DE102012205935B4 - Verfahren zur Aufnahme eines vierdimensionalen Angiographie-Datensatzes - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Aufnahme eines vierdimensionalen Angiographie-Datensatzes (8) mit einer Röntgeneinrichtung (19) mit einem C-Bogen (20), wobei Projektionsbilder (Pi,j) unter verschiedenen Projektionsrichtungen zu verschiedenen Zeitpunkten des Herzzyklus aufgenommen werden, aus den Projektionsbildern (Pi,j) mehrere jeweils einem Zeitabschnitt (ci) des Herzzyklus zugeordnete dreidimensionale Rekonstruktions-Bilddatensätze rekonstruiert werden und durch zeitliche Ordnung bezüglich des Herzzyklus zu dem vierdimensionalen Angiographie-Datensatz (8) zusammengefasst werden, dadurch ge - kennzeichnet, dass wenigstens ein den zeitlichen Ablauf beschreibender Aufnahmeparameter bei der Aufnahme der Projektionsbilder (Pi,j) in Abhängigkeit von einer vorgenommenen, eine stabile Herzschlagfrequenz während der Aufnahme sicherstellenden Herzstimulation derart gewählt wird, dass die Aufnahme der Projektionsbilder (Pi,j) synchronisiert mit dem Herzzyklus erfolgt, wobei in jedem Herzzyklus ein Projektionsbild (Pi,j) zu jedem Zeitabschnitt (ci) des Herzzyklus aufgenommen wird, wobei eine Aufnahmefrequenz der Projektionsbilder (Pi,j) als ein Vielfaches der Herzschlagfrequenz gewählt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme eines vierdimensionalen Angiographie-Datensatzes mit einer Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen, wobei Projektionsbilder unter verschiedenen Projektionsrichtungen zu verschiedenen Zeitpunkten des Herzzyklus aufgenommen werden, aus den Projektionsbildern mehrere einem Zeitabschnitt des Herzzyklus zugeordnete dreidimensionale Rekonstruktions-Bilddatensätze rekonstruiert werden und durch zeitliche Ordnung bezüglich des Herzzyklus zu dem vierdimensionalen Angiographie-Datensatz zusammengefasst werden. Daneben betrifft die Erfindung eine Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen.
  • Im Stand der Technik ist die digitale Subtraktionsangiographie, kurz DSA, als Bildaufnahmetechnik bereits ein weithin bekanntes Mittel, wenn Bilder eines Gefäßsystems eines Patienten in hoher Qualität und die Gefäße deutlich zeigend aufgenommen werden sollen. Dabei erfolgt zum einen die Aufnahme von Bildern des Gefäßsystems, bei denen dem Patienten zuvor ein Kontrastmittel verabreicht wurde, so dass auf diesen Bildern die kontrastmittelgefüllten Gefäße besonders gut zu erkennen sind. Werden von diesen Bildern mit Kontrastmittel (häufig auch „Füllungsbilder“ oder „Fill-Bilder“) Maskenbilder abgezogen, die bei unbewegtem Patienten vor dem Vorhandensein von Kontrastmittel im aufzunehmenden Gefäßsystem aufgenommen wurden, verbleiben, von Rauscheffekten abgesehen, lediglich die Signalanteile des Kontrastmittels, so dass eine hervorragende Beurteilung der resultierenden DSA-Bilder möglich ist.
  • Die DSA wird dabei nicht nur in den Fällen angewendet, in denen es um ein grundsätzliches Mapping bzw. eine grundsätzliche Beurteilung der Gefäßstruktur eines Patienten geht, sondern auch, wenn es um bewegte Bilder geht, das bedeutet, beispielsweise die Herzbewegung beobachtet werden soll. Dabei ist zunächst die zeitabhängige zweidimensionale digitale Subtraktionsangiographie bekannt, bei der in der Füllungsphase, wenn also das Kontrastmittel im Wesentlichen gleich verteilt im untersuchten Gefäßsystem vorliegt, wiederholt zweidimensionale Durchleuchtungsbilder des Patienten aufgenommen werden, von denen beispielsweise der Herzphase entsprechend Maskenbilder abgezogen werden können. Vorgeschlagen wurde jedoch auch, gerade bei Aufnahmen des Gefäßsystems in dem Bereich des Herzens, einen vierdimensionalen Angiographie-Datensatz zu erstellen, der die Bewegung des Herzens und der umliegenden Gefäße über einen gesamten Herzzyklus zeigen soll, also ein dreidimensionales, über einen Herzzyklus bewegtes Volumen. Derartiges zeigende Angiographie-Datensätze werden als vierdimensionale Angiographie-Datensätze bezeichnet, nachdem ein zeitlicher Verlauf eines dreidimensionalen Volumens in ihnen dargestellt wird.
  • Um derartige vierdimensionale Angiographie-Datensätze aufzunehmen, wurde vorgeschlagen, wenn eine Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen, beispielsweise in einem Angiographielabor, verwendet wird, Projektionsbilder unter verschiedenen Projektionsrichtungen zu verschiedenen Zeitpunkten des Herzzyklus aufzunehmen. Wird gleichzeitig ein Elektrokardiogramm (EKG) aufgezeichnet, können die aufgenommenen Projektionsbilder unterschiedlichen Phasen bzw. Zeitabschnitten des Herzzyklus zugeordnet werden, das bedeutet, der Herzzyklus wird in unterschiedliche Zeitabschnitte zerlegt, wobei jeweils die innerhalb eines Zeitabschnitts aufgenommenen Projektionsbilder in eine Gruppe von Projektionsbildern einsortiert werden. Jede dieser Gruppen von Projektionsbildern wird nun genutzt, um jeweils einen dem Zeitabschnitt zugeordneten dreidimensionalen Rekonstruktions-Bilddatensatz zu erzeugen. Werden diese dreidimensionalen Rekonstruktions-Bilddatensätze nun durch zeitliche Ordnung bezüglich des Herzzyklus zusammengefasst, entsteht der vierdimensionale Angiographie-Datensatz. Letztlich handelt es sich bei dem bekannten Vorgehen für Röntgeneinrichtungen mit einem C-Bogen um eine Multisegment-Rekonstruktion nach einer retrospektiven Auswertung des EKG-Signals, welches simultan zu den Projektiongsbildern aufgenommen wurde.
