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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Auswertungsverfahren fur einen ein Gefaßsystem beschreibenden Bilddatensatz.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einem Rechner unmittelbar abarbeitbar ist und dessen Abarbeitung durch den Rechner bewirkt, dass der Rechner ein derartiges Auswertungsverfahren ausfuhrt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Rechner, der derart ausgebildet ist, dass er ein derartiges Auswertungsverfahren ausfuhrt.
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Verengungen von Blutgefaßen lassen sich derzeit nur visuell oder in aufwändigen intravaskularen Verfahren detektieren. Gefäßverengungen, die nicht nur punktuell auftreten, sondern auf der gesamten Länge zwischen zwei Verzweigungen des Gefäßsystems, lassen sich derzeit ausschließlich mit aufwandigen invasiven Verfahren feststellen.
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Bei der visuellen Inspektion wird ein zwei- oder dreidimensionaler Bilddatensatz des Gefaßsystems über ein Sichtgerät dargestellt und vom Arzt ausgewertet. Außer seiner Erfahrung und Expertise stehen dem Arzt keine weitergehenden Hilfsmittel zur Verfugung. Erregt eine bestimmte Stelle des Gefäßsystems den Verdacht des Arztes, erfolgt – bezogen auf diese Stelle – eine weitergehende Untersuchung.
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Im Stand der Technik ist bekannt, dass bei Verzeigungen des Gefaßsystems der Querschnitt des Gefaßzweiges vor der Verzweigung und die Querschnitte der Gefäßzweige hinter der Verzweigung in einer vorbestimmten Bestimmung zueinander stehen, sofern das Gefaßsystem an der betrachteten Verzweigung nicht krankhaft erweitert oder verengt ist. Insbesondere ist bekannt, dass die Querschnitte – zumindest in etwa – in der Beziehung Qx = Σqi x (1) stehen. Q ist in Gleichung 1 der Querschnitt des Gefäßzweiges vor der Verzweigung, qi sind die Querschnitte der Gefäßzweige hinter der Verzweigung. x ist ein Exponent. Theoretisch liegt der Wert des Exponenten x bei 1,5. Experimentelle Untersuchen haben jedoch ergeben, dass der Exponent x zwischen 1,16 und 2,09 schwanken kann. Rein beispielhaft wird auf die folgenden Fachaufsätze verwiesen:
- – ”Vessel Caliber and Branch-Angle of Human Coronary Artery Branch-Points” von G. M. Hutchins et al., Circ. Res. 1976, Band 38, Seiten 572 bis 576,
- – ”Scaling laws of vascular trees: of form and function” von G. S. Kassab, Am. J. Physiol Heart Circ Physiol 290 (2006), Seiten H894 bis H903, und
- – ”On Connecting Large Vessels to Small – The Meaning of Murray's Law” von T. F. Sherman, J. Gen. Physiol., Band 78, Oktober 1981, Seiten 431 bis 453.
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Aus der
WO 2009/126 112 A1 ist ein Auswertungsverfahren für einen ein Gefäßsystem beschreibenden Bilddatensatz bekannt. Bei diesem Verfahren prüft ein Rechner, ob ein bestimmter Abschnitt des Gefäßsystems zwischen der in Blutflussrichtung gesehen ersten und zweiten Verzweigung des Blutgefäßsystems liegt. Der Rechner prüft weiterhin, ob der betreffende Abschnitt vollständig in einem vorbestimmten Bereich des Bilddatensatzes liegt. Wenn beiden Bedingungen erfüllt sind – und nur dann –, ermittelt der Rechner die Länge und den Durchmesser des betreffenden Abschnitts und bildet den Quotienten von Länge und Durchmesser. Der Sinn dieser Maßnahme ist in der
WO 2009/126 112 A1 nicht näher erläutert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer die Auswertung des Gefäßsystems zumindest teilweise automatisiert erfolgen kann, so dass die nachfolgende Auswertung und die nachfolgende Diagnose für den Arzt erleichtert werden.
