DE102010032755B4

DE102010032755B4 - Verfahren zur Visualisierung eines Vorhofs des Herzens eines Patienten

Info

Publication number: DE102010032755B4
Application number: DE102010032755.7A
Authority: DE
Inventors: Dominik BERNHARDT; Fernando Vega-Higuera
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2030-07-30
Also published as: CN102397104A; US8952960B2; US20120026169A1; DE102010032755A1

Abstract

Verfahren zur dreidimensionalen Visualisierung zumindest eines Abschnitts der Wand eines Vorhofs (21) des Herzens eines Patienten (P) nach einer Ablation zur Behandlung von Vorhofflimmern, bei dem
- basierend auf einem vom Herzen des Patienten (P) nach der Ablation gewonnenen Volumendatensatz ein den behandelten Vorhof (21) aufweisendes Modell (20) des Herzens des Patienten (P) ermittelt wird, wobei das Modell den rechten und linken Vorhof sowie die rechte und linke Herzkammer umfasst
- zumindest der behandelte Vorhof (21) des Herzens des Patienten (P) automatisch anhand des Modells (20) des Herzens des Patienten (P)segmentiert wird, wobei diejenigen Voxel ermittelt werden, die der inneren Oberfläche (25), der äußeren Oberfläche (26) und dem zwischen der inneren und äußeren Oberfläche (25, 26) liegenden Volumen (27) der Wand des behandelten Vorhofs (21) zuzurechnen sind, und bei dem
- zumindest der Abschnitt der Wand des behandelten Vorhofs (21) des Herzens dreidimensional visualisiert wird, wobei ein Volume Rendering oder ein Ray Casting derart erfolgt, dass zur dreidimensionalen Visualisierung zumindest des Abschnitts der Wand des behandelten Vorhofs (21) des Herzens nur die Voxelwerte derjenigen Voxel herangezogen werden, die auf der inneren Oberfläche (25), im Volumen (27) oder auf der äußeren Oberfläche (26) der Wand des behandelten Vorhofs (21) liegen, wobei unbehandeltes und im Zuge der Ablation behandeltes Gewebe von einander unterschieden und entsprechend visualisiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Visualisierung zumindest eines Abschnitts der Wand eines Vorhofs des Herzens eines Patienten nach einer Ablation zur Behandlung von Vorhofflimmern, um das Ergebnis der Ablation beurteilen zu können. Die Erfindung betrifft außerdem ein das Verfahren umsetzendes Rechenprogramm, eine das Rechenprogramm ausführende Recheneinheit sowie einen das Rechenprogramm aufweisenden Datenträger.
Vorhofflimmern ist eine Herzrhythmusstörung, bei dem schnell aufeinanderfolgende, ungeordnete Erregungsimpulse von den Vorhöfen zu den Herzkammern auftreten. Als Folge hiervon kontrahieren die Vorhöfe und die Herzkammern während des Vorhofflimmerns unabhängig voneinander und mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Normalerweise werden die Vorhöfe und Herzkammern unmittelbar nacheinander etwa 70-mal pro Minute stimuliert. Beim Vorhofflimmern treten ungerichtete elektrische Erregungen über die Vorhöfe auf, die zu den schnell aufeinanderfolgenden, ungeordneten Kontraktionen mit einer Frequenz von 350 bis 600-mal pro Minute führen. Bedingt durch diese hohe Frequenz, kann von den Vorhöfen nicht mehr genügend Blut in die Herzkammern gepumpt werden, die ebenfalls weniger Blut in den Kreislauf pumpen, so dass es zu Schwankungen des Blutdrucks kommt.
Vorhofflimmern kann medikamentös behandelt werden. Führt dies nicht zum Erfolg, wird zunehmend eine Katheterablation durchgeführt. Dabei wird ein Katheter über arterielle oder venöse Blutgefäße bis ins Herz vorgeschoben. Mit dem Katheter werden in dem Gewebe der Herzwand eines Vorhofs verlaufende Erregungsleitungen mittels Verödung von Gewebe durchtrennt, um die ungeordnete Ausbreitung von Erregungsimpulsen zu unterbinden. In der Regel werden dabei entweder längs verlaufende Läsionen im Bereich des linken Vorhofs gesetzt oder Muskelbündel an den Mündungen der Lungenvenen ringförmig abgetragen.
