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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildunterstützung während einer Bewegung eines Führungsdrahtes durch eine Okklusion eines Hohlraumorgans eines Patienten gemäß dem Patentanspruch 1 sowie ein Röntgengerät zur Durchführung eines derartigen Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 7.
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In Fällen des chronischen Totalverschlusses eines Herzkranzgefäßes, einer sogenannten CTO (chronic total occlusion), wird im Rahmen einer Herzkatheteruntersuchung versucht, den Totalverschluss mittels verschiedener Techniken zu öffnen und den antegraden Blutfluss wieder herzustellen. Allen Techniken ist dabei gemeinsam, dass die Stelle des Totalverschlusses mit einem Führungsdraht passiert werden muss. Da mittels Angiographiebildgebung nur ein mit Kontrastmittel gefüllter Bereich des Gefäßes dargestellt werden kann, ist der Verlauf des Gefäßes an der Stelle der CTO nicht oder nur schwer verfolgbar. Aus diesem Grund werden häufig Voraufnahmen wie z.B. frühere Computertomographie-Schnittbilder herangezogen, um den Verlauf des verschlossenen Gefäßes zu rekonstruieren.
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Falls jedoch, was häufig der Fall ist, weiterhin kleine Kanäle innerhalb des Totalverschlusses existieren, kann durch diese der Führungsdraht seinen Weg durch die CTO "selbst" finden. Derartige Kanäle sind in einem normalen Röntgenbild wie z.B. einem Angiographiebild nicht sichtbar. Ein Untersucher kann dabei so vorgehen, dass er die Spitze des Führungsdrahtes gegen die CTO schiebt, bis sich der Draht leicht krümmt. Der Führungsdraht ist dann unter Druck/Spannung und erzeugt Schub zur CTO hin. Da Druck nur in sehr geringem Umfang aufgebaut wird, ist die Gefahr einer Perforation des Gefäßes ausgeschlossen. Dann dreht der Untersucher vorsichtig die Drahtspitze, bis der Führungsdraht in oder durch einen der kleinen Kanäle in der CTO wandert. Hierfür benötigt der Untersucher möglichst gute optische Informationen, z.B. mittels einer kontinuierlichen Überwachung der Bewegung des Führungsdrahtes mittels Röntgenbildgebung. Bei der Darstellung der Röntgenbilder besteht jedoch das Problem, dass eine Übersichtsanzeige des Führungsdrahts zu wenig Details zeigt und bei einer Zoomanzeige die Gefahr besteht, dass sich die Führungsdrahtspitze aus dem gezoomten Bereich herausbewegt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bildunterstützung bereitzustellen, welches eine besonders gute Visualisierung einer Bewegung eines Führungsdrahtes durch eine Okklusion eines Hohlraumorgans ermöglicht; des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein für die Durchführung des Verfahrens geeignetes Röntgengerät bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Bildunterstützung gemäß dem Patentanspruch 1 und von einem Röntgengerät gemäß dem Patentanspruch 7; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Bildunterstützung während einer Bewegung eines Führungsdrahtes durch eine Okklusion eines Hohlraumorgans eines Patienten mit den folgenden Schritten beansprucht:
- – Röntgenbildaufnahme einer Sequenz von Übersichtsbildern
- – eines Führungsdrahtes während der Bewegung des Führungsdrahtes durch die Okklusion,
- – Kontinuierlich aktualisierte Bestimmung der Position des Führungsdrahtes mittels eines Bilderkennungsalgorithmus aus den Übersichtsbildern,
- – Kontinuierlich aktualisierte Bestimmung der Position einer Spitze des Führungsdrahtes mittels eines weiteren Bilderkennungsalgorithmus aus den Übersichtsbildern,
- – Bestimmung von einer Sequenz von Zoombildern aus der Sequenz von Übersichtsbildern, welche Zoombilder auf der
- – Basis der Positionsbestimmung der Spitze des Führungsdrahtes einen aus den Übersichtsröntgenbildern heraus vergrößerten Ausschnitt mit der Spitze zeigen, und
