DE102007045527A1 - Method for determining blood circulation parameter of tissue and for medical meshing of tissue, involves applying contrast agent with predetermined input function, which arrives with blood circulation into tissue - Google Patents

Method for determining blood circulation parameter of tissue and for medical meshing of tissue, involves applying contrast agent with predetermined input function, which arrives with blood circulation into tissue Download PDF

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Abstract

The method involves applying a contrast agent with a predetermined input function, which arrives with the blood circulation into a tissue (102). A contrast agent concentration is determined by a series of temporally successively affiliated radioscopic image of a tissue (104). The blood circulation parameter of the contrast agent concentration is determined over the time (106). The input function is adjusted to contrast agent concentration and time interval is adjusted for receiving the series. An independent claim is included for a device for determining blood circulation parameter of a tissue.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Durchblutungsparameters von einem Gewebe. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf dessen Verwendung.The The present invention relates to a method and an apparatus for determining a perfusion parameter from a tissue. Of Furthermore, the invention relates to its use.

Für eine bildgebende Diagnostik zerebraler Erkrankungen wie einem Schlaganfall, einer arteriell- venösen Malformation – kurz AVM – oder Krebserkrankungen stehen neben etablierten Methoden wie einer Computer-Tomographie und einer Magnetresonanztomographie auch eine auf einem C-Bogen basierende 3-D-Bildgebung zur Verfügung. Allen diesen Methoden ist gemein, dass sie morphologische Informationen über das Gewebe liefern.For an imaging diagnosis of cerebral diseases such as a stroke, an arterial venous malformation - short AVM - or Cancers are in addition to established methods such as computer tomography and a magnetic resonance tomography also one on a C-arm based 3-D imaging available. All these methods is common that they have morphological information about deliver the tissue.

Die Durchblutung von Gewebe, d. h. eine Perfusion von beispielsweise einem Organ, ist ein wichtiger funktioneller Parameter. Durch die Bestimmung eines Durchblutungsparameters kann eine Störung der Durchblutung erkannt, lokalisiert und deren Ausmaß bestimmt werden. Aus dieser Information kann, insbesondere durch Bestimmung mehrerer Durchblutungsparameter, eine optimale Therapie geplant und deren Erfolg durch eine erneute Bestimmung kontrolliert werden.The Perfusion of tissue, d. H. a perfusion of for example an organ, is an important functional parameter. By the Determining a perfusion parameter can be a disturbance the blood circulation is detected, localized and its extent determined become. From this information can, in particular by determination several perfusion parameters, an optimal therapy planned and whose success will be controlled by redetermination.

Ein gattungsgemäßes Verfahren umfasst folgende Schritte:

  • a) Verabreichen eines Kontrastmittels mit einer vorbestimmten Eingabefunktion, welches mit der Durchblutung in das Gewebe gelangt,
  • b) Ermitteln einer Kontrastmittelkonzentration für das Gewebe mittels einer Reihe von zeitlich nacheinander aufgenommenen Durchleuchtungsbildern des Gewebes, und
  • c) Bestimmung der Durchblutungsparameter von der Kontrastmittelkonzentration über die Zeit mittels Wiederholens des Schritts b).
A generic method comprises the following steps:
  • a) administering a contrast agent having a predetermined input function, which enters the tissue with the blood flow,
  • b) determining a contrast agent concentration for the tissue by means of a series of sequentially recorded fluoroscopic images of the tissue, and
  • c) Determining the blood flow parameters of the contrast agent concentration over time by repeating step b).

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung sind aus der DE 10 2004 055 770 A1 bekannt. Aus einer Veröffentlichung in Radiologie up2date, Heft 2, 2001, Seiten 187 bis 199, ist die Bestimmung von Durchblutungsparametern, wie beispielsweise Blutvolumen, Blutfluss, Anstiegszeit (Time-to-Peak), Permeabilität, Mean-Transit-Time von der Kontrastmittelkonzentration über die Zeit bekannt.A generic method and apparatus are known from DE 10 2004 055 770 A1 known. From a publication in Radiology up2date, Issue 2, 2001, pages 187 to 199, is the determination of blood flow parameters, such as blood volume, blood flow, time-to-peak, permeability, mean transit time of the contrast agent over the Time known.

Werden wie bei einer konventionellen Perfusion CT – kurz PCT – Röntgenstrahlen zum Aufnehmen der Reihe von Durchleuchtungsbildern von dem Gewebe eingesetzt, wird intravenös ein Kontrastmittelbolus verabreicht. Wie in 1 gezeigt, wird das Kontrastmittel 14 bei der PCT mit der gezeigten Eingabefunktion 16 mit im Wesentlichen rechteckigem Zeitverlaufsprich konstanter Injektionsrate von etwa 4 bis etwa 10 ml pro Sekunde- intravenös injiziert. Das Kontrastmittel 14 wird zunächst durch einen sogenannten Lungenkreislauf gepumpt und mit Blut durchmischt. Weiterhin wird das Kontrastmittel 14 auf einen großen Blutkreislauf verteilt, so dass nur ein Teil des Kontrastmittels 14 in das zu untersuchende Organ gelangt. Dies hat eine ungünstige Nutzung der verabreichten Kontrastmittelmenge-Fläche unterhalb der in 1 gezeigten Eingabefunktion 16 über die Zeit t- zur Folge, wobei eine entsprechend geringe Kontrastmittelkonzentration 18 im zu untersuchenden Gewebe auftritt. Daher ist bei der PCT eine sehr hohe Kontrastauflösung von wenigen sogenannten Hounsfield Units notwendig, die mit insbesondere interventionellen bildgebenden Systemen in der Regel nicht erreicht werden.As with a conventional perfusion, if CT, or PCT, X-rays are used to record the series of fluoroscopic images from the tissue, a bolus of contrast agent is administered intravenously. As in 1 shown is the contrast agent 14 at the PCT with the shown input function 16 with substantially rectangular timing, injecting at a constant injection rate of about 4 to about 10 ml per second intravenously. The contrast agent 14 is first pumped through a so-called pulmonary circulation and mixed with blood. Furthermore, the contrast agent 14 distributed to a large circulatory system, leaving only part of the contrast agent 14 gets into the organ to be examined. This has an unfavorable use of the administered contrast agent amount area below the in 1 shown input function 16 over time t- result, with a correspondingly low contrast agent concentration 18 occurs in the tissue to be examined. Therefore, in the case of PCT, a very high contrast resolution of a few so-called Hounsfield units is necessary, which is generally not achieved with interventional imaging systems in particular.

Um die hohe Kontrastauflösung zu erreichen, ist die Aufnahme mehrerer Durchleuchtungsbilder vom Gewebe, insbesondere bei verschiedenen Angulationen, notwendig. Somit kann die Kontrastmittelkonzentration nur mit einer begrenzten zeitlichen Auflösung, beispielsweise etwa alle 2 bis 5 Sekunden ein Messpunkt, aufgenommen werden. Ein zeitlich schneller Kontrastmittelverlauf kann nicht hinreichend genau abgetastet werden, um beispielsweise die Anstiegszeit mit einer für die Bestimmung des Durchblutungsparameters erforderlichen Genauigkeit zu bestimmen. Dieser schnelle Kontrastmittelverlauf kann insbesondere bei gut durchblutetem Gewebe, wie gesundem Herzmuskelgewebe, auftreten und zu Vergleichszwecken abzutasten sein.Around Achieving the high contrast resolution is the shot multiple fluoroscopic images of the tissue, especially in different angulations, necessary. Thus, the contrast agent concentration can only with a limited temporal resolution, for example, about all 2 to 5 seconds a measuring point to be recorded. One in time Fast contrast agent course can not be scanned with sufficient accuracy for example, the rise time with a for the determination of the perfusion parameter required accuracy to determine. This rapid contrast agent flow can in particular occur in well-perfused tissue, such as healthy myocardial tissue, and be scanned for comparison.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das die vorstehend genannten Nachteile bei der Bestimmung von Durchblutungsparametern vermeidet.It is therefore an object of the present invention, a method indicate the above-mentioned disadvantages in the determination of perfusion parameters avoids.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit technisch einfachen Mitteln durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These Task is inventively technically simple Means solved by the features of claim 1.

