere Kontrastmittelanreicherung gegenüber Gewebe der Kategorien a und b auszeichnet. Führt man die Informationen aus beiden Scans zusammen, so lässt sich jedes Myokardareal eindeutig kennzeichnen und klassifizieren. Daher weist die Erfindung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform den zusätzlichen Schritt auf:
    • – Berechnen eines Subtraktions-Datensatzes aus den Daten des frühen computertomographischen Scans und des späten computertomographischen Scans zur verstärkten Darstellung minder durchbluteten Myokardgewebes.
  • Durch diesen zusätzlich Berechnungsschritt, der minder durchblutetes Myokardgewebe identifiziert, ist es bei erneuter Anwendung dieser Daten auf die Datensätze des frühen und des späten computertomographischen Scans möglich, alle drei Kategorien voneinander zu unterscheiden.
  • Als patienten-spezifische Parameter sind die folgenden Größen von den Erfindern bestimmt worden, von denen zumindest einer erfasst und für die Berechnung verwendet wird:
    • – Puls,
    • – Blutdruck,
    • – Atmung,
    • – Ventrikel-Volumen,
    • – Auswurfleistung (des Herzens),
    • – Menge und Art des verabreichten Kontrastmittels,
    • – Körpergröße und Gewicht des Patienten.
  • In bevorzugten Ausführungsformen werden mehrere, z. B. zwei, drei oder vier, oder alle diese Parameter erfasst und zur Berechnung des Maximalwerts des Unterschieds zwischen Gehalt an Kontrastmittel in nekrotischem Myokardgeweben und nicht-nekrotischem Myokardgewebe verwendet.
  • Das Verfahren kann vorzugsweise den weiteren Schritt aufweisen: Extraktion der Konturen von Arealen nekrotischen Myokardgewebes aus den Daten des späten computertomographischen Scans.
  • Dieser Schritt schließt das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend ab, dass die für eine Therapie notwendige Differenzierung von Kategorie a, b und c hiermit durchgeführt wird.
  • Das Verfahren kann ebenfalls den Schritt des Visualisierens von nekrotischem, minder-durchblutetem oder normal durchbluteten Myokardarealen durch ein computer-gestütztes Anzeigemittel beinhalten, wobei unterschiedliche Darstellungsarten und Anzeigemittel verwendet werden können, die Fachleuten auf dem Gebiet in ihrer prinzipiellen Ausgestaltung bekannt sind.
  • Vorzugsweise wird das Berechnen des Maximalwerts des Unterschieds im Kontrastmittelgehalt mit der folgenden Formel berechnet – die Parameter m, n und o können durch empirische Untersuchungen (Beispiel Reihenuntersuchung), durch Einbeziehung mindestens eines patientenspezifischen Parameters (Blutdruck etc.) ermittelt werden:
    Figure DE102006037284B4_0002
    wobei S(t) eine zeitabhängige Näherungsfunktion für den zeitlichen Verlauf der Kontrastmittelsignalintensität ist, m, n und o aus den patientenspezifischen Parametern gebildete Konstanten sind, t die Zeit ist, mit der die Kontrastmittelsignalintensität variiert, gerechnet mit dem Nullwert bei tconst; und tconst eine Zeit ist, nach der das Kontrastmittel aus den normal und minderdurchbluteten Myocard-Geweben ausgewaschen ist, wobei t variiert wird, bis S(t) in einem für die Abbildung nekrotischen Myocard-Gewebes typischen Grauwertbereich liegt.
  • Hierbei wird es besonders bevorzugt, dass S(t) in etwa in der Mitte des Grauwertbereichs des Scans liegt.
  • Die Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung gerichtet, wobei alles bezüglich des Verfahrens Ausgesagte auch für die Vorrichtung gilt und umgekehrt, so dass wechselweise Bezug genommen wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung des optimalen Zeitpunkts zur Durchführung eines späten computertomographischen Scans zur hervorgehobenen Erfassung nekrotischen Myokardgewebes gegenüber nicht-nekrotischen Myokardgewebes in einem Patienten weist auf:
    • – Zumindest ein Eingabemittel zur Erfassung von zumindest einem patienten-spezifischen Parameter, der die Geschwindigkeit der Aufnahme und Ausscheidung eines dem Patienten verabreichten Kontrastmittels in das und aus dem Myokard beeinflusst; und
    • – eine Recheneinheit zur Berechnung des optimalen Zeitpunkts nach Verabreichung des Kontrastmittels als Zeitpunkt, zu dem ein Unterschied zwischen einem Gehalt von Kontrastmittel in nekrotischem Myokardgewebe und einem Gehalt von Kontrastmittel in nicht-nekrotischem Myokardgewebe einen Maximalwert erreicht; anhand des zumindest einen patienten-spezifischen Parameters.