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Die Aufgabe wird durch ein Auswertungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Auswertungsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, ein Auswertungsverfahren für einen ein Gefäßsystem beschreibenden Bilddatensatz dadurch auszugestalten,
- – dass ein Rechner an Verzweigungen des Gefäßsystems jeweils eine für den Querschnitt des Gefäßzweiges vor der jeweiligen Verzweigung charakteristische Größe und für die Querschnitte der Gefäßzweige hinter der jeweiligen Verzweigung charakteristische Größen ermittelt,
- – dass der Rechner für die Verzweigungen jeweils prüft, ob der Querschnitt des Gefäßzweiges vor der jeweiligen Verzweigung und die Querschnitte der Gefäßzweige hinter der jeweiligen Verzweigung in einer vorbestimmten Beziehung zueinander stehen,
- – dass der Rechner die jeweilige Verzweigung in einer Darstellung des Bilddatensatzes markiert, wenn der Querschnitt des Gefäßzweiges vor der jeweiligen Verzweigung und die Querschnitte der Gefäßzweige hinter der jeweiligen Verzweigung nicht in der vorbestimmten Beziehung zueinander stehen,
- – dass der Rechner für jede Verzweigung, die er markiert hat, prüft, ob er auch eine innerhalb des Gefäßsystems unmittelbar auf die markierte Verzweigung folgende oder vorhergehende Verzweigung markiert hat, und
- – dass der Rechner bejahendenfalls den sich von der erstgenannten markierten Verzweigung zur letztgenannten markierten Verzweigung erstreckenden Gefäßzweig markiert.
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Der Bilddatensatz kann ein zweidimensionaler Bilddatensatz sein. Vorzugsweise jedoch ist der Bilddatensatz ein dreidimensionaler Bilddatensatz.
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Es ist möglich, dass die Verzweigungen dem Rechner vorgegeben werden. Beispielsweise kann ein Benutzer des Rechners in einer Darstellung des Bilddatensatzes die entsprechenden Verzweigungen selektieren. Vorzugsweise jedoch ermittelt der Rechner die Verzweigungen des Gefäßsystems.
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Die vorbestimmte Beziehung kann nach Bedarf bestimmt sein. Vorzugsweise besteht die vorbestimmte Beziehung darin, dass eine Potenz des Querschnitts des Gefäßzweiges vor der jeweiligen Verzweigung in etwa gleich der Summe der gleichen Potenz der Querschnitte der Gefäßzweige hinter der jeweiligen Verzweigung ist.
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Ein Exponent der Potenz sollte vorzugsweise zwischen 1 und 2 liegen.
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Der Exponent kann dem Rechner fest vorgegeben sein. Alternativ kann der Exponent dem Rechner von einem Benutzer vorgegeben werden. Wiederum alternativ kann der Exponent vom Rechner anhand von dem Bilddatensatz zugeordneten Parametern ermittelt werden. Auch andere Ermittlungsarten sind möglich.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm der eingangs genannten Art gelöst. In diesem Fall bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch den Rechner, dass der Rechner ein erfindungsgemäßes Auswertungsverfahren ausführt.
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Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Rechner gelöst, der derart ausgebildet ist, dass er ein erfindungsgemäßes Auswertungsverfahren ausführt. Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
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1 schematisch eine Auswertungsanordnung,
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2 ein Ablaufdiagramm,
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3 eine Darstellung eines Bilddatensatzes,
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4 eine mogliche Beziehung und
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5 bis 7 Ablaufdiagramme.
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Gemäß 1 ist ein Rechner 1 mit einem Computerprogramm 2 programmiert. Das Computerprogramm 2 kann dem Rechner 1 beispielsweise über ein ubliches Speichermedium 3 zugeführt werden, auf dem das Computerprogramm 2 in (ausschließlich) maschinenlesbarer Form gespeichert ist. Dargestellt ist in 1 eine Ausgestaltung des Speichermediums 3 als USB-Memorystick. Das Speichermedium 3 kann jedoch alternativ anders ausgestaltet sein, beispielsweise als CD-ROM oder als SD-Speicherkarte.
