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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Ermittlungsverfahren für
ein farbcodiertes erstes Auswertungsbild eines Untersuchungsbereichs
eines Untersuchungsobjekts anhand einer ersten zeitlichen Sequenz
von Röntgenbildern des Untersuchungsbereichs,
- – wobei der Untersuchungsbereich ein Blutgefäßsystem
und über das Blutgefäßsystem mit Blut versorgtes
Gewebe umfasst,
- – wobei das Blutgefäßsystem als Blutgefäße
sowohl Arterien als auch Venen umfasst,
- – wobei den Röntgenbildern jeweils ein Erfassungszeitpunkt
zugeordnet ist und die Röntgenbilder jeweils eine zu dem
jeweiligen Erfassungszeitpunkt gegebene Verteilung eines Kontrastmittels
im Untersuchungsbereich darstellen,
- – wobei die Röntgenbilder und das erste Auswertungsbild
pixelweise örtlich miteinander korrespondieren.
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Ein
derartiges Ermittlungsverfahren 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", Springer Verlag, bekannt.
Bei diesem Ermittlungsverfahren nimmt ein Rechner die erste zeitliche Sequenz
von Röntgenbildern entgegen und ermittelt in einem Myokardbereich
eine Perfusion des durchbluteten Gewebes. In Abhängigkeit
von einer charakteristischen Größe des zeitlichen
Verlaufs entsprechender Pixeldatenwerte der Röntgenbilder
wird ein charakteristischer Zeitpunkt ermittelt und das Auswertungsbild
entsprechend farbcodiert. Das derart farbcodierte Auswertungsbild
gibt der Rechner an einen Anwender aus.
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Aus
der
DE 10 2005
039 189 A1 ist ebenfalls ein Ermittlungsverfahren der obenstehend
beschriebenen Art bekannt. Auch bei diesem Verfahren nimmt ein Rechner
die erste zeitliche Sequenz von Röntgenbildern entgegen.
Der Rechner ermittelt für jedes Pixel des ersten Auswertungsbildes
für jedes der Röntgenbilder anhand der Datenwerte
der Pixel des jeweiligen Röntgenbildes, die in einem durch
das jeweilige Pixel des Auswertungsbildes definierten, für alle
Röntgenbilder einheitlichen ersten Auswertungskern liegen,
jeweils einen charakteristischen Wert. Anhand des zeitlichen Verlaufs
des charakteristischen Wertes ordnet er das jeweilige Pixel einer
der Kategorien Gefäß, Perfusionsbereich und Hintergrund
zu. Für die Pixel, die der Rechner dem Perfusionsbereich
zugeordnet hat, führt der Rechner weitere Auswertungen
durch. Er erstellt sodann anhand der weiteren Auswertungen ein farbcodiertes
Auswertungsbild. Die Gefäße werden hierbei einheitlich in
einer einzigen Farbe dargestellt.
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Arteriell-venöse
Malformationen (AVM) sind angeborene Fehlbildungen des Gefäßsystems,
häufig Fehlbildungen des Gefäßsystems
des zentralen Nervensystems, des Gehirns oder des Gesichtsschädels.
Bei einer derartigen Malformation besteht eine direkte Verbindung
zwischen den Arterien und den Venen des Blutgefäßsystems.
Es existieren zwischen den Arterien und den Venen also keine Kapillargefäße,
in denen der eigentliche Stoffaustausch zwischen dem Blut und dem
Gewebe erfolgt. Dies hat zum einen zur Folge, dass der betroffene
Gewebebereich nicht mit Blut versorgt wird. Zum anderen hat dies
zur Folge, dass sich der Druck in den Venen vergrößert,
was zu deren Erweiterungen und möglicherweise zu Blutungen
führen kann. Hierbei sind insbesondere Gehirnblutungen
gegebenenfalls sehr kritisch.
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Zur
Behandlung von AVM stehen heute drei Verfahren zur Verfügung,
die meist auch in Kombination eingesetzt werden. Es handelt sich
hierbei um neurochirurgische Operationen, eine Bestrahlungsbehandlung
und endovaskuläre Therapien. Unabhängig davon,
auf welche Art eine AVM behandelt wird, ist zur Planung und Durchführung
der Behandlung ein genaues Wissen über die Lage, die Form und
die Ausprägung der AVM sowie über die detaillierten
Blutflussverhältnisse erforderlich. Es sind daher sowohl
morphologische Informationen (Lage, Größe und
Art der Blutgefäße) als auch funktionelle zeitabhängige
Informationen (Flussverhältnisse) erforderlich.
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Zur
Diagnose sind im Stand der Technik als nichtinvasive Bildgebungsmodalitäten
insbesondere die Computertomographie und die Magnetresonanztomographie
bekannt. Zur genauen Abklärung und detaillierten Behandlungsplanung
wird weiterhin oftmals eine Angiographie durchgeführt.
In diesem Fall stehen alternativ eine C-Bogen-basierte zeitlich
statische und dreidimensional ortaufgelöste Bildgebung oder
eine zweidimensional ortsaufgelöste und eindimensional
zeitaufgelöste Bildgebung zur Verfügung.
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Die
interventionelle endovaskuläre Therapie findet unter Durchleuchtung
im Angiographielabor statt. Zur Planung und Kontrolle werden Angiographieszenen
mit Kontrastmittelpassage (insbesondere DSA-Szenen) durch die entsprechende
Gefäßregion angefertigt. Der behandelnde Arzt
analysiert hierbei die arterielle Phase (Füllung der Arterien,
insbesondere der speisenden Arterie, mit Kontrastmittel), die Parenchymphase
(Füllung der Kapillaren) und die venöse Phase
(Füllung der Venen und venöse Drainage). Auf Grund
des fehlenden Widerstandes der Kapillargefäße
im Bereich der AVM schließt sich dort die venöse
Phase direkt an die arterielle Phase an.
