DE102012205504A1

DE102012205504A1 - Eine minimalinvasive Herzklappenimplantation begleitendes Verfahren

Info

Publication number: DE102012205504A1
Application number: DE201210205504
Authority: DE
Inventors: David Groke; Michael Wiets
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2013-10-10

Abstract

Verfahren zur Unterstützung bei der Vorbereitung und/oder Durchführung einer minimalinvasiven Herzklappenimplantation, wobei wenigstens ein dreidimensionaler Bilddatensatz einer zu behandelnden Person mit wenigstens einer Bildgebungseinrichtung aufgenommen und ausgewertet wird, wobei eine mehrere Herzklappenimplantate (I1, I2, I3, I4, I5, 30) mit zugeordneten, die Geometrie des Herzklappenimplantats (I1, I2, I3, I4, I5, 30) beschreibenden Implantatparametern (7) beinhaltende Datenbank (4) verwendet wird, wobei automatisch aus dem dreidimensionalen Bilddatensatz wenigstens ein die Geometrie des Implantationsbereichs der zu behandelnden Person beschreibender Geometrieparameter ermittelt wird, wonach automatisch durch Vergleich des Geometrieparameters mit wenigstens einem Implantatparameter (7) wenigstens ein für die zu behandelnde Person geeignetes Herzklappenimplantat (I1, I2, I3, I4, 30) aus der Datenbank (4) ausgewählt und als Vorschlag zur Anzeige gebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung bei der Vorbereitung und/oder Durchführung einer minimalinvasiven Herzklappenimplantation, wobei wenigstens ein dreidimensionaler Bilddatensatz einer zu behandelnden Person mit wenigstens einer Bildgebungseinrichtung aufgenommen und ausgewertet wird.
Minimalinvasive, kathetergestützte Herzklappenimplantationen wurden im Stand der Technik als Alternative zu Operationen am offenen Herzen vorgeschlagen. Herzklappenimplantate werden immer dann eingesetzt, wenn beispielsweise die native Herzklappe stark stenotisiert ist, insbesondere starke Verkalkungen aufweist, und mithin der Blutfluss deutlich behindert wird. Minimalinvasive Herzklappenimplantationen kommen für verschiedene Patienten in Frage, wobei einige Burteilungskriterien eingehen, beispielsweise das Alter, Vorerkrankungen und dergleichen.
Dabei ist es üblich, zur Vorbereitung der eigentlichen Operation wenigstens eine Bildaufnahme des Patienten, also der zu behandelnden Person, zu erzeugen. Zu diesen Voruntersuchungen, die möglich sind, gehören eine präoperative Computertomographie-Angiographie (CT-Angiographie), eine Standard-Angiographie, eine transthorakale Ultraschalluntersuchung und die transösophageale Echokardiographie (TEE).
Diese liefern einen dreidimensionalen Bilddatensatz, bzw. bei der bevorzugten Verbindung mehrerer Modalitäten mehrere dreidimensionale Bildatensätze, in denen der Durchmesser der nativen Herzklappe ermittelt werden kann. Hieraus wird üblicherweise die benötigte Größe des Herzklappenimplantats abgeleitet. Bekannt ist es zudem, die tiefsten Punkte der drei Taschen der Aortenklappe zu bestimmen, woraus sich eine kennzeichnende Klappenebene ergibt. Ferner können aus den dreidimensionalen Bilddatensätzen der Abstand und die Lage der Herzklappe zu den Koronarostien und der Grad der Stenotisierung der nativen Herzklappe bestimmt werden. Die entsprechenden Bestimmungen werden dabei häufig manuell durchgeführt bzw. manuell unterstützt.
Dabei kann es vorkommen, dass in unterschiedlichen Modalitäten, mit den unterschiedlichen dreidimensionalen Bilddatensätzen unterschiedliche Durchmesser und/oder Formen der nativen Herzklappe ausgemessen werden, sodass es auf die Erfahrung der behandelnden Person, insbesondere eines Arztes und/oder eines Herzteams, ankommt, um ein passendes Herzklappenimplantat zu bestimmen. Ferner ist hierbei noch zu beurteilen, welches Herzklappenimplantat für den Patienten unter Berücksichtigung der anatomischen Struktur der nativen Herzklappe an sich sowie der umliegenden Anatomie, der Form und der Größe der nativen Herzklappe ideal ist, sowie welche Art von Herzklappenimplantat aufgrund der unterschiedlichen Art der Implantation in Frage kommt. Zudem existieren viele Hersteller, die verschiedene Verfahren mit jeweils Vor- und Nachteilen sowie verschiedene Längen/Größen der Herzklappenimplantate anbieten.
Das sicherste und genaueste Verfahren zum Bestimmen von Kenngrößen der nativen Herzklappen im Hinblick auf die Auswahl des zu implantierenden Herzklappenimplantats ist nach heutigem Stand die Computertomographie. Mithin ist es bei heute bekannten Vorgehensweisen üblich, dass zunächst eine präoperative CT-Angiographie durchgeführt wird. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass Ultraschalluntersuchungen, die auch dreidimensionale Bilddatensätze liefern, durchgeführt werden. Nachdem die Implantation des Herzklappenimplantats meist durch Fluoroskopiebilder überwacht wird, mithin zweidimensionale Röntgenbilder, kann aufgrund einer scheinbar falschen Projektion der Gesamteindruck der Herzklappe und/oder der Implantationsgeometrie verzerrt werden. Daher ist es auch bekannt, unmittelbar vor dem Eingriff einen weiteren dreidimensionalen Bilddatensatz aufzunehmen, beispielsweise mit einer Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen, wobei unter unterschiedlichen Projektionsrichtungen zweidimensionale Projektionsbilder aufgenommen werden, aus denen dann ein dreidimensionaler Bilddatensatz rekonstruiert werden kann. Ein derartiger dreidimensionaler Bilddatensatz ist dann der aktuellste der zu behandelnden Person, nachdem er meist bereits im Eingriffsraum aufgenommen wird.
Auch ein unmittelbar vor Beginn des Eingriffs aufgenommener dreidimensionaler Bilddatensatz kann manuell analysiert werden, um Geometrieparameter zu bestimmen, die Hinweise auf geeignete Herzklappenimplantate liefern. Häufig wird ein derartiger unmittelbar vor dem Eingriff aufgenommener dreidimensionaler Bilddatensatz jedoch genutzt, um manuell über die tiefsten Punkte der einzelnen Taschen der nativen Herzklappe eine ideale Projektionsebene zu ermitteln. Dabei wird meist versucht, als Projektionsrichtung für die zweidimensionalen Fluoroskopiebilder, die zur Überwachung des Eingriffs vorgenommen werden, eine solche zu wählen, die parallel zu der bereits beschriebenen, durch die tiefsten Punkte der einzelnen Taschen gegebenen Klappenebene derart liegt, dass die Koronarostien gut sichtbar sind. Denn es ist im Rahmen eines derartigen Eingriffs äußerst relevant, dass die Einmündungen der Koronarostien in die Aorta nicht verschlossen werden, sodass häufig auch ein Abstand zwischen der Klappenebene (bzw. dem Annulus der Herzklappe) und den Koronarostien bestimmt und berechnet wird.
Probleme bei der Auswahl des korrekten Herzklappenimplantats treten vor allem dann auf, wenn voneinander abweichende Bestimmungen von Geometrieparametern interpretiert werden. Eine mögliche weitere Fehlerquelle ist die Erfahrung der den Eingriff durchführenden Person, die nicht zwangsläufig alle verfügbaren Herzklappenimplantate im Detail kennt, wobei zudem nicht bekannt ist, welche Herzklappenimplantate zum Zeitpunkt der Implantation innerhalb beispielsweise der eigenen Klinik verfügbar sind.
Der Eingriff selber kann dabei beispielsweise transapikal oder auch durch die Femoralarterie erfolgen. Andere Möglichkeiten sind transbrachial oder transaortisch. Zunächst wird dabei ein Führungsdraht gelegt. Sodann wird ein Ballonkatheter zu der zu ersetzenden Herzklappe geführt und die Kalzifizierungen werden durch Aufblasen des Ballons aufgebrochen, sodass die native Herzklappe an die Aortenwand, konkret die Wand des Aortensinus, gepresst wird. Sodann wird über wiederum einen bzw. den Katheter das Implantat an eine ideale Einsetzposition geführt, üblicherweise noch in einem zusammengefalteten Zustand, wobei es sich dann so aufspannt, dass die native Herzklappe durch es weggepresst wird und mithin die neue, durch das Herzklappenimplantat gebildete Herzklappe genutzt wird. Die kalzifizierte native Herzklappe sorgt dabei gleichzeitig für die Halterung des Herzklappenimplantats.