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Das Computerprogramm 2 umfasst Maschinencode 4, der von dem Rechner 1 unmittelbar abarbeitbar ist. Das Abarbeiten des Maschinencodes 4 durch den Rechner 1 bewirkt, dass der Rechner 1 ein Auswertungsverfahren durchfuhrt, das nachfolgend in Verbindung mit 2 naher erläutert wird. Die Programmierung des Rechners 1 mit dem Computerprogramm 2 bewirkt daher, dass der Rechner 1 derart ausgebildet ist, dass er das entsprechende Auswertungsverfahren ausführt.
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Gemäß 2 nimmt der Rechner 1 in einem Schritt S1 einen Bilddatensatz 5 (siehe 1) entgegen. Der Bilddatensatz 5 beschreibt – siehe 3 – ein Gefäßsystem 6. Das Gefäßsystem 6 ist in der Regel ein Blutgefaßsystem, beispielsweise das Blutgefaßsystem eines Menschen. Es kann sich jedoch auch alternativ um ein andersartiges Gefaßsystem handeln.
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Der Bilddatensatz 5 kann zweidimensional sein. Vorzugsweise ist der Bilddatensatz 5 jedoch entsprechend der Darstellung von 1 ein dreidimensionaler Bilddatensatz.
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Vorzugsweise ermittelt der Rechner 1 in einem Schritt S2, ob und ggf. an welchen Stellen des Gefäßsystems 6 Verzweigungen 7 auftreten, wo sich also ein Gefaßzweig 8 in mindestens zwei andere Gefäßzweige 8 aufteilt. Alternativ konnte dem Rechner 1 anderweitig bekannt sein, an welchen Stellen die Verzweigungen 7 auftreten. Insbesondere Ware es möglich, dass die entsprechenden Informationen dem Rechner 1 von einem Benutzer 9 vorgegeben werden.
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In einem Schritt S3 selektiert der Rechner 1 eine der Verzweigungen 7. In einem Schritt S4 ermittelt der Rechner 1 eine Große, die fur den Querschnitt Q des Gefäßzweiges 8 vor der selektierten Verzweigung 7 charakteristisch ist. Beispielsweise kann der Rechner 1 im Schritt S4 den Querschnitt Q als solchen ermitteln. Diese Vorgehensweise ist insbesondere in dem Fall vorzuziehen, dass der Bilddatensatz 5 als dreidimensionaler Bilddatensatz gegeben ist. Alternativ kann der Rechner 1 im Schritt S4 beispielsweise den Durchmesser D des entsprechenden Gefaßzweiges 8 ermitteln. Diese Vorgehensweise ist sowohl bei zweidimensionalen als auch bei dreidimensionalen Bilddatensatzen 5 moglich.
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Es ist moglich, dass der Rechner 1 die entsprechende Größe Q, D in einem vorbestimmten Abstand a von der selektierten Verzweigung 7 bestimmt. Der vorbestimmte Abstand a kann in diesem Fall alternativ als absoluter Abstand (beispielsweise 5 mm vor der Verzweigung 7) oder als relativer Abstand (beispielsweise 20% auf die vorhergehende Verzweigung 7 zu) gegeben sein. Alternativ ist es moglich, dass der Rechner 1 den Querschnitt Q oder den Durchmesser D über einen bestimmten Längenbereich des entsprechenden Gefaßzweiges 8 auswertet und anhand dieser Auswertung die charakteristische Große Q, D bestimmt. Beispielsweise kann der Rechner 1 das Minimum, das Maximum, einen Medianwert oder den Mittelwert von Querschnitt Q oder Durchmesser D ermitteln und im weiteren Ablauf heranziehen.
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In einem Schritt S5 ermittelt der Rechner 1 fur jeden Gefäßzweig 8 hinter der selektierten Verzweigung 7 ebenfalls eine Große qi, di, die für den Querschnitt qi des jeweiligen Gefaßzweiges 8 hinter der selektierten Verzweigung 7 charakteristisch ist. Die Ermittlung des Schrittes S5 kann analog zu der Vorgehensweise des Schrittes S4 erfolgen.