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Im
Stand der Technik führt der Arzt die morphologischen Informationen
aus der DSA-Szene mit den funktionellen Informationen der DSA-Szene selbst
zusammen. Die Zusammenführung erfolgt hierbei intellektuell
durch den Arzt. Das Zusammenführen ist vor allem bei komplexen
Verhältnissen oder unüblichen Pathologien sehr
schwierig. Insbesondere bei Gehirn-AVMs können Fehler beim
intellektuellen Zusammenführen jedoch dramatische Auswirkungen
für den Patienten haben.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten
zu schaffen, mittels derer die zeitlichen Informa tionen über
den Blutfluss in den Gefäßen einfacher erkennbar
sind.
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Die
Aufgabe wird durch ein Ermittlungsverfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1, ein Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs
15, einen Datenträger, auf dem ein derartiges Computerprogramm
gespeichert ist, und einen Rechner mit den Merkmalen des Anspruchs
17 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird
das Verfahren von einem Rechner durchgeführt, wobei der
Rechner
- – die erste zeitliche Sequenz
von Röntgenbildern entgegen nimmt,
- – für jedes Pixel des ersten Auswertungsbildes, das
eindeutig mit einem der Blutgefäße des Blutgefäßsystems
korrespondiert, (Einfachgefäßpixel) für
jedes der Röntgenbilder anhand der Datenwerte der Pixel
des jeweiligen Röntgenbildes, die in einem durch das jeweilige
Einfachgefäßpixel definierten, für alle
Röntgenbilder örtlich einheitlichen ersten Auswertungskern
liegen, jeweils einen charakteristischen Wert ermittelt,
- – für jedes Einfachgefäßpixel
anhand des zeitlichen Verlaufs der charakteristischen Werte des jeweiligen
Einfachgefäßpixels einen für die Ankunftszeit
des Kontrastmittels an dem jeweiligen Einfachgefäßpixel
charakteristischen Zeitpunkt ermittelt,
- – jedem Einfachgefäßpixel eine für
den jeweiligen charakteristischen Zeitpunkt charakteristische Farbeigenschaft
und jedem anderen Pixel eine von dem charakteristischen Zeitpunkt
des Kontrastmittels unabhängige Farbeigenschaft zuordnet
und
- – das derart farbcodierte erste Auswertungsbild an
einen Anwender ausgibt.
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Der
erste Auswertungskern umfasst vorzugsweise für jedes Einfachgefäßpixel
ausschließlich das mit dem jeweiligen Einfachgefäßpixel örtlich korrespondierende
Pixel des jeweiligen Röntgenbildes. Durch diese Maßnahme
ist das Auswertungsbild mit einer besonders hohen Ortsauflösung
ermittelbar.
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Vorzugsweise
ist die charakteristische Farbeigenschaft eine sich graduell ändernde
Funktion des charakteristischen Zeitpunkts. Durch diese Maßnahme
ist das erste Auswertungsbild mit einer besonders großen
Zeitauflösung ermittelbar.
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Es
ist möglich, dass die charakteristische Farbeigenschaft
der Anteil einer erste Farbe ist, insbesondere einer ersten Primärfarbe,
beispielsweise Rot.
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Es
ist möglich, den Anteil der ersten Farbe nicht weiter zu
ergänzen. In diesem Fall ist die charakteristische Farbeigenschaft
im Ergebnis eine Intensität der ersten Farbe. Vorzugsweise
jedoch wird der Anteil der ersten Farbe durch einen zum Anteil der
ersten Farbe komplementären Anteil einer zweiten Farbe
ergänzt. Die zweite Farbe kann eine zweite Primärfarbe
sein, insbesondere Blau.
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Es
ist möglich, dass dem Rechner die Segmentierung der Gefäße
vorgegeben ist. Vorzugsweise jedoch ermittelt der Rechner selbsttätig,
welche der Pixel des ersten Auswertungsbildes Einfachgefäßpixel
sind. Insbesondere ist es möglich, dass der Rechner für
jedes Pixel des ersten Auswertungsbildes für jedes der
Röntgenbilder anhand der Datenwerte der Pixel des jeweiligen
Röntgenbildes, die in einem durch das jeweilige Pixel des
ersten Auswertungsbildes definierten, für alle Röntgenbilder örtlich einheitlichen
zweiten Auswertungskern liegen, jeweils mindestens eine charakteristische
Größe ermittelt und für jedes Pixel des
Auswertungsbildes anhand des zeitlichen Verlaufs der mindestens
einen charakteristischen Größe des jeweiligen
Pixels bestimmt, ob das jeweilige Pixel des ersten Auswertungsbildes
ein Einfachgefäßpixel ist oder nicht.
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Die
Einfachgefäßpixel umfassen sowohl Pixel, die mit
Arterien korrespondieren, als auch Pixel, die mit Venen korrespondie ren.
Es ist möglich, alle Einfachgefäßpixel
einheitlich zu klassifizieren. Vorzugsweise jedoch sind die Einfachgefäßpixel
nach den Kriterien Arterie und Vene unterklassifiziert. Durch diese
Ausgestaltung ist eine qualitativ bessere Auswertung möglich.
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Die
anderen Pixel des ersten Auswertungsbildes, also die Pixel, die
keine Einfachgefäßpixel sind, werden vom Rechner
vorzugsweise verschieden voneinander dargestellt. Insbesondere ist
es möglich, dass der Rechner Pixel des ersten Auswertungsbildes,
die mit mehr als einem der Blutgefäße des Blutgefäßsystems
korrespondieren, (Mehrfachgefäßpixel) und Pixel,
die mit keinem der Blutgefäße des Blutgefäßsystems
korrespondieren, (Hintergrundpixel) verschieden voneinander farbcodiert. Insbesondere
kann der Rechner beispielsweise Mehrfachgefäßpixel
in Gelb, Grün oder Violett darstellen, Hintergrundpixel
in Schwarz, Weiß oder in einer Graustufe. Auch hierdurch
ist die Auswertung noch besser interpretierbar.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung überlagert
der Rechner dem an den Anwender ausgegebenen farbcodierten ersten Auswertungsbild
ein Graustufenbild des Blutgefäßsystems. Hierdurch
ist eine noch bessere intellektuelle Auswertung durch den Anwender
möglich.
