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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von Blutgefäßen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von Blutgefäßen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
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Angiographie nennt man in der Medizin die Darstellung von Gefäßen, meist Blutgefäßen mittels diagnostischer Bildgebungsverfahren. Hierzu wird häufig ein Kontrastmittel, das heißt ein Stoff, der den Bildkontrast verstärkt bzw. in der gewählten Untersuchungsmethode besonders gut sichtbar ist, in das Gefäß injiziert. Auf dem Bild der aufgenommenen Körperregion zeichnet sich dann der mit dem Kontrastmittel gefüllte Gefäßinnenraum ab. Das resultierende Bild nennt man Angiogramm.
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Je nach dem zugrundeliegenden medizinischen Bildgebungsverfahren werden verschiedene Angiographien unterschieden.
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Bei der optischen Angiographie erfolgt im Allgemeinen eine Videoaufzeichnung der durchlaufenden optischen Farbstofffront eines optisch detektierbaren Kontrastmittels, welches in Form einer Bolusgabe in das zu untersuchende Gefäß injiziert wurde. Mit ihr können nur oberflächennahe Blutflussänderungen gemessen werden. Ein Spezialfall der optischen Angiographie ist die sogenannte Fluoreszenz-Angiographie, bei der eine fotografische Darstellung der Blutgefäße mit Hilfe von fluoreszierenden Farbstoffen erfolgt. Die
DE 103 39 784 A1 beschreibt ein derartiges Video-Fluoreszenz-Angiographieverfahren und ein Mikroskopiesystem zur Durchführung des Verfahrens. Ein entsprechendes System wird von der Anmelderin unter der Bezeichnung IR800 vertrieben.
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Die optische Angiographie kann intraoperativ ohne großen Aufwand und fast beliebig oft durchgeführt werden. Sie liefert ein Bild der oberflächlichen Gefäße im Beobachtungsgebiet bei Bedarf sogar in Echtzeit und erlaubt eine Abschätzung von Blutflussveränderungen. Die Durchblutung bzw. Perfusion kann nicht aus sich selbst heraus, d. h. ohne Kenntnis weiterer Parameter absolut quantifiziert werden. Das bedeutet, dass man keine Absolutwerte oder absoluten Differenzwerte für die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Volumenstrom, also das Blutvolumen, das sich innerhalb einer Zeiteinheit durch einen Querschnitt bewegt, in (größeren) Gefäßen bestimmen kann. Der Blutfluss ist jedoch ein äußerst wichtiger Parameter z. B. in der vaskulären, also der die Blutgefäße betreffenden Neurochirurgie.
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Die computertomographische Angiographie (CTA) bedient sich der modernen Mehrzeilen-Computertomographie. Die Computertomographie ist die rechnerbasierte Auswertung einer Vielzahl aus verschiedenen Richtungen aufgenommener Röntgenaufnahmen eines Objektes, bei der nachträglich die nicht erfasste Volumenstruktur rekonstruiert wird, um ein dreidimensionales Bild zu erzeugen. Zu diagnostischen Zwecken werden aus dem dreidimensionalen Bild zweidimensionale Schnittbilder erzeugt und an einem Bildschirm dargestellt. Nach Kontrastmittelgabe ist eine Gefäßdarstellung möglich. Die Funktionsweise eines Computertomographen wurde erstmalig in der
GB 1283915 A beschrieben.
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Mit Hilfe des medizinischen Bildgebungsverfahrens CTA ist es nicht nur möglich, die gesamte untersuchte Gefäßstruktur dreidimensional darzustellen, sondern auch in jedem Punkt des Gefäßsystems den Absolutwert des Volumenflusses oder gleichbedeutend den Absolutwert des Volumenstroms zu berechnen. Nach Spritzen einer kleinen Menge in der Regel jodhaltigen Kontrastmittels in die Blutbahn des Patienten wird mit wiederholten Abtastungen von etwa 40 Sekunden Gesamtdauer die Verteilung dieses Kontrastmittels im Gewebe aufgenommen. Dabei stellt der Röntgen-Computertomograph viele zeitlich aufeinander folgende Schnittbilder des Gewebes mithilfe von Röntgenstrahlung her. Hieraus kann ein Computer errechnen, wie lange das Kontrastmittel braucht, um sich zu verteilen. Ein Verfahren und eine Anordnung zur ortsaufgelösten Berechnung des Absolutwerts des Blutflusses, nämlich der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des Bluts durch die untersuchten Gefäße sind z. B. in der
US 6373920 B1 beschrieben. Hinweise zur Funktionalität der Bildauswertung entnimmt man auch der Seite
http://www.innovations-report.de/html/berichte/medizin_gesundheit/bericht-25207.html.
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Die kernspintomographische Magnetresonanzangiographie oder gleichbedeutend die Magnetresonanztomographie (MRT) basiert auf sehr starken Magnetfeldern sowie elektromagnetischen Wechselfeldern im Radiofrequenzbereich, mit denen bestimmte Atomkerne im Körper resonant angeregt werden, die dann in einem Detektor elektrische Signale induzieren. Um den Ort der jeweiligen Atomkerne zu bestimmen, wird ein ortsabhängiges Magnetfeld (Magnetfeldgradient) angelegt und so eine genaue dreidimensionale Bildgebung ermöglicht. Eine wesentliche Grundlage für den Bildkontrast sind unterschiedliche Relaxationszeiten verschiedener Gewebearten. Daneben trägt auch der unterschiedliche Gehalt an Wasserstoff-Atomen in verschiedenen Geweben (z. B. Muskel, Knochen) zum Bildkontrast bei. Insbesondere durch Kontrastmittelgabe können auch Blutgefäße dargestellt werden. Zur Beurteilung und Diagnosefindung müssen die dreidimensional aufgenommenen Datensätze als zweidimensionale Bilder am Bildschirm dargestellt werden. Synonym zur Bezeichnung Magnetresonanztomographie wird auch die Bezeichnung Kernspintomographie verwendet. Die ebenfalls zu findende Abkürzung MRI stammt von der englischen Bezeichnung Magnetic Resonance Imaging. Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Durchführung der MRT sind z. B. in der
DE 3504734 A1 beschrieben.
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Auch mit Hilfe des medizinischen Bildgebungsverfahrens MRT ist es möglich, in jedem Punkt des Gefäßsystems den Absolutwert des Volumenflusses zu berechnen. Ein Verfahren und eine Anordnung zur quantitativen Perfusionsmessung sind z. B. in der
US 2008119720 A1 beschrieben. Die Firma VasSol bietet unter der Bezeichnung NOVA (Non-invasive Optimal Vessel Analysis) unter der Adresse
http://www.vasolinc.com/product.cfm eine Software zur Quantifizierung des Blutflusses an, welche MRA Daten zur Berechnung benutzt.