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In einem Schritt S6 ermittelt der Rechner 1 den Wert einer logischen Variablen OK. Die logische Variable OK nimmt den Wert WAHR dann und nur dann an, wenn der Querschnitt Q des Gefaßzweiges 8 vor der selektierten Verzweigung 7 und die Querschnitte qi der Gefaßzweige 8 hinter der selektierten Verzweigung 7 in einer vorbestimmten Beziehung zueinander stehen.
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Beispielsweise kann der Rechner 1 im Rahmen des Schrittes S6 der logischen Variablen OK den Wert WAHR zuordnen, wenn eine Potenz des Querschnitts Q des Gefaßzweiges 8 vor der selektierten Verzweigung 7 in etwa gleich der Summe der gleichen Potenz der Querschnitte qi der Gefäßzweige 8 hinter der selektierten Verzweigung 7 ist. Der Rechner 1 kann also, bezogen auf die selektierte Verzweigung 7, prufen, ob die Beziehung Qx = Σqi x (1) – siehe 4 – zumindest in etwa erfüllt ist. x ist in obiger Beziehung ein vorbestimmter Exponent. Er kann gemäß 4 insbesondere zwischen 1 und 2 liegen. Beispielsweise kann er zwischen 1,2 und 1,6 liegen.
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Die Prufung, ob die geforderte Beziehung in etwa erfüllt ist, kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, dass der Rechner 1 den Wert des Exponenten x ermittelt, fur den die oben genannte Beziehung exakt erfüllt ist. In diesem Fall kann der Rechner 1 anhand der Abweichung des tatsächlichen Wertes des Exponenten x von einem Idealwert entscheiden, ob die oben genannten Bedingung in etwa erfullt ist. Alternativ ist es beispielsweise möglich, den Idealwert des Exponenten x zu verwenden und den Quotienten zwischen der linken und der rechten Seite von Gleichung 1 zu bilden. In diesem Fall kann der Rechner 1 anhand der Abweichung des Quotienten von seinem Idealwert 1 entscheiden, ob die Bedingung erfullt ist oder nicht.
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In einem Schritt S7 prüft der Rechner 1, welchen Wert die logische Variable OK hat. Je nach Ergebnis der Uberprufung fuhrt der Rechner 1 einen Schritt S8 aus oder überspringt den Schritt S8. Falls der Rechner 1 den Schritt S8 ausfuhrt, markiert der Rechner 1 im Schritt S8 die selektierte Verzweigung 7.
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In einem Schritt S9 prüft der Rechner 1, ob er bereits alle Verzweigungen 7 überpruft hat. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Rechner 1 zu dem Schritt S3 zurück. Bei der erneuten Abarbeitung des Schrittes S3 selektiert der Rechner 1 selbstverständlich eine andere Verzweigung 7, die er noch nicht überpruft hat.
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Wenn der Rechner 1 alle Verzweigungen 7 überprüft hat, geht der Rechner 1 zu einem Schritt S10 über. Im Schritt S10 gibt der Rechner 1 eine Darstellung des Bilddatensatzes 5 über ein Sichtgerät 10 an den Benutzer 9 aus. In der Darstellung des Bilddatensatzes 5 sind diejenigen Verzweigungen 7, welche die obenstehend erlauterte Beziehung nicht erfullen, entsprechend markiert.
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Es ist moglich, dass dem Schritt S10 ein Schritt S11 vorgeordnet ist. Falls der Schritt S11 vorhanden ist, ergreift der Rechner 1 im Schritt S11 weitere Maßnahmen. Der Schritt S11 ist jedoch nur optional und aus diesem Grund in 2 nur gestrichelt dargestellt. Eine mogliche Ausgestaltung des Schrittes S11 wird nachfolgend in Verbindung mit 5 näher erlautert.
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5 zeigt – als mögliche Ausgestaltung des Schrittes S11 von 2 – eine weitergehende Auswertung des Bilddatensatzes 5.