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Im
Rahmen einer weiteren Auswertung des ersten Auswertungsbildes ist
es möglich, dass der Rechner vom Anwender eine Auswahl
eines ersten und eines zweiten Einfachgefäßpixels
des ersten Auswertungsbildes entgegen nimmt, die für das
erste und das zweite Einfachgefäßpixel ermittelten
charakteristischen Zeitpunkte bestimmt und die charakteristischen
Zeitpunkte und/oder deren Differenz an den Anwender ausgibt. Hierdurch
wird dem Anwender die Möglichkeit gegeben, Fließgeschwindigkeiten
direkt zu ermitteln.
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In
einer Vielzahl von Fällen kann es sinnvoll sein, wenn die
Option ermöglicht wird, dass der Rechner vom Anwender eine Auswahl
eines Auswertungsbereichs des ersten Auswertungsbildes entgegen
nimmt und das Ermittlungsverfahren nur innerhalb des Auswertungsbereichs
ausführt.
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Es
ist möglich, dass der Rechner simultan zu dem farbcodierten
ersten Auswertungsbild ein farbcodiertes zweites Auswertungsbild
an den Betrachter ausgibt. Durch diese Maßnahme ist insbesondere
ein einfacher Vergleich möglich, beispielsweise vor und nach
einer Therapie.
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Es
ist möglich, dass der Rechner zum Ermitteln des farbcodierten
zweiten Auswertungsbildes eine zweite zeitliche Sequenz von Röntgenbildern entgegen
nimmt und das farbcodierte zweite Auswertungsbild anhand der zweiten
zeitlichen Sequenz von Röntgenbildern auf analoge Weise
ermittelt wie das farbcodierte erste Auswertungsbild.
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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 Auswertungsanordnung,
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2 ein
Ablaufdiagramm,
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3 und 4 Rohbilder,
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5 ein
Zeitdiagramm,
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6 ein
Ablaufdiagramm,
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7 Funktionsverläufe,
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8 ein
Ablaufdiagramm,
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9 und 10 Zeitdiagramme
und
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11 und 12 Ablaufdiagramme.
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Gemäß 1 weist
ein Rechner übliche Komponenten 1 bis 6 auf.
Insbesondere weist der Rechner einen Mikroprozessor 1,
einen Arbeitsspeicher (RAM) 2, einen Massenspeicher 3 (beispielsweise
eine Festplatte), eine Anwenderschnittstelle 4, einen Datenschnittstelle 5 und
eine Programmierschnittstelle 6 auf. Die Komponenten 1 bis 6 sind
in üblicher Weise ausgebildet und wirken in üblicher Weise
miteinander zusammen. So kann beispielsweise die Anwenderschnittstelle 4 übliche
Ein- und Ausgabeeinrichtungen umfassen wie beispielsweise eine Tastatur,
eine Maus, ein Sichtgerät usw.. Die Datenschnittstelle 5 kann
beispielsweise eine Internet- oder eine LAN-Schnittstelle oder eine
USB-Schnittstelle sein. Auch eine Ausgestaltung als Laufwerk für ein
Wechselmedium (beispielsweise eine CD-ROM oder eine DVD) ist möglich. Ähnliche
Ausgestaltungen sind für die Programmierschnittstelle 6 möglich. Gegebenenfalls
können die Datenschnittstelle 5 und die Programmierschnittstelle 6 zu
einer gemeinsamen Schnittstelle zusammengefasst sein.
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Dem
Rechner wird über die Programmierschnittstelle 6 ein
Computerprogramm 7 zugeführt. Beispielsweise kann
ein Datenträger 8, auf dem das Computerprogramm 7 in
maschinenlesbarer Form gespeichert ist, mit dem Rechner verbunden
werden. Das Computerprogramm 7 wird daraufhin aus dem Datenträger 8 ausgelesen
und in den Massenspeicher 3 des Rechners kopiert, dort
also ebenfalls gespeichert.
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Das
Computerprogramm 7 enthält Maschinencode 9,
also Programmanweisungen, die vom Rechner direkt und unmittelbar
ausführbar sind. Das Computerprogramm 7 kann von
einem Anwender 10 mittels üblicher Eingabebefehle
(beispielsweise eines doppelten Mausklicks) aufgerufen werden. Wenn das
Computerprogramm 7 aufgerufen wird, wird es in den Arbeitsspeicher 2 des
Rechners geladen und vom Rechner ausgeführt. Die Ausführung
des Computerprogramms 7 durch den Rechner bewirkt, dass der
Rechner ein Ermittlungsverfahren ausführt, das nachfolgend
in Verbindung mit den weiteren FIG detailliert beschrieben wird.
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Gemäß 2 nimmt
der Rechner in einem Schritt S1 eine zeitliche Sequenz von Röntgenbildern B
entgegen. Auf Grund des Umstands, dass es sich bei der Sequenz um
eine zeitliche Sequenz handelt, ist jedem Röntgenbild B
ein Erfassungszeitpunkt t zugeordnet, zu dem das jeweilige Röntgenbild
B erfasst wurde. Ein zeitlicher Abstand zwischen zwei unmittelbar
aufeinander folgenden Erfassungszeitpunkten t ist hierbei in aller
Regel kleiner als eine Sekunde. Meist ist er sogar kleiner als eine
Viertelsekunde, beispielsweise kleiner als eine Zehntelsekunde.