  • Diese Herangehensweise hat jedoch einige Nachteile. Zum einen sind mehrere Rotationen des C-Bogens erforderlich. Der Grund hierfür liegt darin, dass aufgrund einer Unregelmäßigkeit der Herzbewegung die Projektionsbilder eines Zeitabschnitts nicht zwangsläufig gleichverteilt über die abgedeckten Projektionsrichtungen vorliegen. Daher wird versucht, an eine möglichst breite Datenbasis zu gelangen, die eine halbwegs gleichmäßige Abdeckung des Projektionswinkelintervalls, welches aufgenommen werden soll, für alle Zeitabschnitte erlaubt. Aufgrund der Unvorhersagbarkeit der Herzbewegung ist dies jedoch nicht immer möglich. Diese nicht vorhersehbare Herzbewegung während der unterschiedlichen Herzzyklen ist auch der Grund dafür, dass die retrospektive Auswertung des EKG-Signals nicht immer praktisch sinnvoll ist. Insbesondere ist dabei zu beachten, dass die Akquisitionszeit meist sehr lange ist, beispielsweise 20 - 30 Sekunden lang andauert. Es ist eine hohe Strahlenbelastung gegeben, und auch das Timing bezüglich des Kontrastmittelbolus ist äußerst komplex, insbesondere dann, wenn mehrere Läufe des C-Bogens benötigt werden und gegebenenfalls sogar mehrfach Kontrastmittel verabreicht werden muss.
  • DE 10 2006 042 997 A1 offenbart ein Verfahren und ein medizinisches Bildgebungssytem zur Akquisition von Bilddaten. Dabei werden konkret Aufnahmen während einer Intervention am Herzen angesprochen, während das Herz durch ein Pacing-Signal eines externen Herzschrittmachers stimuliert wird. Es wird vorgeschlagen, dass die Akquisition und/oder die Rekonstruktion der Bilddaten durch das Pacing-Signal gesteuert, insbesondere getriggert, wird. Die Bildgebungsmodalität wird nicht mit dem aus dem EKG-System indirekt gewonnenen Triggersignal versorgt, sondern direkt mit dem Triggersignal des Schrittmachers, nachdem dieses verlässlicher ist.
  • DE 10 2008 052 685 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Visualisierung eines interessierenden Bereichs im menschlichen Körper. Für ein Vorgehen während einer Intervention wird vorgeschlagen, eine 2D/3D-Regstrierung mithilfe einer in dem Körper eingebrachten röntgensichtbaren Markierung durchzuführen, sodass für die Registrierung kein Kontrastmittel mehr benötigt wird. Die Registrierung soll genutzt werden, um bewegungsbedingte Diskrepanzen zu kompensieren.
  • DE 10 2008 016 892 A1 betrifft ein Betriebsverfahren für eine Bildgebungsanlage zur zeitaufgelösten Abbildung eines sich iterativ bewegenden Untersuchungsobjekts, wobei erste 3D-Bilddatensätze zur Ermittlung eines dreidimensionalen Bewegungsfeldes aufgenommen werden, wobei das Bewegungsfeld gemeinsam mit einem Phasensignal dann genutzt werden kann, um bewegungskompensierte 3D-Bilddatensätze bei einem späteren Aufnahmevorgang zu erzielen.
  • DE 10 2006 045 423 A1 betrifft ein Verfahren zur Nachbearbeitung eines dreidimensionalen Bilddatensatzes einer Gefäßstruktur, wobei eine zweidimensionale digitale Subtraktionsangiographie durgeführt und mit einem dreidimensionalen Bilddatensatz registriert wird, wobei die hervorragende Ortsauflösung der 2D-DSA zur Verbesserung des 3D-Bilddatensatzes verwendet werden kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufnahme eines vierdimensionalen Angiographie-Datensatzes anzugeben, mit welchem eine möglichst vollständige und hochqualitative Rekonstruktion des aufgenommenen Gefäßsystems zu verschiedenen Zeitabschnitten des Herzzyklus möglich ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein den zeitlichen Ablauf beschreibender Aufnahmeparameter bei der Aufnahme der Projektionsbilder in Abhängigkeit von einer vorgenommenen, eine stabile Herzschlagfrequenz während der Aufnahme sicherstellenden Herzstimulation derart gewählt wird, dass die Aufnahme der Projektionsbilder synchronisiert mit dem Herzzyklus erfolgt, wobei in jedem Herzzyklus ein Projektionsbild zu jedem Zeitabschnitt des Herzzyklus aufgenommen wird, wobei eine Aufnahmefrequenz der Projektionsbilder als ein Vielfaches der Herzschlagfrequenz gewählt wird.
  • Die Erfindung nutzt also eine Vorhersagbarkeit des Schlagens des Herzens in einem bestimmten Zeitraum, um die Aufnahme der Projektionsbilder exakt auf den Herzschlag abzustimmen, das bedeutet, es ist durch geschickte Wahl insbesondere der Aufnahmezeit und/oder der Bewegung des C-Bogens möglich, den Zeitablauf, also das „Timing“ der Aufnahme der Projektionsbilder mit dem C-Bogen derart mit dem Herzzyklus zu synchronisieren, dass die Projektionsbilder zu jedem Zeitabschnitt des Herzzyklus gleichverteilt bezüglich der Projektionsrichtungen aufgenommen werden. Dies ermöglicht dann eine möglichst artefaktfreie, vollständige Rekonstruktion zu den einzelnen Zeitabschnitten, so dass ein qualitativ besonders hochwertiger vierdimensionaler Angiographie-Datensatz erzeugt werden kann.
  • Eine eine stabile Herzschlagfrequenz während der Aufnahme sicherstellende Herzstimulation wird häufig auch als „pacing“ bezeichnet. Erfindungsgemäß ist dabei ein sogenanntes „slow cardiac pacing“ vorgesehen, bei dem die Herzschlagfrequenz maximal 130 Schläge pro Minute (bpm) betragen darf, so dass die Signifikanz induzierter ventrikulärer Tachykardie äußerst gering ist. Dies steht im Gegensatz zum sogenannten „rapid cardiac pacing“, bei welchem absichtlich ein „Herzflattern“ herbeigeführt werden soll, beispielsweise dann, wenn gerade ein äußerst ortsgenau durchzuführender minimalinvasiver Eingriff am Herzen oder einem benachbarten Gefäß vorgenommen wird. Ein langsames Herzpacing zu verwenden erlaubt es, die Herzbewegung reproduzierbar zu machen und ist die Grundlage für die zyklussynchronisierte Aufnahme der Röntgen-Projektionsbilder. Die Verwendung des langsamen Herzpacings stellt dabei zum einen sicher, dass „realistische“ Bedingungen gegeben sind, aus denen Schlussfolgerungen auf den nicht stimulierten Betrieb des Herzens gezogen werden können, zum anderen aber läuft der Transport des Kontrastmittels durch das aufzunehmende, insbesondere das Herz umfassende Gefäßsystem normal ab. Zweckmäßigerweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Herzschlagfrequenz auf 80 bpm bis 130 bpm, insbesondere 95 bpm bis 105 bpm, eingestellt ist. Als besonders geeignet haben sich 100 bpm erwiesen.