Das Verfahren sieht vorteilhafter Weise vor, dass die Eingabefunktion an die ermittelte Kontrastmittelkonzentration und/oder eine Zeitspanne für die Aufnahme der Reihe von Durchleuchtungsbildern oder zum Wiederholen des Schritts b) angepasst wird.The Method advantageously provides that the input function to the determined contrast agent concentration and / or a period of time for taking the series of fluoroscopic images or to repeat step b).

Erste Untersuchungen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens haben gezeigt, dass im Falle eines langsamen Anstieges der Kontrastmittelmenge bei venöser Injektion des Kontrastmittels die zeitliche Auflösung eines C-Bogen Systems ausreichend ist.First Investigations of this inventive method have shown that in the case of a slow increase in the amount of contrast agent at venous injection of the contrast medium the temporal resolution a C-arm system is sufficient.

Eine Möglichkeit hinreichende Kontrastmittelkonzentrationen im Blut zu erreichen, so dass die erforderliche Kontrastmittelauflösung gewährleistet werden kann, besteht in einer arteriellen Injektion. Der zeitliche Anstieg und Abfall der Kontrastmittelkonzentration im Gewebe bei einer arteriellen Injektion ist im Vergleich zur venösen Injektion jedoch deutlich schneller und überstreicht einen Zeitraum von weniger als ca. 10 Sekunden. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das Kontrastmittel in eine Arterie mittels einer zeitlich gedehnten Eingabefunktion verabreicht.One way to achieve sufficient contrast agent concentrations in the blood, so that the required contrast agent resolution can be ensured, consists in an arterial injection. The temporal increase and decrease of the contrast media However, the concentration of tissue in an arterial injection is significantly faster compared to venous injection and covers a period of less than about 10 seconds. According to an advantageous development of the method, the contrast agent is administered into an artery by means of a time-expanded input function.

Insbesondere kann der Blutkreislauf derart groß und/oder krankhaft verändert sein, dass mit der vorbestimmten Eingabe funktion keine hinreichende Festlegung des Zeitverlaufs der Kontrastmittelmenge mehr möglich ist. Hierzu sieht eine Ausführungsform des Verfahrens vor, dass das Kontrastmittel nahe zum Gewebe verabreicht wird. Durch das Verabreichen des Kontrastmittels unmittelbar vor dem zu untersuchenden Organ/Gewebebereich kann selbst bei geringer Durchblutung des Gewebes eine erhebliche und genau bekannte Kontrastmittelmenge definiert werden. Neben einer Injektion des Kontrastmittels kommen hierfür auch minimalinvasive Instrumente in Betracht.Especially The blood circulation can be so large and / or pathological changed be that with the predetermined input function no sufficient definition the time course of the contrast agent amount is more possible. For this purpose, an embodiment of the method provides that the contrast medium is administered close to the tissue. By administering of the contrast agent immediately in front of the organ / tissue area to be examined can be a significant and even with low blood flow to the tissue exactly known amount of contrast agent can be defined. In addition to one Injection of the contrast agent is also minimally invasive Instruments into consideration.

Um die zeitliche Auflösung der Reihe von Durchleuchtungsbildern zu erhöhen, können diese mit einem gemeinsamen Kreismittelpunkt in einer Rotationsrichtung oder alternierender Rotationsrichtung getriggert aufgenommen werden. Eine Anordnung von Röntgenfokus und Detektor rotiert dabei kontinuierlich auf einer Kreisbahn. Dabei werden Durchleuchtungsbilder mit unterschiedlicher Angulation zum Gewebe aufgenommen. Durch eine Triggerung ist die Reihe von Durchleuchtungsbildern zu indizieren. Ist beispielsweise die Kontrastmittelkonzentration zu einem Zeitpunkt niedrig, kann durch Aufnehmen einer weiteren Reihe von Durchleuchtungsbildern die Kontrastauflösung erhöht werden. Um weitere Zeit zu sparen wird dieselbe Angulation durch Umkehr der Rotationsrichtung erreicht. Auch kann ein Kreissektor um das Gewebe frei bleiben, ohne die Bildqualität erheblich zu beeinflussen. Dabei steigt auch das Signal-Rausch-Verhältnis.Around the temporal resolution of the series of fluoroscopic images These can be combined with a common one Circle center in one direction of rotation or alternating Rotation direction can be recorded triggered. An arrangement X-ray focus and detector rotates continuously on a circular path. This will be fluoroscopic images with different Angulation added to the tissue. Triggering is the Index a series of fluoroscopic images. For example the contrast agent concentration can be low at a time by taking another series of fluoroscopic images the contrast resolution can be increased. To more Saving time becomes the same angulation by reversing the direction of rotation reached. Also, a circular sector can remain free around the tissue, without significantly affecting the image quality. there also increases the signal-to-noise ratio.

Eine weitere Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses kann dadurch erreicht werden, dass ein Maskenbild von dem Gewebe, das frei von Kontrastmittel ist, von jedem Durchleuchtungsbild subtrahiert wird.A further improvement of the signal-to-noise ratio can be achieved by having a mask image of the tissue, the is free of contrast, subtracted from each fluoroscopic image becomes.

Das Verfahren kann derart gestaltet werden, dass mit der Reihe von Durchleuchtungsbildern eine gefilterte Rückprojektion oder eine iterative Rekonstruktion eines Volumendatensatzes des Gewebes erzeugt wird, wobei deren diskrete Voxel zum Ermitteln der Kontrastmittelkonzentration herangezogen werden. Von einer oder mehreren ausgesuchten Schnittebenen durch das Gewebe werden über einen Zeitraum kontinuierlich Durchleuchtungsbilder (Projektionsdaten) aufgenommen. Aus den Projektionsdaten wird eine zeitliche Serie an Schnittbildern rekonstruiert, die die Anflutung des applizierten Kontrastmittels im zu untersuchenden Gewebe darstellt. Mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit können Bildserien mit einer Bildrate von 1 Frame pro Sekunde erzeugt werden. Hierfür ist beispielsweise ein Feldkamp-, MUSCOT- oder TCOT-Algorithmus bzw. ein ART-Algorithmus geeignet. Diese Frames können mittels einer Software von einer Datenverarbeitungsanlage aus der Reihe von Durchleuchtungsbildern erzeugt werden. Auch könnte eine spezielle Hardware, wie ein Digital-Signal-Prozessor – kurz DSP – derartige Volumendatensätze erzeugen. Durch Vergleich der Hounsfield Einheiten für einen Voxel über mehrere Frames kann die Kontrastmittelkonzentration über die Zeit bestimmt werden.The Method can be designed such that with the series of fluoroscopic images a filtered back projection or an iterative reconstruction a volume data set of the tissue is generated, with their discrete Voxels used to determine the contrast agent concentration become. From one or more selected cutting planes through The tissue will be continuously fluoroscopic over a period of time (Projection data). The projection data becomes a temporal series of sectional images reconstructed the flooding represents the applied contrast agent in the tissue to be examined. With a high rotational speed can image series be generated at a frame rate of 1 frame per second. Therefor is, for example, a Feldkamp, MUSCOT or TCOT algorithm or an ART algorithm suitable. These frames can by means of software from a data processing system of the Series of fluoroscopic images. Could also a special hardware, like a digital signal processor - in short DSP - generate such volume records. By Comparison of Hounsfield units for a voxel over multiple frames can increase the contrast agent concentration over the Time to be determined.