Inzwischen wurden auch Verfahren bekannt, die eine automatische Auswahl einer geeigneten Projektionsrichtung für zweidimensionale zur Überwachung des Eingriffs aufzunehmende Fluoroskopiebilder ermitteln. Ein solches Verfahren ist beispielsweise unter dem Namen „Aortic Valve Guide“ bekannt. Hierbei ist vorgesehen, dass unmittelbar vor dem Eingriff ein dreidimensionaler Bilddatensatz, beispielsweise mit einer Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen, die dann später auch zur Aufnahme der Fluoroskopiebilder dient, aufgenommen wird. Dieser wird nun über Bildverarbeitungsalgorithmen dahingehend analysiert, wie die ideale Projektionsrichtung ist, wobei beispielsweise die bereits erwähnte Klappenebene anhand der drei tiefsten Taschenpunkte bestimmt werden kann, wobei dann in Zusammenschau mit der Lage der Koronarostien eine Projektionsrichtung gewählt wird. Auch vorgeschlagen wurde in diesem Zusammenhang, eine statische Überlagerung des Zielortes für die Implantation einzublenden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Unterstützungsverfahren für derartige Implantationseingriffe anzugeben, welches der durchführenden Person insbesondere eine verbesserte Auswahl eines Herzklappenimplantats ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine mehrere Herzklappenimplantate mit zugeordneten, die Geometrie des Herzklappenimplantats beschreibenden Implantatparametern beinhaltende Datenbank verwendet wird, wobei automatisch aus dem dreidimensionalen Bilddatensatz wenigstens ein die Geometrie des Implantationsbereichs der zu behandelnden Person beschreibender Geometrieparameter ermittelt wird, wonach automatisch durch Vergleich des Geometrieparameters mit wenigstens einem Implantatparameter wenigstens ein für die zu behandelnde Person geeignetes Herzklappenimplantat aus der Datenbank ausgewählt und als Vorschlag zur Anzeige gebracht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren, das sich insbesondere auf eine Implantation eines Aortenklappenimplantats bezieht, wird dabei grundsätzlich automatisch, beispielsweise durch eine oder mehrere Recheneinrichtungen, durchgeführt, was auch für die im Folgenden dargestellten konkreten Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gilt, sofern nicht explizit auf eine Interaktion mit einem Benutzer verwiesen wird. Die Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, möglichst viele Implantate, insbesondere alle verfügbaren Herzklappenimplantate, in einer Datenbank vorzusehen, wobei ihnen dort Implantatparameter zugeordnet sind, die die Geometrie des Herzklappenimplantats beschreiben, wobei zusätzlich auch weitere Implantatparameter denkbar sind, beispielsweise solche, die das Material bzw. die Materialien des Implantats und dergleichen beschreiben. Durch eine automatische Auswertung des wenigstens einen dreidimensionalen Bilddatensatzes werden nun für die konkret zu behandelnde Person vollautomatisch Geometrieparameter bestimmt, anhand welcher unter Berücksichtigung der Implantatparameter beurteilt werden kann, welche Herzklappenimplantate für den konkreten Patienten, also die konkret zu behandelnde Person, geeignet sind. Es sind mithin Auswahlkriterien vorgesehen, die die Eignung eines Herzklappenimplantats, insbesondere anhand von beim Vergleich festgestellten Abweichungen, beurteilen. Beispielsweise kann hier ein Gesamtwert („Score“) gegen einen Grenzwert verglichen werden, wobei jedoch zusätzlich oder alternativ Abweichungen bezüglich bestimmter Sachverhalte einzeln gegen bestimmte Grenzwerte prüfbar sind und dergleichen. Derartige Auswahlkriterien sind im Stand der Technik bereits grundsätzlich bekannt und müssen hier nicht näher dargelegt werden.
Aufgrund der aus dem wenigstens einen dreidimensionalen Bilddatensatz errechneten Geometrieparameter wird der den Eingriff durchführenden Person mithin eine Empfehlung gegeben, welches Herzklappenimplantat bzw. welche Herzklappenimplantate idealerweise implantiert werden können. Das System wertet also die Anatomie, bereitgestellt aus den Daten wenigstens einer präoperativen Modalität, aus, und gibt eine Empfehlung für die den Eingriff durchführende Person, die neutral ist, das bedeutet, die letztendliche Entscheidung, welches Herzklappenimplantat tatsächlich verwendet wird, liegt weiterhin beim Arzt bzw. dem Herzteam. Bei den ausgewählten Herzklappenimplantaten handelt es sich mithin lediglich um Empfehlungen. Die automatische Ermittlung der Geometrieparameter und die ebenso automatisierte Bestimmung der Implantatsempfehlung bedeuten eine deutliche Zeitersparnis für den zu behandelnden Arzt, wobei zudem ein genaueres Ergebnis erhalten wird. Fehlerquellen werden minimiert. Der Patient kann folglich das für ihn ideale Implantat erhalten. Vor allem für noch unerfahrene Ärzte stellen die Empfehlungen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Hilfe dar, um eine Entscheidung treffen zu können. Die Lernkurve bei den die Implantation durchführenden Personen kann deutlich gesteigert werden.
Als dreidimensionaler Bilddatensatz kann ein CT-Angiographiebilddatensatz und/oder ein Ultraschallbilddatensatz, insbesondere ein transösophagealer Echokardiographiedatensatz und/oder ein transthorakaler Ultraschallbilddatensatz, und/oder ein mit einer Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen aufgenommener Angiographiedatensatz und/oder ein Magnetresonanzdatensatz verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn wenigstens zwei dreidimensionale Bilddatensätze unterschiedlicher Modalitäten verwendet werden, beispielsweise wenigstens ein Ultraschall-Bilddatensatz und wenigstens ein CT- und/oder C-Bogen-Bilddatensatz. Damit ist eine breitere Basis für die Bestimmung der die Anatomie beschreibenden Geometrieparameter gegeben, wobei insbesondere Vor- und Nachteile verschiedener Modalitäten bei der Ermittlung der Geometrieparameter berücksichtigt werden können. Als Geometrieparameter können wenigstens ein den Aortensinus beschreibender Parameter, insbesondere eine lange und eine kurze Achse einer den Querschnitt beschreibenden Ellipse und/oder ein Durchmesser und/oder wenigstens ein die Geometrie der nativen Herzklappe beschreibender Parameter, insbesondere eine Fläche der nativen Herzklappe und/oder die tiefsten Taschenpunkte und/oder eine aus den tiefsten Taschenpunkten abgeleitete Klappenebene und/oder der Grad der Stenotisierung der nativen Klappe und/oder die Form der nativen Herzklappe und/oder die Form und/oder die Position der Klappentaschen beschreibende Parameter, und/oder die Position der Koronarostien und/oder wenigstens eine Gewebeeigenschaft der Aorta, insbesondere im Hinblick auf eine Porzellanaorta, verwendet werden. Die Geometrieparameter sollten letztlich so gewählt werden, dass sie möglichst umfassend die Geometrie und gegebenenfalls weitere Umstände im Implantationsbereich beschreiben, insbesondere so, dass die tatsächliche Anatomie in Verbindung zur Geometrie eines Implantats gesetzt werden kann, sodass dieses Herzklappenimplantat dann auch die für einen erfolgreichen Eingriff nötigen Anforderungen erfüllt.
Die Geometrieparameter können mit grundsätzlich bekannten Methoden der Bildanalyse bestimmt werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Geometrieparameter aufgrund einer Segmentierung und/oder eines Abgleichs mit einem Modell, insbesondere einem anatomischen Atlas, ermittelt werden. Jedoch können auch weitere Algorithmen, die grundsätzlich bekannt sind, eingesetzt werden, wobei erfindungsgemäß im Übrigen davon ausgegangen wird, dass, falls die entsprechende Modalität nicht ohnehin deutlich genug die Blutgefäße und die Herzklappen wiedergibt, bei der Aufnahme der dreidimensionalen Bilddatensätze ein Kontrastmittel verabreicht wird, wobei die Verabreichung eines Kontrastmittels genau wie der eigentliche minimalinvasive Eingriff nicht Gegenstand der Erfindung sind. Weitere Algorithmen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden können, sind beispielsweise Kantendetektionsalgorithmen und dergleichen. Besonders bevorzugt ist jedoch die Verwendung eines anatomischen Modells, da dann gegebenenfalls, je nach Wahl des anatomischen Atlas, bereits die Anpassungen des anatomischen Atlas auf die tatsächlich vorhandene Anatomie die Ableitung von Geometrieparametern ermöglicht.
