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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veranschaulichung der Durchblutung des Gehirns eines Patienten basierend auf mit einem C-Bogen-Röntgengerät gewonnenen 2D-Röntgenprojektionen. Die Erfindung betrifft außerdem ein C-Bogen-Röntgengerät zur Durchführung des Verfahrens.
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Für die Diagnostik zerebraler Erkrankungen wie arteriell-venöser Malformationen (AVM), Krebserkrankungen sowie insbesondere eines Schlaganfalls spielen Perfusionsmessungen eine immer größere Rolle. Ein Schlaganfall ist eine plötzlich auftretende Erkrankung des Gehirns, die durch eine Störung der Blutversorgung von Zellen des Gehirns verursacht ist und zu einem anhaltenden Ausfall von Funktionen des zentralen Nervensystems führen kann. Bei der Perfusionsmessung wird abgeschätzt, ob ein akuter Schlaganfall schon zu einer größeren Zerstörung von Zellen geführt hat oder ob die Zerstörung von Zellen noch auf einen kleineren Teil des Hirngewebes begrenzt ist und weiteres akut bedrohtes Hirngewebe durch eine schnelle Therapie noch gerettet werden kann.
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Perfusionsmessungen erfolgen zumeist in Form einer Perfusions-CT oder einer Perfusions-MRT, welche etablierte Untersuchungsverfahren darstellen, mit denen der kapillare Blutfluss in einem Gewebe quantifiziert werden kann. So können durch eine Perfusionsmessung verschiedene funktionale Parameter der Durchblutung nicht invasiv gemessen werden, z. B. das regionale zerebrale Blutvolumen (rCBV), der regionale zerebrale Blutfluss (rCBF) sowie die mittlere Transitzeit eines Stoffes durch das Gewebe (MTT). Diese Parameter ermöglichen Rückschlüsse, ob ein Gewebe hinreichend mit Blut versorgt wird, unterversorgt ist oder bereits dauerhaft geschädigt ist, wovon letztendlich die Therapieentscheidung abhängt.
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Ist die Perfusion in einem Gewebe lediglich verlangsamt, was sich dadurch äußert, dass der zerebrale Blutfluss reduziert, das zerebrale Blutvolumen aber normal ist, so ist das Gewebe in der Regel nicht dauerhaft geschädigt. Ist das zerebrale Blutvolumen in einem Gewebe jedoch reduziert, so ist das Gewebe im Allgemeinen bereits dauerhaft geschädigt.
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Für eine Perfusionsmessung wird einem Patienten beispielsweise zur Darstellung der Durchblutung des Hirngewebes in Bildaufnahmen zunächst ein wohldefiniertes Volumen eines Kontrastmittels injiziert und anschließend mit einem Computertomographen (CT) oder einem Magnetresonanzgerät (MR) eine Sequenz von Schnittbildern oder von Volumenbildern erzeugt, um so den zeitlichen Verlauf der Kontrastmittelkonzentration und somit die Durchblutung des Hirngewebes bestimmen zu können. Da viele der erwähnten Erkrankungen in einem mit einem C-Bogen–Röntgengerät ausgestatteten Angiographie-Labor behandelt werden, ist es wünschenswert die für Perfusionsmessungen erforderliche Perfusionsbildgebung auch mit dem C-Bogen-Röntgengerät durchführen zu können.