Zur Beseitigung von Artefakten innerhalb der Durchleuchtungsbilder und weiteren Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses kann eine Rekonstruktion mit einer Interpolation zwischen zwei Durchleuchtungsbildern erweitert werden.to Elimination of artifacts within the fluoroscopic images and further improvement of the signal-to-noise ratio can a reconstruction with an interpolation between two fluoroscopic images be extended.

Die Durchblutungsparameter können nach Fourier-Transformation einer Antwortfunktion H(jω) bestimmt werden, die nach folgender Gleichung

Figure 00050001
von X(jω) einer Fourier-transformierten der Eingabefunktion und Y(jω) einer Fourier-transformierten der ermittelten Kontrastmittelkonzentration über die Zeit festgelegt wird. Dazu ist die Eingabefunktion derart angepasst, dass ihre Fouriertransformierte Funktion X(jω) keine Nullstellen im Messzeitraum aufweist. Da die Eingabefunktion und somit ihre Fouriertransformierte Funktion bekannt ist, können aus der Antwortfunktion die Durchblutungsparameter bestimmt werden.The perfusion parameters can be determined after Fourier transformation of a response function H (jω), which follows the equation below
Figure 00050001
X (jω) of a Fourier transform of the input function and Y (jω) of a Fourier transform of the determined contrast agent concentration over time. For this purpose, the input function is adapted such that its Fourier-transformed function X (jω) has no zeros in the measurement period. Since the input function and thus its Fourier-transformed function is known, the perfusion parameters can be determined from the response function.

Sei die Kontrastmittelkonzentration im Gewebe mit y(t) beschreibbar und von der Eingabefunktion x(t) abhängig, so kann y(t) nicht unmittelbar zur Beurteilung der Perfusion herangezogen werden. Betrachtet man das Organ oder Gewebe als lineares System, ohne die Erfindung darauf beschränken zu wollen, so lässt sich der Zusammenhang zwischen y(t) und x(t) in Form einer Faltung beschreiben: y(t) = ∫x(t')·h(t – t')dt' = x(t)·h(t). Hier bezeichnet h(t) eine Impulsantwort des Organs bzw. des Gewebes auf die Verabreichung von Kontrastmittel. Die Impulsantwort des Organs bzw. des Gewebes ist unabhängig von der Eingabefunktion und kann somit als Basis für die Bestimmung von Perfusions-Kenngrößen herangezogen werden. Die Impulsantwort kann zum Beispiel über den Umweg des Frequenzraumes bestimmt werden. Durch Fourier-Transformation erhält man aus den Größen x(t), y(t) und h(t) die korrespondierenden Frequenzbereichsgrößen X(jω), Y(jω) und H(jω).Be the contrast agent concentration in the tissue with y (t) writable and dependent on the input function x (t), y (t) not directly used for the assessment of perfusion. considered one the organ or tissue as a linear system, without the invention to limit it to, so can the Describe the relationship between y (t) and x (t) in the form of a convolution: y (t) = ∫x (t ') * h (t-t') dt '= x (t) * h (t). Here h (t) denotes an impulse response of the organ or the tissue on the administration of contrast media. The impulse response of the Organs or the tissue is independent of the input function and can thus serve as a basis for the determination of perfusion characteristics be used. The impulse response can be over, for example the detour of the frequency space can be determined. By Fourier transformation one obtains from the quantities x (t), y (t) and h (t) the corresponding frequency domain sizes X (jω), Y (jω) and H (jω).

Der Faltungszusammenhang im Zeitbereich wird im Frequenzbereich zu einer einfachen Multiplikation, so dass sich die Gleichung nach der so genannten Übertragungsfunktion des Systems zu H(jω) = Y(jω)/X(jω) umformen lässt. Um eine möglichst genaue Bestimmung der Impulsantwort zu ermöglichen kann die Eingabefunktion so gewählt werden, dass ihre Fourier-transformierte keine Nullstellen im relevanten Bereich besitzt.Of the Convolution in the time domain becomes one in the frequency domain simple multiplication, so that the equation is like that said transfer function of the system to H (jω) = Y (jω) / X (jω). To one as possible can enable accurate determination of the impulse response the input function should be chosen such that its Fourier-transformed has no zeros in the relevant area.

Zur besseren Übersicht und Handhabung der Durchblutungsparameter oder mehrerer Durchblutungsparameter kann nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens eine gesonderte Darstellung der Durchblutungsparameter visualisiert werden oder gemeinsam mit einem Bild von einer anatomischen Struktur des Gewebes angezeigt werden. In kombinierter Darstellung mit weiteren Verfahrensparametern wie der Eingabefunktion und der Triggerung kann ein bestimmter Zeitraum eines Durchblutungszyklus zeitaufgelöst betrachtet werden.to better overview and handling of the perfusion parameters or multiple perfusion parameters may according to another embodiment of the procedure a separate representation of the blood flow parameters be visualized or shared with a picture of an anatomical Structure of the fabric to be displayed. In combined presentation with further process parameters such as the input function and the Triggering may take a certain period of a blood circulation cycle time resolved.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Bestimmen von Durchblutungsparametern eines Gewebes anzugeben, die insbesondere eine an das Auflösungs vermögen eines C-Bogen-Röntgentomographen angepasste Eingabefunktion nach einem der vorstehend genannten Verfahrensansprüchen bereit stellt.A Another object of the present invention is to provide a device for specifying blood flow parameters of a tissue, in particular the assets of the resolution a C-arm X-ray tomograph adapted input function according to one of the above-mentioned method claims ready.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung weist eine steuerbare Injektionseinrichtung zum Verabreichen des Kontrastmittels, insbesondere mit einem über die Zeit gepulsten Kontrastmittelverlauf, auf. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung einen C-Bogen-Röntgentomographen zum Aufnehmen der Reihe von Durchleuchtungsbildern des Gewebes, und eine Auswerteeinheit zum Ermitteln der Kontrastmittelkonzentration.A generic device has a controllable Injection device for administering the contrast agent, in particular with a pulsed contrast over time, on. Furthermore, the device comprises a C-arm X-ray tomograph for taking the series of fluoroscopic images of the tissue, and an evaluation unit for determining the contrast agent concentration.

Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung derart gestaltet, dass die Injektionseinrichtung bezüglich einer Menge an verabreichtem Kontrastmittel anhand der mittels der Auswerteeinheit ermittelten Kontrastmittelkonzentration im Gewebe anpassbar ist. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die Vorrichtung beispielsweise mit älteren C-Bogen-Röntgentomographen realisiert werden kann, da die Auswerteeinheit die gerätespezifischen Charakteristika bezüglich Kontrastauflösung, Wiederholrate zur erneuten Aufnahme der Reihe von Durchleuchtungsbildern und die Zeitspanne für jede Reihe berücksichtigen kann. Erfindungsgemäß steuert die Auswerteeinheit Menge und den zeitlichen Kontrastmittelverlauf beim Verabreichen. Der Kontrastmittelverlauf kann sowohl eine monoton ansteigende oder absteigende Kontrastmittelmenge injizieren als auch einen treppenartigen Anstieg der Kontrastmittelmenge vorgeben.According to the invention the device designed such that the injection device with respect to an amount of administered contrast agent on the basis of determined by the evaluation unit contrast agent concentration is adaptable in the tissue. It is advantageous that the device realized for example with older C-arm X-ray tomography can be because the evaluation unit, the device-specific Characteristics regarding contrast resolution, repetition rate to resume the series of fluoroscopic images and the time span for each row. Controls according to the invention the evaluation unit amount and the temporal contrast agent course when administered. The contrast agent course can be both monotonous inject increasing or decreasing amount of contrast medium also specify a staircase-like increase in the amount of contrast agent.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht eine Vorgabe der zeitlichen Abfolge der Reihe von Durchleuchtungsbildern mittels der Injektionseinrichtung. Die Injektionseinrichtung stellt eine Triggerung bereit, um die Reihe von Durchleuchtungsbildern vom Gewebe zeitlich festzulegen. Es kann somit eine konstante oder variable Verzögerung zwischen dem Verabreichen des Kontrastmittels und den Aufnahmen eingestellt werden.A advantageous development of the invention Device allows a specification of the time sequence the series of fluoroscopic images by means of the injection device. The injection device provides triggering to the Time series of fluoroscopic images of tissue. It can thus be a constant or variable delay between administering the contrast agent and the shots be set.