  • Eine Herzstimulation, die eine stabile Herzschlagfrequenz während der Aufnahme sicherstellt, kann beispielsweise über einen in den Patienten eingeführten sogenannten „Pacing-Katheter“ erreicht werden, der auch im Rahmen von minimalinvasiven Eingriffen eingesetzt werden kann, wenn die Herzbewegung kontrolliert werden soll. Entsprechend eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders in Fällen, in denen es um einen minimalinvasiven Eingriff, gegebenenfalls auch eine diagnostische Untersuchung, geht, bei der ohnehin ein Pacing-katheter innerhalb des Herzens des Patienten vorliegt. Dieser Pacing-Katheter wird nun so angesteuert, dass die gewünschte, stabile Herzschlagfrequenz, beispielsweise 100 bpm, gegeben ist.
  • Dabei ist darauf hinzuweisen, dass weder die Herzstimulation selber noch die Verabreichung des Kontrastmittels Teil der vorliegenden Erfindung sind, die sich allein mit der Nutzung einer vorliegenden stabilen Herzschlagfrequenz zu einem verbesserten Zeitablauf (Timing) der Projektionsbildaufnahme durch entsprechende Anpassung von Aufnahmeparametern beschäftigt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist also die Synchronisierung des Aufnahmebetriebs mit der vorgegebenen stabilen Herzschlagfrequenz.
  • Dabei kann es zwar zweckmäßigerweise vorgesehen sein, wenn parallel zu den Projektionsbildern ein EKG erfasst wird und die Zuordnung der Projektionsbilder zu einem Zeitabschnitt in Abhängigkeit ihres Aufnahmezeitpunkts und des EKG überprüft wird, dies ist jedoch nicht zwangsläufig notwendig, nachdem die erfindungsgemäß vorgenommene Synchronisation bereits eine klare Zuordnung der Projektionsbilder zu unterschiedlichen Zeitabschnitten des Herzzyklus erlaubt und diese aufgrund der stabilen Herzschlagfrequenz auch verlässlich ist.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass alle Projektionsbilder während einer einzigen Rotationsbewegung des C-Bogens aufgenommen werden. Die erfindungsgemäße perfekte Zeitabstimmung erlaubt es mithin, innerhalb einer einzigen Rotation, mithin unter reduzierter Röntgendosis und gegebenenfalls reduzierter Kontrastmitteldosis, alle für die Rekonstruktion eines vierdimensionalen Angiographie-Datensatzes notwendigen Projektionsbilder aufzunehmen.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Synchronisierung der Aufnahmetätigkeit mit der stabilen, vorhersagbaren Herzbewegung derart erfolgt, dass in jedem Herzzyklus ein Projektionsbild zu jedem Zeitabschnitt des Herzzyklus aufgenommen wird, wobei insbesondere eine Aufnahmefrequenz der Projektionsbilder als ein Vielfaches der Herzschlagfrequenz gewählt wird. Auf diese Weise kann also besonders einfach und vollständig die vorgesehene Synchronisation erreicht werden, wenn ein ganzzahliges Vielfaches der stabilen Herzschlagfrequenz als Aufnahmefrequenz für die Aufnahmeanordnung des C-Bogens, bestehend aus Strahlungsquelle und Strahlungsdetektor, gewählt wird. Das ganzzahlige Vielfache gibt hierbei an, wie viele Bilder pro Herzzyklus aufgenommen werden sollen und kann beispielsweise der Anzahl der betrachteten Zeitabschnitte des Herzzyklus entsprechen. Denkbar ist es jedoch auch, mehrere Bilder eines einzigen Herzzyklus demselben Zeitabschnitt zuzuordnen, wobei es in diesem Zusammenhang sinnvoll sein kann, parallel zur Aufnahme der Projektionsbilder dennoch ein EKG aufzunehmen oder die Herzstimulation exakt mitzuführen, um länger andauernde Zeitabschnitte des Herzzyklus von kürzer andauernden Zeitabschnitten des Herzzyklus verlässlich unterscheiden zu können.
  • Die zeitliche Synchronisation bzw. entsprechend die Aufnahmeparameter können so gewählt werden, dass zu jedem Zeitabschnitt 30 bis 40, insbesondere 35, Projektionsbilder aufgenommen werden. Es hat sich gezeigt, dass, insbesondere bei einer genauen zeitlichen Zuordnung, wie sie die vorliegende Erfindung erlaubt, 30 - 40 Bilder bereits ausreichend sein können, um hinreichend qualitativ hochwertige Rekonstruktions-Bilddatensätze für die einzelnen Zeitabschnitte zu erzeugen, welche dann zu dem vierdimensionalen Angiographie-Datensatz zusammengesetzt werden können.
  • Vorteilhaft ist es ferner, wie bereits erläutert wurde, wenn die Projektionsbilder während einer Füllphase nach Verabreichung eines Kontrastmittels aufgenommen werden. Insbesondere erlaubt es das zeitlich mit der stabilen Herzbewegung koordinierte Vorgehen also, nur ein einziges Mal Kontrastmittel zu verabreichen, so dass die Projektionsbilder während einer einzigen Füllphase aufgenommen werden können. Dies schränkt, wie bereits dargelegt wurde, die zu verabreichende Kontrastmittelmenge und die entsprechende Belastung des Patienten ein.
  • Zur Feststellung, wann die Füllphase, in der das Kontrastmittel im Wesentlichen gleichverteilt im zu untersuchenden Gefäßsystem, insbesondere dem Herzen und den umgebenden Gefäßen, vorliegt, sind verschiedene Möglichkeiten im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar, die alternativ genutzt werden können.
  • So ist es in einer ersten, weniger bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung möglich, dass nach Verabreichung eines Testbolus eine Serie von zweidimensionalen Bildern aufgenommen wird, aus denen, insbesondere automatisch, eine Verzögerungszeit nach Verabreichung des Hauptbolus ermittelt wird. Derartige Testbolusmessungen sind grundsätzlich bekannt, wobei nach Verabreichung einer kleineren Menge von Kontrastmittel als beim Hauptbolus zeitlich aufeinanderfolgend Testbolus-Bilder aufgenommen werden, die die Anflutungsphase, die Füllungsphase und die Ausflussphase zeigen, so dass geschlussfolgert werden kann, wann der Kontrastmittel-Hauptbolus die Gefäße des zu untersuchenden Gefäßsystems (und insbesondere auch das Herz) komplett gefüllt hat. Daraus kann dann eine Art Verzögerungszeit (delay) nach Gabe des Hauptbolus berechnet werden, zu der die Messung, insbesondere automatisch, gestartet werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist es jedoch bevorzugt, wenn vor der Aufnahme der Projektionsbilder und nach Verabreichung des Kontrastmittels zur Überwachung der Ausbreitung des Kontrastmittels eine Fluoroskopie- oder 2D-DSA-Überwachung durchgeführt wird. Es erfolgt mithin eine ständige Überwachung der Ausbreitung des Kontrastmittelbolus im zu untersuchenden Gefäßsystem und/oder im Herzen, so dass ein Benutzer manuell die Aufnahme der Projektionsbilder starten kann; denkbar ist es jedoch auch, dass anhand der aufgenommenen Fluoroskopiebilder bzw. 2D-DSA-Überwachungsbilder eine automatische Überwachung erfolgt, insbesondere, indem die das Kontrastmittel aus dem aufzunehmenden Bildgebungsbereich führende Vene beobachtet wird. Ist sie mit dem Kontrastmittel gefüllt, kann die Messung auch automatisch gestartet werden. Die kontinuierlich bzw. in kurzen Zeitabständen aufgenommenen zweidimensionalen Fluoroskopie- oder 2D-DSA-Bilder werden dabei mit einer niedrigen Dosis aufgenommen, so dass die Strahlungsbelastung des Patienten möglichst gering gehalten werden kann.