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Die Anordnungen oder Vorrichtungen zur Durchführung der dreidimensionalen Bildgebungsverfahren CTA und MRT sind vergleichsweise voluminös aufgebaut. Ein Computertomograph in traditioneller C-Bogen-Bauweise umfasst zwei riesige Arme, in denen sich eine Röntgenquelle und ein CT-Detektor gegenüberliegen und die den Körper des Patienten umfahren. Ein Gerät dieses Typs ist beispielsweise in der
EP 0244596 A1 beschrieben. Weiter sind ringförmige Computertomographen bekannt, in dessen Inneres der Patient auf einer Bahre gefahren wird. Die Röntgenquelle umkreist den Patienten innerhalb des Rings. Eine Anordnung dieser Art ist beispielsweise in der
US 6373920 B1 beschrieben. Auch ein Magnetresonanztomograph ist üblicherweise ringförmig aufgebaut. Eine Anordnung dieser Art ist beispielsweise in der
US 2008119720 A1 gezeigt und beschrieben.
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Aufgrund des großen Platzbedarfs, der großen Messdauer und der nicht oder nur bedingt gegebenen intraoperativen Zugänglichkeit des untersuchten Gewebes für den Chirurgen oder Operateur sowie das assistierende medizinische Personal können derartige Geräte bzw. Verfahren im Allgemeinen nur präoperativ oder im Operationssaal nur mit großem Aufwand und/oder intermittierend mit großen Zeitabständen eingesetzt werden.
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Absolut messende Flusssonden, wie z. B. Ultraschall-Doppler-Anemometer, Laser-Doppler-Anemometer (LDA) sowie induktive oder kapazitive Strömungssensoren sind zwar zur berührungslosen Messung von Strömungs- oder Partikelgeschwindigkeiten, also zur Bestimmung des Blutflusses geeignet und liefern bei entsprechender Kalibrierung auch Absolutwerte. Derartige Sonden können allerdings nur punktuell eingesetzt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Anordnung sowie ein Verfahren zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von Blutgefäßen bereitzustellen, welche intraoperativ eingesetzt werden können und ggf. in Echtzeit Informationen zur aktuellen Strömungsgeschwindigkeit und/oder dem aktuellen Volumenstrom des Bluts liefern können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die gattungsgemäße Anordnung zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von mit Blut durchströmten Blutgefäßen in einem eine Oberfläche aufweisenden Volumen eines Gewebes umfasst eine erste Erfassungseinrichtung zum Erfassen von dreidimensionalen ersten Bilddaten eines ersten Volumenanteils des Volumens und eine erste Berechnungseinrichtung zum ortsaufgelösten Berechnen von Absolutwerten der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die Blutgefäße durchströmenden Blutes innerhalb des ersten Volumenanteils aus den von der Erfassungseinrichtung erfassten dreidimensionalen ersten Bilddaten. Konkret kann es sich bei der ersten Erfassungseinrichtung um einen herkömmlichen Röntgen-Computertomographen oder einen Magnetresonanztomographen handeln, auf dessen Computer eine Software als Berechnungseinrichtung aufgespielt ist, die es ermöglicht, Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die Blutgefäße durchströmenden Blutes anhand der von dem Tomographen aufgenommenen bzw. erfassten (Volumen-)Bilddaten zu berechnen und ggf. an einem Anzeigegerät wie z. B. einem Bildschirm, einem Monitor oder einem Drucker auszugeben. Diese Absolutwerte können zwar als Zahlenwerte an dem Anzeigegerät ausgegeben werden, im Allgemeinen wird jedoch eher eine graphische Darstellung, insbesondere eine Falschfarbendarstellung erfolgen.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass neben der ersten Erfassungseinrichtung, insbesondere neben dem Tomographen, für (Volumen-)Bilddaten auch eine zweite Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, zeitlich fortlaufend zweite, nämlich optische Bilddaten eines ersten Oberflächenanteils der das Volumen mit den Blutgefäßen umschließenden Oberfläche zu erfassen. Die optische zweite Erfassungseinrichtung kann eine Videokamera sein oder eine solche umfassen. Diese Videokamera kann eine herkömmliche für sichtbares Licht vorgesehene Kamera sein, es ist jedoch auch möglich, dass die Kamera alternativ oder zusätzlich eine Sensitivität auf optische Strahlung im infraroten und/oder im ultravioletten Spektralbereich aufweist.
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Es kann auch sein, dass nicht nur eine, sondern mehrere Videokameras vorhanden sind. Im Falle zweier Videokameras kann zum Beispiel ein stereoskopischer Seheindruck vermittelt werden, insbesondere wenn die aufgenommenen Bilder für den Betrachter entsprechend aufbereitet werden.
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Aus dem Angiogramm dieser optischen Angiographie bzw. den diesem Angiogramm zugrundeliegenden optischen Bilddaten lassen sich zwar keine Absolutwerte für die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Volumenstrom des Bluts in den aufgenommenen bzw. erfassten Gefäßen treffen, Aussagen über Relativwerte sind jedoch möglich. Es ist also z. B. möglich festzustellen, an welchem Ort die Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Volumenstrom doppelt so groß sind wie an einem anderen Ort innerhalb der erfassten Gefäßregion. Weiter ist es z. B. anhand eines vorher/nachher Vergleichs möglich, die relative Änderung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms z. B. nach einem operativen Eingriff gegenüber dem präoperativen Zustand festzustellen. Zur Bestimmung derartiger Relativwerte ist eine zweite Berechnungseinrichtung vorgesehen. Anders ausgedrückt ist erfindungsgemäß eine zweite Berechnungseinrichtung zum ortsaufgelösten Berechnen von Relativwerten der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb des ersten Oberflächenanteils angeordneten Blutgefäße durchströmenden Blutes aus den von der optischen zweiten Erfassungseinrichtung erfassten optischen zweiten Bilddaten vorgesehen. Konkret kann ein Computer vorgesehen sein, dem die Videodaten zugeführt werden und auf dem eine Software bzw. ein Computerprogramm installiert ist, um die Relativwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des Blutes in den Gefäßen aus den erfassten optischen zweiten Bilddaten zu berechnen.
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Die Idee der Erfindung besteht nunmehr darin, die aus der ersten Angiographie, insbesondere aus der CT-Angiographie oder aus der MRT-Angiographie gewonnenen Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des Blutes in den Gefäßen zu verwenden, um aus den aus der optischen Angiographie erhaltenen Relativwerten der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des Blutes in den Gefäßen Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des Blutes in den Gefäßen abzuleiten, also die Relativwerte mit Hilfe der Absolutwerte zu kalibrieren.