Schließlich kann die Injektionseinrichtung mit einem medizinischen Instrument verbindbar sein, welches das Kontrastmittel in ein das Gewebe direkt mit Blut versorgendes Gefäß verabreicht. Dies ist besonders schonend mit Hilfe eines Katheters möglich.After all can the injection device with a medical instrument be connectable, which is the contrast agent in a tissue directly with Administered blood-supplying vessel. This is especially gentle with the help of a catheter possible.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die verbesserte Versorgung von medizinischem Personal mit Informationen über Form und Umfang einer Durchblutung von Gewebe.A Another object of the present invention is the improved supply from medical staff with information about form and extent of tissue perfusion.

Diese Aufgabe wird durch die Verwendung eines Verfahrens und/oder einer Vorrichtung nach einem der vorstehend genannten Ansprüche während eines medizinischen Eingriffs an dem Gewebe gelöst. Vorteilhafter Weise kann während des Eingriffs mit einer C-Bogen basierenden Bildgebung beispielsweise eine Abgrenzung von akut durch einen Schlaganfall oder Infarkt geschädigtem Gewebe und angrenzendem Gewebe erleichtert werden.These Task is by the use of a method and / or a Device according to one of the preceding claims solved during a medical procedure on the tissue. Advantageously, during the procedure with a For example, C-arm based imaging is a delineation of acutely damaged by a stroke or infarction Tissue and adjacent tissue are facilitated.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:The Invention will now be described with reference to embodiments With reference to the accompanying drawings described in more detail. In the drawings show:

1 eine schematische Darstellung einer Eingabefunktion nebst zeitlichem Verlauf einer Kontrastmittelkonzentration nach dem Stand der Technik, 1 a schematic representation of an input function along with time course of a contrast agent concentration according to the prior art,

2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 2 a flowchart of a method according to a first embodiment of the invention,

3 ein Diagramm einer angepassten Eingabefunktion mit einer Kontrastmittelkonzentration über die Zeit nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und 3 a diagram of a customized input function with a contrast agent concentration over time according to a second embodiment of the invention and

4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 a schematic representation of a device according to the invention.

In 2 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zum Bestimmen eines Durchblutungsparameters 10 von einem Gewebe 12, welches nachfolgende Schritte umfasst, gezeigt. In einem ersten Verfahrensschritt 102 wird ein Kontrastmittel 14 mit einer vorbestimmten Eingabefunktion 16 in einen Blutkreislauf eines Lebewesens verabreicht. Das Kontrastmittel 14 gelangt über den Blutkreislauf 14 mit der Durchblutung in das Gewebe 12. Eine hiernach im Gewebe 12 auftretende Kontrastmittelkonzentration 18 ist von den Durchblutungsparametern 10 des Gewebes 12 abhängig. Zur Ermittlung der Kontrastmittelkonzentration 18 im Gewebe 12 wird in einem weiteren Verfahrensschritt 104 eine Reihe 20 von zeitlich nacheinander aufgenommenen Durchleuchtungsbildern 22, 22', 22'' des Gewebes 12 aufgenommen, wie insbesondere in 3 gezeigt. Die Kontrastmittelkonzentration 18 wird hierbei über eine Zeitspanne t1 gemittelt. Durch eine wiederholte Aufnahme der Reihe 20 von Durchleuchtungsbildern 22, 22', 22'' wird die Kontrastmittelkonzentration 18 unter Verabreichung des Kontrastmittels 14 über die Zeit t bestimmt.In 2 is a method according to the invention 100 for determining a perfusion parameter 10 from a tissue 12 , which comprises subsequent steps. In a first process step 102 becomes a contrast agent 14 with a predetermined input function 16 administered into a bloodstream of a living being. The contrast agent 14 passes through the bloodstream 14 with the circulation in the tissue 12 , A hereafter in the tissue 12 occurring contrast agent concentration 18 is of the perfusion parameters 10 of the tissue 12 dependent. To determine the contrast agent concentration 18 in the tissue 12 is in a further process step 104 a row 20 of successively recorded fluoroscopic images 22 . 22 ' . 22 '' of the tissue 12 recorded, in particular in 3 shown. The contrast agent concentration 18 is averaged over a period t1. Through a repeated recording of the series 20 of fluoroscopic images 22 . 22 ' . 22 '' becomes the contrast agent concentration 18 under administration of the contrast agent 14 determined over time t.

Um auch geringe Kontrastmittelkonzentrationen 18 im Gewebe 12 hinreichend genau zu bestimmen, sind mehrere Reihen 20 von Durchleuchtungsbildern 22, 22', 22'' des Gewebes 12 bei unterschiedlichen Angulationen aufzunehmen. Hierzu ist die Eingabefunktion 16 während der zur Wiederholung des Verfahrensschrittes 104 benötigten Zeitraums t1 derart anzupassen, dass die mit dem Blut in das Gewebe 12 gelangende Menge an Kontrastmittel 14 im Wesentlichen konstant bleibt. Hierzu wird das Kontrastmittel 14 gemäß der angepassten Eingabefunktion 16 in eine Arterie 11, wie in 4 gezeigt, zeitlich gedehnt verabreicht.To also low contrast agent concentrations 18 in the tissue 12 To determine with sufficient accuracy are several series 20 of fluoroscopic images 22 . 22 ' . 22 '' of the tissue 12 to record at different angulations. This is the input function 16 during the repetition of the process step 104 required period t1 to adapt so that the blood into the tissue 12 reaching amount of contrast agent 14 remains essentially constant. This is the contrast medium 14 according to the customized input function 16 in an artery 11 , as in 4 shown, administered in a time-stretched manner.

Alternativ kann die Eingabefunktion 16 an ein – technisch bedingt – begrenztes Kontrastauflösevermögen derart angepasst werden, dass eine absolut höhere Kontrastmittelmenge im Verfahrensschritt 102 verabreicht wird. Somit kann eine zur Verfügung stehende ältere Röntgenanlage bei Aufnahme der Reihe 20 verwendet werden. Durch eine arterielle Verabreichung des Kontrastmittels 14 nahe zum Gewebe 12 ist eine vor Eintritt in das Gewebe 12 auftretende Verdünnung wie bei einer intra venösen Verabreichung vermieden. Wird das Kontrastmittel 14 mittels einer Spritze mit der zeitlich gedehnten Eingabefunktion 16 verabreicht, sind zudem eventuell durch den Blutkreislauf bedingte Veränderungen bezüglich einer Anflutung des Kontrastmittels 14 in das Gewebe 12 eliminiert.Alternatively, the input function 16 be adapted to a - technically conditioned - limited contrast resolution such that an absolutely higher amount of contrast agent in the process step 102 is administered. Thus, an available older X-ray system when recording the series 20 be used. By arterial administration of the contrast agent 14 close to the tissue 12 is one before entering the tissue 12 occurring dilution avoided as in an intra venous administration. Will the contrast agent 14 by means of a syringe with the temporally stretched input function 16 In addition, there may be changes due to blood circulation with regard to an influx of the contrast agent 14 into the tissue 12 eliminated.