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Jedes
Röntgenbild B stellt – in der Regel zweidimensional – eine
zu dem jeweiligen Erfassungszeitpunkt t gegebene Verteilung eines
Kontrastmittels in einem Untersuchungsbereich eines Untersuchungsobjekts
dar. Das Kontrastmittel wird hierbei vorzugsweise in eine den Untersuchungsbereich
speisende Arterie injiziert. Die Injektion erfolgt vorzugsweise
schnell, also mit kurzer Dauer und zu Beginn hoher Anstiegsflanke
und am Ende kurzer Abfallflanke.
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In
der Regel ist das Untersuchungsobjekt ein Mensch. Der Untersuchungsbereich
kann beispielsweise der Gehirnbereich des Menschen sein. Die 3 und 4 zeigen
beispielhaft zwei verschiedene Röntgenbilder B von zwei
verschiedenen Untersuchungsobjekten.
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Gemäß den 3 und 4 umfasst
der Untersuchungsbereich ein Blutgefäßsystem mit
Arterien 11 und Venen 12 sowie Gewebe, wobei das
Gewebe über das Blutgefäßsystem mit Blut
versorgt wird. In der Regel existieren daher – siehe 3 – zwischen
den Arterien 11 des Blutgefäßsystems
und den Venen 12 des Blutgefäßsystems
Kapillarbereiche K, in denen der Stoffaustausch zwischen dem Blut
und dem Gewebe erfolgt. Bei pathologischen Befunden (beispielsweise
AVM) kann jedoch eine direkte Verbindung zwischen Arterien 11 und
Venen 12 bestehen.
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Gemäß 4 existieren
verschiedene Bereiche der Röntgenbilder B. Es sind dies
zum Ersten Bereiche 13, in denen sich eine einzige Arterie 11 und
keine einzige Vene 12 befindet. Die Pixel 14 dieser
Bereiche 13 werden nachfolgend Arterienpixel 14 genannt.
Zum Zweiten existieren Bereiche 15, in denen sich keine
einzige Arterie 11 und eine einzige Vene 12 befindet.
Die Pixel 16 dieser Bereiche 15 werden nachfolgend
Venenpixel 16 genannt. Arterienpixel 14 und Venenpixel 16 bilden
zusammen die Menge der Einfachgefäßpixel 14, 16.
Weiterhin existieren Bereiche 17, in denen sich Gefäße 11, 12 überlappen,
beispielsweise eine Arterie 11 und eine Vene 12.
Die Pixel 18 dieser Bereiche 17 werden nachfolgend
Mehrfachgefäßpixel 17 genannt. Schließlich existieren
Bereiche 19, in denen weder Arterien 11 noch Venen 12 verlaufen.
Die Pixel 20 dieser Bereiche 19 werden nachfolgend
Hintergrundpixel 20 genannt.
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Die
Röntgenbilder B werden in aller Regel mit konstanter Aufnahmegeometrie
erfasst. Die Röntgenbilder B korrespondieren daher pixelweise örtlich
miteinander. Weiterhin wird für die örtlich miteinander
korrespondierenden Pixel der Röntgenbilder B jeweils ein
Pixel eines Auswertungsbildes A ermittelt. Auch das Auswertungsbild
A korrespondiert daher örtlich pixelweise mit den Röntgenbildern
B. Auf die Details der Ermittlung der Pixel des Auswertungsbildes
A wird nachfolgend noch näher eingegangen werden.
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In
einem Schritt S2 nimmt der Rechner vom Anwender 10 eine
Auswahl eines Auswertungsbereichs 21 (siehe auch 4)
entgegen. Die Vorgabe des Auswertungsbereichs 21 hat zur
Folge, dass der Rechner nachfolgende Schritte nur innerhalb des Auswertungsbereichs 21 ausführt.
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Der
Schritt S2 ist nur optional und könnte somit entfallen.
Aus diesem Grund ist er in
2 nur gestrichelt
eingezeichnet. Wenn er entfällt, ist der Auswertungsbereich
21 entweder
fest vorgegeben (z. B. gleich dem gesamten Auswertungsbild A) oder wird
vom Rechner selbsttätig ermittelt. Mögliche Vorge hensweisen
zur Ermittlung eines Auswertungsbereichs
21 sind beispielsweise
in der am Anmeldetag der vorliegenden Erfindung noch nicht veröffentlichten
deutschen Patentanmeldung 10
2006 028 646.4 der Anmelderin beschrieben.
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In
einem Schritt S3 ermittelt der Rechner für jedes Pixel 14, 16, 18, 20 des
Auswertungsbildes A (bzw. des Auswertungsbereichs 21 des
Auswertungsbildes A) selbsttätig dessen Typ. Er bestimmt also,
ob es sich bei dem jeweiligen Pixel 14, 16, 18, 20 um
ein Arterienpixel 14, ein Venenpixel 16, ein Mehrfachgefäßpixel 18 oder
ein Hintergrundpixel 20 handelt. Mögliche Vorgehensweisen
zur Ermittlung des jeweiligen Pixeltyps werden nachstehend noch erläutert
werden.
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Der
Schritt S3 ist ebenfalls nur optional und könnte daher
entfallen. Aus diesem Grund ist auch der Schritt S3 in 2 nur
gestrichelt eingezeichnet. Wenn der Schritt S3 entfällt,
muss dem Rechner anderweitig zumindest bekannt sein, welche der
Pixel 14, 16, 18, 20 des Auswertungsbildes
A Einfachgefäßpixel 14, 16 sind
und welche nicht. Vorzugsweise ist dem Rechner sogar bekannt, welche
der Pixel 14, 16, 18, 20 Arterienpixel 14,
Venenpixel 16, Mehrfachgefäßpixel 18 und
Hintergrundpixel 20 sind.