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Voraussetzung ist jedoch, dass eine korrekte örtliche Zuordnung der für die Kalibrierung erforderlichen Relativ- und Absolutwerte erfolgt. Es wäre z. B. möglich, wenigstens einen Ort zu lokalisieren, für den sowohl ein Absolutwert aus der dreidimensionalen ersten Angiographie als auch ein Relativwert aus der optischen zweiten Angiographie vorliegt. Da die übrigen Relativwerte sich z. B. durch Multiplikation des Verhältnisses der jeweiligen übrigen Relativwerte und dem Relativwert am Ort des bekannten Absolutwerts mit dem bekannten Absolutwert ergeben, lassen sich alle aus der optischen zweiten Angiographie gewonnenen Relativwerte in Absolutwerte umrechnen. Da eine Kalibrierung über Absolut- und Relativwerte an einem Ort jedoch sehr ungenau sein wird, wird man eher bei der Kalibrierung eine Mittelung über eine Mehrzahl an Absolut- und/oder Relativwerten an unterschiedlichen Orten vornehmen. Darüber hinaus kann es sein, dass die Orte aus der 3D-Angiographie, für die Absolutwerte der Perfusion vorliegen, nicht identisch sind mit den Orten aus der optischen Angiographie, für die Relativwerte des Durchflusses vorliegen. Auch hier wird man bei der Kalibrierung eher eine Mittelung der Absolut- und/oder Relativwerten an mehrerer voneinander verschiedenen Orten vornehmen.
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Demzufolge ist wesentlicher Bestandteil der Erfindung eine Zuordeneinrichtung zum örtlich einander Zuordnen erster und zweiter Bilddaten z. B. anhand von anatomischen Strukturen und/oder im Falle der Untersuchung über Neuronavigation. Die Zuordnung anhand anatomischer Strukturen ist sehr genau und kann zeitnah erfolgen mit der Folge eines präzisen und aktuellen Datenmaterials. Insbesondere bei der Verwendung von anatomischen Strukturen oder Kombination mit der Neuronavigation ist es möglich, sogar einen sogenannten „Brain-Shift” zu erfassen.
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Weiter ist zum Kalibrieren der Relativwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb des ersten Oberflächenanteils angeordneten Blutgefäße durchströmenden Blutes anhand der Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die Blutgefäße durchströmenden Blutes innerhalb des ersten Volumenanteils mit den einander örtlich zugeordneten ersten und zweiten Bilddaten für einen ersten Zeitpunkt eine Kalibriereinrichtung vorgesehen.
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Es ist nunmehr eine dritte Berechnungseinrichtung vorgesehen, um anhand der kalibrierten Relativwerte aus den zeitlich fortlaufend von der optischen zweiten Erfassungseinrichtung erfassten optischen zweiten Bilddaten zeitlich fortlaufend Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb des ersten Oberflächenanteils angeordneten Blutgefäße durchströmenden Blutes zu berechnen. Diese dritte Berechnungseinrichtung kann eine Software sein, die z. B. auf dem der Videokamera zugeordneten Computer aufgespielt ist. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass es sich um ein Computerprogramm handelt, das zur Ausführung auf dem oben beschriebenen, der ersten Erfassungseinrichtung, also insbesondere dem Computertomographen zugeordneten Computer eingerichtet ist. Selbstverständlich können eine oder mehrere oder alle der Berechnungseinrichtungen in Form von Computerprogrammen auf einem zentralen Server abgelegt sein, der örtlich in der Nähe der Erfassungseinrichtungen oder über eine Datenübertragungseinrichtung an einem weit entfernten Ort hinterlegt sein.
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Schließlich ist erfindungsgemäß eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben der zeitlich fortlaufend aus den optischen zweiten Bilddaten berechneten Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb des ersten Oberflächenanteils angeordneten Blutgefäße durchströmenden Blutes vorgesehen. Die Ausgabeeinrichtung kann ein Bildschirm oder ein Drucker sein. Die Absolutwerte können als örtlich zugeordnete Zahlenwerte ausgegeben werden oder auch in Form einer graphischen Falschfarbendarstellung oder dergleichen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren, insbesondere Betriebsverfahren für einen Computer oder dergleichen, zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von mit Blut durchströmten Blutgefäßen in einem eine Oberfläche aufweisenden Volumen eines Gewebes, welches z. B. mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Anordnung ausgeführt werden kann, umfasst folgende Verfahrensschritte:
- – Erfassen von dreidimensionalen ersten Bilddaten eines ersten Volumenanteils des Volumens
- – ortsaufgelöstes Berechnen von Absolutwerten der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die Blutgefäße durchströmenden Blutes innerhalb des ersten Volumenanteils aus den erfassten dreidimensionalen ersten Bilddaten,
- – Erfassen von optischen zweiten Bilddaten eines ersten Oberflächenanteils der Oberfläche
- – ortsaufgelöstes Berechnen von Relativwerten der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb des ersten Oberflächenanteils angeordneten Blutgefäße durchströmenden Blutes aus den erfassten optischen zweiten Bilddaten
- – örtliches Zuordnen entsprechender dreidimensionaler erster und optischer zweiter Bilddaten
- – Kalibrieren der aus den erfassten optischen zweiten Bilddaten berechneten Relativwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb des ersten Oberflächenanteils angeordneten Blutgefäße durchströmenden Blutes anhand der Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die Blutgefäße durchströmenden Blutes innerhalb des ersten Volumenanteils mit den einander örtlich zugeordneten dreidimensionalen ersten und optischen zweiten Bilddaten für einen ersten Zeitpunkt
- – zeitlich fortlaufendes Berechnen von Absolutwerten der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb des ersten Oberflächenanteils angeordneten Blutgefäße durchströmenden Blutes aus den zeitlich fortlaufend von der zweiten Erfassungseinrichtung erfassten optischen zweiten Bilddaten anhand der kalibrierten Relativwerte
- – Ausgeben der zeitlich fortlaufend aus den optischen zweiten Bilddaten berechneten Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb des ersten Oberflächenanteils angeordneten Blutgefäße durchströmenden Blutes.