In 3 ist die erfindungsgemäße Anpassung einer Eingabefunktion 16, insbesondere im Vergleich zur Eingabefunktion 16 der 1 nach dem Stand der Technik, veranschaulicht. Zum Ermitteln einer Kontrastmittelkonzentration 18, welche auf der linken Ordinate aufgetragen ist, wird im Verfahrensschritt 104 zum Aufnehmen einer Reihe 20 von je drei Durchleuchtungsbildern 22, 22', 22'' eine Zeitspanne t1 benötigt. Eine arterielle Eingabefunktion 16 wird hierbei derart angepasst, dass eine im Verfahrensschritt 102 verabreichte Kontrastmittelmenge, welche auf der linken Ordinate aufgetragen ist, über den Zeitraum t1 zeitlich gedehnt wird. Eine zeitpunktgenaue Abtastung wird erst mit zeitlicher Dehnung der Eingabefunktion 16 mit einer hierfür verwendeten röntgenbasierenden Aufnahmeeinrichtung möglich, wie insbesondere aus einem starken Abfall der Kontrastmittelkonzentration 18 im rechten Teil des Diagramms in 3 ersichtlich ist. Bei arterieller Verabreichung des Kontrastmittels 14 steigt die Kontrastmittelkonzentration 18 über die Zeit t derart rasch an, dass die benötigte Zeitspanne t1 von etwa 40 Sekunden bis etwa 60 Sekunden für die Aufnahme der Reihe 20 um mehrere Größenordnungen zu lang sein würde.In 3 is the adaptation according to the invention of an input function 16 , especially in comparison to the input function 16 of the 1 according to the prior art, illustrated. To determine a contrast agent concentration 18 , which is plotted on the left ordinate, is in the process step 104 to record a series 20 of three fluoroscopic images 22 . 22 ' . 22 '' requires a period of time t1. An arterial input function 16 is adapted in this case such that one in the process step 102 administered contrast agent amount, which is plotted on the left ordinate, is stretched over the period t1 time. An exact time sampling is only with time stretching of the input function 16 with a X-ray-based recording device used for this purpose possible, in particular from a sharp drop in the contrast agent concentration 18 in the right part of the diagram in 3 is apparent. With arterial administration of the contrast agent 14 the contrast agent concentration increases 18 over time t, so rapidly that the required time t1 of about 40 seconds to about 60 seconds would be too long for the row 20 to be taken several orders of magnitude.

Um mehrere Messpunkte bezüglich der Kontrastmittelkonzentration 18 über die Zeit t im Verfahrensschritt 104 zu ermitteln, ist die arterielle Eingabefunktion 16 an die Zeitspanne t1 anzupassen, welche die Röntgenaufnahmeeinrichtung zur wiederholten Aufnahme eines ersten Durchleuchtungsbildes 22 benötigt. Rotieren beispielsweise Röntgenquelle und ein zugeordneter Röntgenstrahlungsdetektor um mehrere Durchleuchtungsbilder 22, 22', 22'' mit unterschiedlicher Angulation bezüglich des Gewebes 12 aufzunehmen, so hängt die gerätespezifische Zeitspanne t1 direkt von einer Rotationsgeschwindig keit des Röntgendetektors, die kleiner als eine Sekunde ist, ab. Die Zeitspanne t1 beschreibt hierbei also die benötigte Zeit t zum Repositionieren der Aufnahmeeinrichtung bezüglich des Gewebes 12 zur Aufnahme von Durchleuchtungsbildern mit gleicher Angulation. Zur Verkürzung der Zeitspanne T1 wird die Aufnahmeeinrichtung mit alternierender Rotationsrichtung betrieben, wobei die Reihe 20 von Durchleuchtungsbildern 22, 22', 22'' getriggert aufgenommen wird.To several measurement points with respect to the contrast agent concentration 18 over the time t in the process step 104 to determine is the arterial input function 16 adapted to the time t1, the X-ray recording device for repeatedly recording a first fluoroscopic image 22 needed. For example, an X-ray source and an associated X-ray detector rotate about several fluoroscopic images 22 . 22 ' . 22 '' with different angulation with respect to the tissue 12 To record, the device-specific period of time t1 depends directly on a speed of rotation of the X-ray detector, which is less than one second from. In this case, the time span t1 describes the time t required for repositioning the receiving device with respect to the tissue 12 for taking fluoroscopic images with the same angulation. To shorten the time period T1, the receiving device is operated with an alternating direction of rotation, wherein the row 20 of fluoroscopic images 22 . 22 ' . 22 '' is recorded triggered.

Das Gewebe 12 ist während der Aufnahme einer in 3 links gezeigten Reihe 20 von Durchleuchtungsbildern – in Form senkrechter Striche veranschaulicht – frei von Kontrastmittel 14. Diese Blindreihe wird für ein Maskenbild 23 des Gewebes 12 herangezogen. Dieses Maskenbild 23 wird von jedem Durchleuchtungsbild 22, 22', 22'' subtrahiert. Eventuelle nicht vom Kontrastmittel 14 herrührende Abschattungen der Röntgenstrahlen werden hierbei aus den Durchleuchtungsbildern entfernt. Ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis für jeden einzelnen Messpunkt der Kontrastmittelkonzentration 18 wird erreicht.The tissue 12 is during recording a in 3 shown on the left 20 of fluoroscopic images - illustrated in the form of vertical lines - free of contrast medium 14 , This dummy row becomes a mask image 23 of the tissue 12 used. This make-up picture 23 gets from each fluoroscopic image 22 . 22 ' . 22 '' subtracted. Eventual not from the contrast agent 14 resulting shadows of the X-rays are removed from the fluoroscopic images. A better signal-to-noise ratio for each single point of contrast concentration 18 is achieved.

Im Verfahrensschritt 106 wird ein Durchblutungsparameter 10, beispielsweise ein zerebraler Blutfluss – kurz CBF –, durch Ermitteln der Kontrastmittelkonzentration 18 jedes einzelnen Voxels 29 eines rekonstruierten Volumendatensatzes 28 mit hoher räumlicher Auflösung ermittelt. Der Volumendatensatz 28 ist sowohl durch eine gefilterte Rückprojektion 30 mittels des Feldkamp-Algorithmus als auch mittels einer iterativen Konstruktion 32 erzeugbar. Ein entsprechendes Maskenbild 23 ist aus der Blindreihe zu rekonstruieren und voxelweise vom Volumendatensatz 28 abzuziehen.In the process step 106 becomes a perfusion parameter 10 For example, a cerebral blood flow - CBF for short - by determining the contrast agent concentration 18 every single voxel 29 a reconstructed volume dataset 28 determined with high spatial resolution. The volume data set 28 is through both a filtered rear projection 30 using the Feldkamp algorithm as well as an iterative construction 32 produced. A corresponding mask picture 23 is to be reconstructed from the dummy row and voxelwise from the volume data set 28 deducted.