  • Mit besonderem Vorteil kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich sein, digitale Subtraktionsangiographie zu betreiben, indem unter derselben Herzstimulation mit denselben Aufnahmeparametern Masken-Projektionsbilder aufgenommen werden, aus denen für jeden Zeitabschnitt des Herzzyklus dreidimensionale Maskenbilddatensätze ermittelt werden, die zur Ermittlung der dem Angiographie-Datensatz zugrunde zu legenden Bilddatensätze von den Rekonstruktions-Bilddatensätzen subtrahiert werden. Auch für die Maskenbilder ist es mithin möglich, diese mit der stabilen Herzfrequenz synchronisiert aufzunehmen, so dass aus den Maskenbildern erzeugte dreidimensionale Maskenbilddatensätze eine ähnlich gute Qualität haben. Die Subtraktion auf dem Niveau der dreidimensionalen Bilddatensätze durchzuführen ist dahingehend vorteilhaft, dass eine genaue Abstimmung des Starts der Akquisition mit einer bestimmten Herzphase bzw. einem bestimmten Zeitpunkt im Herzzyklus nicht mehr notwendig ist, denn bei einer projektionsweisen Subtraktion, die grundsätzlich natürlich auch denkbar ist, müsste jedes der Projektionsbilder zu dem exakt gleichen Zeitpunkt oder wenigstens Zeitabschnitt im Herzzyklus aufgenommen sein wie das entsprechende abzuziehende Maskenbild. Bei einer dreidimensionalen Rekonstruktion ist dieser Zusammenhang nicht mehr relevant, nachdem die Masken-Projektionsbilder ja gleichverteilt über das abgedeckte Projektionswinkelintervall vorliegen und mithin Maskenbilddatensätze rekonstruiert werden können, die bezüglich der Rekonstruktion gleichwertig hochqualitativ mit den Rekonstruktions-Bilddatensätzen sind. Selbstverständlich sollte der Patient zwischen der Aufnahme der Masken-Projektionsbilder und der eigentlichen Projektionsbilder nicht bewegt werden, um eine optimale Übereinstimmung zuzusichern.
  • Erfindungsgemäß ist es grundsätzlich möglich, eine beispielsweise auf dem Feldkamp-Algorithmus basierende, bekannte Multisegmentrekonstruktion durchzuführen, welche beispielsweise pro während der Aufnahme der Projektionsbilder verstrichenem Herzzyklus eines der Projektionsbilder heranzieht, das exakt dem gerade betrachteten Zeitabschnitt zugeordnet ist. Auf diese Weise werden Bewegungsverschmierungen weitgehend vermieden, jedoch werden insgesamt recht wenige Bilder für die dreidimensionale Rekonstruktion eingesetzt, so dass beispielsweise Sampling-Artefakte auftreten könnten. Jedoch sind auch alternative, besonders vorteilhafte Rekonstruktionsschemata im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar, die die Datenbasis erweitern und die Qualität der einzelnen Rekonstruktions-Bilddatensätze in Abhängigkeit von nicht zu dem aktuellen Zeitabschnitt des Herzzyklus gehörenden Projektionsbildern verbessern. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zur Rekonstruktion der Rekonstruktionsdatensätze auch Projektionsbilder benachbarter Zeitabschnitte des Herzzyklus geringer gewichtet berücksichtigt werden. Es sind also Gewichtungs-Schemata möglich, die beispielsweise für jeden Zeitabschnitt unterschiedlich vorgesehen sein können, je nachdem, wie stark die Herzbewegung hinsichtlich der benachbarten Zeitabschnitte ausfällt. Beispielsweise kann eine Dreiecks- oder Trapez-Gewichtungsfunktion angesetzt werden, deren Breite insbesondere für unterschiedliche Zeitabschnitte individuell gewählt werden kann. Jedoch auch eine feste Gewichtung der unmittelbar benachbarten Projektionsbilder und gegebenenfalls weiterer, entfernt benachbarter Projektionsbilder ist denkbar, so dass letztlich also zusammenfassend in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens Projektionsbilder benachbarter Zeitabschnitte geringer gewichtet mit in die Ermittlung des Rekonstruktions-Bilddatensatzes eines betrachteten Zeitabschnitts eingehen. So wird die Datenbasis erweitert und die Bildqualität erhöht. Rauschen und Sampling-Artefakte werden reduziert. Dies geht leicht zu Lasten der zeitlichen Auflösung.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Rekonstruktions-Bilddatensätze eine iterative Technik verwendet wird, bei der ein aus allen Projektionsbildern rekonstruierter dreidimensionaler Orientierungsbilddatensatz bei der Rekonstruktion der Rekonstruktions-Bilddatensätze berücksichtigt wird. Bei derartigen, im Stand der Technik grundsätzlich bekannten iterativen Rekonstruktionstechniken wird ein rekonstruiertes Volumen, welches unter Nutzung aller Projektionsbilder berechnet wurde (Durchschnittsbild ohne zeitliche Auflösung) mit den individuell rekonstruierten Einzelvolumina der einzelnen Zeitabschnitte kombiniert, so dass sich eine weitere Reduktion von Rauschen und Sampling-Artefakten ergibt. Hierzu sei beispielsweise auf den McKinnon-Bates-Algorithmus verwiesen.
  • In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass eine Korrektur der Rekonstruktions-Bilddatensätze im Hinblick auf innerhalb des aufzunehmenden Patienten angeordnete Instrumente, insbesondere Katheter, erfolgt, insbesondere durch Anwendung von Algorithmen zur Metallartefaktreduzierung. Die Rekonstruktions-Bilddatensätze der einzelnen Zeitabschnitte können also mit bekannten, beispielsweise auf Interpolation basierenden Algorithmen zur Reduzierung von Metallartefakten behandelt werden, um Artefakte von Kathetern zu vermeiden. Wird das erfindungsgemäße Verfahren vor einem Hintergrund eingesetzt, in dem beispielsweise das Kontrastmittel über einen Katheter, insbesondere einen sogenannten Pigtail-Katheter, verabreicht wird, und/oder wird ein Pacing-Katheter zur Herzstimulation mit aufgenommen, sind derartige üblicherweise im Hinblick auf Metallartefakte genutzte Algorithmen sehr nützlich, um eine weitere Verbesserung der Bildqualität zu erreichen. Selbstverständlich können die Korrekturalgorithmen auch auf gegebenenfalls weitere, andere Instrumente innerhalb des Körpers angewendet werden, beispielsweise einen Behandlungskatheter.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren liefert einen qualitativ hochwertigen vierdimensionalen Angiographie-Datensatz, der vielfältig Verwendung finden kann, insbesondere im Hinblick auf Diagnoseaufgaben und/oder die Überwachung/Unterstützung während eines minimalinvasiven Eingriffs.