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Insbesondere während der Durchführung einer Operation an dem optisch-angiographisch erfassten Gewebe kann es wünschenswert oder gar erforderlich sein, eine erneute Kalibrierung durchzuführen, weil sich die Temperatur und/oder die Konzentration des Kontrastmittels und/oder andere die Bilderfassung verändernde, insbesondere beeinträchtigende Parameter ändern können bzw. geändert haben können. Wenn sich die Art oder Qualität der Bilddaten ändert, kann sich auch die Relativwerteermittlung gegenüber dem Ursprungszustand ändern bzw. bereits geändert haben. Um in einem derartigen Fall nicht zwingend auf eine Neukalibrierung mit Hilfe der 3D-Bilddaten oder sogar neu erfasster 3D-Bilddaten zurückgreifen zu müssen, sieht die Erfindung eine Strömungsgeschwindigkeits- und/oder Partikelgeschwindigkeitsmesseinrichtung zur lokalen Messung von Absolutwerten der Strömungsgeschwindigkeit des Bluts und/oder der lokalen Messung von Absolutwerten der Geschwindigkeit im Blut enthaltener Partikel vor. Die Zuordeneinrichtung kann dann weiter ausgebildet sein, den Ort der Messung der Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Absolutwerte der Partikelgeschwindigkeit denjenigen optischen zweiten Bilddaten des übereinstimmenden Orts zuzuordnen. Schließlich kann die Kalibriereinrichtung weiter ausgebildet sein, die Relativwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb des ersten Oberflächenanteils angeordneten Blutgefäße durchströmenden Blutes anhand der von der Strömungsgeschwindigkeits- und/oder Partikelgeschwindigkeitsmesseinrichtung gemessenen Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder Partikelgeschwindigkeit für die den optischen zweiten Bilddaten übereinstimmender Orte zugeordneten Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder Absolutwerte der Partikelgeschwindigkeit für einen zweiten Zeitpunkt zu kalibrieren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann demzufolge auch folgende Verfahrensschritte umfassen:
- – lokales Messen eines Absolutwerts der Strömungsgeschwindigkeit des Bluts und/oder der Geschwindigkeit im Blut enthaltener Partikel,
- – örtliches Zuordnen der Messung des Absolutwerts der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Partikelgeschwindigkeit zu den optischen zweiten Bilddaten und
- – Kalibrieren des Relativwerts der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb des ersten Oberflächenanteils angeordneten Blutgefäße durchströmenden Blutes anhand des lokal gemessenen Absolutwerts der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Partikelgeschwindigkeit für einen zweiten Zeitpunkt.
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Die Kalibrierung kann demnach z. B. mithilfe der dreidimensionalen ersten Bilddaten und/oder anhand des lokal gemessenen Absolutwerts der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Partikelgeschwindigkeit während dem Erfassen der optischen zweiten Bilddaten oder intermittierend zum Erfassen der optischen zweiten Bilddaten wiederholt werden.
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Bei der Strömungsgeschwindigkeits- und/oder Partikelgeschwindigkeitsmesseinrichtung kann es sich um ein Ultraschall-Doppler-Anemometer oder ein Laser-Doppler-Anemometer oder einen induktiven Strömungssensor oder einen kapazitiven Strömungssensor handeln oder die Strömungsgeschwindigkeits- und/oder Partikelgeschwindigkeitsmesseinrichtung kann ein Ultraschall-Doppler-Anemometer oder ein Laser-Doppler-Anemometer oder einen induktiven Strömungssensor oder einen kapazitiven Strömungssensor umfassen. All diese Einrichtungen sind vergleichsweise leicht zu bedienen und zeichnen sich durch einen vergleichsweise geringen Platzbedarf aus.
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Es ist in vielen Fällen wünschenswert, die Bereiche des zu untersuchenden Gewebes schnell aufzufinden. Wenn z. B. zunächst eine 3D-Angiographie (beispielsweise CTA oder MRT) durchgeführt wurde, um absolute Werte für die Perfusion zu ermitteln, ist es wichtig die optische Angiographie auch in der Oberflächenregion durchzuführen, zu der 3D-Perfusionswerte vorliegen. Umgekehrt ist es wichtig, wenn zunächst eine optische Angiographie durchgeführt wurde, den mit dieser optische Angiographie untersuchten Oberflächenbereich auch mit der 3D-Angiographie wiederzufinden. Für den ersten Fall kann die erfindungsgemäße Anordnung eine Ausrichtungseinrichtung für die zweite Erfassungseinrichtung umfassen, welche ausgebildet und eingerichtet ist, die optische zweite Erfassungseinrichtung anhand der von der ersten Erfassungseinrichtung erfassten dreidimensionalen ersten Bilddaten ein zeitlich fortlaufendes Erfassen der optischen zweiten Bilddaten des ersten Oberflächenanteils der Oberfläche ermöglichend auszurichten. Für den zweiten Fall kann die Anordnung eine Ausrichtungseinrichtung für die erste Erfassungseinrichtung umfassen, welche ausgebildet und eingerichtet ist, die erste Erfassungseinrichtung anhand der von der zweiten Erfassungseinrichtung erfassten optischen zweiten Bilddaten ein Erfassen der dreidimensionalen ersten Bilddaten des ersten Volumenanteils des Volumens ermöglichend auszurichten.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von Blutgefäßen
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2 mit Blut durchströmte Blutgefäße in einem eine Oberfläche aufweisenden Volumen eines Gewebes, welches mit der erfindungsgemäßen Anordnung nach der 1 untersucht wird
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3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von Blutgefäßen
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von Blutgefäßen
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5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von Blutgefäßen
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Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von Blutgefäßen. Die Anordnung 100 umfasst einen Röntgen-Computertomographen 101 in Form eines C-Bogens sowie ein Operationsmikroskop 110 mit angekoppelter Videokamera 111.
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Der C-Bogen 101 ist in an sich üblicher Weise ausgebildet. Er umfasst zwei riesige Arme, an deren äußeren Enden sich eine Röntgenquelle 101a und ein Röntgendetektor 101b diametral gegenüberliegen. Die beiden Arme mit der Röntgenquelle 101a und dem Röntgendetektor 101b können den Körper, insbesondere z. B. den Kopf 200 eines auf einer Liege 160 liegenden Patienten 161 umfahren. Vorliegend sind Röntgenquelle 101a und Röntgendetektor 101b derart gegenüberliegend angeordnet, dass die auf den Röntgendetektor 101b ausgerichteten Röntgenstrahlen der Röntgenquelle 101a den Kopf 200 des Patienten 161 durchdringen und eine CT-angiographische Aufnahme des Gewebes 163 des Gehirns 162 mit den Blutgefäßen 164 ermöglichen, wie dies z. B. in der 2 dargestellt ist.
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Der Röntgen-Computertomograph 101 ist über eine Datenleitung 101c mit einem Computer 140 verbunden. Dieser Computer 140 ist zum einen für die Steuerung der Funktionalität des Computertomographen 101 ausgebildet, zum anderen ermöglicht er die Datenerfassung und Auswertung von dreidimensionalen Bilddaten der in der Beschreibungseinleitung beschriebenen Art. Insbesondere umfasst er ein Rechenmodul 102 mit einem Computerprogramm mit Programmcode, welches es erlaubt ortsaufgelöst Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die Blutgefäße durchströmenden Blutes innerhalb des untersuchten Gewebes 163 aus den von dem Computertomographen 101 erfassten dreidimensionalen Bilddaten zu berechnen. Diese Absolutwerte können in Form einer Falschfarbendarstellung im vorliegenden Ausführungsbeispiel zusammen mit den von dem Computertomographen 101 erfassten Gefäßstrukturen 164 am Bildschirm 106 dargestellt werden, der über eine Datenleitung 106a mit dem Computer 140 verbunden ist. Wahlweise ist auch eine Darstellung auf dem ebenfalls über eine Datenleitung 107a an den Computer 140 angeschlossenen Drucker 107 möglich.