Eine zum Erzeugen des Volumendatensatzes 28 herangezogene Reihe 20 von Durchleuchtungsbildern 22, 22', 22'' wird mit einer Interpolation 34 von zwei Durchleuchtungsbildern 22, 22' der Reihe 20 erweitert. Die Interpolation 34 erhöht insbesondere das Signal-Rausch-Verhältnis, verbessert die Kontrastauflösung, da typischerweise auftretende Artefakte von den Durchleuchtungsbildern 22, 22', 22'' quasi „herausgefil tert" werden. Von einer Datenverarbeitungsanlage ist die Interpolation 34 wie andere Vorverarbeitungsschritte zur Rekonstruktion des Volumendatensatzes 28 während des Aufnehmens weiterer Durchleuchtungsbilder 22'' softwarebasiert durchzuführen.One to create the volume data set 28 used series 20 of fluoroscopic images 22 . 22 ' . 22 '' is with an interpolation 34 of two fluoroscopic images 22 . 22 ' the series 20 extended. The interpolation 34 in particular, increases the signal-to-noise ratio, improves the contrast resolution, as artifacts typically occur from the fluoroscopic images 22 . 22 ' . 22 '' From a data processing system is the interpolation 34 like other pre-processing steps to reconstruct the volume data set 28 while taking other fluoroscopic images 22 '' software-based.

Eine derart im Verfahrensschritt 104 ermittelte Kontrastmittelkonzentration 18 im Gewebe 12 ist abhängig von der angepassten arteriellen Eingabefunktion 16. Wird also die arterielle Eingabefunktion 16 entsprechend dem zeitlichen Auflösungsvermögen einer Röntgenanlage angepasst, ist eine direkte Bestimmung von Durchblutungsparametern 10, wie beispielsweise der Anstiegszeit, nicht mehr unmittelbar über die Kontrastmittelkonzentration 18 über die Zeit t zu bestimmen. Hingegen kann eine Fourier-transformierte Funktion sowohl der vorgegebenen Eingabefunktion 16 als auch der ermittelten Kontrastmittelkonzentration 18 über die Zeit T berechnet werden. Unter Annahme eines linearen Systems kann eine Fourier-transformierte Impulsantwort aus dem Quotienten abgeleitet werden. Diese Transformationen der gemessenen Kontrastmittelkonzentration 18 beziehungsweise der vorbestimmten Eingabefunktion 16 erlauben die Ableitung einer Impulsantwort, die unabhängig von der beispielsweise zeitlich gedehnten arteriellen Eingabefunktion 16 ist. Wie insbesondere aus 4 ersichtlich, ist die arterielle Eingabefunktion 16 insbesondere so gewählt, dass ihre entsprechende Fourier-transformierte Funktion X(jω) über einen weiten Frequenzbereich keinerlei Nullstellen aufweist. Des Weiteren kann die arterielle Eingabefunktion 16 derart angepasst werden, dass die im Zähler stehende Fourier-transformierte Funktion Y(jω) der Kontrastmittelkonzentration 18 über die Zeit t ebenfalls keine Nullstellen aufweist. Die so ableitbare Antwortfunktion H(jω) ermöglicht typische funktionale Analysis zur Bestimmung wesentlicher Durchblutungsparameter 10, beispielsweise h'(t), MAX(H(t)) und dergleichen, welche als absolute Zahlenwerte oder relativ zu Vergleichswerten angegeben werden können.Such in the process step 104 determined contrast agent concentration 18 in the tissue 12 depends on the adapted arterial input function 16 , So is the arterial input function 16 adapted to the temporal resolution of an X-ray system, is a direct determination of perfusion parameters 10 , such as the rise time, no longer directly above the contrast agent concentration 18 over the time t to determine. On the other hand, a Fourier-transformed function can fulfill both the given input function 16 as well as the determined contrast agent concentration 18 be calculated over the time T. Assuming a linear system, a Fourier-transformed impulse response can be derived from the quotient. These transformations of the measured contrast agent concentration 18 or the predetermined input function 16 allow the derivation of an impulse response that is independent of, for example, temporally expanded arterial input function 16 is. As in particular from 4 can be seen, is the arterial input function 16 in particular chosen so that their corresponding Fourier-transformed function X (jω) has no zeros over a wide frequency range. Furthermore, the arterial input function 16 be adapted such that the counter Fourier-transformed function Y (jω) of the contrast agent concentration 18 also has no zeros over time t. The thus derived response function H (jω) allows typical functional analysis to determine significant perfusion parameters 10 For example, h '(t), MAX (H (t)), and the like, which may be given as absolute numerical values or relative to comparative values.

Des Weiteren ist in 4 eine Vorrichtung 50 gezeigt, die für ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 hergerichtet ist. Die Vorrichtung 50 umfasst eine Injektionseinrichtung 52 zum Verabreichen des Kontrastmittels 14 mit einer über die Zeit t monoton ansteigenden Menge an Kontrastmittel 14. Des Weiteren ist ein C-Bogen-Röntgentomograph 54 zum Aufnehmen der Reihe 20 von Durchleuchtungsbildern 22, 22', 22'' rotierend um das Gewebe 12 angeordnet. Alle Angulationen weisen einen gemeinsamen Kreismittelpunkt 24 auf. Die im Verfahrensschritt 104 aufzunehmende Reihe 20 von Durchleuchtungsbildern 22, 22', 22'' wird, wie in 4 durch einen nach rechts weisenden Pfeil 54 dargestellt, getriggert aufgenommen. Ein am rechten Arm des C-Bogen-Röntgentomograph 54 angeordneter Detektor ist mit einer Auswerteeinheit 56 verbunden und hat eine Speichereinrichtung für die übermittelten Durchleuchtungsbilder 22, 22', 22''. Diese werden in Reihen 20 zusammengefasst und für eine Rekonstruktion 32 herangezogen. Zum Ermitteln der Kontrastmittelkonzentration 18 über die Zeit t werden von der Auswerteinheit 56 wiederholt Durchleuchtungsbilder 22, 22', 22'' abgespeichert. Ist für einen Zeitpunkt t aus einer Reihe 20 die Kontrastmittelkonzentration 18 im Gewebe 12 bestimmt, wird ein Steuersignal an die Injektionseinrichtung 52 übertragen, welche die von der arteriellen Eingabefunktion 16 vorgegebene Kontrastmittelmenge verabreicht. Ist die von der Auswerteeinheit 56 ermittelte Kontrastmittelkonzentration 18 im Gewebe 12 beispielsweise aufgrund begrenzter Kontrastauflösung zu gering, wird die Eingabefunktion 16 bezüglich einer Menge an verabreichtem Kontrastmittel 14 von der Injektionseinrichtung 52 angepasst. Zur Steigerung des Signal-Rausch-Verhältnisses können mehrere Reihen 20 für einen Zeitpunkt t auf der Eingabefunktion 16 aufgenommen werden. Die Injektionseinrichtung 52 steuert hierzu die Rotationsrichtung 26 des C-Bogen-Röntgentomographen 54 um den Kreismittelpunkt 24. Die wiederholt aufgenommenen Durchleuchtungsbilder 22, 22' oder 22'' können somit erheblich schneller mit gleicher oder vergleichbarer Angulation aufgenommen werden. Wahlweise kann zur Ermittlung der Kontrastmittelkonzentration 18 eine Interpolation 34 zweier Durchleuchtungsbilder 22, 22' des Gewebes 12 von der Auswerteeinheit 56 mit einbezogen werden.Furthermore, in 4 a device 50 shown for a further embodiment of the method according to the invention 100 is prepared. The device 50 includes an injection device 52 for administering the contrast agent 14 with a monotonically increasing amount of contrast agent over time t 14 , Furthermore, a C-arm X-ray tomograph 54 to record the series 20 of fluoroscopic images 22 . 22 ' . 22 '' rotating around the tissue 12 arranged. All angulations have a common circle center 24 on. The in process step 104 series to be recorded 20 of fluoroscopic images 22 . 22 ' . 22 '' will, as in 4 through a right-pointing arrow 54 shown, triggered. One on the right arm of the C-arm X-ray tomograph 54 arranged detector is connected to an evaluation unit 56 connected and has a memory device for the transmitted fluoroscopic images 22 . 22 ' . 22 '' , These are in rows 20 summarized and for a reconstruction 32 used. To determine the contrast agent concentration 18 over time t are from the evaluation unit 56 repeated fluoroscopic images 22 . 22 ' . 22 '' stored. Is for a time t from a series 20 the contrast agent concentration 18 in the tissue 12 determines, is a control signal to the injection device 52 transferring that of the arterial input function 16 administered predetermined amount of contrast agent. Is that from the evaluation unit 56 determined contrast agent concentration 18 in the tissue 12 for example, due to limited contrast resolution too low, the input function 16 with respect to an amount of contrast agent administered 14 from the injection device 52 customized. To increase the signal-to-noise ratio can be several rows 20 for a time t on the input function 16 be recorded. The injection device 52 controls the direction of rotation 26 of the C-arm X-ray Tomograph 54 around the center of the circle 24 , The repeatedly recorded fluoroscopic images 22 . 22 ' or 22 '' can thus be taken much faster with the same or comparable angulation. Optionally, to determine the contrast agent concentration 18 an interpolation 34 two fluoroscopic images 22 . 22 ' of the tissue 12 from the evaluation unit 56 be included.