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In
einem Schritt S4 selektiert der Rechner die Hintergrundpixel 20 des
Auswertungsbildes A und ordnet ihnen eine erste Farbeigenschaft
zu. Die erste Farbeigenschaft ist hierbei durch den Umstand bestimmt,
dass es sich bei den betreffenden Pixeln 20 um Hintergrundpixel
handelt. Insbesondere ist somit – eventuell mit Ausnahme
des Umstands, dass die Einstufung als Hintergrundpixel 20 anhand
eines zeitlichen Verlaufs ermittelt worden sein könnte – unabhängig
vom zeitlichen Verlauf der Kontrastmittelverteilung. Beispielsweise
kann den Hintergrundpixeln 20 die Farbe Transparent, Schwarz
oder ein Grauwert zugeordnet werden. Im Falle der Zuordnung eines
Grauwerts kann der Grauwert von Hintergrundpixel 20 zu
Hintergrundpixel 20 voneinander verschieden sein.
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In
analoger Weise selektiert der Rechner in einem Schritt S5 die Mehrfachgefäßpixel 18 des
Auswertungsbildes A und ordnet ihnen eine zweite Farbeigenschaft
zu. Die zweite Farbeigenschaft ist hierbei – analog zur
ersten Farbeigenschaft – durch den Umstand bestimmt, dass
es sich bei den betreffenden Pixeln 18 um die Mehrfachgefäßpixel 18 handelt.
Beispielsweise ordnet der Rechner den Mehrfachgefäßpixeln 18 (einheitlich)
eine der Farben Gelb, Grün oder Violett zu. Vorzugsweise
ordnet der Rechner den Mehrfachgefäßpixeln 18 eine
Farbe (im Gegensatz zu Schwarz, Weiß und Grau) zu. In jedem
Fall führt der Rechner für die Mehrfachgefäßpixel 18 jedoch
eine andere Farbcodierung durch als für die Hintergrundpixel 20.
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Die
Schritte S4 und S5 sind nur optional. Sie können daher
entfallen. Aus diesem Grund sind sie in 2 nur gestrichelt
eingezeichnet. Falls sie entfallen, ist ein Ersatzschritt vorhanden,
in dem die Mehrfachgefäßpixel 18 und
die Hintergrundpixel 20 einheitlich farbcodiert werden.
Insbesondere kann den Mehrfachgefäßpixeln 18 und
den Hintergrundpixeln 20 in diesem Fall eine der Farben
Schwarz, Weiß oder ein (gegebenenfalls pixelabhängiger)
Grauwert zugewiesen werden.
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In
einem Schritt S6 selektiert der Rechner die Einfachgefäßpixel 14, 16,
also sowohl die Arterienpixel 14 als auch die Venenpixel 16.
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In
einem Schritt S7 ermittelt der Rechner für jedes der im
Schritt S6 selektierten Pixel 14, 16 bezüglich
jedes der Röntgenbilder B jeweils einen charakteristischen
Wert C. Der charakteristische Wert C ist hierbei für jedes
Einfachgefäßpixel 14, 16 für
jedes der Röntgenbilder B durch die Datenwerte der Pixel des
jeweiligen Röntgenbildes B bestimmt, die in einem durch
das jeweilige Einfachgefäßpixel 14, 16 definierten
Auswertungskern liegen. Der Auswertungskern ist hierbei für
alle Röntgenbilder B örtlich einheitlich.
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In
einem Schritt S8 ermittelt der Rechner für jedes Einfachgefäßpixel 14, 16 anhand
des zeitlichen Verlaufs der charakteristischen Werte C des jeweiligen
Einfachgefäßpixels 14, 16 einen
charakteristischen Zeitpunkt t'. Der charakteristische Zeitpunkt
t' ist für die Ankunftszeit charakteristisch, zu der das Kontrastmittel
an dem jeweiligen Einfachgefäßpixel 14, 16 ankommt.
Beispielsweise kann der Rechner zunächst für ein
bestimmtes Einfachgefäßpixel 14, 16 den
zeitlichen Verlauf der charakteristischen Werte C ermitteln (siehe 5)
und dann den charakteristischen Zeitpunkt t' für das jeweilige
Einfachgefäßpixel 14, 16 anhand
des zeitlichen Verlaufs ermitteln. Als charakteristischer Zeitpunkt
kommt insbesondere eine der folgenden Größen in
Frage:
- – der Zeitpunkt des Beginns
des Anstiegs der Absorptionskurve,
- – der Zeitpunkt des maximalen Anstiegs der Absorptionskurve
und
- – der Zeitpunkt der maximalen Absorption.
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Soweit
erforderlich, kann vor der Ermittlung des charakteristischen Zeitpunkts
t' eine Glättung des zeitlichen Verlaufs durch Mittelwertbildung,
Tiefpassfilterung usw. erfolgen. Auch ist es möglich, Parameter
einer glatten Kurve zu bestimmen, welche nach einem vorbestimmten
Best-Fit-Kriterium anhand der charakteristischen Werte C ermittelt
wird.
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In
einem Schritt S9 ordnet der Rechner jedem Einfachgefäßpixel 14, 16 eine
Farbeigenschaft zu, die für den jeweiligen charakteristischen
Zeitpunkt t' des jeweiligen Einfachgefäßpixels 14, 16 charakteristisch
ist.
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In
einem Schritt S10 gibt der Rechner das farbcodierte Auswertungsbild
A an den Anwender 10 aus. Gegebenenfalls kann der Rechner
hierbei dem ausgegebenen farbcodierten Auswertungsbild A ein Graustufenbild
des Blutgefäßsystems überlagern. Das
Graustufenbild kann hierbei mit einem der Röntgenbilder
B oder einer Kombination der Röntgenbilder B korres pondieren.
Alternativ kann das Graustufenbild anderweitig erfasst worden sein.
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Das Überlagern
des Graustufenbildes ist nur optional. Wenn die Überlagerung
möglich ist, ist sie vorzugsweise interaktiv beeinflussbar.
Beispielsweise kann es dem Anwender 10 ermöglicht
werden, kontinuierlich vom Auswertungsbild A zum Graustufenbild überzublenden
(Fading).