  • Als Basis für eine solche weitere Nutzung des vierdimensionalen Angiographie-Datensatzes kann beispielsweise vorgesehen sein, dass wenigstens ein Gefäß und/oder Organ, insbesondere das Herz, in dem Angiographie-Datensatz segmentiert und das Segmentierungsergebnis zur Ableitung eines Bewegungsmodells des segmentierten Gefäßes und/oder Organs verwendet wird. Insbesondere kann dabei ein Bewegungsvektorfeld und/oder die Bewegung jedes Voxels über den gesamten Herzzyklus bestimmt werden. Die vierdimensionale Rekonstruktion wird also zunächst genutzt, um übliche, im Stand der Technik bekannte Segmentierungsalgorithmen einzusetzen, so dass beispielsweise die Herzwand und das Herzlumen, Gefäße um das Herz herum, die Ventrikeln und dergleichen in ihrer Lage jeweils in den Zeitabschnitten bestimmt werden können. Diese Segmentierung von Wänden und Lumen wird nun genutzt, um ein Bewegungsmodell, beispielsweise ein Bewegungsvektorfeld, zu ermitteln, das die Bewegung insbesondere jedes segmentierten Voxels über die Zeit wiedergibt.
  • Dieses Bewegungsmodell kann nun beispielsweise genutzt werden, um einen statischen, ebenso das Gefäß und/oder das Organ zeigenden Sekundärbilddatensatz zu animieren. Das bedeutet, einem eigentlich statischen Bild werden aufgrund der aus dem vierdimensionalen Angiographie-Datensatz abgeleiteten Bewegung selbst Bewegungen aufgeprägt, wofür selbstverständlich zunächst eine Registrierung des Sekundärbilddatensatzes mit dem Angiographie-Datensatz, insbesondere einem Rekonstruktions-Bilddatensatz des Angiographie-Datensatzes des Zeitabschnitts, in dem der Sekundärbilddatensatz aufgenommen wurde, durchgeführt wird. Beispielsweise kann auf diese Weise ein vor einem Eingriff aufgenommener, hochqualitativer, nicht vierdimensionaler Sekundärbilddatensatz animiert werden, wobei als Sekundärbilddatensätze beispielsweise ein Herz-Magnetresonanzbilddatensatz oder ein Herz-MSCT-Bilddatensatz herangezogen werden können. In anderen Worten wird in dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die mit der Röntgeneinrichtung mit dem C-Bogen ermittelte Bewegung verwendet, um die statischen Daten des Sekundärbilddatensatzes dynamisch zu transformieren.
  • Mit besonderem Vorteil kann ein derartiger animierter Sekundärbilddatensatz bei der Überwachung eines durchzuführenden Eingriffes an dem aufgenommenen Patienten in Abhängigkeit eines aufgenommenen EKGs dargestellt werden, insbesondere überlagert mit einem aktuellen Fluoroskopiebild. Über grundsätzlich bekannte Verfahren kann der so ermittelte animierte Sekundärbilddatensatz beispielsweise auf zweidimensionale Fluoroskopiebilder registriert werden. Wird dann noch eine Synchronisierung zu dem bekannten und aktuellen EKG-Signal, welches kontinuierlich aufgenommen wird, durchgeführt, kann eine phasenkorrelierte Überlagerung des Sekundärbilddatensatzes auf den zweidimensionalen Live-Fluoroskopiebildern erzielt werden, welche dann zur Navigation und Führung während insbesondere im minimalinvasiver Eingriffe, beispielsweise Eingriffe am Herzen, eingesetzt werden können. Nachdem das tatsächlich vorliegende, insbesondere ohne ein vorgenommenes Herzpacing aufgenommene Elektrokardiogramm und die Herzfrequenz bei der Aufnahme der Projektionsbilder sich unterscheiden können, erfolgt die Zuordnung nach den Zeitabschnitten, das bedeutet, es werden relative Phasen des Herzzyklus verwendet.
  • In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass wenigstens eine Wand wenigstens eines Gefäßes und/oder Organs, insbesondere des Herzens, in dem Angiographie-Datensatz segmentiert wird und ein Bewegungsmodell der Wand, insbesondere umfassend eine vom Zeitpunkt im Herzzyklus abhängige Dicke der Wand, ermittelt wird. Ein derartiges Bewegungsmodell der Wand kann dann zur Anzeige gebracht werden, um eine diagnostische Beurteilung zu ermöglichen. Denkbar ist hier beispielsweise eine ultraschallbildähnliche Darstellung. Die aufgenommene Bewegung, die dem vierdimensionalen Angiographie-Datensatz zu entnehmen ist, kann also beispielsweise genutzt werden, um insbesondere ultraschallartige Bilder zu erzeugen, die die Bewegung der Wand, insbesondere der Herzwand, wiedergeben. Die Stärke der Bewegung, die durch den entsprechenden Bewegungsvektor und seine Komponenten wiedergegeben wird, kann ein pathologisches Gewebe, beispielsweise Infarktgewebe, erkennbar machen, so dass die vorliegende Erfindung auch im Hinblick auf eine noch durchzuführende Diagnose vorteilhaft ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann mithin auch eine Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen, an dem sich gegenüberliegend eine Strahlungsquelle und ein Strahlungsdetektor angeordnet sind, so ausgestaltet werden, dass eine Steuereinrichtung der Röntgeneinrichtung das erfindungsgemäße Verfahren ausführt. Das bedeutet, die Steuereinrichtung erhält die Informationen über die Herzstimulation, insbesondere eine eingestellte stabile Herzschlagfrequenz, und kann entsprechend den C-Bogen und/oder die Aufnahmeanordnung so ansteuern, dass eine mit dem Herzschlag synchronisierte Aufnahme der zweidimensionalen Projektionsbilder erfolgt. Auch die weiteren beschriebenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung lassen sich über eine derartige Röntgeneinrichtung realisieren.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
    • 1 einen Ablaufplan einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 2 eine Skizze zur erfindungsgemäß vorgenommenen Synchronisierung,
    • 3 eine Skizze zu einer möglichen Gewichtung von Projektionsbildern benachbarter Zeitabschnitte,
    • 4 eine Skizze zur möglichen Auswertung und Verwendung des vierdimensionalen Angiographie-Datensatzes,
    • 5 einen Ablaufplan eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
    • 6 eine Röntgeneinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1 zeigt einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung eines vierdimensionalen Angiographie-Datensatzes des Herzens und seiner Umgebung, der Bewegungsinformation über einen gesamten Herzzyklus enthält.