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In der älteren, am Anmeldetag der vorliegenden Erfindung noch nicht veröffentlichten
DE 10 2007 045 527 A1 ist ein Verfahren zur Veranschaulichung der Durchblutung des Gehirns eines Patienten basierend auf mit einem C-Bogen-Röntgengerät gewonnenen 2D-Röntgenprojektionen beschrieben, bei dem zunächst von dem das Gehirn aufweisenden Gewebebereich des Kopfes des Patienten unter Verstellung des C-Bogens des C-Bogen-Röntgengerätes um den Gewebebereich eine Serie von zeitlich aufeinander folgenden 2D-Maskenröntgenprojektionen aufgenommen werden und daraus ein Maskenvolumenbild von dem Gehirn erzeugt wird. Nach der Gabe eines Kontrastmittels wird von dem das Gehirn aufweisenden Gewebebereich des Kopfes des Patienten unter mehrfacher Verstellung des C-Bogens des C-Bogen-Röntgengerätes um einen bestimmten Winkelbereich um den Gewebebereich jeweils eine weitere Serie von zeitlich aufeinander folgenden 2D-Röntgenprojektionen aufgenommen. Basierend auf den während je eines der Verstellvorgänge in dem bestimmten Winkelbereich aufeinander folgend aufgenommenen 2D-Röntgenprojektionen wird jeweils ein Füllungsvolumenbild von dem Gewebebereich erzeugt. Durch Subtraktion des Maskenvolumenbildes von dem jeweiligen Füllungsvolumenbild wird ein jeweiliges Ergebnisvolumenbild von dem Gehirn erzeugt.
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Aus der
DE 10 2006 035 067 A1 ist ein Verfahren zur Veranschaulichung der Durchblutung des Herzens eines Patienten basierend auf mit einem C-Bogen-Röntgengerät gewonnenen 2D-Röntgenprojektionen bekannt, bei dem mehrere Rotationsaufnahmen erstellt werden. Die benötigten Rotationsläufe werden bezüglich des Herzschlages zeitlich versetzt gestartet. Aus den Rotationsaufnahmen werden neue Bilderserien zusammengestellt, womit dreidimensionale Darstellungen zu verschiedenen Phasenbereichen der Herzperiode rekonstruiert werden.
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Aus der
DE 10 2004 031 984 B4 ist ein Verfahren zur Erfassung und Visualisierung dynamischer Prozesse in einem Objektvolumen bekannt, bei dem mit einem Mehrschicht-Computertomographen eine Spiralabtastung des Objektvolumens durchgeführt wird. Ein Pitch ist so klein gewählt, dass jede Schicht des Objektvolumens bei der Spiralabtastung mehrfach erfasst wird. Aus Messdaten von jeweils zwei zeitlich aufeinander folgenden Umläufen oder Halbumläufen wird durch einen zusätzlichen Berechnungsbestandteil vor oder nach einer Bildrekonstruktion ein Bild des Volumens derart berechnet und dargestellt, dass aus dem Bild eine Veränderung innerhalb des Objektvolumens zwischen den zwei zeitlich aufeinander folgenden Umläufen oder Halbumläufen unmittelbar ersichtlich ist. Hierzu werden mehrere Bilder für unterschiedliche zeitliche Phasen berechnet und dargestellt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein C-Bogen-Röntgengerät der eingangs genannten Art derart anzugeben, dass die Voraussetzungen geschaffen werden, funktionelle die Perfusion betreffende Parameter bestimmen zu können.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Veranschaulichung der Durchblutung des Gehirns eines Patienten basierend auf mit einem C-Bogen-Röntgengerät gewonnenen 2D-Röntgenprojektionen sowie durch ein C-Bogen-Röntgengerät, welches eine Recheneinheit zur Durchführung des Verfahrens aufweist. Von dem das Gehirn aufweisenden Gewebebereich des Kopfes des Patienten wird unter Verstellung des C-Bogens des C-Bogen-Röntgengerätes um den Gewebebereich wenigstens eine Serie von zeitlich aufeinanderfolgenden 2D-Maskenröntgenprojektionen aufgenommen, woraus wenigstens ein Maskenvolumenbild von dem Gehirn erzeugt wird. Nach der Gabe eines Kontrastmittels wird von dem das Gehirn aufweisenden Gewebebereich des Kopfes des Patienten unter Verstellung des C-Bogens des C-Bogen-Röntgengerätes um einen bestimmten Winkelbereich um den Gewebebereich eine weitere Serie von zeitlich aufeinanderfolgenden 2D-Röntgenprojektionen aufgenommen. Basierend auf in einem ersten, die ersten 2D-Röntgenprojektionen umfassenden Winkelabschnitt des bestimmten Winkelbereichs aufeinanderfolgend aufgenommenen 2D-Röntgenprojektionen wird ein erstes Füllungsvolumenbild von dem Gewebereich erzeugt. Des Weiteren wird basierend auf in einem zweiten, die letzten 2D-Röntgenprojektionen umfassenden Winkelabschnitt des bestimmten Winkelbereichs aufeinanderfolgend aufgenommenen 2D-Röntgenprojektionen ein zweites Füllungsvolumenbild von dem Gewebereich erzeugt.