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Ferner ist eine Tastatur 108 vorgesehen, welche über eine Datenleitung 108a mit dem Computer 140 verbunden ist, um einem Benutzer die Möglichkeit zu geben, verschiedene Funktionalitäten des Computertomographen 101 oder anderer angeschlossener Geräte einzustellen.
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Schließlich ist der Computer 140 noch über eine Steuerleitung 109a mit einem oder mehreren Stellmotoren 109 verbunden, welche es erlauben, den C-Bogen 101 in jede beliebige Stellung in Bezug auf den Körper des Patienten 161 zu verbringen. Der Computer 140 umfasst zu diesem Zweck ein Rechenmodul 103 mit einem Computerprogramm mit Programmcode. Das Stellmotorsteuerungs-Rechenmodul 103 ist dabei zum einen ausgebildet und eingerichtet, die Stellmotoren 109 auf Anforderung des Benutzers über die Tastatur 108 anzusteuern, zum anderen ist vorgesehen, die Position des C-Bogens 101 entsprechend einem vorbestimmten Scanprogramm (vgl. hierzu den Hinweis in der Beschreibungseinleitung) oder auch aufgrund von über die Datenleitung 140a erhaltenen Informationen einzustellen, wie dies im weiteren im Detail beschrieben wird.
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Der Computer 140 wird in der Regel weitere Rechenmodule 104, 105 in Form von Computerprogrammen mit Programmcode umfassen, welche für die Funktionalität des Systems erforderlich oder zweckdienlich sind. Die entsprechenden Rechenmodule 104, 105 sind in der Zeichnung strichliert dargestellt.
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Das Operationsmikroskop 110 ist in an sich bekannter Weise ausgebildet. Es umfasst eine Mikroskopieoptik 110a mit einem Hauptobjektiv 110b mit einer hier nicht dargestellten optischen Achse, die das Hauptobjektiv 110b zentral durchsetzt. In der Objektebene des Hauptobjektivs 110b ist das zu untersuchende Objekt, im vorliegenden Fall das Gehirn 162 des aus der Liege 160 liegenden Patienten 161 angeordnet. Von dem Gehirn 162 ausgehende optische Strahlung (z. B. sichtbares, infrarotes und/oder ultraviolettes Licht) wird von dem Hauptobjektiv 110d in ein paralleles Strahlenbündel überführt. In dem parallelen Strahlenbündel sind zwei mit Abstand von der optischen Achse angeordnete Zoomsysteme 110c angeordnet. Diese greifen aus dem parallelen Strahlenbündel jeweils ein Teilstrahlenbündel 110d heraus und führen diese über in der Zeichnungsfigur nicht dargestellte Umlenkprismen Okularen 110e zu, in welche ein Betrachter mit seinem linken und rechten Auge 110f Einblick nimmt, um eine vergrößerte Darstellung des Objekts, nämlich des Gehirns 162, als Bild wahrzunehmen. Hierbei entspricht das mit dem linken Auge wahrgenommene Bild einem Bild bei Betrachtung unter einem Winkel α zur optischen Achse und das von dem rechten Auge wahrgenommene Bild entspricht einem Bild bei Betrachtung des Objekts unter einem Winkel –α zur optischen Achse, so dass der Betrachter mit seinen beiden Augen 110f insgesamt ein stereoskopisches Bild des Objekts 162 erhält.
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In einem der Teilstrahlbündel 110d ist ein teildurchlässiger Spiegel 110g angeordnet, um einen Teil der optischen Strahlung als Strahl auszukoppeln. Der Strahl wird über eine Kameraadapteroptik 111a auf eine lichtempfindliche Fläche der Videokamera 111 derart überführt, dass diese ein Bild des Objekts 162 bei Betrachtung unter dem Winkel –α zur optischen Achse aufnimmt. Die von der Kamera 111 aufgenommenen Bilder werden als Bilddaten über eine Datenleitung 111b an einen Computer 150 übermittelt. Im vorliegenden Fall ist die lichtempfindliche Fläche der Kamera 111 sensitiv gegenüber infrarotem Licht. Die Kamera 111 erlaubt demnach die Detektion der Emission des Fluoreszenzfarbstoffes Indocyaningrün (ICG), welcher sich nach einer entsprechenden Bolusgabe im Blut des Patienten 161 anreichert und zum einen für die Erkennbarkeit der Gefäßstruktur 164 des untersuchten Gewebes 163 sorgt, zum anderen als fortschreitende Farbstofffront die Erfassung der Bewegung des durch die Gefäße 164 strömenden Bluts erlaubt.
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Der Computer 150 umfasst eine Mehrzahl an Rechenmodulen 112, 113, 114, 115, 120, 122 in Form von Computerprogrammen mit Programmcode. Das Rechenmodul 112 stellt eine Berechnungseinrichtung zum ortsaufgelösten Berechnen von Relativwerten der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb der Oberfläche angeordneten Blutgefäße 164 durchströmenden Blutes aus den von der Kamera 111 erfassten optischen Bilddaten dar. Das Rechenmodul 113 ist als Zuordeneinrichtung ausgebildet, um die Bilddaten des Röntgen-Computertomographen 101, welche von dem Computer 140 über die Datenleitung 140a dem Computer 150 zur Verfügung gestellt werden, und die von der Videokamera 111 zeitlich fortlaufend erfassten optischen Bilddaten einander örtlich zuzuordnen. In der Fachsprache wird häufig auch der Begriff „matching” verwendet für diesen Vorgang. Anders ausgedrückt erfolgt eine Zuordnung der mit der Videokamera 111 beobachtenden Gefäße 164 zu den mithilfe des Computertomographen 101 aufgenommenen Bildern der Gefäße 164. Dies kann einerseits über Neuronavigation oder durch Vergleich charakteristischer anatomischer Strukturen, insbesondere des Verlaufs oder der Orientierung der Blutgefäße 164 selbst erfolgen.