  • Hierbei kann das Eingabemittel wahlweise ein manuelles Eingabemittel sein, mit dem ein Bediener der Vorrichtung die patienten-spezifischen Parameter in die Vorrichtung eingibt, oder kann zumindest ein Sensor zur Erfassung von zumindest einem patienten-spezifischen Parameter sein, der die Geschwindigkeit der Aufnahme und Ausscheidung eines dem Patienten verabreichten Kontrastmittels in das und aus dem Myokard beeinflusst. Auch ist es möglich, dass das Eingabemittel eine Mischform der beiden vorstehend beschriebenen Möglichkeiten ist, das heißt, dass bestimmte Parameter durch Sensoren automatisch erfasst werden, während andere per Hand eingegeben werden. Beispielsweise ist es vorstellbar, die Vorrichtung mit Sensoren zur Messung von Puls und Atmung sowie Blutdruck zu versehen, während die Menge des verabreichten Kontrastmittels und sein Typ per Hand über eine Tastatur oder ein anderes Eingabegerät eingegeben werden.
  • Die Recheneinheit ist insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens der Berechnung des optimalen Zeitpunkts vorgesehen und konfiguriert, kann jedoch auch andere Funktionen zusätzlich übernehmen, so beispielsweise die direkte Steuerung des Computertomographen. Auch kann die Recheneinheit als Teil der normalen Steuerung eines Computertomographen, beispielsweise als Software-Modul, implementiert sein.
  • Bevorzugterweise enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin eine Stopp-Funktion zum Herunterzählen des Zeitraums zwischen Kontrastmittelverabreichung und dem berechneten optimalen Zeitpunkt.
  • Die Stopp-Funktion dient dazu, ein Signal bereitzustellen, wenn der Zeitraum bis zur optimalen Messung durch den späten computertomographischen Scan abgelaufen ist. Die Stopp-Funktion kann nach Ablauf des Zeitraums ein Signal geben, so dass ein Anwender des Computertomographen diesen aktiviert. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann jedoch weiterhin auch eine Steuereinheit zum Starten des späten computertomographischen Scans umfassen, die nach Aktivierung der Stopp-Funktion und Verstreichen des Zeitraums automatisch den Tomographen aktiviert.
  • In einer spezifischen Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchgeführt:
    • 1. Vor Start der CT-Aufnahme: Erhebung patienten-spezifischer Parameter, die den zeitlichen Verlauf der Anreicherung und des Abbaus des Kontrastmittels in den nekrotischen Arealen beeinflussen.
    • 2. Bestimmung der Zeit t, die zwischen Kontrastmittelgabe und Bildaufnahme eines späten computertomographischen Scans liegen soll, in Abhängigkeit der oben genannten Parameter oder einer Untermenge dieser Parameter mit Hilfe eines Berechnungs- oder Optimierungs-Algorithmus, der auf einer mit dem CT-Scanner verbundenen Workstation oder auf dem CT-Scanner selbst lauffähig ist und gemäß der Erfindung die Zeit t bestimmt.
    • 3. Automatischer Start des CT-Scans nach Ablauf der Zeit t nach Kontrastmittelgabe oder manueller Start des CT-Scans durch den Untersucher nach Ablauf der Zeit t, wobei diese Zeit am Untersuchungsmonitor angezeigt bzw. heruntergezählt wird.
    • 4. Nach Vorliegen des rekonstruierten CT-Datensatzes Extraktion der Konturen der nekrotischen Myokardareale.
    • 5. Visualisierung der nekrotischen Myokardareale, beispielsweise in einer 3D-Visualisierung des Myokardgewebes oder in einer 3D-Visualisierung des Endokardgewebes oder in einer Polarmap-Visualisierung des Myokardgewebes.
  • Hierbei ist es erfindungsgemäß essentiell, um eine exakte Unterscheidung zwischen den Myokardklassen a und b sowie c in späten Scan-Daten treffen zu können, die ideale Wartezeit t zwischen der Kontrastmittelgabe und dem Scan zu kennen, denn nur so lässt sich ein maximaler Grauwert-Unterschied ΔHU = HU(c) – HU(a + b) erreichen, welche eine einfache Unterscheidung ermöglicht.
  • Dabei lässt sich die Kontrastmittelanreicherung in Myokardgewebe für alle Myokardklassen durch die folgende Formel beschreiben: KMα,β,χ,δ(t) = αsin(βt)exp(χt + δ) wobei
    • – KM(t) die zeit- und parameter-abhängige Funktion ist, welche die Menge an Kontrastmittel im myokardialen Gewebe beschreibt,
    • – α, β, χ, δ patienten-spezifische Parameter sind, welche für unterschiedliche Myokardklassen verschiedene Werte haben; und
    • – t die Zeit ist, mit der die Signal-Intensität des abgebildeten Kontrastmittels variiert.