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Subtrahiert man voxelwertweise, also Voxelwert für Voxelwert das Maskenvolumenbild von dem ersten Füllungsvolumenbild erhält man ein erstes Ergebnisvolumenbild von dem Gehirn, in dem nicht interessierendes Gewebe, z. B. Schädelknochen, nicht enthalten ist. Dieses erste Ergebnisvolumenbild enthält die Dichteverteilung des Kontrastmittels im Hirngewebe und veranschaulicht somit die Durchblutung des Gehirns zu einer zeitlich frühen Phase nach der intra-arteriellen oder intra-venösen Gabe des Kontrastmittels, zu der das Kontrastmittel gerade die ersten Blutgefäße des Gehirns erreicht hat. Dabei kann man davon ausgehen, dass alle Gewebebereiche mit kontrastiertem Blut durchströmt sind, deren Durchblutung zeitlich nicht verzögert ist. Gewebebereiche deren Durchblutung verzögert ist, sind zu dieser zeitlich frühen Phase der Erzeugung des ersten Ergebnisvolumenbild noch von unkontrastiertem Blut durchströmt und daher in dem Ergebnisvolumenbild in der Regel nicht oder nur schwach sichtbar.
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Subtrahiert man schließlich das Maskenvolumenbild von dem zweiten Füllungsvolumenbild erhält man ein zweites Ergebnisvolumenbild von dem Gehirn, welches ebenfalls die Dichteverteilung des Kontrastmittels im Gewebe enthält und somit die Durchblutung des Gehirns zu einer zeitlich späteren Phase nach der intra-arteriellen oder intra-venösen Gabe des Kontrastmittels veranschaulicht. Zu dieser zeitlich späteren Phase hat das kontrastierte Blut auch die verzögert durchbluteten Gewebebereiche erreicht, so dass insbesondere im Vergleich mit dem ersten Ergebnisvolumenbild verzögert durchblutete Gewebebereiche zu erkennen oder sogar nicht mehr durchblutete Bereiche zu identifizieren sind.
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Nach einer Variante der Erfindung wird in diesem Zusammenhang das erste Ergebnisvolumenbild von dem zweiten Ergebnisvolumenbild subtrahiert, um insbesondere die verzögert durchbluteten Gewebebereiche bildlich darstellen zu können.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird ein erstes Maskenvolumenbild aus 2D-Maskenröntgenprojektionen erzeugt, welche vor der Gabe eines Kontrastmittels in dem ersten Winkelabschnitt des bestimmten Winkelbereichs aufgenommen wurden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, ein zweites Maskenvolumenbild aus 2D-Maskenröntgenprojektionen zu erzeugen, welche vor der Gabe eines Kontrastmittels in dem zweiten Winkelabschnitt des bestimmten Winkelbereichs aufgenommen wurden.