- – Automatische Echtzeit-Anzeige von jeweils zumindest einem Übersichtsbild mit eingeblendetem Führungsdraht gemeinsam zumindest einem Zoombild mit eingeblendeter Spitze des Führungsdrahts auf einer Anzeigeeinheit.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist z.B. für eine eine Therapie einer Okklusion eines Hohlraumgefäßes eines Patienten durchführende Untersuchungsperson eine optimale Visualisierung aller relevanten Informationen gewährleistet: einerseits wird ein Übersichtsbild angezeigt, auf welchem der Führungsdraht eingeblendet ist und somit die Lage und Orientierung des Führungsdrahtes erkennbar ist und gleichzeitig wird eine vergrößerte Ansicht der Führungsdrahtspitze im Bereich der Okklusion und damit der genaue Ansatzpunkt zur Öffnung der Okklusion angezeigt. Diese Ansichten werden in Echtzeit aktualisiert und die Positionen von Führungsdraht und Führungsdrahtspitze aus der jeweils aktuellsten Aufnahme bestimmt, so dass die Untersuchungsperson in der Lage ist, eine bestmögliche Therapie durchzuführen. Die Untersuchungsperson kann durch die Darstellung präzise einschätzen, welchen Weg die Führungsdrahtspitze nehmen wird und entsprechend zeitnah reagieren. Durch die Anzeige der Zoombilder auf der Basis der Positionsbestimmung der Führungsdrahtspitze kann die Spitze durch Patientenbewegungen (z.B. Herz oder Atembewegungen) nicht aus dem Zoombild bewegt werden, was zusätzlich eine besonders verlässliche Anzeige bewirkt und dadurch eine Therapie noch sicherer macht.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist jedem Übersichtsbild jeweils ein Zoombild zugeordnet und wird gleichzeitig mit diesem angezeigt. Es werden also jeweils in Echtzeit (was einen minimalen Zeitversatz durch Bildbearbeitung beinhalten kann) jeweils das aktuellste Übersichtsbild und ein zugehöriges Zoombild angezeigt, so dass die Untersuchungsperson stets genau und direkt erkennen kann, in welcher Position sich der Führungsdraht und die Spitze befinden. Dadurch ist eine optimale Behandlung des Patienten gewährleistet.
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Für eine besonders gut erkennbare Anordnung der Bilder wird jeweils ein Zoombild als Bild-im-Bild in jeweils ein Übersichtsbild eingeblendet angezeigt. Dies ist insbesondere bei sehr großflächigen Anzeigeeinheiten wie dem sogenannten Large Display der Firma Siemens AG vorteilhaft. Alternativ können auch jeweils ein Zoombild und ein Übersichtsbild nebeneinander angezeigt werden. Dies ist insbesondere bei Anzeigeeinheiten vorteilhaft, welche mehrere Anzeigesegmente aufweisen.
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Zweckmäßigerweise weisen die Zoombilder eine Vergrößerung von mindestens einem Faktor vier gegenüber den Übersichtsbildern auf. Auf diese Weise ist die Spitze des Führungsdrahtes und der direkt angrenzende Bereich, insbesondere ein Teil der Okklusion, besonders gut darstellbar und für die Untersuchungsperson gut erkennbar.
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In vorteilhafter Weise werden zur Bestimmung der Positionen von Führungsdraht und/oder Spitze des Führungsdrahtes Tracking Algorithmen verwendet.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Röntgengerät vorgesehen, aufweisend ein Aufnahmesystem mit einer Röntgenquelle und einem Röntgendetektor zur Aufnahme einer Sequenz von Übersichtsbildern, einer Steuerungseinheit zur Ansteuerung des Verfahrens, ein Bildsystem mit einer Bildbearbeitungseinheit zur Bearbeitung der Übersichtsbilder, zur Bestimmung der Positionen und zur Bestimmung der Zoombilder und eine Anzeigeeinheit zur gemeinsamen Echtzeit-Anzeige der Übersichtsbilder und der Zoombilder.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt. Es zeigen:
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1 eine Ansicht einer Anzeige eines Übersichtsbildes nach dem Stand der Technik;
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2 eine Ansicht einer Anzeige eines Zoombildes nach dem Stand der Technik;
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3 eine Ansicht einer kombinierten Anzeige von Übersichtsbild und Zoombild gemäß der Erfindung; und
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4 eine Abfolge eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bildunterstützung während einer Bewegung eines Führungsdrahtes durch eine Okklusion eines Hohlraumorgan.