  • Dabei ist zu beachten, dass die Parameter α, β, χ, δ für unterschiedliche Myokardklassen verschiedene Werte haben. Um den idealen Zeitpunkt t zu bestimmen, zu welchem ΔHU maximal wird, muss t bestimmt werden, zu der
    Figure DE102006037284B4_0003
    maximal ist.
  • Die 1 zeigt einen typischen Kontrastmittelverlauf für vitales und nekrotisches Myokard sowie den Unterschied zwischen den beiden Kontrast-Konzentrationen. Hierbei zeigt die Kurve A den Kontrastmittelverlauf für normal durchblutetes Myokard und minder durchblutetes Myokard, während die Kurve B den zeitlich verzögerten und schwächeren Verlauf des Kontrastmittels für nekrotisches Myokard zeigt und schließlich die Kurve C die Differenz der beiden Kurven A und B ist. Der Scheitelpunkt der Kurve c stellt hierbei den erfindungsgemäß zu ermittelnden Maximalwert des Unterschieds im Gehalt an Kontrastmittel dar, und gibt den Zeitpunkt dieses Maximalwertes an, zu dem ein später computertomographischer Scan für optimale Bildergebnisse durchzuführen ist.
  • Die Erfindung erlaubt die Visualisierung von nekrotischen Myokardarealen mit computertomographischen Aufnahmen, die nach einer bestimmten, durch die Erfindung ermittelten patienten-spezifischen Wartezeit nach Kontrastmittelgabe gestartet werden.
  • So kann mit der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von computertomographischen Aufnahmen zwischen den Myokardklassen a, b und c differenziert werden. Dadurch ist eine Visualisierung von nekrotischen Myokardarealen möglich, so dass Koronararterien-Verschlüsse gezielt anhand der Klassifizierung der durch die betroffenen Koronarien versorgten Myokardareale therapiert werden können bzw. Ablationen bei elektrophysiologischen VT-Prozeduren gezielt im Randbereich nekrotischer Myokardareale durchgeführt werden können.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Differentialdarstellung von Myokard-Gewebe unterschiedlicher Schädigungszustände nach Kontrastmittelgabe eines Myokard-geeigneten Kontrastmittels, aufweisend die Schritte: – Erfassen von zumindest einem patientenspezifischen Parameter, der die Geschwindigkeit der Aufnahme und Ausscheidung des Kontrastmittels in das und aus dem Myokard beeinflusst; – Berechnen eines Zeitpunkts nach Verabreichung des Kontrastmittels, zu dem ein Unterschied zwischen einem Gehalt von Kontrastmittel in nekrotischem Myokardgewebe und einem Gehalt von Kontrastmittel in nicht-nekrotischem Myokardgewebe einen Maximalwert erreicht, anhand des zumindest einen patientenspezifischen Parameters, und – Durchführen eines späten computertomographischen Scans zur verstärkten Erfassung nekrotischen Myokardgewebes gegenüber nicht-nekrotischem Myokardgewebe zum berechneten Zeitpunkt, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine patientenspezifische Parameter ausgewählt ist aus Puls, Blutdruck, Atmung und/oder Ventrikelvolumen.
  2. Verfahren zur Differentialdarstellung von Myokard-Gewebe unterschiedlicher Schädigungszustände nach Kontrastmittelgabe eines Myokard-geeigneten Kontrastmittels, aufweisend die Schritte: – Erfassen von zumindest einem patientenspezifischen Parameter, der die Geschwindigkeit der Aufnahme und Ausscheidung des Kontrastmittels in das und aus dem Myokard beeinflusst; – Berechnen eines Zeitpunkts nach Verabreichung des Kontrastmittels, zu dem ein Unterschied zwischen einem Gehalt von Kontrastmittel in nekrotischem Myokardgewebe und einem Gehalt von Kontrastmittel in nicht-nekrotischem Myokardgewebe einen Maximalwert erreicht, anhand des zumindest einen patientenspezifischen Parameters, und – Durchführen eines späten computertomographischen Scans zur verstärkten Erfassung nekrotischen Myokardgewebes gegenüber nicht-nekrotischem Myokardgewebe zum berechneten Zeitpunkt, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine patientenspezifische Parameter ausgewählt ist aus Puls, Blutdruck, Atmung, Ventrikelvolumen, Auswurfleistung, Menge und/oder Art des verabreichten Kontrastmittels, wobei das Erfassen mittels geeigneter Messinstrumente erfolgt.