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Zur Erzeugung des ersten Ergebnisvolumenbildes von dem Gehirn wird nach einer Variante der Erfindung das erste Maskenvolumenbild von dem ersten Füllungsvolumenbild voxelwertweise subtrahiert. Nach einer anderen Variante der Erfindung wird zur Erzeugung des zweiten Ergebnisvolumenbildes von dem Gehirn das erste Maskenvolumenbild von dem zweiten Füllungsvolumenbild voxelwertweise subtrahiert. Alternativ wird zur Erzeugung des zweiten Ergebnisvolumenbildes von dem Gehirn das zweite Maskenvolumenbild von dem zweiten Füllungsvolumenbild voxelwertweise subtrahiert, wobei die zur Rekonstruktion des zweiten Maskenvolumenbildes verwendeten 2D-Maskenröntgenprojektionen in dem gleichen zweiten Winkelabschnitt des bestimmten Winkelbereichs wie die für die Rekonstruktion des zweiten Füllungsvolumenbildes verwendeten 2D-Röntgenprojektionen aufgenommen wurden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt der Winkelbereich, um den der C-Bogen zur Aufnahme der 2D-Röntgenprojektionen bzw. der 2D-Maskenröntgenprojektionen geschwenkt wird, bezogen auf eine bestimmte Ausgangsstellung des C-Bogens 0° bis mindestens 360°, so dass aufgrund der Tatsache, dass zur Rekonstruktion eines Volumenbildes die Aufnahme von 2D-Röntgenprojektionen in einem Winkelbereich von 180° plus dem Öffnungswinkel des Röntgenstrahlenbündels ausreichend ist, zwei verschiedene zeitliche Phasen der Kontrastmittelausbreitung veranschaulichende Volumenbilder, nämlich das erste und das zweite Füllüngsvolumenbild, erzeugt werden können. Nach einer Variante der Erfindung beträgt der erste Winkelabschnitt dabei 0° bis ca. 200° und der zweite Winkelabschnitt ca. 160° bis ca. 360°.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das erste Ergebnisvölumenbild zur Bestimmung des absoluten oder relativen Blutvolumens im Gehirn auf einen Voxelwert des ersten Ergebnisvolumenbildes und das zweite Ergebnisvolumenbild wird zur Bestimmung des absoluten oder relativen Blutvolumens im Gehirn auf einen Voxelwert des zweiten Ergebnisvolumenbildes normiert. Wie bereits erwähnt enthalten das erste und das zweite Ergebnisvolumenbild die Dichteverteilung des Kontrastmittels im Hirngewebe. Normiert man diese Dichteverteilung im Hirngewebe auf die Dichte des Kontrastmittels in einem Blut zuführenden Gefäß des Hirngewebes, so kann man das Blutvolumen im Hirngewebe bestimmen. Hierbei wird unterstellt, dass die Kontrastmittelkonzentration im Blut überall konstant ist. In der Realität unterscheidet sich die Konzentration des Kontrastmittels in der Regel in großen Gefäßen von der in Kapillargefäßen. Dieser Unterschied lässt sich jedoch unter Berücksichtigung von Erfahrungswerten korrigieren.
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Eine Variante der Erfindung sieht dabei vor, dass in dem ersten Ergebnisvolumenbild ein Voxel eines Blut zuführenden Gefäßes des Gehirns ausgewählt wird und dass alle Voxelwerte des ersten Ergebnisvolumenbildes auf den Voxelwert des Voxels des Blut zuführenden Gefäßes des ersten Ergebnisvolumenbildes normiert werden. In gleicher Weise wird in dem zweiten Ergebnisvolumenbild ein Voxel eines Blut zuführenden Gefäßes des Gehirns ausgewählt und alle Voxelwerte des zweiten Ergebnisvolumenbildes werden auf den Voxelwert des Voxels des Blut zuführenden Gefäßes des zweiten Ergebnisvolumenbildes normiert.
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Alternativ wird für das erste Ergebnisvolumenbild ein Histogramm der Voxelwerte ermittelt und alle Voxelwerte des ersten Ergebnisvolumenbildes werden auf den aus dem für das erste Ergebnisvolumenbild ermittelten Histogramm bestimmten maximalen Voxelwert oder auf einen aus dem ermittelten Histogramm bestimmten Voxelwert, der 5–20% unterhalb des maximalen Voxelwertes liegt, normiert. In gleicher Weise wird für das zweite Ergebnisvolumenbild ein Histogramm der Voxelwerte ermittelt und alle Voxelwerte des zweiten Ergebnisvolumenbildes werden auf den aus dem für das zweite Ergebnisvolumenbild ermittelten Histogramm bestimmten maximalen Voxelwert oder auf einen aus dem ermittelten Histogramm bestimmten Voxelwert, der 5–20% unterhalb des maximalen Voxelwertes liegt, normiert.