Der Behandlungserfolg wird häufig mit Hilfe einer CT-Angiographie (CTA) kontrolliert, bei der mit einem Röntgencomputertomographiegrät nach Gabe eines Kontrastmittels Röntgenprojektionen vom Herzen des Patienten aufgenommen werden, aus denen Schichtbilder vom Herzen des Patienten rekonstruiert werden. Exemplarisch sei hierzu auf Tops L. F., Schalij M. J. and Bax J. J. „Imaging and atrial fibrillation: the role of multimodality imaging in patient evaluation and management of atrial fibrillation", European Heart Journal (2010) 31, S. 542 - 551 verwiesen.
Insbesondere wenn das Ergebnis der Ablation anhand von Bildinformationen von dem behandelten Gewebe des Vorhofs des Herzens beurteilt werden soll, ist es üblich, multiplanare Reformationen (MPR) zu erzeugen. Dieses Vorgehen der Visualisierung und Darstellung des behandelten Gewebes erfordert jedoch ein hohes Maß an Erfahrung und Fachkenntnis von dem beurteilenden Radiologen, da die Herzwand verhältnismäßig dünn ist und die Unterschiede zwischen normalem, unbehandeltem Gewebe und im Zuge der Ablation behandeltem Gewebe sehr gering sind.
Das Dokument US 2006 / 0 235 294 A1 offenbart ein Verfahren zur Darstellung von 2-Dimensionalen Maximumintensitätsprojektionsansichten einer Oberfläche des Herzens.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren, ein Rechenprogramm, eine Recheneinheit sowie einen Datenträger der eingangs genannten Art derart anzugeben, dass die Voraussetzungen geschaffen werden, dass die Beurteilung des Ergebnisses einer an Gewebe eines Vorhofs des Herzens vorgenommenen men Ablation vereinfacht wird.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Das Verfahren dient zur Visualisierung zumindest eines Abschnitts der Wand eines Vorhofs des Herzens eines Patienten nach einer Ablation zur Behandlung von Vorhofflimmern, bei dem basierend auf einem vom Herzen des Patienten nach der Ablation gewonnenen Volumendatensatz zumindest der behandelte Vorhof des Herzens des Patienten basierend auf den Voxeln des Volumendatensatzes segmentiert wird, wobei diejenigen Voxel ermittelt werden, die der inneren Oberfläche, der äußeren Oberfläche und dem zwischen der inneren und äußeren Oberfläche liegenden Volumen der Wand des behandelten Vorhofs zuzurechnen sind, und bei dem ein Volume Rendering oder ein Ray Casting derart erfolgt, dass zur Visualisierung zumindest eines Abschnitts der Wand des behandelten Vorhofs des Herzens nur die Voxelwerte derjenigen Voxel herangezogen werden, die auf der inneren Oberfläche, im Volumen oder auf der äußeren Oberfläche der Wand des behandelten Vorhofs liegen.
Bei dem behandelten Vorhof handelt es sich in der Regel um den linken Vorhof des Herzens. Der Volumendatensatz vom Herzen des Patienten wird vorzugsweise mit einem Röntgencomputertomographiegerät im Rahmen einer CT-Angiographie (CTA) erzeugt, bei der dem Patienten vor der Aufnahme der Röntgenprojektionen ein Kontrastmittel injiziert wird.
Basierend auf dem erzeugten Volumendatensatz erfolgt eine Segmentierung zumindest des behandelten Vorhofs des Herzens. Vorzugsweise werden beide Vorhöfe und beide Kammern des Herzens segmentiert. Durch die Segmentierung können diejenigen Voxel bestimmt werden, welche der inneren Oberfläche, der äußere Oberfläche und dem zwischen der inneren und äußeren Oberfläche liegenden Volumen der Wand des behandelten Vorhofs zuzurechnen sind.