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Der Computer 150 umfasst ferner das Rechenmodul 114, nachfolgend als Kalibrier-Modul 114, bezeichnet. Dieses Kalibrier-Modul 114 fungiert als Kalibriereinrichtung zum kalibrieren der Relativwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb der Oberfläche angeordneten Blutgefäße 164 durchströmenden Bluts anhand der Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die Blutgefäße 164 durchströmenden Blutes des durch die von dem Röntgen-Computertomographen 101 durchgeführten CT-Angiografie erfassten Volumens mit den einander örtlich zugeordneten CT-Bilddaten und Video-Bilddaten für einen ersten Zeitpunkt. Das Rechenmodul 115 ist dazu vorgesehen und eingerichtet, anhand der kalibrierten Relativwerte aus den zeitlich fortlaufend von der Videokamera 111 erfassten optischen Bilddaten zeitlich fortlaufend Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb der von der Videokamera 111 erfassten Oberfläche angeordneten Blutgefäße durchströmenden Bluts zu berechnen. Dieses Rechenmodul 115 wird daher nachfolgend auch als Absolutwertrechner bezeichnet.
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An den Computer 150 ist über eine Datenleitung 116a auch ein Bildschirm 116 angeschlossen. Weiterhin ist an den Computer 150 über die Datenleitung 117a ein Drucker 117 angeschlossen. Beide Einrichtungen, nämlich der Bildschirm 116 und der Drucker 117 dienen als Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben der zeitlich fortlaufend aus den optischen Bilddaten der Videokamera berechneten Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit und/oder des Volumenstroms des die unmittelbar unterhalb der von der Videokamera 111 erfassten Oberfläche angeordneten Blutgefäße 164 durchströmenden Blutes.
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Schließlich ist zur Bedienung des Operationsmikroskops 110, der Videokamera 111 sowie der Ausgabeeinrichtungen 116, 117 eine Tastatur 118 über eine Datenleitung 118a an den Compter 150 angeschlossen.
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Als weitere besondere Funktionalität ist das Operationsmikroskop 110 mit einem oder mehreren Stellmotoren 119 ausgestattet, welche es erlauben, das Operationsmikroskop in Bezug auf das zu untersuchende Gewebe auszurichten. Die Ansteuerung der Stellmotoren 119, von denen in der 1 lediglich einer explizit dargestellt ist, erfolgt über eine Steuerleitung 119a, über die die Stellmotoren 119 mit dem Computer 150 verbunden sind. Das Rechenmodul 120, nachfolgend auch als Stellmotorsteuerung 120 bezeichnet, sorgt für eine Ausrichtung des Operationsmikroskops 110 anhand von manuell beispielsweise über die Tastatur 118 eingegebene Befehle, einen automatisch ablaufenden Algorithmus oder über Informationen, welche von dem Computer 140 über die Datenleitung 140a dem Computer 150 zur Verfügung gestellt werden können. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist das Rechenmodul 120 derart eingerichtet und ausgebildet, dass das Operationsmikroskop 110 und insbesondere Videokamera 111 anhand der von der von dem CT-Bogen 101 erfassten 3-dimensionalen Bilddaten ein zeitlich fortlaufendes Erfassen der optischen Bilddaten der gewünschten Oberfläche ermöglichend auszurichten. In entsprechender Weise ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Rechenmodul 103 derart eingerichtet und ausgebildet, die Stellmotoren 109 für den C-Bogen 101 anhand der von der Videokamera 111 erfassten optischen Bilddaten ein Erfassen der 3-dimensionalen Bilddaten des der Oberfläche zugeordneten Volumens ermöglichend auszurichten.
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Wie der Computer 140 kann der Computer 150 mit weiteren Funktionalitäten ausgestattet sein. Im Ausführungsbeispiel ist dies mit Hilfe des strichliert dargestellten Rechenmoduls 122 kenntlich gemacht.
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Neben den beiden angiografischen Erfassungseinrichtungen, dem Computertomographen 101 und der Videokamera 111 umfasst die Anordnung 100 einen induktiven Strömungssensor 121. Dieser induktive Strömungssensor 121 ist über eine Datenleitung 121a an den Computer 150 angeschlossen. Der induktive Strömungssensor 121 eignet sich zur lokalen Messung von Absolutwerten der Strömungsgeschwindigkeit des das untersuchte Gewebe 163 durchströmenden Bluts.
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Das Matching-Modul 113 ist weiter ausgebildet, den Ort der Messung der Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit den von der Videokamera 111 erfassten optischen Bilddaten örtlich zuzuordnen.
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Das Kalibrier-Modul 114 ist eingerichtet, die Relativwerte der Strömungsgeschwindigkeit des die unmittelbar unterhalb der von der Videokamera 111 erfassten Oberfläche angeordneten Blutgefäße 164 durchströmenden Bluts anhand der von dem induktiven Strömungssensor 121 gemessenen Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit für die den örtlich zugeordneten optischen Bilddaten der Videokamera 111 zugeordneten Absolutwerte der Strömungsgeschwindigkeit für einen zweiten Zeitpunkt zu kalibrieren.
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Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass anstelle des induktiven Strömungssensors 121 auch jeder andere Strömungsgeschwindigkeits- und/oder Partikelgeschwindigkeitssensor, wie z. B. ein Ultraschall-Doppler-Anemometer oder ein Laser-Doppler-Anemometer oder ein kapazitiver Strömungssensor eingesetzt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand dreier Ausführungsbeispiele erläutert. Die 3 bis 5 geben die einzelnen Verfahrensschritte der drei beispielhaft beschriebenen Verfahren in Form von Flussdiagrammen 300, 400, 500 wieder. Alle drei Verfahren sind grundsätzlich voll automatisch also insbesondere mit Hilfe eines Computers ausführbar, auf dem ein entsprechendes Computerprogramm hinterlegt ist.
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Das in der 3 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von Blutgefäßen basiert vom Grundsatz her auf der Kombination einer quantitativ messenden präoperativen Angiographie, wie z. B. einer CTA oder einer MRT-Angiographie, mit einer intraoperativ einsetzbaren optischen Angiographie, mit deren Hilfe relative Werte für die Durchblutung oder Perfusion untersuchter Blutgefäße bestimmt werden können.
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Nach Ingangsetzung des Verfahrens in einem ersten Start-Schritt 301 erfolgt zunächst die Aufnahme einer präoperativen Angiographie (Verfahrensschritt 302). Dies kann beispielsweise mit dem in der 1 skizzierten C-Bogen 101 oder alternativ mit Hilfe eines Magnetresonanztomographen erfolgen. Der Patient wird zu diesem Zweck auf einer Liege positioniert und die zu untersuchende Körperregion von dem Computertomographen abgescannt.
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In einem nächsten Schritt 303 erfolgt eine quantitative Auswertung der Blutflussvolumina in den mit Hilfe der präoperativen Angiographie erfassten bzw. registrierten Gefäßen. Unter quantitativer Auswertung der Blutflussvolumina ist das ortsaufgelöste Berechnen von Absolutwerten der Strömungsgeschwindigkeit oder das ortsaufgelöste Berechnen von Absolutwerten des Volumenstroms des die untersuchten Blutgefäße durchströmenden Bluts zu verstehen.