Als Implantatparameter können die Länge des Herzklappenimplantats und/oder der Durchmesser des Herzklappenimplantats und/oder die Form des Herzklappenimplantats und/oder eine Art, insbesondere ein Material, des Herzklappenimplantats verwendet werden. Sinnvoll ist es in diesem Zusammenhang, vom Hersteller ohnehin gelieferte Angaben zur Geometrie des Herzklappenimplantats zu nutzen, welche dann auch direkt in die Datenbank eingepflegt werden können.
Dabei sei an dieser Stelle bereits angemerkt, dass die Datenbank bevorzugt dann, wenn sie auch interne Zusatzinformationen enthält, als eine lokale Datenbank, beispielsweise im Intranet eines Krankenhauses, vorgesehen ist. Es ist jedoch auch denkbar, eine generelle, beispielsweise über das Internet erreichbare Datenbank zu verwenden. Eine lokale Datenbank kann von Benutzern jederzeit problemlos auch vor Ort erweitert werden, beispielsweise durch das Einpflegen neuer Herzklappenimplantate. Jedoch ist auch bei einer lokalen Datenbank eine Fernwartung möglich, sodass beispielsweise Informationen über neue Herzklappenimplantate über eine Fernwartungsschnittstelle in die Datenbank eingebracht werden können und dergleichen. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang im Übrigen, wenn die Datenbank Herzklappenimplantate von wenigstens zwei Herstellern enthält. Ideal ist es, wenn alle aktuell auf dem Markt verfügbaren Herzklappenimplantate in der erfindungsgemäß verwendeten Datenbank vorhanden sind, um hier eine ideale Behandlung der Patienten durch Berücksichtigung aller möglichen Optionen zu erreichen.
Wie bereits deutlich wurde, können auch außerhalb der unmittelbaren Geometrie liegende Tatsachen bei der Ermittlung der Empfehlung berücksichtigt werden, beispielsweise spezielle anatomische Eigenschaften im Implantationsbereich des Patienten. Zu nennen ist hier beispielsweise eine sogenannte Porzellanaorta. Auch dies kann berücksichtigt werden, indem bestimmte Materialien für das Herzklappenimplantat bevorzugt werden oder auch ein Herzklappenimplantat einer Art gewählt wird, welche das Aortengewebe möglichst wenig belastet. Derartige weitergehende Anatomieparameter können auch aus dem dreidimensionalen Bilddatensatz gewonnen werden, es ist jedoch auch denkbar, hierbei Anamnesedaten des Patienten zu berücksichtigen, die beispielsweise über eine elektronische Patientenakte und/oder ein Krankenhausinformationssystem und/oder ein Radiologieinformationssystem zugänglich sind. Relevant für die zu verwendende Art von Herzklappenimplantaten kann auch die tatsächlich vorhandene Verkalkung, insbesondere eine Angabe des Stenotisierungsgrades, sein, da sich manche Funktionsprinzipien von Herzklappenimplantaten nicht für alle Arten von Fehlfunktionen eignen.
Konkret kann im Rahmen des Vergleichs vorgesehen sein, dass aus den Geometrieparametern den Implantatparametern entsprechende Vergleichsparameter abgeleitet und für den Vergleich verwendet werden. Letztlich werden also aus den Geometrieparametern Anforderungen abgeleitet, die ein geeignetes Herzklappenimplantat zu erfüllen hätte. Je nachdem, wie gut diese Anforderungen erfüllt sind, sind die Auswahlkriterien getroffen oder auch nicht und das geprüfte Herzklappenimplantat wird verwendet.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass zu jedem ausgewählten Herzklappenimplantat ein Eignungswert abhängig von der Höhe einer bei dem Vergleich festgestellten Abweichung ermittelt wird, wobei die Anzeige in Abhängigkeit von dem Eignungswert erfolgt. Es können also auch Abstufungen der Eignung eines Herzklappenimplantats vorgesehen sein, die auch entsprechend zur Anzeige gebracht werden können. Dies basiert insbesondere auf den beim Vergleich festgestellten Abweichungen, das bedeutet, die den Eingriff durchführende Person erhält bei der Auswahl des Herzklappenimplantats nicht nur die Information, ob das Herzklappenimplantat grundsätzlich geeignet ist, sondern zusätzlich auch eine Information darüber, wie gut die Eignung denn ist.
Dabei kann in einer konkreten, zweckmäßigen Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die ausgewählten Herzklappenimplantate in Eignungsklassen eingeteilt werden, wobei unterschiedlichen Eignungsklassen unterschiedliche Farben bei der Darstellung zugeordnet werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass besonders gut geeignete Herzklappenimplantate in grün zur Anzeige gebracht werden, weniger gut geeignete in gelb und schlechter geeignete in orange oder rot. So ist für die den Eingriff durchführende Person am besten zu erkennen, welches Herzklappenimplantat die Kriterien am besten erfüllt.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Anzeige der ausgewählten Herzklappenimplantate nach Art eines Drop-Down-Menüs zur Auswahl erfolgt und/oder auch nicht ausgewählte Herzklappenimplantate optisch unterscheidbar, insbesondere ausgegraut, zur Anzeige gebracht werden. Im Rahmen eines größeren Unterstützungsprogrammpakets bzw. Unterstützungssystems kann über ein derartiges Drop-Down-Menü beispielsweise eine vorläufige und/oder endgültige Auswahl eines beim Eingriff tatsächlich zu verwendenden Herzklappenimplantats getroffen werden, wobei beispielsweise eine farbliche Unterscheidung nach Eignungsklassen kontrastiert werden kann durch eine ausgegraute zusätzliche Darstellung nicht geeigneter Herzklappenimplantate. Damit ist eine besonders intuitive Verständlichkeit gegeben.
In zweckmäßiger Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass den Herzklappenimplantaten in der Datenbank eine Verfügbarkeitsinformation, insbesondere eine Information, ob das Herzklappenimplantat auf Lager ist, zugeordnet ist, welche für die ausgewählten Herzklappenimplantate ebenso zur Anzeige gebracht wird. Mithin kann also auch automatisch ermittelt werden, ob eines der empfohlenen Herzklappenimplantate überhaupt im Lager vorhanden ist, wobei jedoch auch, insbesondere, wenn das Verfahren schon deutlich vor dem eigentlichen Eingriff angewandt wird, eine Option angeboten werden kann, das Herzklappenimplantat zu bestellen.
Mit besonderem Vorteil ist es daher möglich, dass bei endgültiger Auswahl eines Herzklappenimplantats zur Implantation ein automatischer Bestellungsprozess oder Nachbestellungsprozess angestoßen wird. Nicht nur im Hinblick auf eine Bestellung können die weiteren Vorgänge zur unterstützenden Vorbereitung der Implantation automatisiert werden, sondern auch im Hinblick darauf, die Lagerbestände möglichst vollzählig zu halten. So kann immer dann, wenn ein Herzklappenimplantat tatsächlich einem Patienten eingesetzt wird, bereits automatisch dafür gesorgt werden, dass eine Nachbestellung erfolgt und mithin der Lagervorrat weiterhin gegeben ist, insbesondere nach einer bestätigten Durchführung der Implantation.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Einblendung einer ein ausgewähltes Herzklappenimplantat beschreibenden Implantatsdarstellung in den dreidimensionalen Bilddatensatz oder in ein insbesondere mit dem dreidimensionalen Bilddatensatz registriertes, insbesondere während des Implantationseingriffs aufgenommenes zweidimensionales Fluoroskopiebild erfolgt. Die Unterstützung für eine den Eingriff vorbereitende und/oder durchführende Person kann also weiterhin dadurch verbessert werden, dass ihm eine bildliche Darstellung eines ausgewählten Herzklappenimplantats innerhalb der tatsächlichen Anatomie zur Verfügung gestellt wird. So ist es in der Vorbereitungsphase der Implantation beispielsweise denkbar, dass über das Drop-Down-Menü durch einen Benutzer verschiedene ausgewählte Herzklappenimplantate bestimmt werden können, wobei dann immer das gerade durch den Nutzer bestimmte Herzklappenimplantat in der tatsächlichen Anatomie dargestellt wird, um so eine weitere Entscheidungshilfe für die den Eingriff vorbereitende und/oder durchführende Person zu geben. Etwas Derartiges ist im Rahmen der Erfindung letztlich problemlos möglich, da mit den die Geometrie des Herzklappenimplantats beschreibenden Implantatparametern eine Beschreibung der Implantatsgeometrie gegeben ist, aus der eine angepasste Implantatsdarstellung hergeleitet werden kann.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Benutzer auch während der Implantation selber unterstützt werden kann. Wie bereits dargelegt wurde, werden in diesem Zusammenhang häufig zur Nachverfolgung und Überwachung kontinuierlich zweidimensionale Fluoroskopiebilder aufgenommen, die den Implantationsbereich zeigen. Wird in diese Fluoroskopiebilder auch ein ausgewähltes Herzklappenimplantat, insbesondere das letztendlich zur Implantation vorgesehene Herzklappenimplantat, eingeblendet, kann auch eine Navigationshilfe bzw. eine Setzhilfe für die den Eingriff durchführende Person realisiert werden.