Anschließend erfolgt ein Volume Rendering oder ein Ray Casting basierend auf den der inneren Oberfläche, der äußeren Oberfläche und dem Volumen zugeordneten Voxeln, wobei zur dreidimensionalen Visualisierung zumindest eines Abschnitts der Wand des behandelten Vorhofs bzw. der gesamten Wand des behandelten Vorhofs nur die der inneren Oberfläche, dem Volumen oder der äußeren Oberfläche des behandelten Vorhofs zugeordneten Voxel bzw. Voxelwerte verwendet werden. Auf diese Weise lässt sich automatisiert und ohne Nutzerinteraktion eine verhältnismäßig detaillierte dreidimensionale Darstellung zumindest eines Abschnitts der Wand des behandelten Vorhofs erzeugen, da normales, unbehandeltes Gewebe und im Zuge der Ablation behandeltes Gewebe durch voneinander abweichende Voxelwerte bzw. Schwächungswerte bzw. CT-Werte voneinander unterschieden und entsprechend visualisiert werden können.
Durch die entsprechende Visualisierung von behandeltem und unbehandeltem Gewebe, werden die Voraussetzungen geschaffen, das Ergebnis einer an Gewebe eines Vorhofs des Herzens vorgenommen Ablation einfacher und schneller beurteilen zu können.
Nach einer Variante der Erfindung erfolgt das Volume Rendering oder Ray Casting derart, dass Strahlen von Voxeln der inneren Oberfläche des behandelten Vorhofs nach außen gerichtet und/oder Strahlen von Voxeln der äußeren Oberfläche nach innen gerichtet ausgehen, wobei für die Visualisierung nur die Voxelwerte derjenigen von einem Strahl getroffenen Voxel zur Ermittlung eines Strahlwertes herangezogen werden, die auf der inneren Oberfläche, im Volumen oder auf der äußeren Oberfläche der Wand des behandelten Vorhofs liegen. Pro Voxel, welches der inneren oder äußeren Oberfläche der Wand des behandelten Vorhofs zugeordnet ist, geht dabei vorzugsweise nur ein Strahl aus, der in seiner Strahlrichtung in der Regel eines oder mehrere Voxel trifft, die der Wand des behandelten Vorhofs zugeordnet sind.
Vorzugsweise sind die Strahlen, von denen jeder von nur einem Voxel der inneren oder äußeren Oberfläche der Wand des behandelten Vorhofs ausgeht, dabei orthogonal zur inneren Oberfläche nach außen gerichtet und/oder orthogonal zur äußeren Oberfläche nach innen gerichtet. Die Strahlen verlaufen also jeweils in Richtung des Normalenvektors des jeweiligen Oberflächenabschnitts. Die einzelnen Oberflächenabschnitte um die der Oberfläche zugeordneten Voxel sind vorzugsweise festlegbar. Da sich die Richtung des Normalenvektors von Oberflächenabschnitt zu Oberflächenabschnitt in der Regel ändert, weisen die Strahlen, welche von der Oberfläche zugeordneten Voxeln ausgehen, eine Vielzahl von Strahlrichtungen auf.
Nach einer weiteren Variante der Erfindung wird für jeden Strahl ein Strahlwert derart ermittelt, dass für den jeweiligen Strahl das Ray Casting Integral nur innerhalb des Hüllvolumens berechnet wird, das die innere Oberfläche, die äußere Oberfläche und das zwischen der inneren und äußeren Oberfläche liegende Volumen der Wand des behandelten Vorhofs beinhaltet.
Nach einer Alternative wird für jeden Strahl ein Strahlwert ermittelt, indem für jeden Strahl eine Maximumintensitätsprojektion ermittelt wird. Dabei wird für jeden von einem Voxel der Oberfläche ausgehenden Strahl dasjenige von dem Strahl getroffene Voxel ermittelt, dessen Voxelwert im Vergleich zu den Voxelwerten der anderen von dem Strahl getroffenen Voxel maximal ist, wobei auch der Voxelwert des Voxels berücksichtigt wird, von dem Strahl ausgeht und welches ebenfalls als ein vom Strahl getroffenes Voxel betrachtet wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass jeweils der für einen Strahl ermittelte Strahlwert zur Visualisierung zumindest des Abschnitts der Wand des behandelten Vorhofs verwendet wird. Unabhängig davon nach welcher Vorgehensweise die einzelnen Strahlwerte ermittelt werden, werden sich die Strahlwerte von unbehandeltem und behandeltem Gewebe des behandelten Vorhofs des Herzen unterscheiden, so dass eine Visualisierung von unbehandeltem und behandeltem Gewebe anhand der Strahlwerte erfolgen kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt zur Visualisierung zumindest des Abschnitts der Wand des behandelten Vorhofs eine Farbzuordnung, wobei Strahlwerten bestimmter Strahlwertebereiche bestimmte Farbwerte zugeordnet werden. Hierzu können zunächst Strahlwertebereiche für unbehandeltes und Strahlwertebereiche für behandeltes Gewebe festgelegt und diesen anschließend Farbwerte zugeordnet werden, so dass eine farbige Visualisierung von unbehandeltem und behandeltem Gewebe erfolgen kann.