  • Dabei geht die vorliegende Erfindung aus von einer während der gesamten Aufnahmezeit von Projektionsbildern mit einer Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen vorliegenden Herzstimulation, die zu einer stabilen Herzschlagfrequenz, im vorliegenden Ausführungsbeispiel 100 Schläge pro Minute (bpm), führt. Dies ist in 1 durch den Kasten 1 angedeutet. Ein derartiges Herzpacing kann beispielsweise über einen sogenannten Pacing-Katheter, der in das Herz des Patienten eingeführt wurde, erreicht werden, indem dieser entsprechend angesteuert wird, was beispielsweise auch über eine Steuereinrichtung der Röntgeneinrichtung miterfolgen kann, aber auch über eine externe Kathetersteuereinrichtung denkbar ist. In jedem Fall liegt der Steuereinrichtung der Röntgeneinrichtung die Information über die aktive Herzstimulation und die damit verbundene Herzschlagfrequenz vor.
  • Mithin ist es in einem Schritt 2 möglich, die Aufnahmeparameter einer bevorstehenden Akquisition von zweidimensionalen Projektionsbildern unter verschiedenen Projektionsrichtungen derart auf das bekannte Herzverhalten während der Akquisitionszeit anzupassen, dass die Aufnahme der zweidimensionalen Projektionsbilder mit der von außen vorgegebenen Herzbewegung, welche ja dann vorhersagbar ist, synchronisiert ist. Dabei ist vorliegend vorgesehen, die Aufnahmefrequenz der aus Strahlungsquelle und Strahlungsdetektor bestehenden Aufnahmeanordnung des C-Bogens so zu wählen, dass sie einem Vielfachen der Herzschlagfrequenz entspricht. Dabei wird in Schritt 2 in diesem Ausführungsbeispiel, ausgehend von der hier verwendeten Herzschlagfrequenz von 100 Schlägen pro Minute und dem bei der Aufnahme dann vorliegenden Kontrastmittelbolus, so gewählt, dass sämtliche Projektionsbilder während einer einzigen Drehung des C-Bogens aufgenommen werden können und schließlich 35 Projektionsbilder für jeden Zeitabschnitt des Herzzyklus vorliegen.
  • Die Synchronisierung der Aufnahmetätigkeit mit der Herztätigkeit wird durch 2 näher dargestellt. Dort ist im oberen Bereich beginnend zu zwei Zeitpunkten T1 und Tn jeweils schematisch der Verlauf 3 eines gesamten Herzzyklus dargestellt. Der Herzzyklus ist nun in N Zeitabschnitte C1 , C2 , ..., CN eingeteilt. Dabei sind die Zeitabschnitte C1 bis CN vorliegend alle gleichgroß gewählt, und die Aufnahmefrequenz der Projektionsbilder wird als das N-fache der Herzschlagfrequenz angesetzt. Dies hat aber zur Folge, da die Herzschlagfrequenz stabil ist, dass zu jedem Herzzyklus j Projektionsbilder P j,1 bis Pj,N (beginnend am Zeitpunkt Tj) aufgenommen werden, von denen je eines einem der Zeitabschnitte Ci mit i=1,..., N zugeordnet werden kann, wie durch die Pfeile in 2 für die zu den Zeitpunkten T1 und Tn beispielhaft dargestellten Projektionsbilder P1,1 , P1,2 , P1,i , P1,N , Pn,1 , Pn,2 , Pn,i , Pn,N angedeutet ist. Durch die erfindungsgemäß vorgenommene Synchronisierung des Aufnahmebetriebs mit dem tatsächlichen Herzverhalten ergibt sich somit eine Gleichverteilung der Zeitabschnitten Ci zugeordneten Projektionsbilder Pj,i über das abgedeckte Projektionswinkelintervall.
  • Zunächst jedoch werden im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel nach der Verabreichung des Kontrastmittels kontinuierlich zweidimensionale Fluoroskopiebilder in einem Schritt 4 aufgenommen, auf denen die Anflutung des Kontrastmittels im Herzbereich sichtbar ist. Denkbar ist es auch, 2D-DSA-Bilder zu ermitteln und anzuzeigen. Abhängig von einer automatischen Auswertung oder durch einen Benutzer wird nun beurteilt, ob die Füllungsphase erreicht ist, das bedeutet, ob sich das Kontrastmittel im Wesentlichen gleichverteilt im Herzen und den interessierenden umliegenden Gefäßen befindet. Ist die Füllungsphase erreicht, beginnt in einem Schritt 5 dann die tatsächliche Aufnahme der Projektionsbilder gemäß des in Schritt 2 ermittelten und in 2 erläuterten Synchronisationsschemas, beschrieben durch Aufnahmeparameter. Es sei jedoch an dieser Stelle noch darauf hingewiesen, dass es auch denkbar ist, anstatt des Schrittes 4 eine Testbolusmessung vorzunehmen, aus der dann eine Verzögerungszeit automatisch und/oder manuell abgeleitet wird, wobei die Aufnahme in Schritt 5 nach Ablauf der Verzögerungszeit nach Gabe des Kontrastmittels insbesondere automatisch beginnt.
  • In Schritt 5 werden dann also die Projektionsbilder unter unterschiedlichen Projektionsrichtungen aufgenommen, wobei aufgrund der bekannten Herzstimulation und/oder eines parallel aufgenommenen EKG die Projektionsbilder Pj,i ihren entsprechenden Zeitabschnitten Ci zugeordnet werden können. Es liegen letztendlich also verschiedene Gruppen von Projektionsbildern vor, die alle demselben Zeitabschnitt zugeordnet sind, wobei vorliegend die Aufnahme so durchgeführt wurde, dass 35 Projektionsbilder für jeden der Zeitabschnitte existieren.
  • Aus diesen Gruppe von Projektionsbildern (also N Gruppen) werden nun in einem Schritt 6 jeweils durch Rekonstruktion, beispielsweise unter Nutzung des Feldkamp-Algorithmus, dreidimensionale Rekonstruktionsdatensätze ermittelt, vorliegend mithin auch N Stück. Dabei ist es zwar denkbar, allein die Projektionsbilder Pj,i zu verwenden, die auch genau der Herzphase, also dem Zeitabschnitt Ci zugeordnet sind. Vorteilhaft kann der Datenraum zur Vermeidung von Rauschen und Sampling-Artefakten jedoch durch eine Gewichtung erweitert werden. Ein Beispiel dafür zeigt 3. Dort wird eine Gewichtungsfunktion 7 verwendet, die Projektionsbilder benachbarter Zeitabschnitte Ci-1 und Ci+1 niedriger gewichtet mit einfließen lässt. Die Gewichtungsfunktion 7 kann selbstverständlich auch in anderer Form gewählt werden und abhängig von dem konkret betrachteten Zeitabschnitt Ci sein, wobei dabei zu berücksichtigen ist, wie stark die Abweichungen in benachbarten Zeitabschnitten sein dürften, vgl. beispielsweise die Verläufe 3.