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Gemaß 5 selektiert der Rechner 1 in einem Schritt S21 eine Verzweigung 7. In einem Schritt S22 prüft der Rechner 1, ob die im Schritt S21 selektierte Verzeigung 7 eine markierte Verzweigung 7 ist. Nur wenn die selektierte Verzweigung 7 eine markierte Verzweigung 7 ist, fuhrt der Rechner 1 Schritte S23 bis S26 aus. Anderenfalls überspringt der Rechner 1 die Schritte S23 bis S26.
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Im Schritt S23 selektiert der Rechner 1, ausgehend von der im Schritt S21 selektierten und aufgrund der Prufung des Schrittes S22 markierten Verzweigung 7, eine innerhalb des Gefaßsystems 6 unmittelbar folgende Verzweigung 7. In einem Schritt S24 pruft der Rechner 1, ob die im Schritt S23 selektierte Verzweigung 7 eine markierte Verzweigung 7 ist. Wenn dies der Fall ist, markiert der Rechner 1 im Schritt S25 den Gefäßzweig 8, der sich von der im Schritt S21 selektierten Verzweigung 7 zu der im Schritt S23 selektierten Verzweigung 7 erstreckt. Anderenfalls überspringt der Rechner 1 den Schritt S25.
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Im Schritt S26 prüft der Rechner 1, ob er die Schritte S23 bis S25 bereits fur alle Verzweigungen 7 abgearbeitet hat, die innerhalb des Gefäßsystems 6 unmittelbar auf die im Schritt S21 selektierte Verzweigung 7 folgen. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Rechner 1 zum Schritt S23 zuruck. Bei der erneuten Abarbeitung des Schrittes S23 selektiert der Rechner 1 selbstverstandlich eine andere nachfolgende Verzweigung 7, die er bisher noch nicht uberprüft hat. Anderenfalls geht der Rechner 1 zu einem Schritt S27 über.
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Analog zum Schritt S26 prüft der Rechner 1 im Schritt S27, ob der die Schritte S21 bis S26 bereits für alle Verzweigungen 7 abgearbeitet hat. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Rechner 1 zum Schritt S21 zuruck. Bei der erneuten Abarbeitung des Schrittes S21 selektiert der Rechner 1 selbstverstandlich eine andere Verzweigung 7, fur die er die Schritte S21 bis S26 noch nicht durchgefuhrt hat.
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Selbstverstandlich ist in analoger Form auch die umgekehrte Vorgehensweise moglich, dass ausgehend von einer markierten Verzweigung 7 gepruft wird, ob die unmittelbar vorhergehende Verzweigung 7 ebenfalls markiert ist. Entscheidend ist nur, dass diejenigen Gefäßzweige 8 markiert werden, bei denen sowohl die vordere als auch die hintere Verzweigung 7 bereits markiert sind.
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Bei der Ausgestaltung von 2 ist angenommen, dass der Exponent x der Potenz fest vorgegeben ist, beispielsweise den Wert 1,4 oder 1,5 aufweist. Alternativ ist es gemaß 6 möglich, dass dem Schritt S1 ein Schritt S31 vorgeordnet (oder alternativ nachgeordnet) ist, in dem der Exponent x dem Rechner 1 vom Benutzer 9 vorgegeben wird. Wiederum alternativ ist es gemaß 7 möglich, dass dem Schritt S1 ein Schritt S32 nachgeordnet ist, in dem der Rechner 1 den Exponenten x anhand von Parametern ermittelt. Die Parameter sind in diesem Fall dem Bilddatensatz 5 zugeordnet, werden vom Rechner 1 also im Schritt S1 mit entgegen genommen.
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Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere erfolgt ein automatisiertes Hervorheben der potentiellen Gefaßerweiterungen und Gefaßverengungen, so dass die entsprechenden Verzweigungen 7 vom Benutzer 9 (in der Regel einem Arzt) gezielt genauer untersucht werden konnen. Auch ist es möglich, automatisiert große Gefaßsysteme 6 auszuwerten, deren intellektuelle Auswertung durch den Benutzer 9 aus Zeitgründen nicht möglich ist. Auch ist es einfacher moglich, vollstandig verengte Gefaßzweige 8 zu ermitteln.
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Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erlauterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.