Erfindungsgemäß wird zumindest der behandelte Vorhof des Herzens des Patienten automatisch segmentiert. Vorzugsweise werden beide Vorhöfe und beide Herzkammern automatisch segmentiert.
Erfindungsgemäß wird basierend auf dem Volumendatensatz des Herzens des Patienten (P) ein den behandelten Vorhof aufweisendes Modell des Herzens des Patienten ermittelt wird und bei dem die Segmentierung zumindest des behandelten Vorhofs anhand des Modells des Herzens des Patienten (P) erfolgt.
Nach einer weiteren Variante der Erfindung wird basierend auf dem Volumendatensatz des Herzens des Patienten zunächst ein Modell des Herzens des Patienten ermittelt, welchem Modell die Voxelwerte des gewonnenen Volumendatensatzes zugeordnet werden. Die Segmentierung zumindest des behandelten Vorhofs des Herzens erfolgt anhand des Modells des Herzens des Patienten. Eine solche Modellierung und vorzugsweise automatische Segmentierung des Herzens kann insbesondere nach dem von Zheng Y., Barbu A., Georgescu M., Scheuering M. und Comaniciu D. in „Four-Chamber Heart Modeling and Automatic Segmentation for 3D Cardiac CT Volumes Using Marginal Space Learning and Steerable Features", IEEE Transaction on Medical Imaging, 2008 Nov, 27(11), Seiten 1668-1681 beschriebenen Verfahren erfolgen, dessen Offenbarungsgehalt in die vorliegende Offenbarung miteinbezogen wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird jeweils der für einen Strahl ermittelte Strahlwert zur Visualisierung zumindest des Abschnitts der Wand des behandelten Vorhofs auf das Modell projiziert, so dass anhand des Modells unbehandeltes und behandeltes Gewebe des behandelten Vorhofs des Herzen visualisiert werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch gelöst durch ein Rechenprogramm, welches eines der vorstehen beschriebenen Verfahren umsetzt, sowie durch eine Recheneinheit, welche zur Ausführung eines der vorstehen beschriebenen Verfahren mit dem Rechenprogramm eingerichtet ist. Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch einen Datenträger, der ein eines der vorstehend beschriebenen Verfahren umsetzendes Rechenprogramm aufweist, welches auf dem Datenträger gespeichert und von einer Recheneinheit von dem Datenträger ladbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

1 ein Computertomographiegerät zur Untersuchung eines Patienten,
2 ein 3D-Modell des Herzens des Patienten,
3 der linke Vorhof des Modells des Herzens des Patienten aus 2 und
4 eine Visualisierung von behandeltem und unbehandeltem Gewebe durch Projektion von ermittelten Strahlwerten auf den linken Vorhof des Modells des Herzens des Patienten aus 2.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Komponenten, Gewebe etc. durchwegs mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht zwingend maßstabsgetreu, wobei Maßstäbe zwischen den Figuren variieren können. Auf das in 1 dargestellte Röntgencomputertomographiegerät 1 wird im Folgenden und ohne Einschränkung der Allgemeinheit nur insoweit eingegangen als es zum Verständnis der Erfindung für erforderlich erachtet wird.
Das in 1 gezeigte Computertomographiegerät 1 weist eine Patientenliege 2 zur Lagerung eines zu untersuchenden Patienten P auf. Das Computertomographiegerät 1 umfasst ferner eine Gantry 4 mit einem um eine Systemachse 5 drehbar gelagerten Röhren-Detektor-System. Das Röhren-Detektor-System weist einander gegenüberliegend eine Röntgenröhre 6 und eine Röntgendetektoreinheit 7 auf. Im Betrieb geht von der Röntgenröhre 6 Röntgenstrahlung 8 in Richtung der Röntgendetektoreinheit 7 aus, und wird mittels dieser erfasst.