Gerade in diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn eine ideale Position und Orientierung des Herzklappenimplantats ermittelt wird und die Einblendung an der idealen Position und in der idealen Orientierung erfolgt. Das bedeutet also, dass dem Benutzer des erfindungsgemäßen Verfahrens das Herzklappenimplantat so gemeinsam mit der Anatomie des Patienten angezeigt werden kann, dass er auf einen Blick die gewollte Position und/oder Orientierung wahrnehmen und beurteilen kann, insbesondere auch im Hinblick auf eine Navigation zu dieser idealen Position, um dort die endgültige Implantation vorzunehmen.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei vorgesehen sein, dass bei der positions- und orientierungsgenauen Einblendung der Implantatsdarstellung in ein Fluoroskopiebild die Bewegung des Implantationsbereichs berücksichtigt wird. Nachdem auch während des Eingriffs das Herz des Patienten schlägt, liegt eine andauernde Bewegung des Zielgebiets, also des Implantationsbereichs, vor. Hinsichtlich der Verwendung der Implantatsdarstellung als Navigationshilfe ist es dabei besonders vorteilhaft, diese Bewegung auch bei der Einblendung zu berücksichtigen, das bedeutet, die eingeblendete Implantatsdarstellung soll sich mit der Anatomie mitbewegen, sodass sich letztlich eine einfachere Positioniermöglichkeit für die den Eingriff durchführende Person ergibt, ohne dass diese Bewegung geistig noch mit hinein gedacht werden muss.
Konkret kann zur Berücksichtigung der Bewegung eine Bewegungsinformation aus einem einen Herzzyklus abbildenden Kalibrationslauf gewonnen werden und eine von der Bewegungsinformation abgeleitete Positionsanpassung in Abhängigkeit einer EKG-Messung erfolgen, bevorzugt ist es jedoch, wenn zur Berücksichtigung der Bewegung wenigstens ein in dem Fluoroskopiebild detektierbares anatomisches Merkmal nachverfolgt wird. So ist es in einer weniger bevorzugten Erfindungsalternative also denkbar, ein Bewegungsmodell aus einem kompletten Durchlauf des Bewegungszyklus, mithin des Herzzyklus, zu erstellen, um eine entsprechende Bewegung dann abhängig von der aktuellen Phase des Herzzyklus auch für die eingeblendete Implantatsdarstellung zu realisieren. Nachdem aber die Herzbewegung nicht grundsätzlich jedes Mal gleich ist, wird es erfindungsgemäß bevorzugt, ein anatomisches Merkmal, insbesondere im Bereich des Aortensinus, nachzuverfolgen, beispielsweise die Wände der Aorta im Implantationsbereich, sodass dann immer eine Orientierung an dem tatsächlichen Zustand im Implantationsbereich vorliegt. Die Position der Implantatsdarstellung wird mithin in Echtzeit nachgeführt, beispielsweise, indem die Implantatsdarstellung immer benachbart zur Aortenwand innerhalb der Aorta verbleibt.
So kann auch allgemein vorgesehen sein, dass bei der Einblendung eine Anpassung an den detektierten Rand der Aorta im Implantationsbereich erfolgt, um die ideale Position und Orientierung des Herzklappenimplantats korrekt darstellen zu könne, insbesondere in dem Fluoroskopiebild.
Wie bereits erwähnt wurde, werden die zweidimensionalen Fluoroskopiebilder während des Eingriffs häufig aufgenommen, um den Fortschritt des Eingriffs beurteilen zu können. Meist ist dabei das zum Transport des Herzklappenimplantats verwendete Instrument, insbesondere ein Katheter, deutlich in den Fluoroskopiebildern zu erkennen, wobei es zusätzlich bekannt und auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung zweckmäßig ist, wenn das Herzklappenimplantat selbst mit wenigstens einem Röntgenmarker versehen ist. Beispielsweise ist es bekannt und auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn ein umlaufender Röntgenmarker bzw. eine umlaufende Anordnung von Röntgenmarkern an dem Herzklappenimplantat vorgesehen ist, der letztlich eine ausgezeichnete Ebene des Herzklappenimplantats beschreibt, die dann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch mit einer als Geometrieparameter ermittelten Klappenebene in Beziehung gesetzt werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann mithin vorgesehen sein, dass eine Position und Orientierung des tatsächlichen, von einem Instrument, insbesondere einem Katheter, getragenen, insbesondere mit wenigstens einem Röntgenmarker versehenen Herzklappenimplantats in dem Fluoroskopiebild und eine Abweichung zu der idealen Position und Orientierung ermittelt werden, wobei abhängig von der Abweichung ein Hinweis an einen Benutzer ausgegeben wird. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehene Navigationshilfe kann also erweitert werden, indem die in dem Fluoroskopiebild, insbesondere aufgrund der Röntgenmarker, leicht erkennbare aktuelle Position und Orientierung des Herzklappenimplantats mit der idealen Position und Orientierung verglichen wird und der Benutzer letztlich aufgrund der Abweichung geleitet wird. Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die Implantatsdarstellung als zusätzliche Navigationshilfen auch beispielsweise eine Ebene andeuten kann, die in Deckung mit einer durch einen umlaufenden Röntgenmarker an dem Implantat definierten Ebene gebracht werden soll.
Konkret kann bei solchen zusätzlichen Hinweisen zur Positionierung des tatsächlichen Herzklappenimplantats vorgesehen sein, dass als Hinweis eine von der Abweichung abhängige Färbung der Implantatsdarstellung verwendet wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei einer Positionsabweichung oberhalb von 2 Millimetern eine rote Färbung verwendet wird, bei einer Abweichung zwischen 2 und 0,5 Millimetern eine gelbe Färbung und bei einer Abweichung unterhalb von 0,5 Millimetern eine grüne Färbung. Auf diese Weise ist letztlich eine Art „Targeting“ realisiert, das auch die Position innerhalb des Implantationsbereichs (zu hoch, zu tief) darstellen kann.
Die Möglichkeiten der vorliegenden Erfindung beschränken sich jedoch nicht nur auf den Vergleich von Abständen. So kann vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass auch ein die Abweichung der Orientierung von der idealen Orientierung beschreibender Hinweis ausgegeben wird. Betrachtet werden kann beispielsweise eine Verkippung der Orientierung der durch die tiefsten Punkte der Taschen verlaufenden Klappenebene. Auch die Rotation des Implantats spielt eine wichtige Rolle und kann daher berücksichtigt werden. Selbstverständlich können sich hier verschiedene Hinweise ergänzen, so dass beispielsweise bezüglich der Rotation ein Buchstabe ausgegeben werden kann, insbesondere ein L, wenn linkskoronar gedreht werden muss, ein R, wenn rechtskoronar gedreht werden muss und ein N, wenn nichtkoronar gedreht werden muss.
Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es allgemein äußerst vorteilhaft ist, wenn von einem Gesamtunterstützungssystem, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren realisiert ist, auch registriert wird, dass eine Implantation tatsächlich stattgefunden hat, was auch in einem später zu erstellenden Bericht dokumentiert werden kann.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass Einblendungen und auch die nun beschriebene Zielführung jederzeit manuell abgestellt werden können.
Gerade in diesem Zusammenhang einer fluoroskopischen Zielführung zu einer idealen Position und Orientierung des tatsächlich verwendeten Herzklappenimplantats, aber auch allgemein, ist es äußerst zweckmäßig, wenn bei einer fluoroskopischen Überwachung des Eingriffs aus wenigstens einem Geometrieparameter, insbesondere einer Klappenebene, eine optimale Projektionsrichtung für die Fluoroskopieaufnahmen ermittelt wird und als Hinweis ausgegeben und/oder zur automatischen Einstellung einer Röntgeneinrichtung, insbesondere des C-Bogens einer Röntgeneinrichtung, verwendet wird. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass auch ein Teil der Geometrieparameter hinsichtlich der Bestimmung der Projektionsrichtung ausgewertet wird. Dabei bietet sich besonders die aus den tiefsten Taschenpunkten bestimmte Klappenebene als Referenz an. Die Projektionsrichtung kann dabei so gewählt werden, dass sie letztlich parallel zu der Klappenebene derart verläuft, dass die Ursprünge der Koronarostien in der Aorta deutlich zu erkennen sind. Gerade im Zusammenhang mit der beschriebenen Navigationshilfe ergibt sich eine weitere Verbesserung, nachdem die Fluoroskopiebilder alle wichtigen Informationen auf eine klar interpretierbare Art zeigen. Insbesondere werden Verzerrungen weiträumig vermieden und weitere relevante anatomische Merkmale, insbesondere die Koronarostien, sind sichtbar.