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Die normierten Voxelwerte eines Ergebnisvolumenbildes sind proportional zu der Konzentration des Kontrastmittels und somit dem Völumen des Blutes in dem jeweiligen Voxel. Multipliziert man Voxelwerte eines Ergebnisvolumenbildes mit der bekannten Gewebedichte des Hirngewebes, die ca. 1,05 g/ml beträgt, kann man das relative Blutvolumen beispielsweise in Milliliter Blut pro 100 g Hirngewebe berechnen.
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Nach einer weiteren Variante der Erfindung wird das normierte erste Ergebnisvolumenbild von dem normierten zweiten Ergebnisvolumenbild subtrahiert, um eine weitere bildliche Darstellung des verzögert durchbluteten Gewebes zu erhalten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1 einen angiographischen Arbeitsplatz mit einem C-Bogen-Röntgengerät zur Veranschaulichung der Durchblutung des Gehirns eines Patienten und
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2 eine Veranschaulichung der Aufzeichnung von 2D-Maskenröntgenprojektionen und 2D-Röntgenprojektionen.
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Der in 1 gezeigte angiographische Arbeitsplatz umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine schematisch dargestellte Patientenliege 1, auf der ein Patient P gelagert ist, welcher im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels an einem Schlaganfall leidet und bei dem die Durchblutung des Hirngewebes ermittelt werden soll.
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Der Arbeitsplatz umfasst außerdem eine Angiographieröntgenanlage in Form eines C-Bogen-Röntgengerätes 2, an dessen C-Bogen 3 einander gegenüber liegend eine Röntgenstrahlenquelle 4 und ein Röntgenstrahlenempfänger 5 angeordnet sind. Der C-Bogen 3 ist an einer Halterung 6 um eine Orbitalachse O in die Richtungen des Doppelpfeils a verstellbar gelagert. Die Halterung 6 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels an einem Deckenstativ 7 angeordnet, welches die in der 1 mit Doppelpfeilen c, d, e und f gekennzeichneten Verstellmöglichkeiten der mit dem C-Bogen 3 versehenen Halterung 6 bietet. Außerdem ist der C-Bogen 3 mit der Halterung 6 um seine Angulationsachse A in die Richtungen des Doppelpfeils b verstellbar.
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Mit dem C-Bogen-Röntgengerät 2 können in an sich bekannter Weise von dem auf der Patientenliege 1 gelagerten Patienten P 2D-Röntgenprojektionen oder Durchleuchtungsbilder aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommen werden, die auf einem an einem Bildrechner 8 angeschlossenen Sichtgerät 9 darstellbar sind. Darüber hinaus können mit dem C-Bogen-Röntgengerät 2 basierend auf aus unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommenen 2D-Röntgenprojektionen ein 3D-Datensatz bzw. ein Volumendatensatz von einem Körperbereich des Patienten P mit dem Bildrechner 8 rekonstruiert und ein auf dem Volumendatensatz basierendes Volumenbild auf dem Sichtgerät 9 dargestellt werden.
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Zur Veranschaulichung der Durchblutung des Gehirns des Patienten P werden zunächst von dem das Gehirn aufweisenden Gewebebereich des Kopfes des Patienten P sogenannte 2D-Maskenrontgenprojektionen aufgenommen, bei denen es sich um 2D-Röntgenprojektionen handelt, die aufgenommen werden, solange dem Patienten P noch kein Kontrastmittel verabreicht wurde.
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Hierzu wird im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung der C-Bogen 3 um seine Angulationsachse A kontinuierlich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit um einem Winkelbereich von 360° um den Kopf des Patienten geschwenkt bis er wieder seine in 1 gezeigte Ausgangsposition erreicht hat, wobei zwischen 100 und 1000 2D-Maskenrontgenprojektionen gewonnen werden, die in einem an den Bildrechner 8 angeschlossenen Speicher 10 abgelegt werden. Für die Rotation bzw. den 360°-Schwenk um den Kopf des Patienten P benötigt der C-Bogen 3 ca. 10–20 Sekunden.