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Der Patient wird dann aus dem Scanraum des Computertomographen entfernt und ggf. in den Operationssaal verbracht. Dann wird z. B. ein Operationsmikroskop mit IR800-Funktionalität auf die zu untersuchende Körperregion ausgerichtet und die Operation durch medizinisches Personal vorbereitet. In einem weiteren Schritt 304 wird intraoperativ eine optische Angiographie durchgeführt. Im Ausführungsbeispiel nach der 3 handelt es sich um eine Fluoreszenz-Angiographie. Durch Bolusgabe eines Fluoreszenzfarbstoffs, vorzugsweise Indocyaningrün (ICG), durch Spritzen in die Blutgefäße des Patienten ist eine kontrastreiche Erfassung der zu untersuchenden Blutgefäße des Patienten mit Hilfe einer infrarotsensitiven Videokamera möglich.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 305 erfolgt eine semiquantitative Auswertung der Blutflussvolumina, also der Berechnung von Relativwerten für die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Volumenstrom des die Blutgefäße durchströmenden Bluts in den intraoperativ registrierten Gefäßen.
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In dem nachfolgenden Schritt 306 erfolgt eine Zuordnung der mit der IR800-Angiografie beobachteten Blutgefäße zu den präoperativ mit Hilfe der CTA aufgenommenen Bildern, ein sogenanntes „Matching”.
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In einem weiteren Schritt 307 erfolgt eine Zuordnung der präoperativen Blutflussvolumina zu den intraoperativ registrierten Gefäßen und nachfolgend im Schritt 308 die Kalibrierung der intraoperativen semiquantitativen Blutflussvolumina auf die präoperativen Blutflussvolumina.
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Alle weiteren intraoperativen IR800-Messungen werden auf der Basis dieser Kalibrierung absolut quantifiziert. Diese absolute Quantifizierung drückt sich in dem Flussdiagramm 300 nach der 3 durch wiederholte Anwendung der Verfahrensschritte 309 bis 312 aus: Zunächst wird also wieder eine intraoperative IR800-Angiographie durchgeführt (Verfahrensschritt 309). Danach erfolgt eine semiquantitative Auswertung der Blutflussvolumina in den intraoperativ registrierten Gefäßen (Verfahrensschritt 310) und nachfolgend eine absolute Quantifizierung der Blutflussvolumina in den intraoperativ registrierten Gefäßen auf Basis der Kalibrierung nach dem Verfahrensschritt 308. Schließlich erfolgt eine Ausgabe der absolut quantifizierten Blutflussvolumina in den intraoperativ registrierten Gefäßen an einem Bildschirm oder an einem Drucker (Verfahrensschritt 312). Soweit eine weitere Analyse fortgesetzt werden soll (Abfrage 313) werden die Verfahrensschritte 309 bis 312 wiederholt, bis der Benutzer das Verfahren abbricht (Verfahrensschritt 314).
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Das in der 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von Blutgefäßen basiert vom Grundsatz her wie das Verfahren nach der 3 auf der Kombination einer quantitativ messenden Angiographie mit einer optischen Angiographie. Abweichend von dem in der 3 dargestellten Verfahren ist aber vorgesehen intermittierend eine Neukalibrierung durchzuführen. Nach Ingangsetzung des Verfahrens in einem ersten Start-Schritt 401 erfolgt in einem Verfahrensschritt 402 zunächst die Aufnahme einer präoperativen Angiographie. In einem nächsten Schritt 403 erfolgt eine quantitative Auswertung der Blutflussvolumina in den mit Hilfe der präoperativen Angiographie erfassten bzw. registrierten Gefäßen. In einem weiteren Schritt 404 wird intraoperativ eine optische Angiographie durchgeführt. In einem weiteren Verfahrensschritt 405 erfolgt nachfolgend eine semiquantitative Auswertung der Blutflussvolumina, also der Berechnung von Relativwerten für die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Volumenstrom des die Blutgefäße durchströmenden Bluts in den intraoperativ registrierten Gefäßen. In dem darauffolgenden Schritt 406 erfolgt eine Zuordnung der mit der IR800-Angiografie beobachteten Blutgefäße zu den präoperativ aufgenommenen dreidimensionalen Bildern. In einem weiteren Schritt 407 erfolgt eine Zuordnung der präoperativen Blutflussvolumina zu den intraoperativ registrierten Gefäßen und nachfolgend im Schritt 408 die Kalibrierung der intraoperativen semiquantitativen Blutflussvolumina auf die präoperativen Blutflussvolumina. In Verfahrensschritt 409 wird wieder eine intraoperative IR800-Angiographie durchgeführt. Verfahrensschritt 410 sieht danach eine semiquantitative Auswertung der Blutflussvolumina in den intraoperativ registrierten Gefäßen vor. Nachfolgend wird eine absolute Quantifizierung der Blutflussvolumina in den intraoperativ registrierten Gefäßen auf Basis der Kalibrierung nach dem Verfahrensschritt 408. Schließlich erfolgt eine Ausgabe der absolut quantifizierten Blutflussvolumina in den intraoperativ registrierten Gefäßen an einem Bildschirm oder an einem Drucker (Verfahrensschritt 412). Soweit eine weitere Analyse fortgesetzt werden soll (Abfrage 413) erfolgt eine Abfrage 414 nach dem Wunsch der Durchführung einer Neukalibrierung. Wird diese Abfrage 414 verneint, werden die Verfahrensschritte 409 bis 412 wiederholt, wird sie bejaht, werden die Verfahrensschritte 402 bis 412 durchgeführt, bis der Benutzer das Verfahren abbricht (Verfahrensschritte 413, 415).
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Das in der 5 in Form eines Flussdiagramms skizzierte dritte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses innerhalb von Blutgefäßen basiert vom Grundsatz her wie das Verfahren nach der 4 auf der Kombination einer quantitativ messenden Angiographie mit einer optischen Angiographie und mit der Möglichkeit einer intermittierend durchführbaren Neukalibrierung. Anstelle der Neukalibrierung auf Basis einer 3D-Angiographie besteht bei dem Verfahren nach der 5 die Möglichkeit der Nachkalibrierung mit Hilfe einer punktuellen Messung eines Strömungssensors.