Dabei sei in diesem Zusammenhang noch darauf hingewiesen, dass die zweidimensionalen Fluoroskopiebilder mit dem wenigstens einen dreidimensionalen Bilddatensatz selbstverständlich registriert sind oder werden, genau wie auch bei mehreren dreidimensionalen Bilddatensätzen eine 3D-3D-Registrierung zwischen den Bilddatensätzen vorgesehen ist. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die zweidimensionalen Fluoroskopiebilder mit einer Röntgeneinrichtung, insbesondere einer Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen aufgenommen werden, die auch bereits Quelle eines dreidimensionalen Datensatzes war, insbesondere eines unmittelbar vor dem Eingriff aufgenommenen dreidimensionalen Bilddatensatzes, wobei der Patient zwischen der Aufnahme des dreidimensionalen Bilddatensatzes und dem Eingriff nicht mehr bewegt wird. Dann liegt aufgrund derselben Röntgeneinrichtung eine Registrierung ohnehin vor; ansonsten sind übliche 2D-3D-Registrierungsalgorithmen denkbar.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass nach der Implantation automatisch ein Bericht über die Implantation erstellt und in einer Speichereinrichtung abgelegt wird. Nach einer erfolgreichen Implantation kann mithin durch ein Unterstützungssystem, das das erfindungsgemäße Verfahren realisiert, automatisch ein Bericht zur Dokumentation erstellt werden, welcher insbesondere für eine Weiterverarbeitung relevante Informationen enthält. Eine solche automatisierte Berichterstellung hat neben der möglichen Standardisierbarkeit von Berichten und der Zeitersparnis den Vorteil, dass Eingabefehler vermieden werden und im Folgenden noch relevante Daten in jedem Fall aufbewahrt werden können.
Konkret kann ein Personendaten zu der zu behandelnden Person und/oder Klappendaten zu dem implantierten Herzklappenimplantat und/oder Anamnesedaten der behandelnden Person und/oder Daten zu verwendeten Bildgebungseinrichtungen und/oder den dreidimensionalen Bilddatensatz und/oder weitere Bilder, insbesondere ausgewählte Fluoroskopiebilder und/oder ein abschließendes Kontrollbild, insbesondere in chronologischer Reihenfolge enthaltender Bericht erstellt werden. So kann beispielsweise ein Bericht automatisch realisiert werden, der die Anamnese des Patienten, alle wichtigen Parameter der Durchleuchtung und der implantierten Klappe und beispielsweise markierte Akquisitionsbilder enthält. Beispielsweise können ein CT-Angiographiedatensatz, ein Kontrolldatensatz und dergleichen im Bericht gespeichert oder wenigstens verlinkt werden. Gerade Schlüsselsequenzbilder, beispielsweise also die Planung des Eingriffs dokumentierende Bilder, die Valvuloplastie (Aufdehnung der verengten Herzklappe, insbesondere mit einem Ballonkatheter) dokumentierende Bilder und/oder die Implantation selbst, insbesondere inklusive eines durchgeführten Targeting, dokumentierende Bilder sowie ein Kontrollbild, können zusammengefasst in chronologischer Reihenfolge oder einer sonstigen logischen Reihenfolge im Bericht gespeichert und später wieder ausgegeben werden.
Vorteilhafterweise kann der Bericht an ein Krankenhausinformationssystem und/oder ein Radiologieinformationssystem übertragen werden. Auf diese Weise können alle Informationen zu Herzklappenimplantationen zentral gesammelt abgelegt werden, insbesondere kann dort auch automatisch wenigstens ein Teil der Daten des Berichts in eine elektronische Patientenakte oder dergleichen übertragen werden. Der Bericht steht an allen Befundungsarbeitsplätzen beispielsweise einer Klinik zur Verfügung und kann insbesondere bei der Nachsorge der Implantation und/oder im Hinblick auf weitere Diagnosen des Patienten berücksichtigt werden.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn auf Basis des Berichtes eine automatische Abrechnung, insbesondere basierend auf DRG-Daten, erfolgt. Das automatisierte Erstellen des Berichts ermöglicht es mithin auch, die Abrechnung zu vereinfachen, insbesondere, nachdem diese meist auf Basis der diagnosebezogenen Fallgruppen (DRG) erfolgt, mit welchen Leistungen an Patienten anhand der Haupt- und Nebendiagnosen für den einzelnen Behandlungsfall und die fallbezogenen durchgeführten Behandlungen in Fallgruppen klassifiziert werden. Insbesondere bezüglich der Herzklappenimplantation können die DRG-Daten aus den Vorgängen selbst automatisch schlussgefolgert werden, wobei es auch denkbar ist, insbesondere weitere DRG-Daten aus den Anamnesedaten des Patienten und dergleichen abzuleiten. Sind aber die DRG-Daten erst bekannt, so ist es auch möglich, die entsprechenden Abrechnungen automatisch zu erstellen und insbesondere auch automatisch an den Kostenträger weiterzuleiten, sodass Verwaltungsaufwand eingespart wird.
Eine weitere mögliche Auswertung des Berichts wurde bereits genannt, denn der erstellte Bericht kann auch hinsichtlich der Nachbestellung eines im Rahmen der Implantation tatsächlich implantierten Herzklappenimplantats verwendet werden, welche ebenso vollautomatisch in die Wege geleitet werden kann, um die Lagerbestände vollzählig zu halten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zudem vorgesehen sein, dass der Bericht wenigstens teilweise an eine externe Herzklappendatenbank, insbesondere ein internationales Herzklappenregister, übertragen wird. Solche internationalen Herzklappenregister sind grundsätzlich bereits bekannt. Insbesondere ist es also möglich, insbesondere anonymisierte Patientendaten, beispielsweise bezüglich des Alters, des Geschlechts, der Anamnese und dergleichen, sowie das verwendete Herzklappenimplantat und gegebenenfalls Details zu dessen Implantation an das internationale Klappenregister zu versenden. Dort können die übertragenen Daten dann weiter ausgewertet werden und es kommt vorteilhafter Weise zu einem Erfahrungsaustausch für alle angeschlossenen Anwender und Hersteller. Insbesondere können auf Basis der Daten in dem internationalen Klappenregister Statistiken erstellt werden, beispielsweise bezüglich des Altersschnitts, der Verwendung der Herzklappenimplantate und dergleichen.
Vorteilhafter Weise kann der Bericht im HL7-Format (Health Level 7-Format) erstellt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Bericht von unterschiedlichen Computersystemen und Anwendungen korrekt gelesen und ausgewertet werden kann.
Wie bereits erwähnt wurde, kann das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere als ein Unterstützungssystem realisiert werden, insbesondere also ein Verbund von mehreren Recheneinrichtungen, auf denen die verschiedenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert werden, insbesondere durch geeignete Hardware- und/oder Softwarebestandteile, die in verschiedenen Stadien des erfindungsgemäßen Verfahrens miteinander kommunizieren können, insbesondere auch über Recheneinrichtungen hinweg. Ein solches Unterstützungssystem kann also die Tätigkeiten im Umfeld und während der Implantation ständig unterstützend begleitend und bietet mithin ein Gesamtpaket, welches zur Verbesserung der Qualität der Implantation und im Umfeld stattfindender Tätigkeiten beiträgt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
1 einen Teilablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 die Struktur der erfindungsgemäß verwendeten Datenbank,
3 eine Möglichkeit zur Anzeige ausgewählter Herzklappenimplantate,
4 eine Skizze zur Geometrie im Bereich des Aortensinus,
5 eine mögliche Darstellung zu einem ersten Zeitpunkt während der Implantation,
6 eine mögliche Darstellung zu einem zweiten Zeitpunkt während der Implantation, und
7 einen Ablaufplan des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahren nach der Implantation.
Das im Folgenden dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft die Unterstützung von eine Implantation eines Herzklappenimplantats vorbereitenden und/oder unterstützenden Personen, sowohl in der Vorbereitung des minimalinvasiven Eingriffs wie auch in dessen Durchführung und Nachbereitung. Realisiert werden kann es beispielsweise durch ein Unterstützungssystem, welches miteinander kommunizierende Recheneinrichtungen aufweist, die über entsprechende Software- und/oder Hardwarekomponenten, welche miteinander geeignet kommunizieren, zur Ausführung von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sind. Beispielsweise kann das Unterstützungssystem im Intranet eines Krankenhauses oder einer vergleichbaren medizinischen Facility eingesetzt werden.