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Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung werden zwei Maskenvolumenbilder mit dem Bildrechner 8 rekonstruiert und in dem Speicher 10 abgelegt. Für die Rekonstruktion des ersten Maskenvolumenbildes werden 2D-Maskenröntgenprojektionen verwendet, die in dem in 2 veranschaulichten ersten Winkelabschnitt von 0° bis 200° des Winkelbereichs von 360° aufgenommen wurden. Für die Rekonstruktion des zweiten Maskenvolumenbildes werden 2D-Maskenröntgenprojektionen verwendet, die in dem in 2 veranschaulichten zweiten Winkelabschnitt von 160° bis 360° des Winkelbereichs von 360° aufgenommen wurden.
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Nach der Aufnahme der 2D-Maskenröntgenprojektionen wird dem Patienten P ein Kontrastmittel injiziert, um die Durchblutung des Hirngewebes des Patienten P ermitteln zu können. Die Kontrastmittelinjektion kann prinzipiell intravenös oder intra-arteriell sowie manuell als auch automatisiert mit Hilfe eines Perfusors erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Injektion mit einem Perfusor. Nach der Injektion sollen entsprechend der Gewinnung der 2D-Maskenrontgenprojektionen 2D-Rontgenprojektionen von dem das Gehirn des Patienten P aufweisenden Gewebebereich in dem Winkelbereich von 360° aufgenommen werden, wobei der C-Bogen 3 wieder um seine Angulationsachse A kontinuierlich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit geschwenkt wird. Während der Schwenkbewegung werden wiederum zwischen 100 und 1000 2D-Röntgenprojektionen in ca. 10–20 Sekunden aufgenommen.
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Die Kontrastmittelinjektion sollte dabei möglichst derart erfolgen, dass insbesondere während der Aufnahme der 2D-Röntgenprojektionen in dem zweiten Winkelabschnitt zwischen 160° und 360° eine möglichst konstante Kontrastmittelverteilung im Blut des Hirngewebes vorliegt, d. h. auch in den verzögert durchbluteten Bereichen des Hirngewebes, so dass das verzögert durchblutete Hirngewebe gut darstellbar ist. Hierauf sind auch die Injektionsrate und die Injektionsdauer des Kontrastmittels abzustimmen. Die Injektionsrate sollte vorzugsweise so gewählt werden, dass die Kontrastmittelanreicherung im Hirngewebe in einem rekonstruierten Volumenbild gut detektierbar ist. Die Injektionsdauer sollte so gewählt werden, dass möglichst während der gesamten Aufnahmedauer ein konstantes Kontrastmittelniveau im Hirngewebe erreicht wird. Die Zeit nach der Kontrastmittelgabe, also die Verzögerungszeit bis zur Aufnahme der 2D-Röntgenprojektionen sollte so gewählt werden, dass zu Beginn der Aufnahme der 2D-Rontgenprojektionen die Füllung der Hirnvenen mit Kontrastmittel gerade beginnt. Dies kann dadurch realisiert werden, dass der Kontrastmittelfluss nach der Injektion in Röntgendurchleuchtungsbildern zunächst beobachtet wird und bei beginnender Füllung der Hirnvenen mit Kontrastmittel die Aufnahme der Serie von 2D-Röntgenprojektionen gestartet wird. Alternativ kann im Vorfeld auch eine Testinjektion unter Rontgendurchleuchtung durchgeführt werden, um die Verzögerungszeit zu bestimmen und basierend auf der ermittelten Verzögerungszeit die Aufnahme der Serie der 2D-Röntgenprojektionen zu starten.