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In
einem Schritt S11 erfolgen weitere Auswertungen.
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6 zeigt
in Schritten S21 und S22 mögliche Ausgestaltungen der Schritte
S7 und S9 von 2. Die Ausgestaltungen gemäß den
Schritten S21 und S22 sind hierbei unabhängig voneinander realisierbar.
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Der
Auswertungskern, innerhalb dessen für das jeweilige Einfachgefäßpixel 14, 16 der
charakteristische Wert C ermittelt wird, kann (im Falle eines flächigen
Bildes) ein zweidimensional ausgedehnter Auswertungskern sein. Wenn
dies der Fall ist, sollte die Größe des Auswertungskerns
vorzugsweise ca. 60 bis 100 Pixel (z. B. ein Quadrat mit einer Kantenlänge
von 8 bis 10 Pixeln) nicht überschreiten. Gemäß dem
Schritt S21 ermittelt der Rechner jedoch die charakteristischen
Werte C für die einzelnen Röntgenbilder B ausschließlich
anhand der Pixel der Röntgenbilder B, die örtlich
direkt mit den Einfachgefäßpixeln 14, 16 des
Auswertungsbildes A korrespondieren. Der Auswertungskern reduziert
sich bei der Ausgestaltung gemäß dem Schritt S21
also auf die minimale Größe von einem einzigen
Pixel. Der charakteristische Wert C ist in diesem Falle vorzugsweise
der jeweilige Pixeldatenwert selbst.
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Im
Rahmen des Schrittes S9 von 2 könnte
der Rechner beispielsweise – je nach charakteristischem
Zeitpunkt t' – eine andere Farbe des Regenbogens ermitteln.
Gemäß 6 jedoch ermittelt der Rechner
im Schritt S22 für jedes Einfachgefäßpixel 14, 16 als
charakteristische Farbeigenschaft den Anteil einer ersten Farbe
(im Sinne des Farbenkreises). Beispiels weise ermittelt der Rechner
den Anteil einer ersten Primärfarbe im Sinne des Farbenkreises,
insbesondere den Anteil an Rot. Diesen Anteil kann der Rechner im
Rahmen des Schrittes S22 mit einem komplementären Anteil
einer zweiten Farbe (im Sinne des Farbenkreises) ergänzen.
Die zweite Farbe ist vorzugsweise ebenfalls eine Primärfarbe
im Sinne des Farbenkreises, insbesondere Blau.
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Gemäß 7 ist
frühen charakteristischen Zeitpunkten t' ein hoher Rotanteil
zugeordnet, späten charakteristischen Zeitpunkten t' ein
niedriger Rotanteil. Je später der charakteristische Zeitpunkt
t' liegt, desto mehr geht die Farbe, die dem jeweiligen Einfachgefäßpixel 14, 16 effektiv
zugeordnet wird, somit vom Rot nach Blau über. Hierbei
ist es möglich, einen Startzeitpunkt, ab dem der Rotanteil
von seinem Maximalwert abnimmt, und/oder einen Endzeitpunkt, zu dem
der Rotanteil seinen Minimalwert erreicht, interaktiv vom Anwender 10 entgegen
zu nehmen.
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Gemäß 7 ist
die charakteristische Farbeigenschaft – hier der Rotanteil – eine
sich graduell ändernde Funktion des charakteristischen
Zeitpunkts t'. Diese Ausgestaltung – eine sich graduell ändernde Funktion
des charakteristischen Zeitpunkts t' – ist auch dann realisierbar,
wenn es sich bei der charakteristischen Farbeigenschaft um eine
andere Farbeigenschaft handelt, beispielsweise um die jeweilige Farbe
des Farbenkreises.
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Wie
bereits erwähnt, ist es möglich, dass die Einteilung
der Pixel 14, 16, 18, 20 in
Arterienpixel 14, Venenpixel 16, Mehrfachgefäßpixel 18 und
Hintergrundpixel 20 dem Rechner vorgegeben wird. Auch ist
es möglich, dass der Rechner die Einteilung der Pixel 14, 16, 18, 20 in
ihre verschiedenen Typen unabhängig von der zeitlichen
Sequenz von Röntgenbildern B vornimmt. Beispielsweise könnte
dem Rechner ein Volumendatensatz des Untersuchungsbereichs vorgegeben
sein, der bezüglich der Röntgenbilder B registriert
ist und in dem die Blutgefäße 11, 12 segmentiert
sind. In diesem Fall könnte der Rechner beispielsweise
den Volumendatensatz in die Röntgenbilder B abbilden und
so ermitteln, welches Blutgefäß 11, 12 auf
welches Pixel 14, 16, 18 abgebildet wird.
Anhand dieser Abbildung könnte der Rechner in diesem Fall
die Einteilung der Pixel 14, 16, 18, 20 vornehmen.
Bevorzugt ist jedoch eine Vorgehensweise, die nachfolgend in Verbindung
mit 8 näher erläutert wird.
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8 zeigt
eine mögliche Ausgestaltung des Schrittes S3 von 2.
Gemäß 8 ermittelt der Rechner in einem
Schritt S31 für jedes Pixel 14, 16, 18, 20 des
Auswertungsbildes A – also nicht nur für die Einfachgefäßpixel 14, 16,
sondern für alle Pixel 14, 16, 18, 20 – in
jedem der Röntgenbilder B jeweils mindestens eine charakteristische
Größe C'. Er ermittelt hierbei für jedes
Röntgenbild B die mindestens eine charakteristische Größe
C' anhand der Datenwerte der Pixel des jeweiligen Röntgenbildes
B, die in einem zweiten Auswertungskern liegen. Der zweite Auswertungskern
ist – analog zum ersten Auswertungskern – durch
das jeweilige Pixel 14, 16, 18, 20 des
Auswertungsbildes A definiert und für alle Röntgenbilder
B örtlich einheitlich. Der zweite Auswertungskern kann
mit dem ersten Auswertungskern identisch sein. Er kann alternativ
vom ersten Auswertungskern verschieden sein. In dem Fall, dass der zweite
Auswertungskern auf ein einziges Pixel reduziert ist, kann selbstverständlich
nur eine einzige charakteristische Größe C' ermittelt
werden, nämlich der jeweilige Datenwert selbst. Anderenfalls
können mehrere charakteristische Größen
C' ermittelt werden, beispielsweise das Maximum und der – gewichtete
oder ungewichtete – Mittelwert der im zweiten Auswertungskern
liegenden Pixel des jeweiligen Röntgenbildes B.