Die Patientenliege 2 weist einen Liegensockel 9 auf, an dem eine zur eigentlichen Lagerung des Patienten P vorgesehene Patientenlagerungsplatte 10 angeordnet ist. Die Patientenlagerungsplatte 10 ist derart relativ zu dem Liegensockel 9 verstellbar, dass die Patientenlagerungsplatte 10 mit dem Patienten P in die Öffnung 3 der Gantry 4 zur Aufnahme von 2D-Röntgenprojektionen von dem Patienten P, z. B. in einem Spiralscan, eingeführt werden kann. Die rechnerische Verarbeitung der 2D-Röntgenprojektionen bzw. die Rekonstruktion von Schichtbildern und/oder eines Volumendatensatzes von einer Körperregion des Patienten P basierend auf den 2D-Röntgenprojektionen erfolgt mit einem schematisch dargestellten Bildrechner 11 des Computertomographiegerätes 1.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung erfolgt mit dem Computertomographiegerät 1 eine Untersuchung des Herzens des Patienten P und zwar nachdem zur Behandlung von Vorhofflimmern eine Katheterablation im linken Vorhof des Herzens des Patienten durchgeführt wurde, um in der Herzwand des linken Vorhofs verlaufende Erregungsleitungen durch Verödung von Herzgewebe zu durchtrennen und somit die ungeordnete Ausbreitung von Erregungsimpulsen zu unterbinden. Mit Hilfe eines vom Herzen des Patienten P gewonnenen Volumendatensatzes soll unter anderem der im Zuge der Katheterablation behandelte handelten Gewebebereich zur Kontrolle des Behandlungserfolges visualisiert werden.
Der Volumendatensatz wird im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung im Rahmen einer CT-Angiographie (CTA) gewonnen, bei der dem Patienten P zunächst ein beispielsweise jodhaltiges Kontrastmittel in ein blutführendes Gefäß appliziert wird. Anschließend werden in an sich bekannter Weise, beispielsweise im Zuge eines Spiralscans, 2D-Röntgenprojektionen aus unterschiedlichen Richtungen vom Herzen des Patienten aufgenommen und daraus mit Hilfe des Bildrechners 11 ein Volumendatensatz vom Herzen des Patienten rekonstruiert.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung ist der Bildrechner mit einer Recheneinheit 12 verbunden, die zur weiteren Verarbeitung bzw. Bearbeitung des Volumendatensatzes vorgesehen ist. Die Recheneinheit 12 kann wie in 1 gezeigt direkt mit dem Computertomographiegerät 1 zur Übernahme des Volumendatensatzes verbunden sein oder, beispielsweise über ein Netzwerk 16, Zugriff auf einen Datenspeicher 17 eines Radiologieinformationssystems (RIS) oder eines Krankenhausinformationssystem (HIS) haben, in dem der Volumendatensatz nach der Erzeugung mit dem Computertomographiegerät 1 bzw. der Rekonstruktion mit dem Bildrechner 11 abgelegt bzw. abgespeichert wurde.
Die Recheneinheit 12 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einem Rechenprogramm 13 versehen, welches von einem tragbaren Datenträger 14, bei dem es sich beispielsweise um eine CD handeln kann, in die Recheneinheit 12 geladen wurde. Das Rechenprogramm 13 kann aber auch über das Netzwerk 16 von einem Server 15 geladen worden sein, der auch als Datenträger für das Rechenprogramm 13 in Frage kommt. Das Netzwerk 16 muss nicht ausschließlich ein z.B. krankenhausinternes Netzwerk, sondern kann auch teilweise z.B. das Internet oder ein anderes öffentliches Netzwerk umfassen.
Das Rechenprogramm 13, welches auf der Recheneinheit 12 ausgeführt wird, setzt das Verfahren zur Visualisierung zumindest eines Abschnitts der Wand eines Vorhofs des Herzens eines Patienten um.