Die Durchführung und Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens hinsichtlich der Vorbereitung und Durchführung der Implantation sei nun zunächst mit Hilfe des Ablaufplans in 1 näher dargestellt.
In einem Schritt 1 wird wenigstens ein dreidimensionaler Bilddatensatz aufgenommen, der als Planungsbilddatensatz dienen kann. Bevorzugt ist es jedoch, mehr als einen dreidimensionalen Bilddatensatz aufzunehmen, wobei unterschiedliche Modalitäten verwendet werden, sodass beispielsweise eine CT-Angiographie und eine Ultraschallaufnahme durchgeführt werden können. Selbstverständlich sind die dreidimensionalen Bilddatensätze über bekannte 3D-3D-Registrierungsmethoden miteinander zu registrieren. Weiterhin sei angemerkt, dass Aufnahmen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wo nötig, nach Gabe eines Kontrastmittels stattfinden können.
In einem Schritt 2 werden nun Geometrieparameter, die das Implantationsgebiet und insbesondere die native Herzklappe beschreiben, ermittelt. Nachdem es vorliegend um eine Aortenklappe geht, ist mithin neben der Herzklappe selber der Aortensinus bzw. die Aorta bis wenigstens inklusive der Koronarostien, mithin der Bereiche, in denen die Koronararterien abzweigen, betroffen.
Die Geometrieparameter werden dabei so bestimmt, dass möglichst genau beurteilt werden kann, welcher Art die Geometrie des zu verwendenden Herzklappenimplantats sein muss, um bestmöglichen Erfolg für den Patienten, also die zu behandelnde Person, zu gewährleisten.
Dabei können als Geometrieparameter beispielsweise den Aortensinus beschreibende Parameter, insbesondere eine lange und eine kurze Achse einer den Querschnitt beschreibenden Ellipse und ein insbesondere daraus abgeleiteter Durchmesser, die Geometrie der nativen Herzklappe beschreibende Parameter, insbesondere die Fläche, die tiefsten Taschenpunkte und eine daraus abgeleitete Klappenebene, der Grad der Stenotisierung der nativen Klappe sowie Parameter bezüglich der Klappentaschen, die Position der Koronarostien, insbesondere bezüglich der Klappenebene, bestimmt werden. Auch sonstige, die Anatomie beschreibende Parameter können wie die Geometrieparameter automatisch aus dem wenigstens einen dreidimensionalen Bilddatensatz bestimmt werden, beispielsweise Gewebeeigenschaften der Aorta, insbesondere im Hinblick auf eine Porzellanaorta.
Auf Basis dieser Geometrieparameter, insbesondere auch der weiteren, die Anatomie beschreibenden Parameter, sollen nun in einem Schritt 3 automatisch geeignete Herzklappenimplantate als Empfehlung aus einer Datenbank 4 ermittelt werden. Die Struktur der Datenbank 4 wird durch 2 näher erläutert. Jeweils ein Datensatz 5 ist einem bestimmten Herzklappenimplantat zugeordnet. Die Datensätze 5 enthalten zunächst allgemeine Informationen 6 über das Implantat, insbesondere dessen Modellname, den Hersteller und dergleichen. Zusätzlich enthält jeder Datensatz 5 die Geometrie des Implantats beschreibende Implantatparameter 7, wobei es sich insbesondere um vom Hersteller des Herzklappenimplantats gelieferte Angaben handelt. Beispiele sind die Länge des Herzklappenimplantats, der Durchmesser des Herzklappenimplantats, die Form des Herzklappenimplantats bzw. auch seiner Taschen, und dergleichen.
Zusätzlich können in den Datensätzen 5 auch weitere Implantatparameter 8 enthalten sein, die sich beispielsweise auf das Material des Herzklappenimplantats, die Art, wie das Implantat letztlich implantiert wird, und dergleichen beziehen.
Schließlich enthalten die Datensätze 5 auch Verfügbarkeitsinformationen 9, die angeben, ob das Herzklappenimplantat im Lager der Klinik bzw. medizinischen Einrichtung vorhanden ist, ob es bestellbar ist und dergleichen.
Nachdem also in Schritt 2, insbesondere aufgrund üblicher Bildanalysemethoden, umfassend eine Segmentierung und/oder einen Abgleich mit einem Modell, insbesondere einem anatomischen Atlas, die Geometrieparameter, die die reale Anatomie beschreiben, ermittelt wurden, werden in Schritt 3 aus diesen Geometrieparametern zunächst Implantatparametern 7, 8 entsprechende Vergleichsparameter abgeleitet, wobei dann für jedes Herzklappenimplantat in der Datenbank 4 festgestellt wird, wie groß die Abweichungen sind, woraus sich aufgrund bestimmter Auswahlkriterien insgesamt ergibt, ob das jeweilige Herzklappenimplantat für die konkrete Anatomie des betrachteten Patienten geeignet ist oder nicht. Dabei können neben den reinen Geometriebetrachtungen, wie bereits angedeutet, auch weitere Betrachtungen durchgeführt werden, insbesondere bezüglich des Materials des Herzklappenimplantats und der Art der Einbringung, beispielsweise im Bezug auf das Vorliegen einer Porzellanaorta, und dergleichen.
Resultat des Schrittes 3 ist wenigstens ein ausgewähltes, für die konkret zu behandelnde Person geeignetes Herzklappenimplantat, insbesondere jedoch mehrere derartige ausgewählte Herzklappenimplantate. Jedem ausgewählten Herzklappenimplantat ist dabei ein Eignungswert zugeordnet, der die Eignung in Abhängigkeit der bei dem Vergleich festgestellten Abweichungen angibt. Dabei erfolgt vorliegend eine Einteilung in drei Eignungsklassen, nämlich sehr gut geeignete Herzklappenimplantate, weniger gut geeignete Herzklappenimplantate und schlecht geeignete Herzklappenimplantate.
Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die Datenbank 4 möglichst viele tatsächlich verfügbare Herzklappeimplantate enthält, insbesondere die Herzklappenimplantate von wenigstens zwei Herstellern. Idealerweise sind alle verfügbaren Herzklappenimplantate in der Datenbank 4 erfasst, die hierzu vor Ort, beispielsweise also in einer Klinik, ständig von Hand aktuell gehalten werden kann oder aber auch durch automatische Updates, die beispielsweise von den Herstellern ausgehen können, auf neuestem Stand gehalten wird.
In einem Schritt 10 werden die ausgewählten Implantate dann als Empfehlung dem Benutzer zur Anzeige gebracht, was beispielsweise wie in 3 beispielhaft dargestellt erfolgen kann. Darin ist eine aus dem oder wenigstens einem dreidimensionalen Bilddatensatz abgeleitete Darstellung 11 zu sehen, die hier einem Schnittbild einer Orientierung entspricht, die sich auch bei einer idealen Projektionsrichtung ergeben würde, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird. Selbstverständlich sind auch andere Darstellungen 11 denkbar, beispielsweise dreidimensionale Ansichten, die verschwenkt werden können; die hier gezeigte Ansicht ist lediglich für die einfache Darstellbarkeit gewählt.
Deutlich erkennbar ist die Aorta 12 mit dem Aortensinus 13, an dem die native Klappe 14 mit ihren drei Taschenn 15 vorliegt. Nahe an der Herzklappe 14 zweigen über die Koronarostien die Koronararterien 16 ab.
Über ein hier der besseren Darstellung wegen geöffnet gezeigtes Drop-Down-Menü 17, vgl. Bedienelement 18, lässt sich zumindest vorerst eines der ausgewählten Implantate auswählen. Aktuell ist das Implantat I1 von einem Benutzer vorläufig bestimmt worden, während die weiteren grundsätzlich geeigneten, in Schritt 3 ausgewählten Implantate I2, I3 und I4 ebenso deutlich im Drop-Down-Menü 17 gezeigt sind. Das Herzklappenimplantat I5 und weitere, nicht in Schritt 3 ausgewählte Herzklappenimplantate, sind zwar auch dargestellt, aber ausgegraut. Das bedeutet, sie können nicht durch Interaktion mit dem Drop-Down-Menü 17 ausgewählt werden.
Die Herzklappenimplantate I1, I2, I3 und I4 werden je nach ihrer Eignungsklasse in unterschiedlichen Farben dargestellt. Besonders gut geeignete Herzklappeimplantate, hier das Implantat I1, werden dabei in grün dargestellt, weniger gut geeignete in gelb bzw. rot. Hinter der Bezeichnung des jeweiligen Herzklappenimplantats I1, I2, I3, I4 ist in Klammern noch der aus der Verfügbarkeitsinformation 9 abgeleitete Lagerbestand angegeben.