  • Alternativ ist es jedoch auch denkbar, ein iteratives Verfahren zur Rekonstruktion der dreidimensionalen Rekonstruktions-Bilddatensätze zu verwenden, welches letztlich einen dreidimensionalen Orientierungsbilddatensatz berücksichtigt, der aus allen aufgenommenen Projektionsbildern für alle Zeitabschnitte des Herzzyklus rekonstruiert wurde, wobei insbesondere der McKinnon-Bates-Algorithmus eingesetzt werden kann.
  • Dabei sei an dieser Stelle schon angemerkt, dass die Erzielung eines besseren Winkelsamplings bereits bei der Ermittlung der Aufnahmeparameter in Schritt 2 berücksichtigt wurde, nachdem ja beispielsweise die Aufnahmerate des Strahlungsdetektors verdoppelt werden kann, während die selbe Rotationsgeschwindigkeit des C-Bogens verwendet wird, wobei in diesem Zusammenhang auch vorgesehen sein kann, die Dosis per Projektionsbild zu reduzieren, um die vollständige Dosis konstant zu halten.
  • Schließlich werden in Schritt 6 auch Algorithmen zur Reduzierung der Metallartefakte verwendet, die auf Interpolation basieren, um Artefakte, die von im Herz befindlichen Kathetern vorliegen, zu eliminieren, vorliegend Artefakte eines sogenannten Pigtail-Katheters und des Pacing-Katheters.
  • So werden qualitativ hochwertige dreidimensionale Rekonstruktions-Bilddatensätze erhalten, die den Bewegungszustand des Herzens jeweils zu den einzelnen Zeitabschnitten Ci zeigen.
  • Diese können nun in einem Schritt 7 in der richtigen zeitlichen Abfolge innerhalb des Herzzyklus kombiniert werden, um den vierdimensionalen Angiographie-Datensatz 8 zu erhalten.
  • Dieser kann nun in einem Schritt 9 auf verschiedene Arten und Weisen weiterverwertet werden, was im Hinblick auf 4 näher erläutert sei. Dort wird zunächst zur Auswertung des vierdimensionalen Angiographie-Datensatzes 8 eine Segmentierung vorgenommen, wobei sowohl das Lumen 10 interessierender Gefäße und des Herzens wie auch die Wand 11 der interessierenden Gefäße und des Herzens segmentiert werden, und zwar für jeden Zeitabschnitt des Herzzyklus. Im Ergebnis kann nachverfolgt werden, wie sich das Herz, die Gefäße und die Wände 11 über die Zeit des Herzzyklus hin verhalten, es ergibt sich mithin ein Bewegungsmodell 12, beispielsweise in Form eines Bewegungsvektorfelds, wie in 4 schematisch dargestellt wurde. Das Bewegungsmodell 12 enthält vorliegend jedoch auch die Bewegungen der Wände 11, insbesondere inklusive deren Dickenänderung über den Herzzyklus. Die Nutzung dieses Bewegungsmodells kann auf zwei unterschiedliche Arten erfolgen, die beide in 4 angedeutet sind. Zum einen ist es möglich, das Bewegungsmodell 12 zu nutzen, um einen präoperativen Sekundärbilddatensatz zu animieren, Schritt 13, was nach einer Registrierung erfolgt. Sekundärbilddatensätze können beispielsweise vor einem Eingriff, insbesondere einem minimalinvasiven Eingriff, mit einer anderen Modalität aufgenommene Sekundärbilddatensätze sein, vorliegend ein Magnetresonanz-Bilddatensatz, der die Herzregion in besonders hoher Auflösung zeigt, jedoch statisch. Dieser Sekundärbilddatensatz kann nun unter Kenntnis des Zeitpunktes im Herzzyklus, dem er entspricht, mit der Bewegungsinformation des Bewegungsmodells 12 animiert werden, so dass die Bewegung des Herzens und/oder der Gefäße auch in dem Sekundärbilddatensatz sichtbar gemacht werden kann. Dies kann dem Zweck einer Anzeige dienen, vorliegend jedoch wird das Dynamisierungsergebnis in einem Schritt 14 eingesetzt, um eine Unterstützung bei der Navigation und Führung während eines minimalinvasiven Eingriffs zu erlauben.
  • Dazu werden in einem Schritt 14 während des minimalinvasiven Eingriffs kontinuierlich zweidimensionale Fluoroskopie-Bilder aufgenommen, denen überlagert, je nach der aktuell einem EKG-Signal zu entnehmenden Herzphase, konkret dem aktuellen Zeitabschnitt, eine aus den animierten Sekundärbilddatensatz abgeleitete Darstellung angezeigt wird. Damit lässt sich eine hervorragende Navigation und Führung minimalinvasiver Instrumente ermöglichen, nachdem neben dem aktuellen Fluoroskopiebild auch in der Bewegung angepasst hochaufgelöst die Anatomie angezeigt werden kann.
  • Eine weitere Nutzung des Bewegungsmodells 12 ist die Erzeugung einer Anzeige, die die Bewegung wenigstens einer der Wände 11, insbesondere der Herzwand, zeigt. Eine solche Darstellung 15 ist in 4 schematisch dargestellt. Aus der Bewegung der Herzwand beispielsweise lassen sich möglicherweise vorhandene Pathologien und Infarktgewebe ableiten. Die Anzeige der Bewegung der Herzwand und/oder sonstiger Gefäßwände kann beispielsweise auch als Ultraschallbild-ähnliche Darstellung erfolgen.
  • 5 zeigt ein gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel leicht modifiziertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei gleiche Vorgänge/Schritte zur Verdeutlichung mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dort werden die in dem Schritt 2 ermittelten Aufnahmeparameter, die in Abhängigkeit der Herzstimulation (Kasten 1) zur Synchronisierung des Aufnahmebetriebs mit der Herzbewegung ermittelt wurden, nicht nur zur Aufnahme von Projektionsbildern mit Kontrastmittel und entsprechenden Rekonstruktions-Bilddatensätzen in den Schritten 4 - 6 genutzt, sondern es erfolgt in einem Schritt 16 auch ein Maskenlauf, das bedeutet, es werden mit denselben Aufnahmeparametern auch bei der klar bestimmten Herzschlagfrequenz, während der Patient gegenüber dem Aufnahmeschritt 5 unbewegt ist, Masken-Projektionsbilder aufgenommen, die dann entsprechend für dieselben Zeitabschnitte des Herzzyklus in einem Schritt 17 zu Maskenbilddatensätzen dreidimensional rekonstruiert werden können. Die dreidimensionalen Maskenbilddatensätze werden in einem Schritt 18 von den Rekonstruktions-Bilddatensätzen aus Schritt 6 abgezogen, und die Ermittlung des vierdimensionalen Angiographie-Datensatzes im Schritt 7 erfolgt dann auf Basis der in Schritt 18 ermittelten Subtraktionsbilder. Auf diese Weise lässt sich also das erfindungsgemäße Verfahren auch als Variante der digitalen Subtraktionsangiographie durchführen.