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In
einem Schritt B32 bestimmt der Rechner für jedes Pixel 14, 16, 18, 20 des
Auswertungsbildes A zumindest, ob das jeweils betrachtete Pixel 14, 16, 18, 20 ein
Einfachgefäßpixel 14, 16 ist
oder nicht. Vorzugsweise bestimmt der Rechner zugleich auch, ob
das jeweilige Pixel 14, 16, 18, 20 ein
Arterienpixel 14 oder ein Venenpixel 16 ist. In
dem Fall, dass das jewei lige Pixel 14, 16, 18, 20 kein
Einfachgefäßpixel 14, 16 ist,
wird vorzugsweise auch zwischen Mehrfachgefäßpixeln 18 und
Hintergrundpixeln 20 unterschieden. Die Bestimmung des
jeweiligen Pixeltyps kann anhand des zeitlichen Verlaufs der charakteristischen
Größe C' bzw. der charakteristischen Größen C'
erfolgen.
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In
dem Fall, dass der zweite Auswertungskern ausschließlich
das jeweils korrespondierende Pixel des jeweiligen Röntgenbildes
B umfasst, kann der Rechner beispielsweise das jeweilige Pixel 14, 16, 18, 20 des
Auswertungsbildes A als Einfachgefäßpixel 14, 16 einstufen,
wenn der zeitliche Verlauf der Pixeldatenwerte ein einziges ausgeprägtes
Maximum aufweist und das Maximum einen Schwellenwert S übersteigt
(siehe beispielsweise Kurven 22 und 23 in 9).
Der Schwellenwert S kann hierbei zeitunabhängig sein. Vorzugsweise
jedoch fällt er, wie in 9 dargestellt,
linear oder in Stufen oder abschnittweise mit fortschreitender Zeit
ab. Der Schwellenwert S kann insbesondere relativ zu einem Grundabsorptionswert
G definiert sein. Der Schwellenwert S (bzw. dessen zeitlicher Verlauf)
kann dem Rechner fest vorgegeben sein. Alternativ ist es möglich,
dass eine Vorgabe durch den Anwender 10 erfolgt.
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Weiterhin
kann die Unterscheidung zwischen Arterienpixeln 14 und
Venenpixeln 16 beispielsweise in Abhängigkeit
davon vorgenommen werden, ob der Zeitpunkt, zu dem beispielsweise
das Maximum der jeweiligen Absorptionskurve erreicht wird oder zu
dem der Schwellenwert S überschritten wird, vor oder nach
einem Grenzzeitpunkt T liegt.
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Wenn
der Schwellenwert S zwar überschritten wird, der zeitliche
Verlauf der charakteristischen Größe C' jedoch
entweder mehrere Maxima aufweist (siehe Kurve 24 in 10)
oder zwar nur ein einziges Maximum vorhanden ist, das Maximum jedoch
nicht ausgeprägt ist (siehe Kurve 25 in 10),
kann das jeweilige Pixel 14, 16, 18, 20 des
Auswertungsbildes A als Mehrfachgefäßpixel 18 eingestuft
werden. Die Frage, ob ein Maximum ausgeprägt ist oder nicht, kann
beispielsweise anhand der Höhe des jeweiligen Maximums
in Bezug auf den Grundabsorptionswert G in Verbindung mit der Breite
des jeweiligen Maximums (beispielsweise der Halbwertsbreite) entschieden
werden.
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Die
Pixel 20, bei denen der Schwellenwert S nicht überschritten
wird, können als Hintergrundpixel 20 eingestuft
werden.
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Für
den Fall, dass eine Kurve exakt zwei Maxima (siehe erneut Kurve 24)
aufweist, ist es ferner möglich, im Rahmen der Farbcodierung
des Schrittes S5 von 2 die Farbcodierung in Abhängigkeit
von einem zeitlichen Abstand T' der beiden Maxima voneinander zu
bestimmen. In diesem Fall kann beispielsweise die Intensität
der Farbe in Abhängigkeit von dem zeitlichen Abstand T'
bestimmt werden.
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Weitere
Möglichkeiten zur Typbestimmung der Pixel
14,
16,
18,
20 sind
beispielsweise in der am Anmeldetag der vorliegenden Erfindung nicht
veröffentlichten deutschen Patentanmeldung
DE 10 2006 025 422.8 der Anmelderin
beschrieben.
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In
Verbindung mit 11 wird nachfolgend eine mögliche
Auswertung (vergleiche Schritt S11 von 2 erläutert).
Hierzu ist der Schritt S11 von 2 in Schritte
S41 bis S45 unterteilt.
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Im
Schritt S41 nimmt der Rechner vom Anwender 10 eine Eingabe
entgegen. Im Schritt S42 prüft der Rechner, ob die Eingabe
ein Befehl zum Beenden des Ermittlungsverfahrens ist. Wenn dies
der Fall ist, wird die Abarbeitung des Computerprogramms 7 beendet.
Anderenfalls geht der Rechner zum Schritt S43 über.
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Im
Schritt S43 prüft der Rechner, ob der Anwender 10 im
Rahmen der Eingabe des Schrittes S41 eine Auswahl eines ersten und
eines zweiten Einfachgefäßpixels 14, 16 vorgenommen
hat.
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Wenn
dies der Fall ist, geht der Rechner zum Schritt 544 über.