Es wird basierend auf dem vom Herzen des Patienten P erzeugten Volumendatensatz zunächst ein Modell 20 des Herzens des Patienten P generiert, dem die Voxel und Voxelwerte des Volumendatensatzes zugeordnet sind. Anschließend werden der rechte und linke Vorhof sowie die rechte und linke Herzkammer anhand des Modells 20 des Herzens automatisch segmentiert. Die Modellierung des Herzens des Patienten sowie die automatische Segmentierung des Herzens erfolgt vorzugsweise nach dem von Zheng Y., Barbu A., Georgescu M., Scheuering M. und Comaniciu D. in „Four-Chamber Heart Modeling and Automatic Segmentation for 3D Cardiac CT Volumes Using Marginal Space Learning and Steerable Features", IEEE Transaction on Medical Imaging, 2008 Nov, 27(11), Seiten 1668-1681 beschriebenen Verfahren. Dieses Vorgehen bietet den Vorteil, dass sowohl die Modellierung als auch die Segmentierung des Herzens automatisch ohne Nutzerinteraktion durchführbar ist.
2 zeigt das Ergebnis der Modellierung und Segmentierung des Herzens des Patienten P nach dem von Zheng Y., Barbu A., Georgescu M., Scheuering M. und Comaniciu D. in „Four-Chamber Heart Modeling and Automatic Segmentation for 3D Cardiac CT Volumes Using Marginal Space Learning and Steerable Features", IEEE Transaction on Medical Imaging, 2008 Nov, 27(11), Seiten 1668-1681 beschriebenen Verfahren. In 2 sind der linke Vorhof 21, der rechte Vorhof 22, die linke Herzkammer 23 und die rechte Herzkammer 24 zu erkennen.
Der vorliegend behandelte und somit interessierende linke Vorhof 21 ist nochmals in 3 vergrößert in einer anderen Ansicht dargestellt, die insbesondere das Ergebnis der Segmentierung des linken Vorhofs 21 veranschaulicht. Wie aus 3 zu erkennen ist, wurden die innere Oberfläche 25, die äußere Oberfläche 26 und das Volumen 27 zwischen der inneren Oberfläche 25 und der äußeren Oberfläche 26 der Wand des linken Vorhofs 21 segmentiert. Dabei wurden auch diejenigen Voxel des der Segmentierung zugrunde liegenden Volumendatensatzes ermittelt, die der inneren Oberfläche 25, der äußeren Oberfläche 26 und dem Volumen 27 zuzurechnen sind.
Zur Visualisierung, insbesondere zur dreidimensionalen Visualisierung der Wand des linken Vorhofs 21 erfolgt ein Volume Rendering, worunter man eine Technik zur Darstellung von dreidimensionalen Volumendaten versteht, bzw. ein Ray Casting, worunter ebenfalls eine Technik zur Volumenvisualisierung verstanden wird, derart, dass zur Visualisierung der Wand des linken Vorhofs 21 des Herzens des Patienten P nur die Voxelwerte derjenigen Voxel herangezogen werden, die auf der inneren Oberfläche 25, im Volumen 27 oder auf der äußeren Oberfläche 26 der Wand des linken Vorhofs 21 liegen, die zusammen ein Hüllvolumen bilden.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung erfolgt das Volume Rendering bzw. das Ray Casting derart, dass, wie in 3 gezeigt, Strahlen 28 von Voxeln der inneren Oberfläche 25 des linken Vorhofs 21 orthogonal zur inneren Oberfläche 25 nach außen gerichtet ausgehen. Pro Voxel der inneren Oberfläche 25 geht dabei nur ein Strahl 28 aus, wobei sich die Strahlrichtungen der Strahlen 28 durch die zur Oberfläche orthogonale Anordnung der Strahlen 28 in der Regel voneinander unterscheiden. Für die Visualisierung der Wand des linken Vorhofs 21 werden schließlich nur die Voxelwerte derjenigen von einem Strahl 28 getroffenen Voxel zur Ermittlung eines resultierenden Strahlwertes herangezogen, die auf der inneren Oberfläche 25, im Volumen 27 oder auf der äußeren Oberfläche 26 der Wand des linken Vorhofs 21 liegen.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung wird basierend auf den Strahlen 28 eine Maximumintensitätsprojektion ermittelt, d.h. für jeden von einem Voxel der inneren Oberfläche 25 ausgehenden Strahl 28 wird dasjenige von dem jeweiligen Strahl 28 getroffene Voxel ermittelt, dessen Voxelwert im Vergleich zu den Voxelwerten der anderen von dem jeweiligen Strahl 28 getroffenen Voxel maximal ist, wobei auch der Voxelwert des Voxels berücksichtigt wird, von dem der jeweilige Strahl 28 ausgeht und welches ebenfalls als ein vom jeweiligen Strahl 28 getroffenes Voxel betrachtet wird. Bei den relevanten Voxelwerten handelt es sich im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung um Schwächungswerte bzw. CT-Werte. Auf diese Weise wird für jeden Strahl 28 ein Strahlwert ermittelt, der zur Visualisierung der Wand des linken Vorhofs 21 verwendet wird.