Hat der Benutzer in dem Drop-Down-Menü 17 ein Herzklappenimplantat I1, I2, I3 oder I4 vorläufig bestimmt, wird eine ideale Position und Orientierung des ausgewählten Herzklappenimplantats, hier I1, anhand der Implantatparameter 7 und der Geometrieparameter ermittelt, woraufhin eine selbstverständlich korrekt skalierte Implantatsdarstellung 19 an der ermittelten Position und in der ermittelten Orientierung in die Darstellung 11 eingeblendet wird, sodass sich der Benutzer ein Bild davon machen kann, wie das Implantat fertig implantiert in der zu behandelnden Person läge. Besonders hervorgehoben ist dabei bereits zu diesem Zeitpunkt eine durch umlaufende Röntgenmarker definierte Ebene 20. Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch andere Hilfsgrößen und dergleichen eingeblendet werden können, beispielsweise kennzeichnende Ebenen, Abstände und dergleichen. Zusatzinformationen können auch in einem Informationsfenster 21 zur Anzeige gebracht werden, beispielsweise Implantatparameter des aktuell bestimmten Herzklappenimplantats I1, aber auch Geometrieparameter und weitere Parameter, beispielsweise die Stenotisierung und dergleichen.
Der Benutzer wird also neben der Empfehlung mit allen notwendigen Informationen versorgt, um selbst das am besten für die zu behandelnde Person geeignete Herzklappenimplantat I1, I2, I3 bzw. I4 zu wählen. Grundsätzlich ist es selbstverständlich auch möglich, den hier dargestellten Empfehlungsmodus zu verlassen und dann auch andere, nicht in Schritt 3 ausgewählte Herzklappenimplantate in Betracht zu ziehen.
Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch erlauben können nicht im Lager vorhandene Herzklappenimplantate auszuwählen, welche dann automatisch bestellt werden.
In einem Schritt 22 trifft dann der Benutzer, insbesondere ein Arzt, eine endgültige Wahl, welches Herzklappenimplantat tatsächlich implantiert werden soll.
Soll dann die Implantation durchgeführt werden, ist es in einem optionalen Schritt 23 möglich und zweckmäßig, mit einer Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen, die auch zur Aufnahme von Fluoroskopiebildern zur Überwachung des minimalinvasiven Eingriffs genutzt werden soll, einen weiteren dreidimensionalen Bilddatensatz aufzunehmen, insbesondere, nachdem sich dann eine verbesserte Registrierung mit den später aufzunehmenden zweidimensionalen Fluoroskopiebildern ergibt. Es sei jedoch an dieser Stelle angemerkt, dass in anderen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch der mit der am Implantationsarbeitsplatz vorgesehenen Röntgeneinrichtung aufgenommene dreidimensionale Bilddatensatz genutzt werden kann, um Geometrieparameter und daraus eine Empfehlung zu verwendender Herzklappenimplantate unmittelbar vor der Operation zu ermöglichen.
Bevor nun die tatsächliche Implantation im minimalinvasiven Eingriff begonnen wird, ist nun vorgesehen, eine ideale Projektionsrichtung für die zweidimensionalen Fluoroskopiebilder zu wählen und diese einzustellen, was manuell nach einer Ausgabe der idealen Projektionsrichtung genauso erfolgen kann wie durch automatische Ansteuerung der Röntgeneinrichtung. Zur Wahl der idealen Projektionsrichtung sei dabei auf 4 verwiesen, die als Prinzipskizze den Aortensinus 13 mit den Koronarostien 24 in die Koronararterien 16 nochmals genauer zeigt. Als Geometrieparameter wurden vorliegend auch die sogenannten tiefsten Taschenpunkte 25 bestimmt, also die Punkte, die den am weitesten in das Herz hineinragenden Punkt der Taschen 15 der nativen Herzklappe 14 beschreiben. Aus diesen drei Punkten lässt sich eine Ebene, die Klappenebene 26, ableiten. Eine ideale Wahl der Projektionsrichtung 27 ist nun eine solche, die parallel zu der Klappenebene 26 verläuft, aber auch die Koronarostien 24 in die Koronararterien 16 deutlich zeigt.
Insbesondere lässt sich die ideale Projektionsrichtung 27 also aus den ohnehin ermittelten Geometrieparametern ebenso ableiten. Ist die ideale Projektionsrichtung 27 an der Röntgeneinrichtung eingestellt, kann der Eingriff unter fluoroskopischer Überwachung erfolgen, das bedeutet, es werden kontinuierlich zweidimensionale Fluoroskopiebilder aufgenommen, in denen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gesammelten Informationen nun als Navigationshilfe genutzt werden können, wie durch die 5 und 6 näher dargestellt werden soll.
Dabei zeigen die 5 und 6 jeweils einen bestimmten Ausschnitt eines zweidimensionalen Fluoroskopiebildes, auf dem die Aorta 12, die native Herzklappe 14 und die Koronararterien 16 deutlich zu erkennen sind. Ein Führungsdraht 29 ist genauso klar in dem Fluoroskopiebild zu sehen wie das bereits in der Aorta befindliche, noch nicht expandierte, mit einem Katheter transportierte reale Herzklappenimplantat 30. Besonders deutlich treten dessen Röntgenmarker 31 hervor.
Bei der Navigation an den Zielort wird die den Eingriff durchführende Person nun auf verschiedene Art unterstützt. Zum einen wird wiederum durch Ermittlung der idealen Position und Orientierung eine Implantatsdarstellung 19 mit der Ebene 20, die letztlich mit den Röntgenmarkern 31 korrespondieren soll, ortsgenau in das Fluoroskopiebild eingeblendet. Die Darstellung der Ebene 20 muss letztlich mit den Röntgenmarkern 31 in Einklang gebracht werden und stellt daher bereits eine Hilfe dar.
Zudem ist aber zusätzlich vorgesehen, dass automatisch die Position und Orientierung des realen Implantats 30, welches ja deutlich zu sehen ist, aus dem Fluoroskopiebild bestimmt werden. Mithin ist es möglich, einen Abstand zwischen dem realen Implantat 30 und der idealen Position, beschrieben durch die Implantatsdarstellung 19, zu ermitteln, die als Hilfe in einem Informationsfenster 32 angezeigt werden kann. Zur Ermittlung dieses Abstands kann der Abstand zwischen der Ebene 20 und der durch die Röntgenmarker 31 beschriebenen Ebene betrachtet werden. Gleichzeitig aber wird auch die Anzeige der Implantatsdarstellung 19 durch diese ermittelte Positionsabweichung beeinflusst. Bei großen Abständen, wie sie in den 5 und 6 noch gegeben sind, wird die Implantatsdarstellung 19 in rot dargestellt. Erst dann, wenn die Abweichung unterhalb von 2 mm beträgt, erhält die Implantatsdarstellung 19 eine gelbe Färbung und unterhalb von 0,5 mm als Abweichung eine grüne Färbung. Zusätzliche dargestellte Hinweise können sich auch auf die Abweichung von der idealen Orientierung beziehen, beispielsweise eine Verkippung der durch die Röntgenmarker 31 definierten Ebene gegen die Ebene 20 und eine insgesamte Verdrehung des Implantats.
Wenn alle Hinweise anzeigen, dass die ideale Position und Orientierung erreicht ist, kann die letztendliche Implantation erfolgen.
6 zeigt nochmals deutlich den Vorteil der gewählten idealen Projektionsrichtung 27 auf, denn dort befindet sich das reale Implantat 30 ersichtlich in einer gefährlichen Position, in der die Koronarostien 24 verschlossen werden könnten, was in jedem Fall zu vermeiden ist. Dies ist aber für den Arzt problemlos zu erkennen.
Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die Überlagerung mit der Implantatsdarstellung 19 vorliegend nicht statisch ist, sondern sich der durch das Herz verursachten Bewegung anpasst, vorliegend, indem in Echtzeit deutlich sichtbare anatomische Merkmale, beispielsweise die Koronarostien 24 der Koronararterien 16, nachverfolgt werden, wobei abhängig hiervon auch die Einblendung der Implantatsdarstellung 19 nachgeführt werden kann. Die Implantatsdarstellung 19 bewegt sich also mit der Anatomie, wie sie auf dem zweidimensionalen Fluoroskopiebild sichtbar ist. Vorgesehen sein kann hierbei auch, dass eine Anpassung einen detektierten Rand der Aorta 12 im Implantationsbereich erfolgt.
Nachdem die Aufnahme der zweidimensionalen Fluoroskopiebilder in Schritt 28 erfolgte und die Unterstützungsmaßnahmen inklusive der Darstellung in Schritt 32, jeweils 1, stattfand, wird dann also in einem Schritt 33 durch den Arzt bzw. die den Eingriff durchführende Person selbst die Implantation an der korrekten Position in der korrekten Orientierung vorgenommen, was im Unterstützungssystem auch zur Kenntnis genommen wird und einige Nachverarbeitungsschritte nach sich zieht, die durch den Ablaufplan in 7 erläutert werden sollen.