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Ist nach der Kontrastmittelgabe die Serie von 2D-Röntgenprojektionen unter Schwenkung des C-Bogens 3 um die Angulationsachse um 360° von dem das Gehirn aufweisenden Gewebebereich des Kopfes des Patienten aufgenommen worden, so wird mit dem Bildrechner 8 basierend auf den im Winkelabschnitt zwischen 0° und 200° aufgenommenen 2D-Röntgenprojektionen ein erstes Füllungsvolumenbild erzeugt.
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Des Weiteren wird mit dem Bildrechner 8 basierend auf den im Winkelabschnitt zwischen 160° und 360° aufgenommenen 2D-Rontgenprojektionen ein zweites Füllungsvolumenbild erzeugt.
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Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung wird das ersten Maskenvolumenbild von dem ersten Füllungsvolumenbild voxelwertweise mit Hilfe des Bildrechners 8 subtrahiert, um ein erstes Ergebnisvolumenbild zu erhalten, aus dem nicht interessierende Gewebe des Kopfes des Patienten, wie Schädelknochen etc. entfernt sind. In entsprechender Weise wird das zweite Maskenvolumenbild von dem zweiten Füllungsvolumenbild voxelwertweise subtrahiert, um ein zweites Ergebnisvolumenbild zu erhalten, aus dem ebenfalls nicht interessierende Gewebe des Kopfes des Patienten entfernt sind. Alternativ könnte zur Erzeugung eines adäquaten zweiten Ergebnisvolumenbildes auch das erste Maskenvolumenbild von dem zweiten Füllungsvolumenbild voxelwertweise subtrahiert werden. In diesem Fall wäre es ausreichend die 2D-Maskenröntgenprojektionen nur in dem ersten Winkelabschnitt zwischen 0° und 200° des Winkelbereiches aufzunehmen.
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Sollte sich der Patient P zwischen der Aufnahme der 2D-Maskenröntgenprojektionen und der Aufnahme der 2D-Röntgenprojektionen bewegt haben, sind vor der Subtraktion des jeweiligen Maskenvolumenbildes von dem jeweiligen Füllungsvolumenbild das Maskenvolumenbild und das Füllungsvolumenbild beispielsweise anhand anatomischer oder künstlicher Marker miteinander zu registrieren.
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Das erste Ergebnisvolumenbild zeigt basierend auf dem Kontrastmittel die Durchblutung des Hirngewebes zu einer frühen Phase nach der Kontrastmittelgabe, zu der man davon ausgehen kann, dass alle Gewebebereiche mit kontrastiertem Blut durchströmt sind, deren Durchblutung zeitlich nicht verzögert ist. Gewebebereiche des Hirngewebes, deren Durchblutung verzögert ist, sind zu dieser frühen Phase noch von unkontrastiertem Blut durchströmt und somit im ersten Ergebnisvolumenbild nicht oder nur schlecht zu erkennen.
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Das zweite Ergebnisvolumenbild zeigt basierend auf dem Kontrastmittel die Durchblutung des Hirngewebes zu einer späteren Phase nach der Kontrastmittelgabe, zu der man davon ausgehen kann, dass das Kontrastmittel auch die verzögert durchbluteten Gewebebereiche erreicht hat, d. h. das Hirngewebe bzw. die Hirngefäße, welches bzw. welche nun von im Wesentlichen gleichmäßig kontrastiertem Blut durchströmt werden sollte, ist bzw. sind gut kontrastiert im zweite Ergebnisvolumenbild abgebildet.
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Subtrahiert man das erste Ergebnisvolumenbild vom zweiten Ergebnisvolumenbild mit Hilfe des Bildrechners 8, erhält man ein auf dem Sichtgerät 9 darstellbares Volumenbild, in dem die verzögert durchbluteten Gewebebereiche abgebildet sind, also die Gewebebereiche, die noch nicht vollständig von der Blutversorgung ausgenommen sind.