Die Visualisierung der Wand des linken Vorhofs 21 erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung derart, dass die ermittelten Strahlwerte der Strahlen 28 auf das Modell des linken Vorhofs 21, insbesondere auf die innere oder äußere Oberfläche des Modells des linken Vorhofs 21 projiziert werden. Da sich die Strahlwerte von unbehandeltem und behandeltem Gewebe des linken Vorhofs 21 des Herzen 20 des Patienten P unterscheiden, können anhand der Visualisierung behandelte von unbehandelten Gewebeabschnitten unterschieden werden.
Um behandeltes von unbehandeltem Gewebe besser unterscheiden zu können, erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung zur Visualisierung der Wand des linken Vorhofs 21 zusätzlich eine Farbzuordnung, wobei Strahlwerten bestimmter Strahlwertebereiche bestimmte Farbwerte zugeordnet werden. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung werden höheren Strahlwerten, also Strahlwerten, die einen verhältnismäßig großen Schwächungswerte verkörpern, in Abstufungen die Farben Blau und Grün zugeordnet. Verhältnismäßig niedrigen Strahlwerten, also Strahlwerten, die einen verhältnismäßig kleinen Schwächungswert verkörpern, werden hingegen in Abstufungen die Farben Gelb, Orange und Rot zugeordnet.
Auf diese Weise kann eine farbige Visualisierung von unbehandeltem und behandeltem Gewebe der Wand des linken Vorhofs 21 erfolgen, wie sie in 4 veranschaulicht ist. Bei den in 4 zu erkennenden Gewebebereichen 30 handelt es sich um behandeltes Gewebe, während die Gewebebereiche 31 unbehandeltes Gewebe darstellen.
Auf diese Weise ist behandeltes und unbehandeltes Gewebe unmittelbar voneinander zu unterscheiden, so dass beispielsweise die in 4 gezeigte Visualisierung als Grundlage für einen Radiologen dienen kann, das Ergebnis einer Katheterablation im linken Vorhof des Herzens des Patienten P zu beurteilen.
Im Unterschied zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung können der linke Vorhof, der rechte Vorhof, die rechte und linke Herzkammer des Herzens des Patienten auch mit anderen bekannten Verfahren oder manuell in den Volumendaten des Volumendatensatzes derart segmentiert werden, dass diejenigen Voxel ermittelt werden, die der inneren Oberfläche, der äußeren Oberfläche und dem zwischen der inneren und äußeren Oberfläche liegenden Volumen der Wand des linken Vorhofs zuzurechnen sind.
Des Weiteren kann anstelle der Maximumintensitätsprojektion für jeden Strahl 28 das Ray Casting Integral innerhalb des Hüllvolumens berechnet werden, so dass sich auch auf diese Weise für jeden Strahl 28 ein Strahlwert für die Visualisierung von behandeltem und unbehandeltem Gewebe des linken Vorhofs 21 ergibt, wobei für das Ray Casting Integral gilt: $I (a, b) = \int_{b}^{a} g (s) e x p^{- \int_{a}^{s} τ (x) d x} d s$
mit

I(a, b): Intensität bzw. der Schwächungswert eines Voxels,
ds: die Richtung des zugehörigen Strahls,
g(s): Ursprungsterm der Volumendaten oder Intensitätsfunktion,
τ(x): Dämpfungsfunktion.

Darüber hinaus kann das Volume Rendering bzw. das Ray Casting auch derart erfolgen, dass Strahlen von Voxeln der äußeren Oberfläche nach innen gerichtet ausgehen, wobei für die Visualisierung nur die Voxelwerte derjenigen von einem Strahl getroffenen Voxel zur Ermittlung eines Strahlwertes herangezogen werden, die auf der inneren Oberfläche, im Volumen oder auf der äußeren Oberfläche der Wand des behandelten Vorhofs liegen.