  • 6 zeigt schließlich eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung 19. Diese weist einen C-Bogen 20 auf, an dem sich gegenüberliegend eine Strahlungsquelle 21 und ein Strahlungsdetektor 22 angeordnet sind. Um eine Rotationsachse 23 lässt sich der C-Bogen 20 mit der Aufnahmeanordnung, die die Strahlungsquelle 21 und den Strahlungsdetektor 22 umfasst, um einen auf einer Patientenliege 24 gelagerten, nur angedeuteten Patienten 25 drehen, vgl. Pfeil 26.
  • Dabei wird der Betrieb der Röntgeneinrichtung 19 von einer Steuereinrichtung 27 gesteuert, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
  • Um das erfindungsgemäße Herzpacing, also die Herzstimulation zur Erlangung einer stabilen Herzfrequenz, durchzuführen, kann in den Patienten ein bei 28 angedeuteter Pacing-Katheter eingeführt werden, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Kathetersteuergerät 29 angesteuert wird, welches in Kommunikationsverbindung mit der Steuereinrichtung 27 steht. Ferner ist an dem Arbeitsplatz der Röntgeneinrichtung 19 ein hier nur angedeutetes EKG-Messgerät 30 vorhanden, mit welchem beispielsweise bei der Aufnahme von Fluoroskopiebildern zur Überwachung eines minimalinvasiven Eingriffs das EKG-Signal des Patienten 25 aufgenommen werden kann, um entsprechend einen Zeitabschnitt des Herzzyklus zu bestimmen, der wiedergibt, welche Überlagerung mit einem animierten Sekundärbilddatensatz erfolgen soll. Das EKG-Messgerät 30 kann jedoch auch während der Aufnahme der Projektionsbilder im Rahmen der vorliegenden Erfindung betrieben werden.
  • 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 (15)

  1. Verfahren zur Aufnahme eines vierdimensionalen Angiographie-Datensatzes (8) mit einer Röntgeneinrichtung (19) mit einem C-Bogen (20), wobei Projektionsbilder (Pi,j) unter verschiedenen Projektionsrichtungen zu verschiedenen Zeitpunkten des Herzzyklus aufgenommen werden, aus den Projektionsbildern (Pi,j) mehrere jeweils einem Zeitabschnitt (ci) des Herzzyklus zugeordnete dreidimensionale Rekonstruktions-Bilddatensätze rekonstruiert werden und durch zeitliche Ordnung bezüglich des Herzzyklus zu dem vierdimensionalen Angiographie-Datensatz (8) zusammengefasst werden, dadurch ge - kennzeichnet, dass wenigstens ein den zeitlichen Ablauf beschreibender Aufnahmeparameter bei der Aufnahme der Projektionsbilder (Pi,j) in Abhängigkeit von einer vorgenommenen, eine stabile Herzschlagfrequenz während der Aufnahme sicherstellenden Herzstimulation derart gewählt wird, dass die Aufnahme der Projektionsbilder (Pi,j) synchronisiert mit dem Herzzyklus erfolgt, wobei in jedem Herzzyklus ein Projektionsbild (Pi,j) zu jedem Zeitabschnitt (ci) des Herzzyklus aufgenommen wird, wobei eine Aufnahmefrequenz der Projektionsbilder (Pi,j) als ein Vielfaches der Herzschlagfrequenz gewählt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge - kennzeichnet, dass alle Projektionsbilder (Pi,j) während einer einzigen Rotationsbewegung des C-Bogens (20) aufgenommen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Herzschlagfrequenz auf 80 bpm bis 130 bpm eingestellt ist und/oder zu jedem Zeitabschnitt (ci) 30 bis 40 Projektionsbilder (Pi,j) aufgenommen werden.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbilder (Pi,j) während einer Füllphase nach Verabreichung eines Kontrastmittels aufgenommen werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge - kennzeichnet, dass nach Verabreichung eines Testbolus eine Serie von zweidimensionalen Bildern aufgenommen wird, aus denen automatisch eine Verzögerungszeit nach Verabreichung des Hauptbolus ermittelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge - kennzeichnet, dass vor der Aufnahme der Projektionsbilder (Pi,j) und nach Verabreichung des Kontrastmittels zur Überwachung der Ausbreitung des Kontrastmittels eine Fluoroskopie- oder 2D-DSA-Überwachung durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass unter derselben Herzstimulation mit den selben Aufnahmeparametern Masken-Projektionsbilder aufgenommen werden, aus denen für jeden Zeitabschnitt (ci) des Herzzyklus dreidimensionale Maskenbilddatensätze ermittelt werden, die zur Ermittlung der dem Angiographie-Datensatz (8) zugrunde zu legenden Bilddatensätze von den Rekonstruktions-Bilddatensätzen subtrahiert werden.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rekonstruktion der Rekonstruktions-Bilddatensätze auch Projektionsbilder (Pi,j) benachbarter Zeitabschnitte (ci) des Herzzyklus geringer gewichtet berücksichtigt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Rekonstruktions-Bilddatensätze eine iterative Technik verwendet wird, bei der ein aus allen Projektionsbildern (Pi,j) rekonstruierter dreidimensionaler Orientierungsbilddatensatz bei der Rekonstruktion der Rekonstruktions-Bilddatensätze berücksichtigt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektur der Rekonstruktions-Bilddatensätze im Hinblick auf innerhalb des aufzunehmenden Patienten (25) angeordnete Instrumente erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gefäß und/oder Organ in dem Angiographie-Datensatz (8) segmentiert und das Segmentierungsergebnis zur Ableitung eines Bewegungsmodells (12) des segmentierten Gefäßes und/oder Organs verwendet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsmodell (12) zur Animation eines statischen, ebenso das Gefäß und/oder das Organ zeigenden Sekundärbilddatensatzes verwendet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der animierte Sekundärbilddatensatz bei der Überwachung eines durchzuführenden Eingriffes an dem aufgenommenen Patienten (25) in Abhängigkeit eines aufgenommenen EKGs dargestellt wird.
  14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wand wenigstens eines Gefäßes und/oder Organs in dem Angiographie-Datensatz (8) segmentiert wird und ein Bewegungsmodell (12) der Wand ermittelt wird, welches Bewegungsmodell (12) zur Anzeige gebracht wird.
  15. Röntgeneinrichtung (19) mit einem C-Bogen (20), an dem sich gegenüberliegend eine Strahlungsquelle (21) und ein Strahlungsdetektor (22) angeordnet sind, und einer Steuereinrichtung (27), die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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