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In der 1 und 2 sind bekannte Arten der Anzeige bei einer Bildunterstützung eines interventionellen Eingriffs gezeigt. In einem Übersichtsbild 14 aus einer Sequenz von Übersichtsbildern, welche im Allgemeinen bei der Röntgenbildunterstützung kontinuierlich aufgenommen werden, ist ein Hohlraumorgan 10 eines Patienten sowie eine das Hohlraumorgan an einer Stelle verschließende Okklusion 13 gezeigt. Ein von einer Untersuchungsperson eingeführter Führungsdraht 11 mit einer am distalen Ende angeordneten Führungsdrahtspitze 12 ist im Allgemeinen mehr oder weniger gut auf dem Übersichtsbild erkennbar. Alternativ zu dem Übersichtsbild kann im Allgemeinen ein durch eine lokale Vergrößerung des Übersichtsbilds erstelltes Zoombild 15 angezeigt werden. Das Problem der Zoombilder besteht darin, dass bei Bewegungen des Gefäßsystems (Atembewegungen, Herzbewegungen) – angedeutet durch den gestrichelten Pfeil – die zuvor im Zoombild erkennbare Führungsdrahtspitze aus dem Zoombild verschoben wird.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildunterstützung sind alle für eine Untersuchungsperson, welche eine therapeutische Öffnung der Okklusion in dem Hohlraumorgan durchführt, relevanten Informationen klar, deutlich, gleichzeitig und kontinuierlich aktualisiert einsehbar. Das Verfahren bewirkt dadurch, dass ein derartiger Eingriff für den Patienten sicherer und schonender durchgeführt werden kann.
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In der 4 sind die wichtigen Schritte des erfindungsgemäßen automatischen Verfahrens gezeigt. Dieses wird Live und in Echtzeit während eines Eingriffs durchgeführt, bei welchem ein Führungsdraht 11 mit einer Führungsdrahtspitze 12 durch ein Hohlraumorgan (z.B. ein Herzkranzgefäß) eines Patienten bewegt wird und insbesondere während einer therapeutischen Öffnung einer Okklusion des Hohlraumorgans. So wird in einem ersten Schritt 17 über einen gewissen festlegbaren Zeitraum (z.B. während eines Eingriffs) eine kontinuierliche Abfolge von Übersichtsbildern (z.B. Fluoroskopie) des entsprechenden Hohlraumorgans des Patienten mit dem Führungsdraht aufgenommen. Die Sequenz ist in der 4 angedeutet durch jeweils drei Boxen, wobei im Allgemeinen mehr, also eine Vielzahl von Übersichtsbildern aufgenommen werden. Die Übersichtsbilder, die z.B. von Angiographiebildern gebildet werden können, werden z.B. von einem Röntgengerät mit einem dreidimensional bewegbaren Aufnahmesystem (z.B. C-Bogen-System) aufgenommen.
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Sobald jeweils ein Übersichtsbild aufgenommen ist, wird anhand dessen in einem zweiten Schritt
18 die Position und Orientierung des Führungsdrahts bestimmt. Dies kann mittels eines Software-Algorithmus, welcher mittels einer Bildbearbeitungseinheit eines Bildsystems angesteuert werden kann, automatisch durchgeführt werden. Algorithmen zur Verfolgung von Kathetern oder Führungsdrähten sind aus dem Stand der Technik bekannt, z.B. aus der nicht-vorveröffentlichten Patentanmeldung
US 13/778,454 . Gleichzeitig wird mittels eines weiteren Software-Algorithmus in einem dritten Schritt
19 anhand des jeweiligen aktuellen Übersichtsbildes die Position der Führungsdrahtspitze bestimmt. Auch dieser Algorithmus kann mittels der Bildbearbeitungseinheit des Bildsystems angesteuert werden. Auch derartige Algorithmen, z.B. sogenannte Tracking Algorithmen, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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In einem vierten Schritt 20 wird auf der Basis der Positionsbestimmung der Führungsdrahtspitze ein Ausschnitt aus dem Übersichtsbild, welcher die Führungsdrahtspitze enthält, zu einem Zoombild vergrößert. In einem fünften Schritt 21 werden dann in Echtzeit, also mit quasi keinem oder sehr geringem Zeitverzug zu der Aufnahme das Übersichtsbild mit eingeblendetem Führungsdraht und das Zoombild mit eingeblendeter Führungsdrahtspitze gemeinsam dargestellt. Dies ist aus dem Grund problemlos möglich, dass die Algorithmen zur Bestimmung von Führungsdrahtposition und Position der Führungsdrahtspitze extrem wenig Zeit in Anspruch nehmen. Bevorzugt wird das jeweilige aktuelle Übersichtsbild und das zugehörige Zoombild gemeinsam angezeigt. Alternativ kann das Zoombild aus dem vorherigen Übersichtsbild gemeinsam mit dem aktuellsten Übersichtsbild angezeigt werden, wenn z.B. eine sehr schnelle Abfolge von Übersichtsbildern erstellt wird.