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Nach Ingangsetzung des Verfahrens in einem ersten Start-Schritt 501 erfolgt in einem Verfahrensschritt 502 die Aufnahme einer präoperativen 3D-Angiographie. In einem nächsten Schritt 503 erfolgt eine quantitative Auswertung der Blutflussvolumina in den mit Hilfe der präoperativen Angiographie erfassten bzw. registrierten Gefäßen. In einem Schritt 504 wird intraoperativ eine optische Angiographie durchgeführt. In einem Verfahrensschritt 505 erfolgt dann eine semiquantitative Auswertung der Blutflussvolumina, also eine Berechnung von Relativwerten für die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Volumenstrom des die Blutgefäße durchströmenden Bluts in den intraoperativ registrierten Gefäßen. In dem darauffolgenden Schritt 506 erfolgt eine Zuordnung der mit der optischen Angiographie beobachteten Blutgefäße zu den präoperativ aufgenommenen dreidimensionalen Bildern. In einem Schritt 507 erfolgt eine Zuordnung der präoperativen Blutflussvolumina zu den intraoperativ registrierten Gefäßen und im Schritt 508 die Kalibrierung der intraoperativ ermittelten semiquantitativen Blutflussvolumina auf die präoperativen Blutflussvolumina. In Verfahrensschritt 509 wird wieder eine intraoperative optische Angiographie durchgeführt. Verfahrensschritt 510 sieht danach eine semiquantitative Auswertung der Blutflussvolumina in den intraoperativ registrierten Gefäßen vor. Nachfolgend wird eine absolute Quantifizierung der Blutflussvolumina in den intraoperativ registrierten Gefäßen auf Basis der Kalibrierung nach dem Verfahrensschritt 508. Schließlich erfolgt eine Ausgabe der absolut quantifizierten Blutflussvolumina in den intraoperativ registrierten Gefäßen an einem Bildschirm oder an einem Drucker (Verfahrensschritt 512). Soweit eine in der Abfrage 513 festgestellte weitere Analyse durchgeführt werden soll erfolgt eine Abfrage 514 nach dem Wunsch der Durchführung einer Nachkalibrierung. Wird diese Abfrage 514 verneint, werden die Verfahrensschritte 509 bis 512 wiederholt. Wird die Abfrage 514 bejaht, werden zunächst die Verfahrensschritte 515 bis 520 und dann die Verfahrensschritte 509 bis 512 durchgeführt, bis der Benutzer das Verfahren abbricht (Verfahrensschritte 513, 521).
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Die Nachkalibrierung erfolgt mit folgenden Verfahrensschritten: Zunächst erfolgt eine punktuelle Messung des Blutflussvolumens in einem Gefäß mit Hilfe des vorerwähnten Strömungssensors (Schritt 515). Diese Messung kann in der Regel intraoperativ durchgeführt werden. Das heißt, der Patient muss nicht aus dem Operationsbereich entfernt werden und es müssen keine die Durchführung einer Operation behindernden Apparate um das zu untersuchende Gewebe gefahren werden.
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Danach wird in Schritt 516 ebenfalls intraoperativ eine IR800-Angiographie durchgeführt und in Schritt 517 eine semiquantitative Auswertung der Blutflussvolumina in den intraoperativ mit Hilfe der IR800-Funktion gewonnenen Daten vorgenommen. In Schritt 518 wird der Ort der punktuellen Messung der Strömungsgeschwindigkeit aus Schritt 515 einem Ort in den mit Hilfe der IR800-Angiographie beobachteten Gefäßen zugeordnet. Danach erfolgt in Schritt 519 die Zuordnung des punktuell gemessenen Blutflussvolumens zu den intraoperativ registrierten Gefäßen und schließlich in Schritt 520 eine Kalibrierung des entsprechenden semiquantitativen Blutflussvolumens auf das punktuell mit dem Strömungssensor gemessene Blutflussvolumen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Anordnung zur quantitativen Bestimmung des Blutflusses
- 101
- Röntgen-Computertomograph in Form eines C-Bogens
- 101a
- Röntgenquelle
- 101b
- Röntgendetektor
- 101c
- Datenleitung
- 102
- Rechenmodul umfassend ein Computerprogramm mit Programmcode (Absolutwertrechner)
- 103
- Rechenmodul umfassend ein Computerprogramm mit Programmcode (Stellmotorsteuerung)
- 104
- Rechenmodul umfassend ein Computerprogramm mit Programmcode
- 105
- Rechenmodul umfassend ein Computerprogramm mit Programmcode
- 106
- Bildschirm
- 106a
- Datenleitung
- 107
- Drucker
- 107a
- Datenleitung
- 108
- Tastatur
- 108a
- Datenleitung
- 109
- Stellmotor(en)
- 109a
- Steuerleitung
- 110
- Operationsmikroskop
- 110a
- Mikroskopieoptik
- 110b
- Hauptobjektiv
- 110c
- Zoomsysteme
- 110d
- Teilstrahlbündel
- 110e
- Okulare
- 110f
- Augen
- 110g
- teildurchlässiger Spiegel
- 111
- Kamera
- 111a
- Kameraadapteroptik
- 111b
- Datenleitung
- 112
- Rechenmodul umfassend ein Computerprogramm mit Programmcode (Relativwertrechner)
- 113
- Rechenmodul umfassend ein Computerprogramm mit Programmcode (Matching-Modul)
- 114
- Rechenmodul umfassend ein Computerprogramm mit Programmcode (Kalibrier-Modul)
- 115
- Rechenmodul umfassend ein Computerprogramm mit Programmcode (Absolutwertrechner)
- 116
- Bildschirm
- 116a
- Datenleitung
- 117
- Drucker
- 117a
- Datenleitung
- 118
- Tastatur
- 118a
- Datenleitung
- 119
- Stellmotor(en)
- 119a
- Steuerleitung
- 120
- Rechenmodul umfassend ein Computerprogramm mit Programmcode (Stellmotorsteuerung)
- 121
- induktiver Strömungssensor
- 121a
- Datenleitung
- 122
- Rechenmodul umfassend ein Computerprogramm mit Programmcode
- 140
- Computer
- 140a
- Datenleitung
- 150
- Computer
- 160
- Liege
- 161
- Patient
- 162
- Gehirn
- 163
- Gewebe
- 164
- Blutgefäße
- 200
- Kopf
- 300
- Flussdiagramm
- 301
- Operationsschritt
- ...
-
- 312
- Operationsschritt
- 313
- Entscheidungsschritt
- 314
- Operationsschritt
- 401
- Operationsschritt
- ...
-
- 412
- Operationsschritt
- 413
- Entscheidungsschritt
- 414
- Entscheidungsschritt
- 415
- Operationsschritt
- 501
- Operationsschritt
- ...
-
- 512
- Operationsschritt
- 513
- Entscheidungsschritt
- 514
- Entscheidungsschritt
- 515
- Operationsschritt
- ...
-
- 521
- Operationsschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10339784 A1 [0004]
- GB 1283915 A [0006]
- US 6373920 B1 [0007, 0010]
- DE 3504734 A1 [0008]
- US 2008119720 A1 [0009, 0010]
- EP 0244596 A1 [0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://www.innovations-report.de/html/berichte/medizin_gesundheit/bericht-25207.html [0007]
- http://www.vasolinc.com/product.cfm [0009]