Die Auswerteeinheit 56 berechnet wie vorstehend beschrieben die Fourier-transformierte Funktion X(jω) von der durch Steuersignale der Auswerteinheit 56 vorbestimmten zeitlich gedehnten arteriellen Eingabefunktion 16. Von der ermittelten Kontrastmittelkonzentration 18 im Gewebe 12 über die Zeit t leitet die Auswerteeinheit 56 ebenfalls eine Fourier-transformierte Funktion Y(jω) ab. Hierzu umfasst die Auswerteeinheit 56 einen sogenannten Digitalsignalprozessor, der hardwareimplementiert die entsprechenden Fouriertransformationen bereit stellt. Diese beiden Fourier-transformierten Funktionen werden von der Auswerteeinheit 56 zur Ermittlung einer Antwortfunktion H(jω) herangezogen, welche zur Bestimmung der Durchblutungsparameter 10 Fourier-transformiert wird. Die Auswerteeinheit 56 ist des Weiteren derart ausgelegt, dass eine iterative Rekonstruktion 32 mittels eines ART-Algorithmus zum Erzeugen eines Volumendatensatzes 28 hergerichtet ist. Die hierbei ermittelten Durchblutungsparameter 10 werden an einen Bildgenerator übertragen. Dieser visualisiert die bestimmten Durchblutungsparameter 10 in einer gesonderten Darstellung 36, die anatomische Merkmale des Gewebes 12 umfasst.The evaluation unit 56 calculated as described above, the Fourier-transformed function X (jω) of the by control signals of the evaluation 56 predetermined temporally stretched arterial input function 16 , From the determined contrast agent concentration 18 in the tissue 12 over the time t the evaluation unit leads 56 also a Fourier-transformed function Y (jω). This includes the evaluation unit 56 a so-called digital signal processor, which hardware-implemented provides the corresponding Fourier transforms. These two Fourier-transformed functions are provided by the evaluation unit 56 used to determine a response function H (jω), which is used to determine the perfusion parameters 10 Fourier transformed. The evaluation unit 56 is further designed such that an iterative reconstruction 32 using an ART algorithm to generate a volume data set 28 Herge is directed. The perfusion parameters determined in this case 10 are transmitted to an image generator. This visualizes the specific perfusion parameters 10 in a separate presentation 36 , the anatomical features of the tissue 12 includes.

Die in 4 gezeigte Vorrichtung 50 ist bezüglich der Rotationsrichtung 26 von der Injektionseinrichtung 52 so gesteuert, das ein vom Kreismittelpunkt 24 festgelegter Kreissektor vom C-Bogen-Röntgentomographen 54 nicht angefahren wird. Somit verbleibt ein während eines medizinischen Eingriffs am Gewebe 12 frei zugänglicher Raum übrig. Die gezeigte Vorrichtung 50 kann somit zur Überprüfung von Perfusionsdaten des Gewebes 12 während einer Operation verwendet werden.In the 4 shown device 50 is with respect to the direction of rotation 26 from the injection device 52 so controlled, the one from the center of the circle 24 fixed circular sector of the C-arm X-ray tomograph 54 not approached. Thus, one remains on the tissue during a medical procedure 12 free space left over. The device shown 50 can thus be used to check perfusion data of the tissue 12 be used during an operation.

Zum Verabreichen des Kontrastmittels 14 ist die Injektionseinrichtung 52 mit einem medizinischen Instrument 58 verbunden, welches über ein Gefäß 13 in einen im Querschnitt darge stellten Kopf eines Lebewesens einbringbar ist. An seinem Ende befindet sich ein Katheter, der in einer Arterie 11 nahe zum Gewebe 12 geschoben wird, so dass die von der Injektionseinrichtung 52 vorgegebene arterielle Eingabefunktion 16 nahezu verzögerungsfrei und das Kontrastmittel 14 wenig verdünnt und falls erforderlich mit hoher Konzentration in das Gewebe 12 gelangt. Durch die unmittelbare Verabreichung des Kontrastmittels 14 können erhebliche Belastungen für das Lebewesen bei insbesondere hoher Kontrastmittelrate vermieden werden. Eine zusätzliche Verabreichung von physiologischer Kochsalzlösung, wie bei einer venösen Verabreichung des Kontrastmittels empfohlen, kann unterbleiben.To administer the contrast agent 14 is the injection device 52 with a medical instrument 58 connected, which via a vessel 13 in a cross-section Darge presented head of a living being can be introduced. At its end is a catheter that is in an artery 11 close to the tissue 12 is pushed, so that the injection device 52 predetermined arterial input function 16 almost instantaneous and the contrast agent 14 little diluted and if necessary with high concentration in the tissue 12 arrives. By the immediate administration of the contrast agent 14 Considerable burdens for the living being in particular high contrast medium can be avoided. Additional administration of physiological saline, as recommended for venous administration of the contrast agent, may be omitted.

Die vorliegende Erfindung offenbart insbesondere eine Anpassung und ein Vorgeben einer Eingabefunktion für Kontrastmittel, welches aufgrund der gewebespezifischen Durchblutungsparameter in das Gewebe gelangt. Die Eingabefunktion ist sowohl an das Kontrastauflösungsvermögen wie auch an eine Bildrate von bereits zur Gesundheitsversorgung angeschaffter Röntgentomographen anpassbar. Die offenbarte Vorrichtung sowie das offenbarte Verfahren ermöglichen neben einer erheblichen Kostenersparnis auch eine zeitnahe Begutachtung von akuten Perfusionsstörungen an inneren Organen. Schließlich ist mittels der offenbarten Erfindung eine Kontrolle von Durchblutungsparametern im interventionellen Umfeld bereit gestellt.The in particular, the present invention discloses an adaptation and predetermining an input function for contrast agents, which due to the tissue-specific circulation parameters in the Tissue passes. The input function is both on the contrast resolution as well as a frame rate of health care already purchased X-ray tomograph customizable. The disclosed device as well as the disclosed method allow besides a Significant cost savings and a timely assessment of acute perfusion disorders on internal organs. After all is a control of perfusion parameters by means of the disclosed invention provided in the interventional environment.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102004055770 A1 [0005] - DE 102004055770 A1 [0005]

Claims (13)