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Es wird jeweils ein Übersichtsbild und ein Zoombild gemeinsam angezeigt, wobei das Zoombild als „Bild-im-Bild“ mit dem Übersichtsbild angezeigt werden kann oder beide Bilder nebeneinander z.B. an einem unterteilten Monitor angezeigt werden können. In der 3 ist ein solches Kombinationsbild 16 gezeigt. Das Zoombild zeigt die Führungsdrahtspitze und deren unmittelbare Umgebung an, wobei der Vergrößerungsfaktor des Zoombildes gegenüber dem Übersichtsbild z.B. doppelt, vierfach, achtfach oder höher sein kann. Idealerweise wird die Vergrößerung so gewählt, dass das Verhalten der Führungsdrahtspitze optimal sichtbar ist. Durch die ständig aktualisierte Positionsbestimmung der Führungsdrahtspitze und darauf basierende Vergrößerung bleibt die Spitze immer im Zoombild zu sehen und es kann nicht durch Bewegungen (z.B. des Herzens oder durch die Atmung) die Spitze aus dem Zoombild verschoben werden. Im Übersichtsbild ist im Vergleich dazu die Position und Orientierung des gesamten Führungsdrahtes in dem Hohlraumorgan (also z.B. Gefäßbaum) erkennbar, so dass die Untersuchungsperson einen optimalen Überblick erhält, insbesondere wenn der Führungsdraht für einen Eingriff zur Öffnung einer Okklusion manipuliert wird. Alle Schritte des Verfahrens werden kontinuierlich aktualisiert, z.B. während eines festgelegten, zuvor eingestellten Zeitraums oder bis ein manueller Abbruch des Verfahrens erfolgt.
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Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Für eine besonders gute Überwachung von interventionellen Eingriffen zur Öffnung von Okklusionen in Hohlraumorganen ist ein Verfahren zur Bildunterstützung während einer Bewegung eines Führungsdrahtes durch eine Okklusion eines Hohlraumorgans eines Patienten mit den folgenden Schritten vorgesehen:
- – Röntgenbildaufnahme einer Sequenz von Übersichtsbildern eines Führungsdrahtes während der Bewegung des Führungsdrahtes durch die Okklusion,
- – Kontinuierlich aktualisierte Bestimmung der Position des Führungsdrahtes mittels eines Bilderkennungsalgorithmus aus den Übersichtsbildern,
- – Kontinuierlich aktualisierte Bestimmung der Position einer Spitze des Führungsdrahtes mittels eines weiteren Bilderkennungsalgorithmus aus den Übersichtsbildern,
- – Bestimmung von einer Sequenz von Zoombildern aus der Sequenz von Übersichtsbildern, welche Zoombilder auf der Basis der Positionsbestimmung der Spitze des Führungsdrahtes den aus den Übersichtsröntgenbildern heraus vergrößerten Ausschnitt mit der Spitze zeigen, und
- – Automatische Echtzeit-Anzeige von jeweils zumindest einem Übersichtsbild mit eingeblendetem Führungsdraht gemeinsam zumindest einem Zoombild mit eingeblendeter Spitze des Führungsdrahts auf einer Anzeigeeinheit.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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