Claims

Verfahren zur dreidimensionalen Visualisierung zumindest eines Abschnitts der Wand eines Vorhofs (21) des Herzens eines Patienten (P) nach einer Ablation zur Behandlung von Vorhofflimmern, bei dem - basierend auf einem vom Herzen des Patienten (P) nach der Ablation gewonnenen Volumendatensatz ein den behandelten Vorhof (21) aufweisendes Modell (20) des Herzens des Patienten (P) ermittelt wird, wobei das Modell den rechten und linken Vorhof sowie die rechte und linke Herzkammer umfasst - zumindest der behandelte Vorhof (21) des Herzens des Patienten (P) automatisch anhand des Modells (20) des Herzens des Patienten (P)segmentiert wird, wobei diejenigen Voxel ermittelt werden, die der inneren Oberfläche (25), der äußeren Oberfläche (26) und dem zwischen der inneren und äußeren Oberfläche (25, 26) liegenden Volumen (27) der Wand des behandelten Vorhofs (21) zuzurechnen sind, und bei dem - zumindest der Abschnitt der Wand des behandelten Vorhofs (21) des Herzens dreidimensional visualisiert wird, wobei ein Volume Rendering oder ein Ray Casting derart erfolgt, dass zur dreidimensionalen Visualisierung zumindest des Abschnitts der Wand des behandelten Vorhofs (21) des Herzens nur die Voxelwerte derjenigen Voxel herangezogen werden, die auf der inneren Oberfläche (25), im Volumen (27) oder auf der äußeren Oberfläche (26) der Wand des behandelten Vorhofs (21) liegen, wobei unbehandeltes und im Zuge der Ablation behandeltes Gewebe von einander unterschieden und entsprechend visualisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem beim Volume Rendering oder beim Ray Casting Strahlen (28) von Voxeln der inneren Oberfläche (25) des behandelten Vorhofs (21) nach außen, aus dem Herzen hinaus gerichtet und/oder Strahlen von Voxeln der äußeren Oberfläche (26) nach innen, in das Herz hinein gerichtet ausgehen, wobei für die Visualisierung nur die Voxelwerte derjenigen von einem Strahl (28) getroffenen Voxel zur Ermittlung eines Strahlwertes herangezogen werden, die auf der inneren Oberfläche (25), im Volumen (27) oder auf der äußeren Oberfläche (26) der Wand des behandelten Vorhofs (21) liegen.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Strahlen (28) orthogonal zur inneren Oberfläche (25) nach außen, aus dem Herzen hinaus gerichtet und/oder orthogonal zur äußeren Oberfläche (26) nach innen, in das Herz hinein gerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem für jeden Strahl (28) ein Strahlwert derart ermittelt wird, dass für den jeweiligen Strahl (28) das Ray Casting Integral nur innerhalb des die innere Oberfläche (25), die äußere Oberfläche (26) und das zwischen der inneren und äußeren Oberfläche (25, 26) liegende Volumen (27) der Wand des behandelten Vorhofs (21) beinhaltenden Hüllvolumens berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem für jeden Strahl (28) ein Strahlwert ermittelt wird, indem für jeden Strahl (28) eine Maximumintensitätsprojektion ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem jeweils der für einen Strahl (28) ermittelte Strahlwert zur Visualisierung zumindest des Abschnitts der Wand des behandelten Vorhofs (21) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem zur Visualisierung zumindest des Abschnitts der Wand des behandelten Vorhofs (21) eine Farbzuordnung erfolgt, wobei Strahlwerten bestimmter Strahlwertebereiche bestimmte Farbwerte zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem jeweils der für einen Strahl (28) ermittelte Strahlwert zur Visualisierung zumindest des Abschnitts der Wand des behandelten Vorhofs (21) auf das Modell (20) projiziert wird.
Rechenprogramm (13), welches ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umsetzt.
Recheneinheit (12), welche zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 programmtechnisch eingerichtet ist.
Datenträger (14, 15), aufweisend ein ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umsetzendes Rechenprogramm (13), welches auf dem Datenträger (14, 15) gespeichert und von einer Recheneinheit (12) von dem Datenträger (14, 15) ladbar ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn das Rechenprogramm (13) in der Recheneinheit (12) geladen ist.