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Das erste und das zweite Ergebnisvolumenbild enthalten jeweils die Dichteverteilung des Kontrastmittels im Hirngewebe zu unterschiedlichen zeitlichen Phasen. Normiert man diese Dichteverteilung im Hirngewebe auf die Dichte des Kontrastmittels in einem Blut zuführenden Gefäß des Hirngewebes, so kann man das Blutvolumen im Hirngewebe bestimmen. Wie bereits eingangs erwähnt, wird hierbei unterstellt, dass die Kontrastmittelkonzentration im Blut überall konstant ist. In der Realität unterscheidet sich die Konzentration des Kontrastmittels in der Regel jedoch in großen Gefäßen von der in Kapillargefäßen. Wie ebenfalls bereits eingangs erwähnt, lässt dieser Unterschied sich jedoch unter Berücksichtigung von Erfahrungswerten korrigieren.
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Da das erste Ergebnisvolumenbild die Kontrastmittelverteilung zu einer frühen zeitlichen Phase zeigt, muss der anhand des ersten Ergebnisvolumenbildes ermittelte Wert des Blutvolumens zwangsläufiger geringer als der Wert des tatsächlichen Blutvolumens sein.
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Das tatsächliche Blutvolumen wird daher bevorzugt anhand des zweiten Ergebnisvolumenbildes ermittelt, welches die Kontrastmittelverteilung zu der zweiten, späteren Phase zeigt, zu der das kontrastierte Blut auch die verzögert durchbluteten Bereiche erreicht hat.
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Zunächst wird daher in dem zweiten Ergebnisvolumenbild ein Voxel eines Blut zuführenden Gefäßes des Gehirns ausgewählt. Anschließend werden alle Voxelwerte des zweiten Ergebnisvolumenbildes auf den Voxelwert des Voxels des Blut zuführenden Gefäßes des zweiten Ergebnisvolumenbildes normiert.
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Alternativ wird für das zweite Ergebnisvolumenbild ein Histogramm der Voxelwerte ermittelt und es werden alle Voxelwerte des zweiten Ergebnisvolumenbildes auf den aus dem für das zweite Ergebnisvolumenbild ermittelten Histogramm bestimmten maximalen Voxelwert oder auf einen aus dem ermittelten Histogramm bestimmten Voxelwert, der 5–20% unterhalb des maximalen Voxelwertes liegt, normiert. Die Normierung auf einen Voxelwert der 5–20% unterhalb des maximalen Voxelwertes liegt, erfolgt dann, wenn der maximale Voxelwert mit einem Fehler behaftet erscheint.
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Die normierten Voxelwerte des zweiten Ergebnisvolumenbildes sind proportional zu der Konzentration des Kontrastmittels bzw. des Volumen des Blutes in den jeweiligen Voxeln. Multipliziert man Voxelwerte des zweiten Ergebnisvolumenbildes beispielsweise mit der bekannten Gewebedichte des Hirngewebes, erhält man das relative Blutvolumen beispielsweise in Milliliter Blut pro 100 g Hirngewebe.
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Das Blutvolumen des Hirngewebes kann in entsprechender Weise auch anhand des ersten Ergebnisvolumenbildes ermittelt werden. Wie bereits erwähnt, ergibt sich dabei aber ein geringerer Wert des Blutvolumens, da das Blutvolumen der verzögert durchbluteten Gewebebereiche mangels Kontrastierung dabei noch nicht erfasst wird.
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Das normierte erste Ergebnisvolumenbild kann im Übrigen noch von dem normierten zweiten Ergebnisvolumenbild voxelwertweise subtrahiert werden, um eine weitere bildliche Darstellung der verzögert durchbluteten Bereiche des Hirngewebes des Patienten zu erzeugen.
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Die Berechnungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit dem Bildrechner 8. Alternativ kann aber auch wenigstens ein weiterer Rechner vorhanden sein, um die erforderlichen Berechnungen durchzuführen.
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Im Unterschied zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel können 2D-Maskenröntgenprojektionen und/oder 2D-Röntgenprojektionen auch in einem kleineren oder größeren Winkelbereich als 360° aufgenommen werden. Der erste und der zweite Winkelabschnitt, die kleiner oder größer als 200° gewählt werden können, müssen sich dabei nicht notwendigerweise überlappen.