Verfahren (100) zum Bestimmen eines Durchblutungsparameters (10) von einem Gewebe (12) mit folgenden Schritten: a) Verabreichen (102) eines Kontrastmittels (14) mit einer vorbestimmten Eingabefunktion (16), welches mit der Durchblutung in das Gewebe (12) gelangt, b) Ermitteln (104) einer Kontrastmittelkonzentration (18) mittels einer Reihe (20) von zeitlich nacheinander aufgenommenen Durchleuchtungsbildern (22, 22', 22'') des Gewebes (12), und c) Bestimmen (106) der Durchblutungsparameter (10) von der Kontrastmittelkonzentration (18) über die Zeit (t) mittels Wiederholens des Schritts b), dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabefunktion (16) an die ermittelte Kontrastmittelkonzentration (18) und/oder eine Zeitspanne (t1) für die Aufnahme der Reihe (20) oder zum Wiederholen des Schritts b) angepasst wird.Procedure ( 100 ) for determining a perfusion parameter ( 10 ) of a tissue ( 12 ) comprising the following steps: a) administering ( 102 ) of a contrast agent ( 14 ) with a predetermined input function ( 16 ), which with the blood circulation in the tissue ( 12 ), b) determining ( 104 ) of a contrast agent concentration ( 18 ) by means of a series ( 20 ) of successive recorded fluoroscopic images ( 22 . 22 ' . 22 '' ) of the tissue ( 12 ), and c) determining ( 106 ) of the perfusion parameters ( 10 ) of the contrast agent concentration ( 18 ) over time (t) by repeating step b), characterized in that the input function ( 16 ) to the determined contrast agent concentration ( 18 ) and / or a time period (t1) for recording the series ( 20 ) or to repeat step b). Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrastmittel (14) in eine Arterie (11) mittels einer zeitlich gedehnten Eingabefunktion (16) verabreicht wird.Procedure ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the contrast agent ( 14 ) into an artery ( 11 ) by means of a temporally extended input function ( 16 ). Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrastmittel (14) nahe zum Gewebe (12) verabreicht wird.Procedure ( 100 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the contrast agent ( 14 ) close to the tissue ( 12 ). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihe (20) von Durchleuchtungsbildern (22, 22', 22'') mit einem gemeinsamen Kreismittelpunkt (24) in einer Rotationsrichtung (26) oder in alternierender Rotationsrichtung (26) getriggert aufgenommen wird.Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the row ( 20 ) of fluoroscopic images ( 22 . 22 ' . 22 '' ) with a common circle center ( 24 ) in a direction of rotation ( 26 ) or in an alternating direction of rotation ( 26 ) is triggered. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maskenbild (23) von dem Gewebe (12), das frei von Kontrastmittel (14) ist, von jedem Durchleuchtungsbild (22, 22', 22'') subtrahiert wird.Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that a mask image ( 23 ) of the tissue ( 12 ), which is free of contrast medium ( 14 ), from each fluoroscopic image ( 22 . 22 ' . 22 '' ) is subtracted. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumendatensatz (28) des Gewebes (12) aus der Reihe (20) von Durchleuchtungsbildern (22, 22', 22'') mittels einer gefilterten Rückprojektion (30) oder eine iterative Rekonstruktion (32) erzeugt wird, wobei deren diskrete Voxel (29) zum Ermitteln (104) der Kontrastmittelkonzentration (18) herangezogen werden.Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that a volume data record ( 28 ) of the tissue ( 12 ) from the series ( 20 ) of fluoroscopic images ( 22 . 22 ' . 22 '' ) by means of a filtered rear projection ( 30 ) or an iterative reconstruction ( 32 ), their discrete voxels ( 29 ) for determining ( 104 ) of the contrast agent concentration ( 18 ) are used. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rekonstruktion (32) mit einer Interpolation (34) zwischen zwei Durchleuchtungsbildern (22, 22'') erweitert wird.Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that a reconstruction ( 32 ) with an interpolation ( 34 ) between two fluoroscopic images ( 22 . 22 '' ) is extended. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchblutungsparameter (10) nach Fourier-Transformation einer Antwortfunktion (H(jω)) bestimmt wird, die nach folgender Gleichung
Figure 00170001
von X(jω) einer Fourier-transformierten der Eingabefunktion (16) und Y(jω) einer Fourier-transformierten der ermittelten Kontrastmittelkonzentration (18) über die Zeit (t) festgelegt wird.Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the perfusion parameter ( 10 ) is determined after Fourier transformation of a response function (H (jω)), which is calculated according to the following equation
Figure 00170001
of X (jω) a Fourier-transformed of the input function ( 16 ) and Y (jω) of a Fourier-transformed of the determined contrast agent concentration ( 18 ) over time (t). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchblutungsparameter (10) oder mehrere Durchblutungsparameter (10) in Form einer gesonderten Darstellung (36) visu alisiert werden oder gemeinsam mit einer Darstellung (36) von einer anatomischen Struktur des Gewebes (12) angezeigt werden.Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the perfusion parameter ( 10 ) or multiple perfusion parameters ( 10 ) in the form of a separate presentation ( 36 ) or together with a presentation ( 36 ) of an anatomical structure of the tissue ( 12 ) are displayed. Vorrichtung (50) zum Bestimmen eines Durchblutungsparameters (10) von einem Gewebe (12), nach einem der vorstehend genannten Verfahrensansprüchen, mit einer Injektionseinrichtung (52) zum Verabreichen des Kontrastmittels (14), einem C-Bogen-Röntgentomographen (54) zum Aufnehmen der Reihe (20) von Durchleuchtungsbildern (22, 22', 22''), und einer Auswerteeinheit (56) zum Ermitteln der Kontrastmittelkonzentration (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionseinrichtung (52) bezüglich einer Menge an verabreichten Kontrastmittel (14) anhand der mittels der Auswerteeinheit (56) ermittelten Kontrastmittelkonzentration (18) im Gewebe (12) anpassbar ist.Contraption ( 50 ) for determining a perfusion parameter ( 10 ) of a tissue ( 12 ), according to one of the above-mentioned method claims, with an injection device ( 52 ) for administering the contrast agent ( 14 ), a C-arm X-ray tomograph ( 54 ) to record the series ( 20 ) of fluoroscopic images ( 22 . 22 ' . 22 '' ), and an evaluation unit ( 56 ) for determining the contrast agent concentration ( 18 ), characterized in that the injection device ( 52 ) with respect to a quantity of administered contrast agent ( 14 ) by means of the evaluation unit ( 56 ) determined contrast agent concentration ( 18 ) in the tissue ( 12 ) is customizable. Vorrichtung (50) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnehmen der Reihe (20) von Durchleuchtungsbildern (22, 22', 22'') von der Injektionseinrichtung (52) vorgegeben ist.Contraption ( 50 ) according to claim 10, characterized in that the recording of the series ( 20 ) of fluoroscopic images ( 22 . 22 ' . 22 '' ) from the injection device ( 52 ) is given. Vorrichtung (50) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionseinrichtung (52) mit einem medizinischen Instrument (58) verbindbar ist, welches das Kontrastmittel (14) in ein direkt das Gewebe (12) mit Blut versorgendes Gefäß (13) einbringbar ist.Contraption ( 50 ) according to claim 10 or 11, characterized in that the injection device ( 52 ) with a medical instrument ( 58 ), which is the contrast agent ( 14 ) in a directly the tissue ( 12 ) with blood supplying vessel ( 13 ) can be introduced. Verwendung eines Verfahrens (100) und/oder einer Vorrichtung (50) nach einem der vorstehend genannten Ansprüchen während eines medizinischen Eingriffs an dem Gewebe (12).Use of a method ( 100 ) and / or a device ( 50 ) according to any one of the preceding claims during a medical procedure on the tissue ( 12 ).
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