  3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, den weiteren Schritt aufweisend: – Unmittelbar nach Kontrastmittelverabreichung Durchführen eines frühen computertomographischen Scans zur verstärkten Erfassung normal durchbluteten Myokard-Gewebes gegenüber minderdurchblutetem und nekrotischem Myokardgewebe.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, den weiteren Schritt aufweisend: – Berechnen eines Subtraktionsdatensatzes aus den Daten des frühen computertomographischen Scans und des späten computertomographischen Scans zur verstärkten Darstellung minderduchbluteten Myokard-Gewebes.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine patientenspezifische Parameter ausgewählt ist aus Auswurfleistung, Menge und Art des verabreichten Kontrastmittels, Körpergröße und/oder Gewicht.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, den weiteren Schritt aufweisend: – Extraktion der Konturen von Arealen nekrotischen Myokard-Gewebes aus den Daten des späten computertomographischen Scans.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, den weiteren Schritt aufweisend: – Visualisieren von nekrotischen, minderdurchbluteten oder normal durchbluteten Myokard-Arealen durch ein Computergestütztes Anzeigemittel.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen des Maximalwerts des Unterschieds im Kontrastmittelgehalt mit der Formel
    Figure DE102006037284B4_0004
    durchgeführt wird, wobei S(t) eine zeitabhängige Näherungsfunktion für den zeitlichen Verlauf der Kontrastmittelsignalintensität ist, m, n und o aus den patientenspezifischen Parametern gebildete Konstanten sind, t die Zeit ist, mit der die Kontrastmittelsignalintensität variiert, gerechnet mit dem Nullwert bei tconst; und tconst eine Zeit ist, nach der das Kontrastmittel aus den normal und minderdurchbluteten Myocard-Geweben ausgewaschen ist, wobei t variiert wird, bis S(t) in einem für die Abbildung kontrastmittelhaltigen nekrotischen Myokard-Gewebes typischen Grauwertbereich liegt.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass S(t) in etwa in der Mitte des für die Abbildung kontrastmittelhaltiger, nekrotischer Myokard-Areale typischen Grauwertbereichs liegt.
  10. Vorrichtung zur Bestimmung des optimalen Zeitpunkts zur Durchführung eines späten computertomographischen Scans zur verstärkten Erfassung nekrotischen Myokardgewebes gegenüber nicht-nekrotischem Myokardgewebe in einem Patienten, aufweisend: – zumindest ein Eingabemittel zur Erfassung von zumindest einem patientenspezifischen Parameter, der die Geschwindigkeit der Aufnahme und Ausscheidung eines dem Patienten verabreichten Kontrastmittels in das und aus dem Myokard beeinflusst; und – eine Recheneinheit zur Berechnung des optimalen Zeitpunkts nach Verabreichung des Kontrastmittels als Zeitpunkt, zu dem ein Unterschied zwischen einem Gehalt von Kontrastmittel in nekrotischem Myokardgewebe und einem Gehalt von Kontrastmittel in nicht-nekrotischem Myokardgewebe einen Maximalwert erreicht; anhand des zumindest einen patientenspezifischen Parameters; dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine patientenspezifische Parameter ausgewählt ist aus Puls, Blutdruck, Atmung und/oder Ventrikelvolumen.
  11. Vorrichtung zur Bestimmung des optimalen Zeitpunkts zur Durchführung eines späten computertomographischen Scans zur verstärkten Erfassung nekrotischen Myokardgewebes gegenüber nicht-nekrotischem Myokardgewebe in einem Patienten, aufweisend: – zumindest ein Eingabemittel zur Erfassung von zumindest einem patientenspezifischen Parameter, der die Geschwindigkeit der Aufnahme und Ausscheidung eines dem Patienten verabreichten Kontrastmittels in das und aus dem Myokard beeinflusst; und – eine Recheneinheit zur Berechnung des optimalen Zeitpunkts nach Verabreichung des Kontrastmittels als Zeitpunkt, zu dem ein Unterschied zwischen einem Gehalt von Kontrastmittel in nekrotischem Myokardgewebe und einem Gehalt von Kontrastmittel in nicht-nekrotischem Myokardgewebe einen Maximalwert erreicht; anhand des zumindest einen patientenspezifischen Parameters; dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine patientenspezifische Parameter ausgewählt ist aus Puls, Blutdruck, Atmung, Ventrikelvolumen, Auswurfleistung, Menge und/oder Art des verabreichten Kontrastmittels, und dass das Eingabemittel zumindest einen Sensor zur Erfassung des zumindest einen patientenspezifischen Parameters umfasst.
  12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin umfasst eine Stoppfunktion zum Herunterzählen des Zeitraums zwischen Kontrastmittelverabreichung und dem berechneten optimalen Zeitpunkt.
  13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin umfasst eine Steuereinheit zum Starten des späten computertomographischen Scans.
  14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingabemittel umfasst: – zumindest einen Sensor zur Erfassung von zumindest einem patientenspezifischen Parameter, der die Geschwindigkeit der Aufnahme und Ausscheidung eines dem Patienten verabreichten Kontrastmittels in das und aus dem Myokard beeinflusst.
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