Anderenfalls geht der Rechner zum Schritt S45 über.
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Im
Schritt S44 bestimmt der Rechner die charakteristischen Zeitpunkte
t', die er für das erste und das zweite der beiden ausgewählten
Einfachgefäßpixel 14, 16 ermittelt
hat. Weiterhin gibt er im Rahmen des Schrittes S44 die ermittelten
charakteristischen Zeitpunkte t' und/oder deren Differenz an den Anwender 10 aus.
Gegebenenfalls kann der Rechner zusätzlich einen auf das
Gefäßsystem bezogenen Abstand der beiden ausgewählten
Einfachgefäßpixel 14, 16 ermitteln
und den Abstand und/oder den Quotienten von Abstand und Differenz
der charakteristischen Zeitpunkte t' (d. h. die Fließgeschwindigkeit des
Blutes) ermitteln und an den Anwender 10 ausgeben.
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Im
Schritt S45 führt der Rechner eine andere Reaktion aus,
die in der Regel von der Eingabe des Schrittes S41 abhängt.
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In
Verbindung mit 12 wird nachfolgend eine weitere
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
beschrieben.
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Gemäß 12 nimmt
der Rechner in einem Schritt S51 die Sequenz von Röntgenbildern
B und deren Erfassungszeitpunkte t entgegen. Der Schritt S51 von 12 korrespondiert
inhaltlich mit dem Schritt S1 von 2. In einem
Schritt S52 ermittelt der Rechner anhand der im Schritt S51 entgegen
genommenen Sequenz das Auswertungsbild A. Der Schritt S52 korrespondiert
inhaltlich mit den Schritten S2 bis S9 von 2.
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In
analoger Weise nimmt der Rechner in einem Schritt S53 eine weitere
Sequenz von Röntgenbildern B'' und deren Erfassungszeitpunkte
t'' entgegen und ermittelt in einem Schritt S54 anhand der weiteren
Sequenz ein weiteres Auswertungsbild A''. Auch die Schritte S53
und S54 korrespondieren inhaltlich mit den Schritten S1 und S2 bis
S9 von 2. Der Unterschied zu den Schritten S51 und S52
besteht darin, dass die weitere Sequenz von Röntgenbildern
B'' zwar Röntgenbilder B'' des gleichen Untersuchungsobjekts
und des gleichen Untersuchungsbe reichs des Untersuchungsobjekt sind und
auch mit der gleichen Aufnahmegeometrie aufgenommen wurden, die
Erfassung der weiteren Sequenz jedoch zu einem anderen Zeitpunkt
erfolgte als die Erfassung der erstgenannten Sequenz.
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Die
Schritte S53 und S54 von 12 sind nur
optional und aus diesem Grund in 12 nur
gestrichelt dargestellt. Wenn die Schritte S53 und S54 entfallen,
ist dem Rechner das weitere Auswertungsbild A'' anderweitig vorgegeben.
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In
einem Schritt S55 gibt der Rechner die beiden farbcodierten Auswertungsbilder
A, A'' simultan an den Anwender 10 aus. Beispielsweise
kann der Rechner die beiden Auswertungsbilder A, A'' nebeneinander
oder einander überlagert darstellen. Auch ist es möglich,
dass der Rechner die Abweichungen der beiden Auswertungsbilder A,
A'' voneinander ermittelt und das Differenzbild an den Anwender 10 ausgibt.
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In
einem Schritt S56 führt der Rechner in Abhängigkeit
von Eingaben des Anwenders 10 weitere Auswertungen durch.
Der Schritt S56 korrespondiert inhaltlich mit dem Schritt S11 von 2.
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Die
verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind nahezu
nach Belieben miteinander kombinierbar. Beispielsweise kann die
Vorgehensweise von 6 ohne weiteres mit der Vorgehensweise
von 8 und/oder der Vorgehensweise von 11 kombiniert
werden. Auch andere Kombinationen sind möglich.
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Es
ist möglich, die obenstehend beschriebenen Vorgehensweisen
mit Nativbildern durchzuführen. Vorzugsweise handelt es
sich bei den Röntgenbildern B (und gegebenenfalls auch
B'') jedoch um DSA-Bilder. Weiterhin ist es möglich, das
erfindungsgemäße Ermittlungsverfahren parallel
mit zwei verschiedenen Sequenzen von Röntgenbildern B durchzuführen,
die mittels einer sogenannten Biplananlage erfasst wurden. Es ist
jedoch auch die Auswertung der Röntgenbilder B einer Monoplananlage
möglich.
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Weiterhin
sind über die Ermittlung des farbcodierten Auswertungsbildes
A (und gegebenenfalls A'') hinaus weitere Auswertungen der zeitlichen
Verläufe möglich. Derartige Auswertungsmöglichkeiten sind
z. B. vom Ansatz her aus der eingangs genannten
DE 10 2005 039 189 A1 für
Perfusionsbereiche bekannt. Auch diese weiteren Auswertungen können in
(weiteren) farbcodierten Bildern dargestellt werden.
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Die
vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist
es möglich, in einem einzigen Auswertungsbild A die Gefäßarchitektur
von Arterien 11 und Venen 12 und darüber
hinaus die funktionelle Information über den Blutfluss
darzustellen. Das Zusammenführen der Daten muss daher nicht
mehr vom Anwender 10 intellektuell vorgenommen werden.
Weiterhin können auch während und nach einer Therapie
die sich ändernden Flussverhältnisse klar erkannt
und in die weitere Therapieplanung mit einbezogen werden.
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Die
obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung
der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten
Ansprüche bestimmt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005039189
A1 [0003, 0086]
- - DE 102006028646 [0044]
- - DE 102006025422 [0071]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Quantitative
Analyse von koronarangiographischen Bildfolgen zur Bestimmung der
Myokardperfusion [0002]
- - Bildverarbeitung für die Medizin 2003 [0002]