Die weiteren Verfahrensschritte dieses Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens setzen also in dem Schritt 33 an, in dem vorteilhafter Weise auch noch ein Kontrollbild, entweder zweidimensional oder dreidimensional, mit der Röntgeneinrichtung aufgenommen wird.
In einem Schritt 34 wird dann automatisch ein Bericht generiert, der die wesentlichen Daten über den minimalinvasiven Eingriff, also die hier beschriebene Herzklappenimplantation, enthält. Vorliegend werden in dem Bericht neben Personendaten zu dem Patienten selber Anamnesedaten des Patienten mit aufgenommen, also insbesondere Ergebnisse aus früheren Untersuchungen. Ferner werden Informationen über das letztendlich implantierte Herzklappenimplantat 30 mit in den Bericht aufgenommen. Schließlich enthält der Bericht noch in chronologischer Reihenfolge annotierte Bilder, insbesondere solche, die während der Planung als Darstellung des dreidimensionalen Bilddatensatzes aufgenommen wurden, jedoch zusätzlich solche, die Schlüsselereignisse dokumentieren, beispielsweise die Valvuloplastie, die (unterstützte) Führung des Implantats 30 an den Implantationsort und das Kontrollbild.
Der so automatisch erstellte Bericht wird in einem Schritt 35 an ein Krankenhausinformationssystem oder ein Radiologieinformationssystem gesendet und dort abgespeichert. Hier kann er weiter ausgewertet werden, insbesondere automatisch oder manuell, wobei automatisch ablaufende Auswertungs- und Weiterverarbeitungsvorgänge im Folgenden näher dargestellt werden sollen.
So wird in einem Schritt 36 zunächst eine Nachbestellung des letztendlich verwendeten Herzklappenimplantats 30 angestoßen, sodass das Lager wieder aufgefüllt werden kann.
In einem Schritt 37 wird, ebenso automatisch, eine Abrechnung auf Basis von in dem Bericht enthaltenen oder daraus ableitbaren DRG-Daten generiert, das bedeutet, die Abrechnung kann automatisiert an den Kostenträger erfolgen.
Schließlich ist in einem Schritt 38 noch vorgesehen, dass, vorliegend mit anonymisierten Daten, zumindest ein Teil der Daten des Berichts an ein internationales Klappenregister gesendet wird, wo eine weitere Auswertung erfolgen kann, insbesondere im Hinblick auf zu erstellende Statistiken und dergleichen.
Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass alle den Bericht und dessen Übertragung betreffenden Vorgänge nach dem HL7-Standard realisiert sind, um eine möglichst einfache Implementierung in bereits vorhandene Systeme zu ermöglichen und einen verbesserten Datenaustausch zu erreichen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Unterstützung bei der Vorbereitung und/oder Durchführung einer minimalinvasiven Herzklappenimplantation, wobei wenigstens ein dreidimensionaler Bilddatensatz einer zu behandelnden Person mit wenigstens einer Bildgebungseinrichtung aufgenommen und ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrere Herzklappenimplantate (I1, I2, I3, I4, I5, 30) mit zugeordneten, die Geometrie des Herzklappenimplantats (I1, I2, I3, I4, I5, 30) beschreibenden Implantatparametern (7) beinhaltende Datenbank (4) verwendet wird, wobei automatisch aus dem dreidimensionalen Bilddatensatz wenigstens ein die Geometrie des Implantationsbereichs der zu behandelnden Person beschreibender Geometrieparameter ermittelt wird, wonach automatisch durch Vergleich des Geometrieparameters mit wenigstens einem Implantatparameter (7) wenigstens ein für die zu behandelnde Person geeignetes Herzklappenimplantat (I1, I2, I3, I4, 30) aus der Datenbank (4) ausgewählt und als Vorschlag zur Anzeige gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als dreidimensionaler Bilddatensatz ein CT-Angiographiebilddatensatz und/oder ein Ultraschallbilddatensatz, insbesondere ein transösophagealer Echokardiographiebilddatensatz und/oder ein transthorakaler Ultraschallbilddatensatz, und/oder ein mit einer Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen aufgenommener Angiographiedatensatz und/oder ein Magnetresonanzdatensatz verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Geometrieparameter wenigstens ein den Aortensinus beschreibender Parameter, insbesondere eine lange und eine kurze Achse einer den Querschnitt beschreibenden Ellipse und/oder ein Durchmesser, und/oder wenigstens ein die Geometrie der nativen Herzklappe (14) beschreibender Parameter, insbesondere eine Fläche der nativen Herzklappe (14) und/oder die tiefsten Taschenpunkte (25) und/oder eine aus den tiefsten Taschenpunkten (25) abgeleitete Klappenebene (26) und/oder der Grad der Stenotisierung der nativen Klappe (14) und/oder die Form und/oder die Position der Klappentaschen (15) beschreibende Parameter, und/oder die Position der Koronarostien (24) und/oder wenigstens eine Gewebeeigenschaft der Aorta (12), insbesondere im Hinblick auf eine Porzellanaorta, verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Implantatparameter (7, 8) die Länge des Herzklappenimplantats (I1, I2, I3, I4, I5, 30) und/oder der Durchmesser des Herzklappenimplantats (I1, I2, I3, I4, I5, 30) und/oder die Form des Herzklappenimplantats (I1, I2, I3, I4, I5, 30) und/oder eine Art, insbesondere ein Material, des Herzklappenimplantats (I1, I2, I3, I4, I5, 30) verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem ausgewählten Herzklappenimplantat (I1, I2, I3, I4) ein Eignungswert abhängig von der Höhe einer bei dem Vergleich festgestellten Abweichung ermittelt wird, wobei die Anzeige in Abhängigkeit von dem Eignungswert erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Herzklappenimplantaten (I1, I2, I3, I4, I5, 30) in der Datenbank (4) eine Verfügbarkeitsinformation (9), insbesondere eine Information, ob das Herzklappenimplantat (I1, I2, I3, I4, I5, 30) auf Lager ist, zugeordnet ist, welche für die ausgewählten Herzklappenimplantate (I1, I2, I3, I4) ebenso zur Anzeige gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei endgültiger Auswahl oder nach Implantation eines Herzklappenimplantats (30) zur Implantation ein automatischer Bestellungsprozess oder Nachbestellungsprozess angestoßen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einblendung einer ein ausgewähltes Herzklappenimplantat (I1, I2, I3, I4) beschreibenden Implantatsdarstellung (19) in den dreidimensionalen Bilddatensatz oder in ein insbesondere mit dem dreidimensionalen Bilddatensatz registriertes, insbesondere während des Implantationseingriffs aufgenommenes zweidimensionales Fluoroskopiebild erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine ideale Position und Orientierung des Herzklappenimplantats (I1, I2, I3, I4, 30) ermittelt wird und die Einblendung an der Position und in der Orientierung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der positions- und orientierungsgenauen Einblendung der Implantatsdarstellung (19) in ein Fluoroskopiebild die Bewegung des Implantationsbereichs berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position und Orientierung des tatsächlichen, von einem Instrument, insbesondere einem Katheter, getragenen, insbesondere mit wenigstens einem Röntgenmarker (31) versehenen Herzklappenimplantats (30) in dem Fluoroskopiebild und eine Abweichung zu der idealen Position und Orientierung ermittelt werden, wobei abhängig von der Abweichung ein Hinweis an einen Benutzer ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer fluoroskopischen Überwachung des Eingriffs aus wenigstens einem Geometrieparameter, insbesondere einer Klappenebene (26), eine optimale Projektionsrichtung (27) für die fluoroskopischen Aufnahmen ermittelt wird und als Hinweis ausgegeben und/oder zur automatischen Einstellung einer Röntgeneinrichtung, insbesondere des C-Bogens einer Röntgeneinrichtung, verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Implantation automatisch ein Bericht über die Implantation erstellt und in einer Speichereinrichtung abgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Personendaten zu der behandelten Person und/oder Klappendaten zu dem implantierten Herzklappenimplantat (30) und/oder Anamnesedaten der behandelten Person und/oder Daten zu verwendeten Bildgebungseinrichtungen und/oder den dreidimensionalen Bilddatensatz und/oder weitere Bilder, insbesondere ausgewählte Fluoroskopiebilder und/oder ein abschließendes Kontrollbild, insbesondere in chronologischer Reihenfolge enthaltender Bericht erstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis des Berichtes eine automatische Abrechnung, insbesondere basierend auf DRG-Daten, erfolgt und/oder der Bericht wenigstens teilweise an eine externe Herzklappendatenbank, insbesondere ein internationales Herzklappenregister, übertragen wird.